เยื่อหุ้มเซลล์ ทำหน้าที่แบ่งขอบเขตของเซลล์ที่มีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต ทำหน้าที่เป็น Selective permeability หรือ เยื่อเลือกผ่าน นั่นก็คือ ยอมให้สารชนิดหนึ่งผ่านเข้า-ออก ได้เร็วกว่าสารอีกชนิดหนึ่ง ทำให้มีผู้คนสงสัยว่า เจ้าเยื่อหุ้มเซลล์นี้ทำด้วยอะไรนะ
(เยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์)
ลองทบทวนภาพเหล่านี้ก่อนนะครับ
Micelle |
Phospholipid bilayer |
Phospholipids |
Cholesterol, steroid |
จากการศึกษาพบว่า ส่วนประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วย คาร์โบไฮเดรต, Lipids และโปรตีน
Lipids ที่เป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์มักเป็น Phospholipid ซึ่งมีคุณสมบัติเป็น "Amphipathic molecule" หมายความว่าในโมเลกุล มีทั้งส่วนที่เป็น "hydrophillic" หรือส่วนที่ชอบน้ำ และ ส่วนที่เป็น "hydrophobic" หรือส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (ดูภาพประกอบ)
อาจจะมีใครตั้งคำถามว่า "เจ้า Phospholipid กับ โปรตีนนี้ มันจัดเรียงตัวอย่างไรในเมมเบรน" คำตอบที่เป็นไปได้เป็นดังภาพด้านล่างนี้ครับ
Depict : เยื่อหุ้มเซลล์และเมมเบรนของออร์แกเนลล์ ทำด้วยphospholipis หนา 2 ช้น (bilayer) โดยที่ มีโปรตีนฝังอยู่ด้านในและอยู่รอบๆ, ส่วนคาร์โบไฮเดรตจะพบนอกสุด |
กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนถ่ายภาพให้เห็นเยื่อหุ้มเซลล์ ในทศวรรษที่ 1950, โดยที่ก่อนหน้านั้นปี 1895 Charles Overton ตั้งสมมุติฐานว่าเยื่อหุ้มเซลล์ทำด้วย Lipids เนื่องจากมีหลักฐานว่า สารประกอบที่ละลายได้ในไขมัน ผ่านเข้า-ออกเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดีกว่าสารประกอบที่ไม่ละลายในไขมัน
20 ปีต่อมามีการสกัดเอาเยื่อหุ้มเซลล์ออกมาได้จากเซลล์เม็ดเลือดแดง และพบว่าประกอบด้วย Lipids กับโปรตีน
ในปี 1917 Irving Langmuir ได้ทดลองทำ เมมเบรนเทียม (artificial membrane) ได้ดังภาพ
ในปี 1935 Hugh Davson และ Jame Danielli ได้เสนอแบบ โมเดลของเยื่อหุ้มเซลล์ คือ Davson-Danielli model ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันในสมัยนั้น (ดูภาพด้านล่างประกอบ) แต่ก็ยังไม่สามารถอธิบายคุณสมบัติของเยื่อหุ้มเซลล์ได้ทั้งหมด
จนกระทั่งถึงปี 1972 S.J. Singer และ G. Nichlson ได้ประกาศโมเดลใหม่ที่เรียกว่า "Fluid mosaic model" ซึ่งสามารถอธิบายคุณสมบัติของเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดีกว่า (ดูภาพด้านล่างประกอบ)
Phospholipids bilayer เป็นโมเลกุลที่มีคุณสมบัติที่เปลี่ยนไปตามสภาวะแวดล้อม จากการศึกษา Physical charateristics ของ bilayer มีคุณสมบัติดังภาพด้านล่าง
Depict : ในที่อุณหภูมิต่ำ โมเลกุลของ Bilayer จะมีสถานะเป็น |
แต่ถ้าเราเติม Cholesterol เข้าไปในโมเลกุลของ Phospholipid bilayer คุณสมบัติของ membrane จะเปลี่ยนไป คือ จะช่วยลด fluidity เมื่ออุณหภูมิสูง (อุณภูมิปานกลางที่สิ่งมีชีวิตทนได้) แต่เมื่ออุณหภูมิต่ำก็ช่วยเพิ่ม Solidification ได้
ทั้งนี้เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะไปเพิ่มแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลของ Cholesterol กับ hydrophobic tails ของ Phospholipid นั่นเอง (ดูภาพด้านล่างประกอบ)
ภาพแสดง Cholesterol แทรกอยู่ระหว่างโมเลกุลของ จาก : http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/l |
หมายเหตุ : ความจริงจะต้องพูด (เขียน) รายละเอียด
กลับสู่หน้าหลัก |
อ่านเพิ่มเติม
อ้างอิง : Biology ของ N.A Campbell และ J.B. Reece ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 6 สำนักพิมพ์ Pearson Education International
ขอบคุณอาจารย์มากค่ะ เนื้อหาอ่านเข้าใจง่ายมากค่ะ พรุ่งนี้จะสอบแล้ว หนูจะพยายามทำเต็มที่ค่ะ เป็นกำลังใจให้อาจารย์
รังสีเทคนิคค่ะ