Noong 1972, ang teorya ay iniharap na ang isang bahagyang permeable na lamad ay pumapalibot sa selula at gumaganap ng ilang mahahalagang gawain, at ang istraktura at paggana ng mga lamad ng selula ay mga mahahalagang isyu tungkol sa wastong paggana ng lahat ng mga selula sa katawan. Ang teorya ng cell ay naging laganap noong ika-17 siglo, kasama ang pag-imbento ng mikroskopyo. Napag-alaman na ang mga tisyu ng halaman at hayop ay binubuo ng mga selula, ngunit dahil sa mababang resolution ng aparato, imposibleng makakita ng anumang mga hadlang sa paligid ng selula ng hayop. Noong ika-20 siglo, ang kemikal na katangian ng lamad ay pinag-aralan nang mas detalyado, nalaman na ang mga lipid ang batayan nito.
Istruktura at paggana ng mga lamad ng cell
Ang cell membrane ay pumapalibot sa cytoplasm ng mga buhay na selula, na pisikal na naghihiwalay sa mga bahagi ng intracellular mula sa panlabas na kapaligiran. Ang fungi, bacteria, at halaman ay mayroon ding mga cell wall na nagbibigay ng proteksyon at pumipigil sa pagdaan ng malalaking molekula. Ang mga lamad ng cell ay gumaganap din ng isang papel sapagbuo ng cytoskeleton at attachment sa extracellular matrix ng iba pang mahahalagang particle. Ito ay kinakailangan upang hawakan ang mga ito nang sama-sama, na bumubuo ng mga tisyu at organo ng katawan. Ang mga tampok na istruktura ng lamad ng cell ay kinabibilangan ng pagkamatagusin. Ang pangunahing pag-andar ay proteksyon. Ang lamad ay binubuo ng isang phospholipid layer na may mga naka-embed na protina. Ang bahaging ito ay kasangkot sa mga proseso tulad ng cell adhesion, ion conduction, at signaling system at nagsisilbing attachment surface para sa ilang extracellular na istruktura, kabilang ang pader, glycocalyx, at internal cytoskeleton. Pinapanatili din ng lamad ang potensyal ng cell sa pamamagitan ng pagkilos bilang isang pumipili na filter. Ito ay piling natatagusan sa mga ion at organikong molekula at kinokontrol ang paggalaw ng mga particle.
Mga biological na mekanismo na kinasasangkutan ng cell membrane
1. Passive diffusion: Ang ilang mga substance (maliit na molecule, ions), tulad ng carbon dioxide (CO2) at oxygen (O2), ay maaaring kumalat sa plasma membrane. Ang shell ay nagsisilbing hadlang sa ilang partikular na molekula at ion na maaaring ma-concentrate sa magkabilang panig.
2. Transmembrane channel at transporter protein: Dapat na pumasok sa cell ang mga nutrient gaya ng glucose o amino acid, at dapat umalis ang ilang metabolic na produkto.
3. Ang endocytosis ay ang proseso kung saan kinukuha ang mga molekula. Ang isang bahagyang pagpapapangit (invagination) ay nilikha sa lamad ng plasma, kung saan ang sangkap na dadalhin ay nilamon. Nangangailangan itoenerhiya at sa gayon ay isang anyo ng aktibong transportasyon.
4. Exocytosis: nangyayari sa iba't ibang mga cell upang alisin ang mga hindi natutunaw na residues ng mga substance na dala ng endocytosis upang makapag-secrete ng mga substance gaya ng mga hormones at enzymes at ganap na madala ang substance sa pamamagitan ng cellular barrier.
Molecular structure
Ang
Cell membrane ay isang biological membrane, na pangunahing binubuo ng mga phospholipid at naghihiwalay sa mga nilalaman ng buong cell mula sa panlabas na kapaligiran. Ang proseso ng pagbuo ay nangyayari nang kusang sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Upang maunawaan ang prosesong ito at wastong ilarawan ang istraktura at pag-andar ng mga lamad ng cell, pati na rin ang mga katangian, kinakailangan upang masuri ang likas na katangian ng mga istruktura ng phospholipid, na nailalarawan sa pamamagitan ng structural polarization. Kapag ang mga phospholipid sa aquatic na kapaligiran ng cytoplasm ay umabot sa isang kritikal na konsentrasyon, sila ay nagsasama-sama sa micelles, na mas matatag sa aquatic na kapaligiran.
Mga katangian ng lamad
- Katatagan. Nangangahulugan ito na pagkatapos ng pagbuo ng lamad ay malamang na hindi bumagsak.
- Lakas. Ang lipid membrane ay sapat na maaasahan upang pigilan ang pagdaan ng isang polar substance; ang parehong mga dissolved substance (ions, glucose, amino acids) at mas malalaking molekula (proteins) ay hindi maaaring dumaan sa nabuong hangganan.
- Dynamic na character. Ito marahil ang pinakamahalagang pag-aari kapag isinasaalang-alang ang istraktura ng cell. Ang cell lamad ay maaariay napapailalim sa iba't ibang mga deformation, maaaring nakatiklop at baluktot nang hindi gumuho. Sa ilalim ng mga espesyal na pangyayari, tulad ng pagsasanib ng mga vesicle o namumuko, maaari itong masira, ngunit pansamantala lamang. Sa temperatura ng silid, ang mga lipid constituent nito ay nasa pare-pareho, magulong paggalaw, na bumubuo ng isang matatag na hangganan ng likido.
Liquid Mosaic Model
Sa pagsasalita tungkol sa istraktura at pag-andar ng mga lamad ng cell, mahalagang tandaan na sa modernong pananaw, ang lamad bilang isang liquid mosaic na modelo ay isinasaalang-alang noong 1972 ng mga siyentipiko na sina Singer at Nicholson. Ang kanilang teorya ay sumasalamin sa tatlong pangunahing tampok ng istraktura ng lamad. Ang mga integral na protina ng lamad ay nagbibigay ng isang mosaic na template para sa lamad, at sila ay may kakayahang lateral in-plane na paggalaw dahil sa pabagu-bagong katangian ng lipid organization. Ang mga protina ng transmembrane ay potensyal ding mobile. Ang isang mahalagang katangian ng istraktura ng lamad ay ang kawalaan ng simetrya nito. Ano ang istraktura ng isang cell? Cell lamad, nucleus, protina at iba pa. Ang cell ay ang pangunahing yunit ng buhay, at ang lahat ng mga organismo ay binubuo ng isa o higit pang mga selula, bawat isa ay may natural na hadlang na naghihiwalay dito sa kapaligiran nito. Ang panlabas na hangganan ng cell ay tinatawag ding plasma membrane. Binubuo ito ng apat na iba't ibang uri ng mga molekula: phospholipids, kolesterol, protina, at carbohydrates. Inilalarawan ng modelo ng likidong mosaic ang istraktura ng lamad ng cell tulad ng sumusunod: nababaluktot at nababanat, katulad sa pagkakapare-pareho sa langis ng gulay, upang ang lahatang mga indibidwal na molekula ay lumulutang lamang sa likidong daluyan, at lahat sila ay may kakayahang gumalaw patagilid sa loob ng shell na iyon. Ang mosaic ay isang bagay na naglalaman ng maraming iba't ibang detalye. Sa plasma membrane, kinakatawan ito ng phospholipids, cholesterol molecules, proteins at carbohydrates.
Phospolipid
Phospholipids ang bumubuo sa pangunahing istraktura ng cell membrane. Ang mga molekulang ito ay may dalawang magkaibang dulo: isang ulo at isang buntot. Ang dulo ng ulo ay naglalaman ng pangkat ng pospeyt at hydrophilic. Nangangahulugan ito na ito ay naaakit sa mga molekula ng tubig. Ang buntot ay binubuo ng hydrogen at carbon atoms na tinatawag na fatty acid chain. Ang mga kadena na ito ay hydrophobic, hindi nila gustong ihalo sa mga molekula ng tubig. Ang prosesong ito ay katulad ng kung ano ang mangyayari kapag nagbuhos ka ng langis ng gulay sa tubig, iyon ay, hindi ito natutunaw dito. Ang mga tampok na istruktura ng lamad ng cell ay nauugnay sa tinatawag na lipid bilayer, na binubuo ng mga phospholipid. Ang mga hydrophilic phosphate head ay palaging matatagpuan kung saan mayroong tubig sa anyo ng intracellular at extracellular fluid. Ang mga hydrophobic na buntot ng mga phospholipid sa lamad ay nakaayos sa paraang inilalayo ang mga ito sa tubig.
Cholesterol, protina at carbohydrates
Kapag narinig ng mga tao ang salitang "cholesterol", karaniwang iniisip ng mga tao na masama ito. Gayunpaman, ang kolesterol ay talagang isang napakahalagang bahagi ng mga lamad ng cell. Ang mga molekula nito ay binubuo ng apat na singsing ng hydrogen at carbon atoms. Ang mga ito ay hydrophobic at nangyayari sa mga hydrophobic tails sa lipid bilayer. Ang kanilang kahalagahan ay nakasalalaypagpapanatili ng pare-pareho, pinapalakas nila ang mga lamad, pinipigilan ang crossover. Pinipigilan din ng mga molekula ng kolesterol ang mga phospholipid tail mula sa pagdikit at pagtigas. Ginagarantiyahan nito ang pagkalikido at kakayahang umangkop. Ang mga membrane protein ay nagsisilbing mga enzyme upang pabilisin ang mga reaksiyong kemikal, gumaganap bilang mga receptor para sa mga partikular na molekula, o nagdadala ng mga substance sa buong cell membrane.
Carbohydrates, o saccharides, ay matatagpuan lamang sa extracellular side ng cell membrane. Magkasama silang bumubuo ng glycocalyx. Nagbibigay ito ng cushioning at proteksyon sa lamad ng plasma. Batay sa istraktura at uri ng carbohydrates sa glycocalyx, makikilala ng katawan ang mga selula at matukoy kung dapat naroroon ang mga ito o hindi.
Mga protina ng lamad
Ang istraktura ng cell membrane ng isang selula ng hayop ay hindi maiisip nang walang ganoong mahalagang bahagi gaya ng protina. Sa kabila nito, maaari silang maging mas mababa sa laki sa isa pang mahalagang sangkap - mga lipid. May tatlong pangunahing protina ng lamad.
- Integral. Sila ay ganap na sumasaklaw sa bi-layer, cytoplasm at extracellular na kapaligiran. Nagsasagawa sila ng transport at signaling function.
- Peripheral. Ang mga protina ay nakakabit sa lamad sa pamamagitan ng electrostatic o hydrogen bond sa kanilang cytoplasmic o extracellular na ibabaw. Pangunahin ang mga ito bilang isang paraan ng attachment para sa mga integral na protina.
- Transmembrane. Gumaganap ang mga ito ng enzymatic at signaling function, at binago din ang pangunahing istruktura ng lipid bi-layer ng lamad.
Mga pag-andar ng biological membrane
Ang hydrophobic effect, na kumokontrol sa gawi ng mga hydrocarbon sa tubig, ay kumokontrol sa mga istrukturang nabuo sa pamamagitan ng membrane lipids at membrane proteins. Maraming mga katangian ng mga lamad ang ipinagkaloob ng mga carrier ng lipid bilayer, na bumubuo sa pangunahing istraktura para sa lahat ng biological na lamad. Ang mga integral na protina ng lamad ay bahagyang nakatago sa lipid bilayer. Ang mga transmembrane protein ay may espesyal na organisasyon ng mga amino acid sa kanilang pangunahing sequence.
Ang mga protina ng peripheral membrane ay halos kapareho ng mga natutunaw, ngunit ang mga ito ay nakagapos din sa lamad. Ang mga espesyal na lamad ng cell ay may mga espesyal na function ng cell. Paano nakakaapekto sa katawan ang istraktura at paggana ng mga lamad ng selula? Ang paggana ng buong organismo ay nakasalalay sa kung paano nakaayos ang mga biological membrane. Mula sa intracellular organelles, extracellular at intercellular na pakikipag-ugnayan ng mga lamad, ang mga istrukturang kinakailangan para sa organisasyon at pagganap ng mga biological function ay nilikha. Maraming structural at functional features ang karaniwan sa bacteria, eukaryotic cells, at enveloped virus. Ang lahat ng mga biological membrane ay binuo sa isang lipid bilayer, na tumutukoy sa pagkakaroon ng isang bilang ng mga karaniwang katangian. Ang mga protina ng lamad ay may maraming partikular na function.
- Pagkontrol. Tinutukoy ng mga plasma membrane ng mga cell ang mga hangganan ng pakikipag-ugnayan ng cell sa kapaligiran.
- Transportasyon. Ang mga intracellular lamad ng mga cell ay nahahati sa ilang mga functional na bloke na may iba't ibangpanloob na komposisyon, na ang bawat isa ay sinusuportahan ng kinakailangang transport function kasama ng control permeability.
- Signal transduction. Nagbibigay ang membrane fusion ng mekanismo para sa intracellular vesicular notification at pinipigilan ang iba't ibang uri ng mga virus na malayang pumasok sa cell.
Kahulugan at konklusyon
Ang istraktura ng panlabas na lamad ng selula ay nakakaapekto sa buong katawan. Ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagprotekta sa integridad sa pamamagitan ng pagpapahintulot lamang sa mga piling sangkap na tumagos. Ito rin ay isang magandang base para sa pag-angkla ng cytoskeleton at cell wall, na tumutulong sa pagpapanatili ng hugis ng cell. Ang mga lipid ay bumubuo ng humigit-kumulang 50% ng masa ng lamad ng karamihan sa mga selula, bagaman ito ay nag-iiba depende sa uri ng lamad. Ang istraktura ng panlabas na lamad ng cell ng mga mammal ay mas kumplikado, naglalaman ito ng apat na pangunahing phospholipids. Ang isang mahalagang pag-aari ng mga lipid bilayer ay ang kanilang pagkilos tulad ng isang dalawang-dimensional na likido kung saan ang mga indibidwal na molekula ay maaaring malayang umiikot at gumagalaw sa gilid. Ang ganitong pagkalikido ay isang mahalagang pag-aari ng mga lamad, na tinutukoy depende sa temperatura at komposisyon ng lipid. Dahil sa istruktura ng singsing na hydrocarbon, ang kolesterol ay may papel sa pagtukoy ng pagkalikido ng mga lamad. Ang selective permeability ng biological membranes sa maliliit na molekula ay nagpapahintulot sa cell na kontrolin at mapanatili ang panloob na istraktura nito.
Isinasaalang-alang ang istraktura ng cell (cell membrane, nucleus, at iba pa), maaari nating tapusin nana ang katawan ay isang self-regulatory system na hindi makakapinsala sa sarili nito nang walang tulong mula sa labas at palaging maghahanap ng mga paraan upang maibalik, maprotektahan at maayos na gumana ang bawat cell.
