Cell and Molecular Biology 12 : Cell Surface and Functions

มารู้จัก Plasmodesmata, ECM และ Junction กันหน่อย

ใน 6 ตอนที่ผ่านมา เราได้พูด (เขียน) ถึงสิ่งที่อยู่ภายในเซลล์ ครั้งนี้เรากลับมาดูที่ผิวของเซลล์กันบ้างครับ
ถึงแม้ว่าเยื่อหุ้มเซลล์จะได้รับการยอมรับว่าเป็นส่วนที่ปกคลุมเซลล์ แต่ในเซลล์บางชนิด เช่น "เซลล์พืช" เราจะพบส่วนที่แตกต่างจาก "เซลล์สัตว์" สิ่งนั้น คือ ผนังเซลล์ หรือ Cell wall (ในเซลล์โปรคาริโอต, โปรติสและฟังไจ ก็มีผนังเซลล์เหมือนกันแต่เราจะไม่กล่าวถึงในที่นี้)

ผนังเซลล์หรือ Cell wall

หน้าที่หลักๆ ของผนังเซลล์ก็คือ

รักษารูปทรงของเซลล์
ป้องกันการนำน้ำเข้าเซลล์จำนวนมาก
ต้านแรงโน้มถ่วงของโลก

เรามาเรียนรู้จากภาพและคำบรรยายภาพ (Depict) กันดีกว่าครับ

ภาพแสดงผนังเซลล์

Depict : (TEM) โครงสร้างแรกที่พบในผนังเซลล์ คือ
Primary cell wall บางๆ และโครงสร้างที่พบต่อมา
อยู่ระหว่าง primary walls ของเซลล์ที่อยู่ติดกันคือ
middle lamella ซึ่งเป็นชั้นบางๆ ที่อุดมไปด้วย
Pectins (พวก polysaccharide, pectins
นั้นใช้เป็นสารเพิ่มความแข็งในแยมและเยลลี่),
ถัดเข้ามาภายในเซลล์จะพบชั้นที่หนาและแข็งกว่า
เรียกว่า Secondary cell wall (ส่วนที่เป็นเนื้อไม้)
และส่วนที่อยู่ในสุดก็คือเยื่อหุ้มเซลล์, ที่ผนังเซลล์
จะมีช่องให้เป็นทางผ่านของไซโตพลาสมในเซลล์
ที่ติดกัน เรียกช่องนี้ว่า Plasmodesmata
(พหูพจน์, เอกพจน์คือ Plasmodesma)

ECM (Extracellular matrix)

ในเซลล์สัตว์ ถึงแม้ไม่มีผนังเซลล์ แต่ก็มีส่วนที่เรียกว่า Extracellular matrix หรือ ECM (อยู่นอกเยื่อหุ้มเซลล์)

ส่วนประกอบหลักของ ECM คือ ไกลโคโปรตีน {(เป็นโปรตีนที่ยึดติดกับคาร์โบไฮเดรต (ซึ่งมักเป็นน้ำตาลที่มีโมเลกุลสั้นๆ) ด้วยพันธะโควาเลนท์}

ไกลโคโปรตีนที่พบมากมายใน ECM ของเซลล์สัตว์ก็คือ เส้นใยคอลลาเจน (Collagen fiber), คอลลาเจนเป็นโปรตีนที่มีปริมาณถึงเกือบครึ่งหนึ่งของโปรตีนทั้งหมดที่พบในร่างกายของคน

Proteoglycans เป็นไกลโคโปรตีนอีกชนิดหนึ่ง ที่มีคาร์โบไฮเดรตเป็นองค์ประกอบมากถึงร้อยละ 95

Fibronectins เป็นไกลโคโปรตีนอีกชนิดหนึ่ง จับกับ receptor proteins ที่มีชื่อว่า integrins ซึ่งฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์

Extracellular matrix (ECM) ของเซลล์สัตว์

depict : ภาพวาดแสดงให้เห็นโครงสร้างของ ECM ที่
ประกอบไปด้วยไกลโคโปรตีนหลัก 3 ชนิด คือ
proteoglycan, collagen และ fibronectin.
เส้นใยคอลลาเจนฝังตัวอยู่ใน proteoglycan
complexs ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของ proteoglycan
ต่อขยายด้วยสายยาวของคาร์โบไฮเดรต ทำให้มีลักษณะ
คล้ายกิ่งไม้, Fibronectin จะมีลักษณะคล้ายกาวยึด
ECM ให้ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ตรงตำแหน่งของ
เมมเบรนโปรตีน "integrins"

บทบาทของ ECM ในเซลล์มีหลายอย่าง เช่น ควบคุมพฤติกรรมของเซลล์ โดยสื่อสารผ่านทางเมมเบรนโปรตีน "integrins" เป็นต้น

Intercellular Junctions

ในเซลล์สัตว์ รอยต่อระหว่างเซลล์มี 3 แบบใหญ่ๆ คือ

Tight junction
Desmosomes
Gap junctions

Intercellular Junctions ในเซลล์สัตว์

Depict : ภาพเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้เล็กแสดงให้เห็น
รอยต่อระหว่างเซลล์ (intercellular junctions)
3 แบบใหญ่ๆ

Tight junction เป็นรอยต่อระหว่างเซลล์ที่มีลักษณะเหมือนรัดด้วยเข็มขัดต่อเนื่องกันไป (ดูภาพประกอบ)

Desmosomes เป็นรอยต่อระหว่างเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายกระดาษหนา ซึ่งเพิ่มความแข็งแรงโดย intermediate filament ที่มีโปรตีน keratin เป็นองค์ประกอบ

Gap junctions เป็นรอยต่อระหว่างเซลล์ ที่มีลักษณะเป็นช่อง (ทำด้วยโปรตีน) ซึ่งใหญ่พอสำหรับการผ่านของ ion และสารที่มีโมเลกุลเล็ก เช่น Sodium ion, กรดอะมิโน และน้ำตาล เป็นต้น