เยื่อหุ้มเซลล์และการขนส่ง
เยื่อหุ้มเซลล์เป็นเยื่อหุ้มไขมันสองชั้นที่เลือกผ่านได้ ซึ่งกำหนดขอบเขตของเซลล์และออร์แกเนลล์ และควบคุมสิ่งที่ผ่านเข้าออก
Definition
เยื่อหุ้มชีวภาพคือเยื่อหุ้มไขมันบางสองชั้นที่มีโปรตีนฝังอยู่ ซึ่งแยกส่วนประกอบและควบคุมการขนส่ง; การขนส่งผ่านเยื่อหุ้มคือกระบวนการทั้งหมดที่เคลื่อนย้ายไอออนและโมเลกุลข้ามสิ่งกีดขวางนี้
Scope
ส่วนนี้ครอบคลุมโครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพในฐานะเยื่อหุ้มไขมันสองชั้นที่ลื่นไหลซึ่งมีโปรตีนฝังอยู่ กลไกที่สารละลายเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเหล่านี้ผ่านการแพร่ ช่องทาง ตัวพา และปั๊ม รวมถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเยื่อหุ้มที่เกิดจากการซึมผ่านของไอออนแบบเลือกได้
Sub-topics
Core questions
- เยื่อหุ้มชีวภาพมีโครงสร้างระดับโมเลกุลอย่างไร?
- เซลล์เคลื่อนย้ายสารละลายข้ามเยื่อหุ้มสองชั้นที่ไม่สามารถผ่านได้โดยวิธีใด?
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างการขนส่งแบบพาสซีฟกับการขนส่งแบบแอคทีฟ?
- การซึมผ่านของไอออนแบบเลือกได้สร้างศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างไร?
Key theories
- แบบจำลองฟลูอิดโมเสก (Fluid mosaic model)
- เยื่อหุ้มชีวภาพเป็นของเหลวสองมิติที่เยื่อหุ้มไขมันสองชั้นเป็นที่อยู่ของโปรตีนที่สามารถแพร่กระจายไปด้านข้างได้ ทำให้เยื่อหุ้มมีความเสถียรและพฤติกรรมแบบไดนามิก
Mechanisms
เยื่อหุ้มเป็นเยื่อหุ้มสองชั้นของไขมันที่มีคุณสมบัติเป็นทั้งชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ซึ่งมีโปรตีนที่ฝังตัวอยู่ภายในและโปรตีนที่อยู่รอบนอก โมเลกุลไม่มีขั้วขนาดเล็กจะเคลื่อนที่ผ่านโดยการแพร่แบบธรรมดา ในขณะที่ไอออนและสารละลายมีขั้วต้องอาศัยโปรตีนขนส่ง: ช่องทางให้รูพรุนที่เลือกผ่านได้ ตัวพาจะจับและขนส่งสารละลาย และปั๊มจะใช้พลังงานเพื่อเคลื่อนย้ายสารละลายต้านความเข้มข้น การซึมผ่านของไอออนที่แตกต่างกันและการปั๊มแบบแอคทีฟจะสร้างความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าเคมีที่เก็บพลังงานและเป็นพื้นฐานของศักย์เยื่อหุ้มเซลล์
Clinical relevance
ชีววิทยาของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นพื้นฐานว่าเซลล์รักษาสภาพแวดล้อมภายใน สื่อสาร และเปลี่ยนพลังงานได้อย่างไร และเป็นกรอบสำหรับการทำความเข้าใจการขนส่งและการส่งสัญญาณไฟฟ้า การนำเสนอในที่นี้เป็นลักษณะเชิงพรรณนาและไม่เป็นการแนะนำการรักษา
History
การทดลองเยื่อหุ้มสองชั้นในยุคแรกได้สร้างรากฐานไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์; แบบจำลองฟลูอิดโมเสก (fluid mosaic model) ของ Singer และ Nicolson ในปี 1972 ได้รวมภาพของโปรตีนภายในเยื่อหุ้มสองชั้นที่ลื่นไหลเข้าด้วยกัน และการศึกษาโครงสร้างของปั๊มและช่องทางในภายหลังได้ให้รายละเอียดว่าการขนส่งเกิดขึ้นได้อย่างไร
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Jens Christian Skou
- Roderick MacKinnon
Related topics
Seminal works
- singer1972
- alberts2014
Frequently asked questions
- แบบจำลองฟลูอิดโมเสกคืออะไร?
- มันอธิบายเยื่อหุ้มเซลล์ว่าเป็นเยื่อหุ้มไขมันสองชั้นที่เป็นของเหลว ซึ่งโปรตีนลอยและเคลื่อนที่ไปด้านข้างได้ เหมือนกับโมเสกของส่วนประกอบในของเหลวสองมิติ
- ทำไมไอออนส่วนใหญ่จึงไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มได้อย่างอิสระ?
- ส่วนภายในที่ไม่ชอบน้ำของเยื่อหุ้มไขมันสองชั้นจะผลักไอออนที่มีประจุ ดังนั้นพวกมันจึงสามารถผ่านได้เฉพาะผ่านโปรตีนขนส่งเฉพาะ เช่น ช่องทาง ตัวพา และปั๊ม