ทางแยกของเซลล์: ประเภทและลักษณะของมัน - ชีววิทยา - 2026

รอยต่อระหว่างเซลล์สะพานติดต่อระหว่างเยื่อหุ้มนิวเคลียสระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันหรือระหว่างมือถือและเมทริกซ์ รอยแยกขึ้นอยู่กับชนิดของเนื้อเยื่อที่ศึกษาโดยเน้นการเชื่อมต่อที่มีอยู่ระหว่างเซลล์เยื่อบุผิวกล้ามเนื้อและเส้นประสาท

ในเซลล์มีโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการยึดเกาะระหว่างกัน อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีองค์ประกอบเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความเสถียรของพันธะในเนื้อเยื่อ สิ่งนี้ทำได้โดยการแยกเซลล์

ประเภทหลักของทางแยกของเซลล์
ที่มา: Boumphreyfr จาก Wikimedia Commons

ทางแยกถูกจำแนกออกเป็นทางแยกแบบสมมาตร (ทางแยกที่แน่น, desmosomes ของสายพานและทางแยกของร่อง) และทางแยกที่ไม่สมมาตร (hemidesmosomes)

จุดเชื่อมต่อที่แน่น, เดสโมโซมของสายพาน, เดสโมโซมแบบจุดและเฮไมด์โมโซมเป็นทางแยกที่อนุญาตให้ยึดได้ ในขณะที่รอยแยกแหว่งทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างเซลล์ใกล้เคียงทำให้สามารถแลกเปลี่ยนตัวถูกละลายระหว่างไซโตพลาสม์ได้

การเคลื่อนที่ของตัวถูกละลายน้ำและไอออนเกิดขึ้นผ่านและระหว่างส่วนประกอบของเซลล์แต่ละส่วน ดังนั้นจึงมีทางเดินผ่านเซลล์ที่ถูกควบคุมโดยชุดของช่องสัญญาณและตัวขนส่ง ตรงกันข้ามกับทางเดินพาราเซลล์ซึ่งควบคุมโดยการสัมผัสระหว่างเซลล์นั่นคือทางแยกของเซลล์

ในพืชเราพบทางแยกของเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายรอยแยกแหว่งเรียกว่าพลาสโมเดสมาตา แม้ว่าโครงสร้างจะแตกต่างกัน แต่ฟังก์ชันก็เหมือนกัน

จากมุมมองทางการแพทย์ข้อบกพร่องบางประการในการเชื่อมต่อของเซลล์แปลเป็นโรคที่ได้รับหรือสืบทอดมาซึ่งเกิดจากความเสียหายของเยื่อบุผิว

ลักษณะเฉพาะ

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องและแตกต่างกันเรียกว่าเซลล์ สิ่งเหล่านี้ถูกคั่นด้วยพลาสมาเมมเบรนที่ช่วยให้พวกมันแยกออกจากสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะเป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิต แต่ก็ไม่ได้มีลักษณะคล้ายอิฐเนื่องจากไม่ได้แยกออกจากกัน

เซลล์เป็นองค์ประกอบที่สื่อสารกันและอยู่ในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ ดังนั้นจึงต้องมีวิธีที่เซลล์จะสร้างเนื้อเยื่อและสื่อสารกันได้ในขณะที่พังผืดยังคงอยู่

ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ด้วยการมีทางแยกของเซลล์ที่มีอยู่ในเยื่อบุผิว ทางแยกเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างเซลล์สองเซลล์ที่อยู่ติดกันและจำแนกตามหน้าที่ของแต่ละเซลล์ออกเป็นทางแยกที่สมมาตรและไม่สมมาตร

เฮไมด์โมโซมเป็นของยูเนี่ยนที่ไม่สมมาตรและยูเนี่ยนแคบเดสโมโซมสายพานเดโมโซมและยูเนี่ยนแหว่งเป็นของสหภาพสมมาตร ด้านล่างเราจะอธิบายรายละเอียดข้อต่อแต่ละข้อ

ประเภท

- ทางแยกที่แน่นหนา

โครงร่างของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้และเส้นทางการซึมผ่านที่เลือกได้ White Whale จาก Wikimedia Commons

ทางแยกที่แน่นหรือที่รู้จักกันในวรรณคดีว่าทางแยกแบบอุดเป็นส่วนในเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ข้างเคียงที่เชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดตามชื่อ "ทางแยกที่แน่นหนา" แนะนำ

ภายใต้สภาวะเฉลี่ยเซลล์จะถูกคั่นด้วยระยะทาง 10-20 นาโนเมตร อย่างไรก็ตามในกรณีของทางแยกที่แน่นระยะห่างนี้จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญและเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งสองจะนำไปสู่การสัมผัสหรือแม้กระทั่งการรวมกัน

ทางแยกที่แน่นโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่างผนังด้านข้างของเซลล์ข้างเคียงในระยะทางที่น้อยที่สุดจากพื้นผิวของมัน

ในเนื้อเยื่อบุผิวเซลล์ทั้งหมดจะสร้างทางแยกดังกล่าวเพื่อให้อยู่ด้วยกัน ในปฏิสัมพันธ์นี้เซลล์จะอยู่ในรูปแบบที่ชวนให้นึกถึงวงแหวน สหภาพแรงงานเหล่านี้ครอบคลุมทั้งปริมณฑล

โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับทางแยกที่แน่นหนา

Ocludina และ Claudina

บริเวณที่สัมผัสแน่นอยู่รอบ ๆ พื้นผิวทั้งหมดของเซลล์ บริเวณเหล่านี้ก่อตัวเป็นแถบสัมผัส anastomosed ของโปรตีน transmembrane ที่เรียกว่า occludin และ claudin คำว่า anastomosis หมายถึงการรวมกันขององค์ประกอบทางกายวิภาคบางอย่าง

โปรตีนทั้งสองนี้อยู่ในกลุ่ม tetraespanins มีลักษณะเฉพาะด้วยการมีโดเมน transmembrane สี่อันลูปด้านนอกสองอันและหางไซโตพลาสซึมที่ค่อนข้างสั้นสองตัว

Occludin แสดงให้เห็นว่ามีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลโปรตีนอื่น ๆ อีกสี่โมเลกุลเรียกว่า zonule occludin และย่อว่า ZO กลุ่มสุดท้ายนี้ประกอบด้วยโปรตีน ZO 1, ZO 2, ZO 3 และ afadin

Claudin เป็นกลุ่มของโปรตีน 16 ชนิดที่ประกอบเป็นชุดของเส้นตรงในทางแยกที่แน่นซึ่งทำให้ทางแยกนี้มีบทบาทเป็น "อุปสรรค" ในทางเดินของพาราเซลล์

Nectins และ JAM

Nectins และ Junction adhesion โมเลกุล (JAMs สำหรับสั้น) ก็ปรากฏในรอยต่อที่แน่นเช่นกัน โมเลกุลทั้งสองนี้พบเป็นโฮโมไดเมอร์ในช่องว่างภายในเซลล์

เนคตินเชื่อมต่อกับเส้นใยแอกตินผ่านโปรตีนอาฟาดิน สิ่งหลังดูเหมือนจะมีความสำคัญเนื่องจากการลบรหัสยีนสำหรับ afadin ในสัตว์ฟันแทะทำให้ตัวอ่อนตาย

คุณสมบัติของทางแยกที่แน่นหนา

การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประเภทนี้ทำหน้าที่สำคัญสองอย่าง ประการแรกคือการกำหนดขั้วของเซลล์ในเยื่อบุผิวแยกโดเมนปลายยอดออกจากโดเมนที่เป็นฐานและป้องกันการแพร่กระจายของไขมันโปรตีนและสารชีวโมเลกุลอื่น ๆ ที่ไม่เหมาะสม

ดังที่เราได้กล่าวไว้ในคำจำกัดความเซลล์ของเยื่อบุผิวจะถูกจัดกลุ่มเป็นวงแหวน โครงสร้างนี้แยกพื้นผิวปลายของเซลล์ออกจากด้านข้างและด้านข้างซึ่งสร้างความแตกต่างระหว่างโดเมน

การแยกนี้ถือเป็นแนวคิดที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในการศึกษาสรีรวิทยาของเยื่อบุผิว

ประการที่สองทางแยกที่แน่นหนาป้องกันการผ่านของสารอย่างอิสระผ่านชั้นเซลล์เยื่อบุผิวส่งผลให้กีดขวางทางเดินของพาราเซลล์

-Unions ในช่องหรือช่องว่าง

โครงสร้างและตำแหน่งของจุดแยกช่องว่างในเซลล์ที่อยู่ติดกัน แปลโดย Kalpo จากภาพโดย Mariana Ruiz LadyofHats , ผ่าน Wikimedia Commons

พบรอยแยกช่องว่างในบริเวณที่ไม่มีการ จำกัด เยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมระหว่างเซลล์ข้างเคียง ในทางแยกที่แหว่งไซโทพลาสของเซลล์จะเชื่อมต่อกันและการเชื่อมต่อทางกายภาพจะถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถเกิดการผ่านของโมเลกุลขนาดเล็กได้

การแยกชั้นนี้พบได้ในเยื่อบุผิวเกือบทั้งหมดและในเนื้อเยื่อประเภทอื่น ๆ ซึ่งมีจุดประสงค์ที่หลากหลาย

ตัวอย่างเช่นในบริเวณรอยต่อแหว่งของเนื้อเยื่อต่างๆสามารถเปิดหรือปิดเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณภายนอกเซลล์ได้เช่นเดียวกับกรณีของสารสื่อประสาทโดพามีน การปรากฏตัวของโมเลกุลนี้ช่วยลดการสื่อสารระหว่างชั้นเซลล์ประสาทในเรตินาเพื่อตอบสนองต่อความเข้มของแสงที่เพิ่มขึ้น

โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับรอยแยกแหว่ง

รอยแยกแหว่งประกอบด้วยโปรตีนที่เรียกว่าคอนเน็กซิน ดังนั้น "คอนเน็กซอน" จึงได้มาจากการรวมกันของโมโนเมอร์คอนเน็กซินหกตัว โครงสร้างนี้เป็นทรงกระบอกกลวงที่พบข้ามเยื่อไซโทพลาสซึม

คอนเน็กซอนถูกจัดเรียงในลักษณะที่สร้างท่อร้อยสายระหว่างไซโตพลาสของเซลล์ที่อยู่ติดกัน นอกจากนี้คอนเน็กซอนมักจะรวมตัวกันและสร้างแผ่นเปลือกโลกชนิดหนึ่ง

หน้าที่ของทางแยกช่องว่าง

เนื่องจากการก่อตัวของทางแยกเหล่านี้อาจทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลบางอย่างระหว่างเซลล์ข้างเคียงได้ ขนาดของโมเลกุลที่จะขนส่งนั้นมีความเด็ดขาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมคือ 1.2 เช่นเดียวกับแคลเซียมไอออนและอะดีโนซีนโมโนฟอสเฟตที่เป็นวงจร

โดยเฉพาะคือไอออนอนินทรีย์และโมเลกุลที่ละลายน้ำได้ซึ่งสามารถถ่ายโอนจากไซโทพลาสซึมของเซลล์หนึ่งไปยังไซโทพลาซึมที่อยู่ติดกัน

ความเข้มข้นของแคลเซียมมีบทบาทสำคัญในช่องนี้ เมื่อความเข้มข้นของแคลเซียมเพิ่มขึ้นท่อแกนมักจะปิด

ด้วยวิธีนี้รอยแยกแหว่งมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและทางเคมีระหว่างเซลล์เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในเซลล์กล้ามเนื้อของหัวใจซึ่งมีหน้าที่ในการส่งกระแสไฟฟ้า

- จุดยึดหรือข้อต่อเชื่อม

ด้านล่างข้อต่อที่แน่นเราจะพบข้อต่อของจุดยึด โดยทั่วไปสิ่งเหล่านี้จะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับผิวยอดของเยื่อบุผิว ในกลุ่มนี้เราสามารถแยกแยะกลุ่มหลักได้ 3 กลุ่ม ได้แก่ zonula adherens หรือ belt desmosome, macula adherens หรือ desmosome ตรงเวลาและ desmosome

ในการแยกประเภทนี้เยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ติดกันซึ่งเชื่อมต่อด้วยโซนและ macules ที่อยู่ติดกันจะถูกคั่นด้วยระยะห่างของเซลล์ที่ค่อนข้างกว้างเมื่อเทียบกับช่องว่างน้อยที่สุดที่มีอยู่ในกรณีของทางแยกที่แน่นหนา

พื้นที่ระหว่างเซลล์ถูกครอบครองโดยโปรตีนที่อยู่ในตระกูลแคเดอรินเดสโมเกิลลินและเดสโมโคลินที่ติดอยู่กับพลาสซึมของไซโตพลาสมิกซึ่งนำเสนอโปรตีนอื่น ๆ ที่เรียกว่าเดสโมลาคินพลาโคโกลบินและพลาโซฟิลิน

การจำแนกประเภทของจุดยึด

Zonula adherens

เช่นเดียวกับในกรณีของการเชื่อมต่อที่แน่นหนาในการเชื่อมต่อจุดยึดเรายังสังเกตรูปแบบการจัดเรียงในรูปแบบของวงแหวนหรือสายพาน adherens zonula มีความเกี่ยวข้องกับไมโครฟิลเมนต์ของแอกตินผ่านการทำงานร่วมกันของโปรตีนสองชนิด: แคเดอรินและคาเทนิน

Macula adherens

ในบางกรณีโครงสร้างนี้เรียกว่า desmosome มันเป็นสหภาพ punctiform ที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยกลางที่เกิดจากเคราติน ในบริบทนี้โครงสร้างเคราตินเหล่านี้เรียกว่า "โทโนฟิลิมาเนโทส" เส้นใยขยายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในเซลล์เยื่อบุผิว

จุด desmosomes

สิ่งเหล่านี้ให้ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งแก่เซลล์เยื่อบุผิว ดังนั้นหน้าที่หลักจึงเชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการเสริมสร้างและรักษาเสถียรภาพของเซลล์ที่อยู่ติดกัน

Desmosomes สามารถเปรียบได้กับหมุดย้ำหรือรอยเชื่อมเนื่องจากมีลักษณะคล้ายจุดเล็ก ๆ ที่แยกจากกันและไม่ใช่แถบต่อเนื่อง

เราพบทางแยกประเภทนี้ในแผ่นดิสก์อธิกสุรทินที่เชื่อมต่อกับคาร์ดิโอไซต์ในกล้ามเนื้อหัวใจและในเยื่อหุ้มสมองที่อยู่ในแนวผิวด้านนอกของสมองและไขสันหลัง

-Hemidesmosomes

Miguelferig จาก Wikimedia Commons

เฮไมด์โมโซมจัดอยู่ในประเภทของทางแยกที่ไม่สมมาตร โครงสร้างเหล่านี้มีหน้าที่ในการยึดโดเมนพื้นฐานของเซลล์เยื่อบุผิวด้วยแผ่นลามินาฐาน

คำว่า hemidesmosome ถูกนำมาใช้เนื่องจากโครงสร้างนี้ดูเหมือน desmosome "ครึ่งหนึ่ง" อย่างแท้จริง อย่างไรก็ตามจากมุมมองขององค์ประกอบทางชีวเคมีทั้งสองสหภาพมีความแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่า desmosomes มีหน้าที่ในการยึดเซลล์ใกล้เคียงกับอีกเซลล์หนึ่งในขณะที่หน้าที่ของ hemidesmosome คือการรวมเซลล์เข้ากับแผ่นฐาน

ซึ่งแตกต่างจาก macula adherens หรือ desmosome hemidesmosomes มีโครงสร้างที่แตกต่างกันซึ่งประกอบด้วย: cytoplasmic lamina ที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยกลางและแผ่นเยื่อภายนอกซึ่งมีหน้าที่ในการเชื่อมต่อ hemidesmosome กับแผ่นฐานโดยใช้ a ไส้สมอ

หน้าที่อย่างหนึ่งของ hemidesmosomes คือการเพิ่มเสถียรภาพโดยรวมของเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวเนื่องจากมีเส้นใยเซลล์และโครงกระดูกระดับกลางที่ติดอยู่กับส่วนประกอบของแผ่นฐาน

ทางแยกของเซลล์ในพืช

อาณาจักรพืชไม่มีทางแยกของเซลล์ส่วนใหญ่ที่อธิบายไว้ข้างต้นยกเว้นส่วนที่ใช้งานได้ซึ่งชวนให้นึกถึงรอยแยกแหว่ง

ในพืชไซโทพลาสของเซลล์ที่อยู่ติดกันจะเชื่อมต่อกันด้วยทางเดินหรือช่องทางที่เรียกว่าพลาสโมเดสมาตา

โครงสร้างนี้สร้างความต่อเนื่องจากเซลล์พืชหนึ่งไปยังเซลล์ถัดไป แม้ว่าโครงสร้างจะแตกต่างจากรอยแยกแหว่ง แต่ก็มีบทบาทคล้ายกันมากทำให้สามารถผ่านไอออนและโมเลกุลขนาดเล็กได้

มุมมองทางการแพทย์

จากมุมมองทางการแพทย์การแยกเซลล์เป็นหัวข้อที่เกี่ยวข้อง การกลายพันธุ์ของยีนที่เป็นรหัสของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับจุดเชื่อมต่อนั้นพบว่าแปลเป็นพยาธิสภาพทางคลินิก

ตัวอย่างเช่นหากมีการกลายพันธุ์บางอย่างในยีนที่เป็นรหัสของ claudin ชนิดหนึ่ง (โปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่งที่เป็นสื่อกลางในการทำงานร่วมกันในทางแยกที่แน่นหนา) จะทำให้เกิดโรคที่หายากในมนุษย์

นี่คือกลุ่มอาการสูญเสียแมกนีเซียมในไตและอาการต่างๆ ได้แก่ แมกนีเซียมต่ำและอาการชัก

นอกจากนี้ยังพบว่าการกลายพันธุ์ของยีนที่เข้ารหัสโปรตีนเนคติน 1 มีส่วนทำให้เกิดอาการปากแหว่ง ภาวะนี้ถือเป็นหนึ่งในความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุดในทารกแรกเกิด

การกลายพันธุ์ในยีน nectin 1 ยังเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขอื่นที่เรียกว่า ectodermal dysplasia ซึ่งมีผลต่อผิวหนังผมเล็บและฟันของมนุษย์

Pemphigus foliaceus เป็นโรคผิวหนังพุพองที่กำหนดโดย autoantibodies กับ desmoglein 1 ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญที่รับผิดชอบในการรักษาความเหนียวแน่นของหนังกำพร้า

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, AD, Lewis, J. , Raff, M. , … & Walter, P. (2015) ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
2. Cooper, GM และ Hausman, RE (2000) เซลล์: วิธีการระดับโมเลกุล Sinauer Associates
3. Curtis, H. , & Barnes, NS (1994). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Macmillan
4. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. , & Anderson, M. (2004). สรีรวิทยาของสัตว์. Sinauer Associates
5. Karp, G. (2552). ชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุล: แนวคิดและการทดลอง John Wiley & Sons
6. Kierszenbaum, A. , & Tres, L. (2016). จุลชีววิทยาและชีววิทยาของเซลล์: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพยาธิวิทยา Elsevier บราซิล
7. Lodish, H. , Berk, A. , Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M. , Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008) อณูชีววิทยาของเซลล์. Macmillan
8. Voet, D. , & Voet, JG (2006). ชีวเคมี. Panamerican Medical Ed.