- ลักษณะเฉพาะ
- ขนส่ง
- การขนส่งแบบธรรมดา
- การขนส่งโดยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก
- ร่วมขนส่ง
- การขนส่งเมมเบรนที่ใช้งานอยู่
- การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิ
- คุณสมบัติ
- อ้างอิง
เยื่อเลือกผ่านที่เรียกว่า "การคัดเลือกดูดซึม" เป็นเยื่อที่ช่วยให้ทางเดินของสารบางชนิด แต่ป้องกันไม่ให้ทางเดินของ therethrough อื่น ๆ เยื่อเหล่านี้อาจเป็นธรรมชาติหรือสังเคราะห์
เยื่อธรรมชาติเป็นเยื่อของเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมดในขณะที่เยื่อสังเคราะห์ซึ่งอาจมีต้นกำเนิดตามธรรมชาติ (เซลลูโลส) หรือไม่ก็ได้เป็นเยื่อที่สังเคราะห์ขึ้นเพื่อการใช้งานที่แตกต่างกัน
การแสดงแผนผังของเมมเบรนกึ่งสังเคราะห์ได้ (ที่มา: Adam Rędzikowskiผ่าน Wikimedia Commons)
ตัวอย่างของอรรถประโยชน์ของเยื่อกึ่งซึมผ่านเทียมหรือสังเคราะห์คือสิ่งที่ใช้สำหรับเครื่องฟอกไตหรือที่ใช้กรองสารผสมในอุตสาหกรรมหรือในกระบวนการทางเคมีที่แตกต่างกัน
การผ่านของสารผ่านเยื่อหุ้มกึ่งสังเคราะห์เกิดขึ้นโดยกลไกต่างๆ ในเซลล์และเยื่อสังเคราะห์สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยการแพร่ผ่านรูพรุนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันซึ่ง "เลือก" ตามขนาดของสารที่ผ่านเยื่อหุ้ม นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้ที่สารเข้าไปโดยการแพร่กระจายที่ละลายในเมมเบรน
ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตการผ่านของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้ตัวขนส่งที่ทำหน้าที่ต่อต้านหรือต่อต้านการไล่ระดับความเข้มข้นของสาร การไล่ระดับสีในกรณีนี้คือความแตกต่างของความเข้มข้นของสารทั้งสองด้านของเมมเบรน
เซลล์ทั้งหมดบนโลกมีเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้ปกป้องและแยกส่วนประกอบภายในออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก ไม่มีเยื่อหุ้มไม่มีเซลล์และไม่มีเซลล์ก็ไม่มีชีวิต
เนื่องจากเมมเบรนเหล่านี้เป็นตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้จึงให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับสิ่งเหล่านี้ต่อจากนี้
ลักษณะเฉพาะ
การศึกษาครั้งแรกเพื่ออธิบายส่วนประกอบของเยื่อชีวภาพทำได้โดยใช้เซลล์เม็ดเลือดแดง ในการศึกษาเหล่านี้ได้แสดงให้เห็นถึงการปรากฏตัวของชั้นสองชั้นที่สร้างเมมเบรนจากนั้นก็พบว่าส่วนประกอบของชั้นเหล่านี้คือไขมันและโปรตีน
เยื่อชีวภาพทั้งหมดประกอบด้วยเมทริกซ์ลิพิดคู่ที่มีโปรตีน "ฝังตัว" หลายชนิด
เมทริกซ์ไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยกรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว หลังให้เมมเบรนมีความลื่นไหล
ไขมันถูกจัดเรียงในลักษณะที่พวกมันก่อตัวเป็น bilayer ซึ่งแต่ละลิพิดซึ่งมีส่วนหัวที่ชอบน้ำ (ซึ่งมีความสัมพันธ์กับน้ำ) และหางที่ไม่ชอบน้ำหนึ่งหรือสองหาง (โรคกลัวน้ำ, ขับไล่น้ำ) มีหางไฮโดรคาร์บอน หันหน้าเข้าหากันตรงกลางโครงสร้าง
ฟอสโฟลิปิดเป็นไขมันที่มีอยู่มากที่สุดซึ่งประกอบเป็นเยื่อชีวภาพ ซึ่ง ได้แก่ ฟอสฟาติดิลโคลีนฟอสฟาติดิลโนซิทอลฟอสฟาติดิลธาโนลามีนและฟอสฟาติดิลเซอรีน
ตัวอย่างของเยื่อชีวภาพกึ่งซึมผ่านได้ (ที่มา: LadyofHats ผ่าน Wikimedia Commons)
ในบรรดาไขมันเมมเบรนยังมีคอเลสเตอรอลและไกลโคลิปิดซึ่งทั้งหมดนี้มีคุณสมบัติเป็นแอมฟิพาทิก
โปรตีนของเยื่อหุ้มกึ่งสังเคราะห์มีหลายประเภท (บางชนิดอาจมีกิจกรรมของเอนไซม์):
(1) สิ่งที่ก่อตัวเป็นช่องไอออนหรือรูพรุน
(2) โปรตีนขนส่ง
(3) โปรตีนที่ยึดเซลล์บริเวณหนึ่งกับอีกเซลล์หนึ่งและปล่อยให้เนื้อเยื่อก่อตัว
(4) โปรตีนตัวรับที่จับกับน้ำตกภายในเซลล์และ
ขนส่ง
ในเมมเบรนชีวภาพแบบกึ่งส่งผ่านได้การขนส่งสามารถทำได้โดยการแพร่แบบง่าย
การขนส่งแบบธรรมดา
ในการขนส่งประเภทนี้พลังงานที่เคลื่อนย้ายสารผ่านเมมเบรนคือความแตกต่างของความเข้มข้นที่มีอยู่สำหรับสารเหล่านั้นทั้งสองด้านของเมมเบรน
ดังนั้นสารจะผ่านไปในความรู้สึกมากขึ้น→น้อยลงนั่นคือจากสถานที่ที่มีความเข้มข้นมากกว่าไปยังที่ที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า
การแพร่กระจายอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากสารเจือจางในเมมเบรนหรือผ่านรูพรุนหรือช่องต่างๆ รูขุมขนหรือช่องมีสองประเภทคือแบบที่เปิดตลอดเวลาและแบบที่เปิดและปิดนั่นคือจะเปิดชั่วคราว
รูขุมขนที่เปิดชั่วคราวในทางกลับกันอาจเป็น (1) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้ากล่าวคือเปิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนและ (2) ขึ้นอยู่กับลิแกนด์ซึ่งต้องผูกมัดกับสารเคมีเฉพาะบางชนิดเพื่อเปิด
การขนส่งโดยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก
ในกรณีนี้ผู้ขนส่งจะเคลื่อนย้ายสารที่จะขนส่งจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง ตัวขนส่งเหล่านี้เป็นโปรตีนเมมเบรนที่สามารถอยู่บนเมมเบรนอย่างถาวรหรือในถุงที่หลอมรวมเข้าด้วยกันเมื่อจำเป็น
ตัวขนส่งเหล่านี้ยังช่วยในการไล่ระดับความเข้มข้นของสารที่ขนส่ง
การขนส่งประเภทนี้ไม่ต้องการการใช้พลังงานดังนั้นจึงเรียกว่าการขนส่งแบบพาสซีฟเนื่องจากเกิดขึ้นในการไล่ระดับความเข้มข้น
ร่วมขนส่ง
การขนส่งแบบพาสซีฟอีกประเภทหนึ่งผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านได้เรียกว่า cotransport ในกรณีนี้การไล่ระดับความเข้มข้นของสารหนึ่งจะใช้สำหรับการขนส่งร่วมกันของอีกสารหนึ่งกับการไล่ระดับสี
การขนส่งประเภทนี้สามารถอยู่ในสองรูปแบบ: symport ซึ่งสารทั้งสองถูกขนส่งไปในทิศทางเดียวกันและ antisport ซึ่งสารชนิดหนึ่งถูกขนส่งไปในทิศทางเดียวและอีกทางหนึ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม
การขนส่งเมมเบรนที่ใช้งานอยู่
สิ่งเหล่านี้ต้องการพลังงานและผู้ที่รู้จักใช้ ATP ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า ATPases ตัวขนส่งเหล่านี้ที่มีกิจกรรมของเอนไซม์ไฮโดรไลซ์ ATP เพื่อให้ได้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ของสารกับการไล่ระดับความเข้มข้น
รู้จัก ATPases สามประเภท:
ปั๊ม Na + / K + และปั๊มแคลเซียม (แคลเซียม ATPases) สิ่งเหล่านี้มีโครงสร้างที่เกิดจากαและหน่วยย่อยßฝังอยู่ภายในเมมเบรน
ATPases V และ ATPases F ซึ่งมีรูปร่างลักษณะที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายหน่วยและหัวที่หมุนรอบหน่วยย่อยของลำต้น
ATPases V ทำหน้าที่ในการปั๊มไอออนของไฮโดรเจนกับการไล่ระดับความเข้มข้นในกระเพาะอาหารและในไลโซโซม ในถุงบางชนิดเช่นโดปามีนเนอร์จิกมีระเบิดไฮโดรเจนประเภทนี้ที่สูบ H + เข้าไปในถุง
F ATPases ใช้ประโยชน์จากการไล่ระดับสี H + เพื่อให้พวกมันเดินทางผ่านโครงสร้างของมันและรับ ADP และ P และสร้าง ATP นั่นคือแทนที่จะทำการไฮโดรไลซ์ ATP พวกมันสังเคราะห์มันขึ้นมา สิ่งเหล่านี้พบได้ในเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรีย
การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิ
นั่นคือการขนส่งโดยใช้การไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีที่สร้างขึ้นโดย ATPase ลากสารอื่นมาเทียบกับการไล่ระดับสี นั่นคือการขนส่งของสารที่สองกับการไล่ระดับความเข้มข้นของมันไม่ได้เชื่อมโยงโดยตรงกับการใช้ ATP โดยโมเลกุลของผู้ขนส่ง
คุณสมบัติ
ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตการปรากฏตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้สามารถรักษาความเข้มข้นของสารที่แตกต่างไปจากสารชนิดเดียวกันในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ได้อย่างสิ้นเชิง
อย่างไรก็ตามแม้จะมีความแตกต่างของความเข้มข้นเหล่านี้และการมีอยู่ของช่องเปิดหรือรูพรุนสำหรับสารบางชนิดโมเลกุลเหล่านี้จะไม่หลุดรอดหรือเข้าไปในเว้นแต่จะมีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขบางประการ
สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือมีความสมดุลทางเคมีไฟฟ้าที่ทำให้ความแตกต่างของความเข้มข้นในเยื่อหุ้มเซลล์ชดเชยด้วยการไล่ระดับทางไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยไอออนที่แพร่กระจายได้และสิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสารบางชนิดไม่สามารถหลุดออกไปภายในเซลล์ได้ .
อ้างอิง
- Alberts, B. , Dennis, B. , Hopkin, K. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , … Walter, P. (2004). ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group
- Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberts, K. , & Walter, P. (2008). อณูชีววิทยาของเซลล์ (5th ed.). นิวยอร์ก: Garland Science, Taylor & Francis Group
- เบิร์น, อาร์, และเลวี่, M. (1990). สรีรวิทยา. มอสบี้; ฉบับ International Ed.
- ฟ็อกซ์ SI (2549). สรีรวิทยาของมนุษย์ (ฉบับที่ 9) นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา: McGraw-Hill Press
- Luckey, M. (2008). ชีววิทยาโครงสร้างเมมเบรน: ด้วยพื้นฐานทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์