Upload
kasidid20309
View
5.534
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ชีววิทยา เรื่อง การลำเลียงสารระหว่างเซลล์ cell transport ศึกษาเนื้อหาอื่นๆได้ที่ facebook SUK KEE BIO
Citation preview
Membrane Structure
and Function
Membranes Structure
Membrane มองคประกอบทส าคญ ไดแก
Lipids
Protein
และ Carbohydrates
Membrane models
นกวทยาศาสตรไดมแนวคดเรอง membrane model ตางๆ ซงเปลยนแปลงไปตามความรทเจรญกาวหนาขน
Artificial membranes (cross section)
Hydrophobic tail
Hydrophilic head
Two generations of membrane
models
(a) The Davson-Danielli model (1935 –1970)
(b) Current fluid mosaic model
Freeze fracture
and freeze-etch
The fluidity of membranes
(a) Movement of
phospholipids
(b) Membrane
fluidity
Cholesterol ลดการเคลอนทของโมเลกลของ phospholipids ท าให membrane คงรปอยไดในทอณหภมสง แตในทอณหภมต า cholesterol ลดการรวมตวกนของ phospholipids ท าให membrane ไมแขงตว
(c ) Cholesterol within the membrane
โครงสรางของเยอหมเซลลสตว
เยอหมลอมรอบเซลล ประกอบดวย phospholipid,
membrane protein, carbohydrates และ cholesterols ปจจบนเชอวาโครงสรางทางโมเลกลของ membrane มลกษณะเปน Fluid Mosaic Model เสนอโดย
Singer และ Nicholson ในป ค.ศ. 1972 มลกษณะดงน
1. membrane ประกอบดวย lipid bilayer ทตอเนองเปนแผน และมโปรตนชนดตางๆฝงอย โดยมการเรยงตวแบบ
mosaic (คลายสงนนขนาดเลกหลายชนดมาเรยงตดตอกน)
2. ม peripheral protein ตดอยทผวดานในของ membrane
3. สวนทผวดานนอกม oligopolysaccharide chains
ของ glygoproteins และ glycolipids ยนยาวออกมา
The structure of transmembrane protein
Sidedness of
plasma
membrane
ดานของ membrane ม 2 ดานคอ cytoplasmic sides (ดานภายใน cytoplasm) และ extracellular sides (ดานภายนอกเซลล) มลกษณะทแตกตางกน ซงความแตกตางนเกดขนตงแต membrane ถกสรางมาจาก ER และ Golgi complex
ในรปนสสมเปน membrane ของ organelles ดานทอยภายใน organellles จะเปนดาน extracellular sides สวนอกดานหนงจะเปน cytoplasmic sides สเขยวแทน carbohydrates ทสรางมาจาก ER และ modified ท Golgi complex
Vesicles ทรวมกบ plasma membrane นอกจาก membrane ทหม vesicles จะเปนสวนของ plasma membrane แลว ยงเปนการหลงสารออกจากเซลลดวย (สมวง)
Some functions of membrane protein
Transport protein เปนทางให ions และโมเลกลตางๆผานเขาออกเยอหมเซลล
Enzymes
Signal transduction: โปรตนมหนาทเกยวของกบการจดจ าเพอทจะจบกบโมเลกลของสารอนภายนอกเซลลท าใหเกดกระบวนการตางๆได เชน ฮอรโมน
Intercellular junctions เปนองคประกอบของ tight
junction ทอยบรเวณดานขางของเซลลทอยตดกน
Cell-cell recognition
Attachment to the
cytoskeleton and
extracellular
matrix (ECM)
เยอหมเซลลมสมบตทยอมใหสารบางอยางผานเขาไปในเซลลไดงายกวาสารบางอยางชนดอน เรยกวา selective permeability ดงนนเยอหมเซลลจะควบคมชนดและอตราการล าเลยงโมเลกลของสารผานเขาและออกจากเซลล
การล าเลยงสารผานเยอหมเซลล
(Traffic Across Membranes)
Selective permeability ของเยอหมเซลลขนอยกบ
1. Phospholipid bilayer
1.1 โมเลกลไมมขวไฟฟา (nonpolar (hydrophobic)
molecules) เชน hydrocarbons และ O2 ซงสามารถละลายไดในเยอหมเซลลจะผานเยอหมเซลลไดงายกวาสารอน
และเมอเปรยบเทยบระหวางสาร 2 ชนดทละลายในไขมนไดเทากนสารทมขนาดเลกกวาสามารถผานไปไดดกวา
1.2 โมเลกลมขวไฟฟา (polar (hydrophilic)
molecules)
โมเลกลขนาดเลกทมขวไฟฟาแตไมมอออน (small, polar
uncharged molecules)เชน H2O, CO2 สามารถผานเยอหมสงเคราะห (synthetic membranes) ไดงาย
โมเลกลขนาดใหญทมขวไฟฟาแตไมมอออน (large, polar
uncharged molecules) เชน น าตาลกลโคส ผานเยอหมสงเคราะหไดไมงาย
สารทมอออน (ions) ทกชนดถงแมวาจะมขนาดเลก เชน Na+, H+ ผานชน Hydrophobic bilayer ไดยาก
- 2. Specific integral transport proteins
โมเลกลของน า CO2 และ สารทไมมขวไฟฟา (nonpolar
molecules) สามารถผานเยอหมเซลลไดงายเชนเดยวกบเยอหมสงเคราะห
เยอหมเซลลตางจากเยอหมสงเคราะหคอมสมบตยอมใหสารบางอยางทมอออนและสารทมขวไฟฟาขนาดกลางผานได โดยสารเหลานผานเขาไปท transport proteins
Diffusion and Passive transport
การแพร (diffusion) หมายถง การเคลอนทของโมเลกลของสารจากบรเวณทมความเขมขนของสารมากกวาไปยงบรเวณทมความเขมขนของสารนอยกวา จนกวาจะอยในสภาพสมดล (dynamic
equilibrium) เมออยในสภาพสมดลแลว โมเลกลของสารยงคงเคลอนอยแตเคลอนทดวยอตราเรวเทากนทงสองบรเวณ
การแพรของโมเลกลของสารผานเยอหมเซลล เรยกวา passive transport เซลลไมตองใชพลงงานทจะท าใหเกดการแพรขน และเยอหมเซลลมสมบต selective permeable ดงนนอตราการแพรของสารชนดตางๆจะไมเทากน
น าจะสามารถแพรผานเยอหมเซลลไดอยางอสระซงมความส าคญมากส าหรบการด ารงอยของเซลล
การแพรของโมเลกลของสารผานเยอหมเซลล
(a) โมเลกลของสารเคลอนทจากบรเวณทมความเขมขนมากกวาไปยงบรเวณทมความเขมขนนอยกวา จนกระทงอยในสภาพสมดล (dynamic
equilibrium) เมออยในสภาพสมดลแลวโมเลกลของสารยงคงเคลอนทอยแตอตราการเคลอนทของสารจากทงสองดานของเยอหมเซลลเทากน
(b) ในกรณน แสดงสารละลายของส 2 ชนด ทอยคนละดานของเยอหมเซลล โมเลกลของสารสเขยวจะเคลอนทไปยงดานซาย ทงๆทตอนเรมตนความเขมขนของสารในดานซายสงกวา
ตวอยางการแพรในสงมชวต
ไดแก การหายใจของสตว ขณะหายใจเขากาซออกซเจนจากอากาศทผานเขาไปในถงลมในปอดมความเขมขนสงกวาในเสนเลอดฝอย ออกซเจนจงแพรจากถงลมเขาไปในเสนเลอดฝอย และในขณะเดยวกนคารบอนไดออกไซดจะแพรจากเสนเลอดเขาสถงลม
Osmosis
Osmosis หมายถงการแพรของโมเลกลของน าจากบรเวณทมโมเลกลของน าหนาแนนมากกวาหรอสารละลายทเจอจางกวา (hypoosmotic solution)ไปยงบรเวณทมโมเลกลของน านอยกวาหรอสารละลายทเขมขนกวา (hyperosmotic solution) โดยผานเยอหมเซลล
The water balance of living cells
ลกศรแสดงทศทางการเคลอนทของโมเลกลของน าผานเซลลสตวซงไมมผนงเซลล และเซลลพชซงมผนงเซลล
The contractile vacuole of Paramesium : an
evolutionary adaptation for osmoregulation
Filling vacuole
Contracting vacuole
Facilitated diffusion
Transport proteins ชวยในการน าโมเลกลของสารผานเยอหมเซลลจากบรเวณทมความเขมขนของสารสงไปยงบรเวณทมความเขมขนต ากวา เรยกกระบวนการนวา facilitated diffusion โดยเซลลไมตองใชพลงงาน
Active transport
บางครงเซลลตองการล าเลยงสารจากทมความเขมขนต าไปยงทมความเขมขนสงกวา กระบวนการน เรยกวา active transport ซงตองการพลงงานคอ ATP
ตวอยางเชน เซลลขบ NA+ ออกนอกเซลลและน า K+ เขาไปในเซลล ซงเรยกวา Sodium-potassium
pump
The sodium-potassium pump
Sodium-potassium pump
กระบวนการเรมตนจาก Na+ จบกบโปรตนซงเปน transport protein แลว ATP ใหพลงงานแกโปรตนท าใหโปรตนเปลยนรปรางและปลอย Na+ ผานเยอหมเซลลออกไป ขณะเดยวกน K+ เขาจบกบโปรตน ท าใหโปรตนเปลยนแปลงรปรางอกครงหนง ท าให K+ ถกปลอยเขาไปในเซลล แลวโปรตนกลบมรปรางเหมอนเดมอกพรอมทจะเรมตนกระบวนการใหมตอไป
Diffusion
Facilitated
transport
Active
transport
Passive
transport
An electrogenic pump
Electrogenic pump เปน transport protein ทท าใหเกดความตางศกดทเยอหมเซลล
An electrogenic pump
ตวอยางเชน
Na+/K+ pump เปน electrogenic pump ทส าคญของเซลลสตว
Proton pump เปน electrogenic pump ทส าคญของเซลลพช แบคทเรย และพวกเหดรา รวมทง mitochondria และ chloroplasts ใช proton
pump ในการสงเคราะห ATP
Cotransport
ตวอยางเชน ในเซลลพชใช
proton pump รวมกบ
transport protein ทน า sucrose–H+ เขาไปในเซลล
เปนกระบวนการรวมทเกดจาก ATP pump ตวเดยวท างานแลวมผลไปท าให transport protein ตวตอไปท างานเพอน าสารเขาสเซลล
Exocytosis and endocytosis
transport large molecules
สารทมโมเลกลขนาดใหญ เชน โปรตน และ คารโบไฮเครต ผานออกนอกเซลลดวยกระบวนการ exocytosis และเขาไปในเซลลดวยกระบวนการ endocytosis
Endocytosis ม 3 แบบ ไดแก
1. Phagocytosis
2. Pinocytosis
3. Receptor-mediated endocytosis
Phagocytosis เปนการน าสารทเปนของแขงเขาเซลล โดยเซลลยนสวน cytoplasm ไปโอบลอมสารของแขงนน แลวเขาไปในเซลล เปน food vacuole แลว food vacuole นนจะไปรวมกบ lysosome ซงภายในม hydrolytic enzymes ทจะยอยสลายสารนนตอไป อมบากนแบคทเรยดวยวธน
Phagocytosis
Pinocytosis
Pinocytosis เปนการน าสารทเปนของเหลวเขาเซลล โดยเยอหมเซลลเวาเขาไปเพอน าสารเขาไป กลายเปนถงเลกๆอยใน cytoplasm
Receptor-mediated endocytosis
Receptor-mediated endocytosis เปนการน าสารเฉพาะบางชนดเขาไปในเซลล โดยทผวเซลลม receptor เฉพาะส าหรบสารบางอยางเขามาจบ แลวถกน าเขาไปในเซลลเปนถงเลกๆ เมอผานการยอยแลว receptor สามารถถกน ามาใชใหมไดอก