โครงสร้างของเซลล์แบคทีเรีย การวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของแบคทีเรีย Pili ในแบคทีเรียทำหน้าที่

พิลีเป็นโครงสร้างโปรตีนนอกเซลล์ที่ทำหน้าที่หลากหลาย รวมถึงการแลกเปลี่ยน DNA การยึดเกาะ และการสร้างฟิล์มชีวะในเซลล์โปรคาริโอต

พิลิชนิดยึดติดจำนวนมากถูกประกอบผ่านระบบแชเปโรน-อัชเชอร์-โปรตีน การประกอบเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มชั้นนอกโดยมีส่วนร่วมของโปรตีน Usher ซึ่งก่อตัวเป็นรูพรุนซึ่งหน่วยย่อยของ pili ผ่านไป และ periplasmic chaperone ซึ่งส่งเสริมการบิดและทะลุผ่านรูพรุน

Flagella เป็นโครงสร้างภายนอกของเซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นใบพัดเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ได้

ในโปรคาริโอต แฟลเจลลาประกอบด้วยหลายส่วน ซึ่งแต่ละส่วนจะเกิดขึ้นระหว่างการประกอบหน่วยย่อยโปรตีน

โครงสร้างส่วนต่อสองประเภทยื่นออกมาจากพื้นผิวของเซลล์โปรคาริโอต ดื่มและ แฟลเจลลา- พิลีเป็นโอลิโกเมอร์ของโปรตีนที่มีลักษณะคล้ายเกลียวอยู่บนพื้นผิวเซลล์ เลื่อยมีหลายประเภท ตัวอย่างเช่น F pili เกี่ยวข้องกับการผันเซลล์และการถ่ายโอน DNA เมื่อโครงสร้าง adnexal ถูกค้นพบครั้งแรก พวกมันถูกเรียกว่า "fimbria" (ละติน fimbria - ด้าย, เส้นใย) การปรากฏตัวของพวกมันมีความสัมพันธ์กับความสามารถของ E. coli ในการเกาะกลุ่มเซลล์เม็ดเลือดแดง

ต่อมาเพื่อกำหนดโครงสร้างไฟบริลลาร์ ( F-ดื่ม) ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการถ่ายโอนสารพันธุกรรมระหว่างสิ่งมีชีวิตในระหว่างการผันคำกริยาคำว่า pili (หรือ pilus) ถูกเสนอ (ละติน pilus - ผม) ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา คำนี้ได้กลายเป็นคำทั่วไปที่ใช้อธิบายโครงสร้างส่วนปลายที่ชั่วร้ายทุกประเภท และใช้ร่วมกับคำว่า fimbria

ปฏิสัมพันธ์ของเซลล์ แบคทีเรียกับเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอตอื่น ๆ ที่มีส่วนร่วมของวิลลี่มักจะทำหน้าที่เป็นเวทีสำคัญในการตั้งอาณานิคมของเยื่อบุผิวการแทรกซึมของจุลินทรีย์เข้าไปในเซลล์เจ้าบ้านการแลกเปลี่ยน DNA และการก่อตัวของแผ่นชีวะ พิลีสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับแบคทีเรียได้ หน้าที่หลักของพิลีส่วนใหญ่คือการให้การสนับสนุนโครงสร้างสำหรับการวางตำแหน่งของโมเลกุลเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการยึดเกาะของเซลล์ หน่วยย่อยของกาวของวิลลี่ (สารยึดเกาะ) เป็นส่วนประกอบย่อยของส่วนปลาย แต่หน่วยย่อยของโครงสร้างหลักสามารถทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะได้เช่นกัน

บ่อยครั้ง เลื่อยกาวเป็นปัจจัยสำคัญในการตั้งอาณานิคมของสิ่งมีชีวิตอาศัยโดยจุลินทรีย์ ตัวอย่างเช่น ในการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะด้วยแบคทีเรียก่อโรค E. coli เซลล์จะเกาะติดกับเยื่อบุผิวกระเพาะปัสสาวะโดยใช้พิลีประเภท 1 พิลีประเภทนี้มีอยู่ในจุลินทรีย์แกรมลบหลายชนิด เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยลำตัวหนาเชื่อมต่อกับปลายไฟบริลลาร์บาง ๆ ในตอนท้ายจะมีโมเลกุลของสารยึดเกาะ FimH ที่จับกับสารตกค้างของมานโนสบนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้าน

การประกอบ พิลีเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนโครงสร้างที่ประกอบเป็นร่างกายของพิลีและโปรตีนเพิ่มเติมที่เอื้อต่อการประกอบหน่วยย่อยบนพื้นผิวเซลล์ ส่วนประกอบโครงสร้างทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการประกอบพิลีบนพื้นผิวของจุลินทรีย์แกรมลบจะต้องถูกย้ายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มพลาสซึมและต่อผ่านเยื่อหุ้มชั้นนอก โปรตีนจำเพาะสองชนิดที่เกี่ยวข้องในกระบวนการประกอบเสร็จสมบูรณ์ ได้แก่ โปรตีนพี่เลี้ยงที่อยู่ในเยื่อหุ้มชั้นนอกและโปรตีนการขนส่งเยื่อหุ้มชั้นนอกที่เรียกว่าโปรตีนอัชเชอร์

กระบวนการที่โปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่ได้ การสร้างทางชีวภาพโครงสร้างที่ชั่วร้ายมากกว่า 30 ประเภท ดังแสดงในรูปด้านล่าง สารเชิงซ้อนแชเปโรนที่มีหน่วยย่อยจะก่อตัวขึ้นในเยื่อหุ้มรอบและมีปฏิกิริยากับโปรตีนอัชเชอร์ที่เยื่อหุ้มด้านนอก ซึ่งเป็นที่ซึ่งแชเปโรนถูกปล่อยออกมา ในกรณีนี้ พื้นผิวแบบโต้ตอบจะเปิดขึ้นบนยูนิตย่อย ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าการประกอบเพิ่มเติมเป็นพิลี การศึกษาประเภท I และ P pili แสดงให้เห็นว่าสารเชิงซ้อนของ adhesin-chaperone (PapDG หรือ FimCH) มีความสัมพันธ์กับโปรตีน Usher สูง และ adhesins เป็นหน่วยย่อยเริ่มต้นที่ประกอบกันเป็น pili

การรวม หน่วยย่อยที่เหลือถูกกำหนดบางส่วนโดยจลนศาสตร์ของการก่อตัวของสารเชิงซ้อนโดยมีพี่เลี้ยงบนโปรตีนอัชเชอร์ นอกเหนือจากการทำงานเป็นแพลตฟอร์มการประกอบแล้ว โปรตีนอัชเชอร์ยังมีบทบาทอื่นๆ ในการประกอบพิลัสอีกด้วย จากข้อมูลกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนความละเอียดสูง PapС Usher มีรูปแบบของวงแหวนเชิงซ้อนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 นาโนเมตร ซึ่งมีรูพรุนขนาด 2 นาโนเมตรอยู่ตรงกลาง หลังจากการแตกแยกจาก chaperone ซึ่งเกิดขึ้นกับโปรตีน Usher หน่วยย่อยจะถูกรวมเข้ากับโครงสร้าง pili ที่กำลังเติบโต ซึ่งเชื่อกันว่าจะถูกอัดผ่านรูขุมขนตรงกลางของสารเชิงซ้อนในรูปของเส้นไฟบริลเส้นหนาที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยเดียว

ส่วนใหญ่ จุลินทรีย์มีการเคลื่อนไหวได้ และมักเกิดขึ้นได้จากอวัยวะที่มีโครงสร้างยาวเรียกว่าแฟลเจลลา ในแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ แฟลเจลลาจะถูกรวบรวมบนพื้นผิวของเซลล์ เมื่อมีแฟลเจลลัมอันหนึ่งอยู่ที่ขั้วเซลล์ การจัดเรียงนี้เรียกว่า monotrichial (หรือขั้ว) หากมีแฟลเจลลาอยู่รอบๆ เซลล์ การจัดเรียงนี้เรียกว่าเพอริทริชเชียล

ถ้าเปิด ขั้วหนึ่งของเซลล์มีแฟลเจลลากลุ่มหนึ่ง จากนั้นพวกเขาก็พูดถึงการจัดเรียงของ lophotorichial (จากภาษาละติน "กระจุก") แบคทีเรียแตกต่างจากโครงสร้างของเซลล์ยูคาริโอตซึ่งประกอบด้วยไมโครทูบูลและโปรตีนที่เกี่ยวข้อง และล้อมรอบด้วยพลาสมาเมมเบรน

แฟลเจลลาอาจมีความยาวต่างกันได้ แต่เส้นผ่านศูนย์กลางมักจะอยู่ที่ 20 นาโนเมตร ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เว้นแต่ว่าการเตรียมการจะได้รับการบำบัดด้วยรีเอเจนต์ที่เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของแฟลเจลลาก่อน รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าแฟลเจลลาประกอบด้วยโดเมนที่แตกต่างกันสามส่วน ได้แก่ เส้นใย ตะขอ และส่วนฐาน เส้นใยแฟลเจลลัมประกอบด้วยโครงสร้างการทำซ้ำของโปรตีนแฟลเจลลิน แฟลเจลลินเป็นโปรตีนจากแบคทีเรียที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับแฟลเจลลาเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ ณ จุดที่แฟลเจลลัมเกาะติดกับเซลล์จะมีตัวฐานซึ่งเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนประกอบด้วยโปรตีนหลายชนิด

เส้นใย เฆี่ยนเชื่อมต่อกับฐานโดยใช้ตะขอ ในแบคทีเรียแกรมลบ ร่างกายส่วนฐานจะขยายผ่านเยื่อหุ้มชั้นนอก ผนังเซลล์โปรตีโอไกลแคน และเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม แฟลเจลลัมเชื่อมต่อกับเมมเบรนด้านนอกผ่านวงแหวนรูปตัว L วงแหวนสองคู่ S-M และ P ส่งเสริมการเกาะของแฟลเจลลัมกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมและกับผนังเซลล์ตามลำดับ แต่ละวงแหวนประกอบด้วยโปรตีนเมมเบรนจำนวนมาก มีโปรตีน Mot อยู่สองตัวบนเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนแฟลเจลลา โปรตีนอีกชุดหนึ่งถูกฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์และทำหน้าที่ย้อนกลับโดยสัมพันธ์กับมอเตอร์แฟลเจลลัม เนื่องจากสิ่งมีชีวิตแกรมบวกไม่มีเยื่อหุ้มชั้นนอก พวกมันจึงมีวงแหวน S-M เท่านั้น

ใน การสร้างและการประกอบเส้นใยแฟลเจลลามียีนที่แตกต่างกันหลายสิบชนิดที่เกี่ยวข้อง กิจกรรมของพวกเขาได้รับการควบคุมอย่างเคร่งครัดตามคำสั่งของกระบวนการประกอบ ดังนั้นยีนที่เกี่ยวข้องในการประกอบส่วนฐานและตะขอจึงแสดงออกมาก่อน และจากนั้นก็ถึงคราวของยีนที่รับผิดชอบในการสร้างหน่วยย่อยแฟลเจลลัม การแสดงออกของหน่วยย่อยแฟลเจลลินจะไม่เกิดขึ้นจนกว่าการประกอบขอจะเสร็จสมบูรณ์ ณ จุดนี้ ตัวยับยั้งการถอดเสียงจะออกจากช่องสัญญาณฮุก และด้วยเหตุนี้การระงับการแสดงออกของแฟลเจลลินจึงถูกปล่อยออกมา หน่วยย่อยของแฟลเจลลินจะถูกส่งออกผ่านแฟลเจลลัมและเพิ่มไปยังจุดสิ้นสุดที่กำลังเติบโต

เช่น กลไกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประกอบเส้นใยหลังจากการสร้างโครงสร้างตะขอเท่านั้น โครงสร้างนี้ยังเกี่ยวข้องกับระบบหลั่งโปรตีนอื่นๆ อีกด้วย

ระบบ ยาเคมีบำบัดกำหนดการมีอยู่ของส่วนประกอบทางโภชนาการแล้วกำหนดทิศทางการหมุนของแฟลเจลลัม ในกรณีที่ไม่มีส่วนประกอบทางโภชนาการ แฟลเจลลาจะหมุนตามเข็มนาฬิกา ซึ่งทำให้เซลล์หมุน การเคลื่อนที่ของเซลล์เข้าหาหรือออกจากโมเลกุลของสารประกอบเคมีเรียกว่าเคมีบำบัด ในส่วนนี้เราจะพิจารณาการเคลื่อนที่ของเซลล์โปรคาริโอตเมื่อมีสารดึงดูดซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สารอาหาร

เพื่อให้เซลล์มีการเคลื่อนไหวดังกล่าวอย่างเข้มงวด เฆี่ยนควรหมุนเหมือนใบพัดเนื่องจากพลังงานที่ได้รับจากแรงเคลื่อนตัวของโปรตอน การเคลื่อนที่ของเซลล์ประกอบด้วยการวิ่งตรงต่อเนื่องกันตามด้วยการเลี้ยวที่รวดเร็วและไม่แน่นอน เมื่อแฟลเจลลาหมุนทวนเข็มนาฬิกา เซลล์จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง และเมื่อหมุนตามเข็มนาฬิกา เซลล์ก็จะหมุน เนื่องจากเซลล์เข้ารับตำแหน่งแบบสุ่มอันเป็นผลมาจากการหมุน ใครๆ ก็คิดว่าผลลัพธ์โดยรวมของการเคลื่อนที่จะเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม ความถี่ของการวิ่งจะถูกควบคุมตามความพร้อมของส่วนประกอบของสารอาหาร การวิ่งที่ยาวนานขึ้นเป็นลักษณะของการเคลื่อนที่ของเซลล์ไปยังแหล่งอาหาร และจำนวนรอบจะเพิ่มขึ้นเมื่อเซลล์เคลื่อนตัวออกห่างจากแหล่งอาหาร

แม้ว่าทิศทางของการวิ่งแต่ละครั้งจะยังคงสุ่มอยู่ แต่ผลลัพธ์โดยรวมคือการเคลื่อนที่ของเซลล์เข้าหาตัวดึงดูด

เส้นทางการส่งสัญญาณ ยาเคมีบำบัดในโปรคาริโอตนั้นมีลักษณะที่อนุรักษ์นิยมอย่างยิ่ง สิ่งมีชีวิตเดียวที่รู้จักซึ่งมีจีโนมขาดยีนเคมีบำบัดคือไมโคพลาสมา โปรตีน chemotaxis อนุรักษ์ต่อไปนี้พบได้ในโปรคาริโอตเกือบทั้งหมด: CheR, CheA, CheY, CheW และ CheB ผ่านเหตุการณ์ที่ซับซ้อนมากมาย รวมถึงฟอสโฟรีเลชั่นและเมทิลเลชั่น โปรตีนเหล่านี้ให้การตอบสนองของเซลล์ที่ซับซ้อน การประสานงาน และมีความยืดหยุ่นสูงต่อการมีอยู่ของสารดึงดูดและสารไล่ในสิ่งแวดล้อม เราอธิบายว่าเหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นในเซลล์ E. coli ได้อย่างไร

มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม ตัวดึงดูดหรือสารไล่จับกับตัวรับที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม CheA kinase ซึ่งอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์มีปฏิกิริยากับตัวรับเหล่านี้ ไคเนสฟอสโฟรีเลท CheY ซึ่งจะจับกับมอเตอร์แฟลเจลลาร์ ทำให้แฟลเจลลัมเปลี่ยนทิศทางการหมุนและทำให้เซลล์หมุน ฟอสฟาเตส CheZ จะกำจัดหมู่ฟอสเฟตออกจาก CheY ที่ความเข้มข้นของตัวดึงดูดต่ำ จะเกิดออโตฟอสโฟรีเลชั่นของ CheA หมู่ฟอสเฟตจะถูกถ่ายโอนไปยัง CheY และกลุ่มหลังจะย้ายไปยังมอเตอร์แฟลเจลลัม โดยเปลี่ยนรูปแบบการเคลื่อนที่ของเซลล์ให้หมุน

ระบบเคมีบำบัดโดดเด่นด้วยความซับซ้อนอีกระดับหนึ่งที่ทำให้เซลล์สามารถปรับตัวเข้ากับสภาวะที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้อย่างต่อเนื่อง เมื่อมันเคลื่อนที่ไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นของสารประกอบเคมี เซลล์สามารถตอบสนองต่อความผันผวนเล็กน้อยที่เกิดขึ้นได้ หน่วยความจำระยะสั้นดังกล่าวได้รับการรับรองโดยเมทิลเลชั่นของตัวรับเมมเบรน CheR เมทิลเลตตัวรับเมมเบรน และ CheB กำจัดกลุ่มเมทิล

นอกจาก แฟลเจลลา, พื้นผิว แบคทีเรียจำนวนมากปกคลุมด้วยเส้นโครงไซโตพลาสซึม - ไมโครวิลลี่- โดยทั่วไปแล้วจะเป็นเส้นขน (ตั้งแต่ 10 ถึงหลายพันเส้น) มีความหนา 3-25 นาโนเมตร และยาวได้ถึง 12 ไมครอน ไมโครวิลลี่พบได้ทั้งในแบคทีเรียที่เคลื่อนที่ได้และไม่เคลื่อนที่ ผลพลอยได้เหล่านี้ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวของเซลล์แบคทีเรียซึ่งให้ประโยชน์เพิ่มเติมในการใช้สารอาหารจากสิ่งแวดล้อม รู้จัก microvilli เฉพาะทาง - ฟิมเบรียและ ดื่ม.

Fimbriae ของแบคทีเรีย[จาก lat. ฟิมเบรีย, ขอบ] แบคทีเรียแกรมลบจำนวนมากมีไมโครวิลลี่ยาวและบางที่สามารถเจาะผนังเซลล์ได้ โปรตีนที่ก่อตัวเป็นเกลียวเกลียว หลัก ฟังก์ชันฟิมเบรีย- การเกาะติดของแบคทีเรียกับสารตั้งต้น (ตัวอย่างเช่นกับพื้นผิวของเยื่อเมือก) ซึ่งทำให้พวกมันเป็นปัจจัยสำคัญในการตั้งอาณานิคมและการเกิดโรค

แบคทีเรียเอฟ-พิไล[จากอังกฤษ การเจริญพันธุ์, การเจริญพันธุ์, + lat. ปิลุส ผม] หรือ " การดื่มทางเพศ", - การก่อตัวทรงกระบอกแข็งที่เกี่ยวข้องกับการผันคำกริยาของแบคทีเรีย พิลีถูกค้นพบครั้งแรกในเชื้อ Escherichia coli K12 ซึ่งก็คือในสายพันธุ์ที่มี F-ปัจจัย(ดูหัวข้อ “พลาสมิด”) โดยปกติแล้วเซลล์จะมีพิลี 1-2 พิลี ซึ่งมีลักษณะคล้ายหลอดโปรตีนกลวงที่มีความยาว 0.5-10 ไมโครเมตร มักมีความหนาเป็นทรงกลมที่ปลาย ส่วนใหญ่ F-เม็ดสร้างโปรตีนจำเพาะ - พิลิน- การก่อตัวของพิลีถูกเข้ารหัสโดยพลาสมิด พวกมันถูกระบุโดยใช้แบคทีริโอฟาจเฉพาะผู้บริจาคที่ดูดซับบนเซลล์พิลิและไลส์

ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย

ที่สุด ผนังเซลล์ของแบคทีเรียประกอบด้วยผนังเซลล์และ CPM ที่อยู่ข้างใต้ ตามธรรมเนียมบางประการ เยื่อหุ้มเซลล์สามารถเรียกได้ว่าเป็นผิวหนังที่มีชีวิตของแบคทีเรีย ซึ่งตรงกันข้ามกับสารที่ตายแล้วของแคปซูล เยื่อหุ้มเซลล์สามารถเปรียบเทียบได้กับยางที่บางและยืดหยุ่น แต่ในขณะเดียวกันก็ทนทานเหมือนยางลูกฟุตบอล เช่นเดียวกับที่กระเพาะปัสสาวะฟุตบอลที่พองตัวได้ดีทำให้ลูกบอลมีความยืดหยุ่น แรงกดดันภายใน (turgor) ของไซโตพลาสซึมซึ่งสูงถึง 30 atm ในแบคทีเรียแกรมบวก ก็ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับผนังเซลล์ของแบคทีเรียเช่นกัน แบคทีเรียบางชนิดยังมีเยื่อหุ้มชั้นนอกเป็นชั้นนอกของผนังเซลล์ด้วย - ไกลโคคาลิกซ์.

ไกลโคคาลิกซ์[จากภาษากรีก gfykys, หวาน, + kalyx, เปลือก] เกิดขึ้นจากการผสมผสานของเส้นใยโพลีแซ็กคาไรด์ (เดกซ์ทรานส์และเลแวนส์) ตรวจไม่พบเมื่อปลูกบนอาหารเลี้ยงเชื้อเทียม หน้าที่หลักของ glycocalyx a คือการยึดเกาะกับพื้นผิวต่างๆ ตัวอย่างเช่น ต้องขอบคุณ glycocalyx ที่ทำให้ Streptococcus mutatis สามารถยึดติดกับเคลือบฟันได้อย่างแน่นหนา

นอกจากแฟลเจลลาแล้ว โปรคาริโอตอาจมีโครงสร้างนอกเซลล์อื่นๆ ด้วย ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 พบว่าแบคทีเรียสามารถสร้างกลุ่มของการก่อตัวของพื้นผิวเฉพาะได้ พวกเขาถูกเรียกว่า villi, cilia, fimbriae ปัจจุบันเรียกว่าแบคทีเรียพิลี

ภายนอก pili หรือ fimbriae ที่ถูกเรียกก่อนปี 1956 มีลักษณะคล้ายขนขนาดเล็กมากที่ปกคลุมเซลล์แบคทีเรีย อาจมีตั้งแต่หลายหน่วยไปจนถึงหลายพันวิลลี่ต่อ 1 เซลล์โปรคาริโอต

แม้ว่าพวกมันจะมีลักษณะเหมือนแฟลเจลลา แต่ก็มีความแตกต่างมากกว่าความคล้ายคลึงกัน

ขนาดของพิลีนั้นเล็กกว่าแฟลเจลลามาก โดยเฉลี่ยจะบางกว่า 3 เท่า (ไม่เกิน 10 นาโนเมตร) และมีความยาวไม่เกิน 1.5 ไมโครเมตร

ในโครงสร้างแม้ว่าทั้ง pili และ flagella จะประกอบด้วยเซลล์โปรตีน แต่ก็แตกต่างกัน:

• pili หรือ fimbriae เป็นสายโซ่เบาของโปรตีนนำไฟฟ้าทรงกระบอกที่ยื่นออกมาจากชั้นผิวของเซลล์
• แฟลเจลลามีโครงสร้างที่ใหญ่โตกว่าโดยมีโครงสร้างที่ซับซ้อน (ก้าน, ตัวฐาน, วงแหวน ฯลฯ )

ความแตกต่างที่ชัดเจนในโครงสร้างของการก่อตัวของพื้นผิวของโปรคาริโอตนั้นเกี่ยวข้องกับงานที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงที่พวกเขาแก้ไขในช่วงชีวิตของเซลล์แบคทีเรีย

ทำไมโปรคาริโอตถึงดื่ม?

ตัวอย่างเช่น ถ้าแฟลเจลลาของแบคทีเรียมีความสามารถในการเคลื่อนไหว fimbriae ก็ไม่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวในอวกาศ และมีอยู่ในแบคทีเรียทั้งที่เคลื่อนที่และเคลื่อนที่ไม่ได้

ตรงกันข้ามกับ flagella การทำงานของ pili ของแบคทีเรียได้รับการศึกษาไม่ดี แต่เป็นที่ชัดเจนว่าหนึ่งในนั้นคือความสามารถในการรับประกันการเกาะติดของเซลล์แบคทีเรียกับสารตั้งต้นของสารอาหาร

วิลลี่ประเภทต่างๆ

พิลีไม่ใช่รูปแบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยแบ่งออกเป็น 4 ประเภทเป็นอย่างน้อย ซึ่งแต่ละประเภททำหน้าที่ของมันเอง และเซลล์หนึ่งเซลล์สามารถรับ fimbriae ได้หลายประเภท

ประเภทที่ 1 ดื่ม

Fimbriae ของแบคทีเรียประเภท 1 เกิดจากไพลิน (โปรตีน) และมีลักษณะพิเศษคือมีความเชื่อมโยงที่แข็งแกร่งอย่างยิ่งกับโปรคาริโอต เพื่อแยก fimbria ออกจากเซลล์แบคทีเรีย ต้องใช้ความพยายามมากกว่าการแยก sex pili หรือ flagella หลายเท่า

พิลีประเภท 1 มีลักษณะพิเศษคือการจัดเรียงของเยื่อบุช่องท้องตลอดพื้นผิวของแบคทีเรีย

การศึกษาโดยวิธีการระบุคุณสมบัติแสดงให้เห็นว่าพิลีประเภท 1 นั้นมีความเสถียรทางเคมี โดยพวกมันเฉื่อยต่อสารละลายอัลคาไล ยูเรีย และทริปซิน (เอนไซม์ที่สลายโปรตีน)

พิลีประเภท 1 ถูกทำลายโดยการต้มในสารละลายที่มีความเป็นกรดสูง ด้วยวิธีนี้ การทำลาย (การสูญเสียสภาพ) ของโปรตีนที่ก่อให้เกิด fimbria จะเกิดขึ้นอย่างถาวร

คุณลักษณะเฉพาะของพิลีประเภท 1 คือ:

• ความสามารถในการสร้างฟิล์มและให้คุณสมบัติที่ไม่ชอบน้ำแก่แบคทีเรีย
• ความสามารถในการทำให้เกิดการเกาะติดกันของเม็ดเลือดแดง (การตกตะกอนอันเป็นผลมาจากการติดกาว) ภายใต้อิทธิพลของ agglutinins

ออร์แกเนลล์ของแบคทีเรีย

หน้าที่หลักคือ:

• กาว – การเกาะติดของแบคทีเรียกับพื้นผิว
• ป้องกัน - การรวมเซลล์โปรคาริโอตที่ได้รับคุณสมบัติที่ไม่ชอบน้ำออกเป็นกลุ่ม
• การมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญของเซลล์ - เพิ่มพื้นผิวการดูดซึม

วิลลี่ประเภทที่ 2

กลุ่มนี้มีอะไรเหมือนกันมากกับกลุ่มก่อนหน้า แต่ไม่มีคุณลักษณะเฉพาะของประเภท 1 - พิลีไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของฟิล์มและไม่ยึดติดกับเซลล์เม็ดเลือดแดง (เกาะติดกัน) ทำให้เกิดการตกตะกอน

ความคล้ายคลึงกันที่ใกล้ชิดดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าพิลีประเภท 2 เป็นรูปแบบกลายพันธุ์ประเภท 1

อวัยวะเพศ fimbriae (ประเภท 3)

วิธีการตรวจจับสมัยใหม่ทำให้สามารถระบุได้ว่าพิลีทางเพศมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดสารพันธุกรรมในแนวนอน (การผันคำกริยา)

ความเป็นไปได้ที่จะสัมผัสโดยตรงของเซลล์แบคทีเรียสองเซลล์ที่มีการผันคำกริยาตามมาถูกระบุในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมาอันเป็นผลมาจากการวิจัยโดยนักชีวเคมีชาวอเมริกันสองคน - D. Lederbeig และ E. Tatem กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ เนื่องจากช่วยให้เกิดการแลกเปลี่ยนลักษณะทางพันธุกรรมระหว่างสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์โดยการแบ่งโดยตรงเท่านั้น

Fimbriae ทางเพศที่เรียกว่า F-pili นั้นมีอยู่ในสายพันธุ์แบคทีเรียที่มีปัจจัยการแพร่เชื้อเท่านั้น ซึ่งอาจเป็นแบบจำลองอัตโนมัติหรือบางส่วนก็ได้

F-pili เป็นโครงสร้างโปรตีนทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าพิลีประเภท 1 หรือ 2 ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิว

การก่อตัวของพิลีเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ณ จุดที่สัมผัสกับเยื่อหุ้มชั้นนอก ท่อที่เกิดขึ้นจะผ่านชั้นของมูรินและเยื่อหุ้มชั้นนอก

ในกรณีที่สูญเสีย F-pili จะถูกเรียกคืน - ภายใน 30 วินาที pili จะมีขนาดถึงครึ่งหนึ่ง ใช้เวลาประมาณ 4 ถึง 5 นาทีในการสร้างท่อที่เต็มเปี่ยม

วิธีการตรวจจับสมัยใหม่ทำให้สามารถระบุได้ว่าแบคทีเรีย F-pili ยังคงอยู่บนพื้นผิวเป็นเวลา 5 นาที หลังจากนั้นจะถูกทิ้งและทำซ้ำกระบวนการนี้

F-pili แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจาก villi ประเภท 1 และ 2 ทั้งในด้านโครงสร้างและคุณสมบัติ

F-pili ต่างจากแบบหลังตรงที่แยกออกจากเซลล์แบคทีเรียได้ง่ายแม้จะสั่นเล็กน้อยก็ตาม

โดยใช้วิธีการวิเคราะห์ทางเคมีกายภาพพบว่าองค์ประกอบของ F-pili ไม่มีกรดα-amino จำนวนหนึ่งซึ่งมีลักษณะเฉพาะของโปรตีน pili ประเภท 1 แต่มี D-glucose ตกค้างและกลุ่มฟอสเฟตสองกลุ่มติดอยู่ผ่านพันธะโควาเลนต์

เนื่องจากโครงสร้างทางเคมีที่แตกต่างกัน ฟาจธรรมดาจะไม่ถูกดูดซับบน F-pili แต่จะดูดซับเฉพาะฟาจตัวผู้เท่านั้น

การมีส่วนร่วมของ F-pili ในกระบวนการถ่ายโอนข้อมูล

กระบวนการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมบางส่วนแสดงถึงการมีอยู่ของเซลล์ผู้บริจาคและเซลล์ผู้รับคู่หนึ่ง

1. ในระยะแรก เซลล์ผู้บริจาคจะก่อตัวเป็น F-pilus
2. ผู้บริจาค F-pil ได้รับการแก้ไขไปยังเซลล์ผู้รับ
3. ใน F-plasmid ของเซลล์ผู้บริจาค DNA หนึ่งเส้นจะขาดซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังผู้รับ
4. แบคทีเรียทั้งสองสร้าง DNA สายที่สองให้สมบูรณ์และฟื้นฟู F-plasmid เซลล์ผู้รับจะกลายเป็นผู้บริจาค

วิธีการวิจัยด้วยกล้องจุลทรรศน์ทำให้สามารถระบุได้ว่าการก่อตัวของ F-piles เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ที่กำลังเติบโตและแอคทีฟเท่านั้น เมื่อเปลี่ยนไปสู่ระยะการเจริญเติบโตที่คงที่ แบคทีเรียจะสูญเสียความสามารถในการสร้างพิลิเพศและกลายเป็นผู้บริจาคที่ไม่ดี

การวางแนวเฉพาะของ fimbriae ประเภท 4

พิลีประเภท 4 เกี่ยวข้องกับการจัดให้มีการเคลื่อนที่แบบร่อนของแบคทีเรียทั่วทั้งอาณานิคม

กระบวนการเลื่อนตัวเองโดยการมีส่วนร่วมของพิลีของกลุ่มที่ 4 สันนิษฐานว่ามีระบบการเคลื่อนไหว 2 ระบบ:

• A-system - หลั่งเมือกที่ขั้วทิศทางการเคลื่อนที่ของจุลินทรีย์
• S-system - การจับกลุ่ม; มั่นใจได้ด้วยการหดตัวและความยาวตามลำดับของพิลีประเภท 4 คล้ายกับการดึงขึ้น

กลไกการเคลื่อนไหวของแบคทีเรียประเภทนี้อยู่ระหว่างการศึกษา และข้อสรุปส่วนใหญ่เป็นเพียงการคาดเดาเท่านั้น

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์จะเกิดการประกอบเซลล์ที่ซับซ้อนขึ้นซึ่งการบำรุงรักษาสามารถทำได้หลายวิธี ในเนื้อเยื่อของตัวอ่อนและเชื้อโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะแรกของการพัฒนา เซลล์ยังคงเชื่อมต่อถึงกันเนื่องจากความสามารถของพื้นผิวที่จะเกาะติดกัน คุณสมบัตินี้ การยึดเกาะ(การเชื่อมต่อ การยึดเกาะ) ของเซลล์สามารถกำหนดได้จากคุณสมบัติของพื้นผิวซึ่งมีปฏิกิริยาต่อกันโดยเฉพาะ กลไกของการเชื่อมต่อเหล่านี้ได้รับการศึกษาค่อนข้างดีโดยมั่นใจได้จากการทำงานร่วมกันระหว่างไกลโคโปรตีนของพลาสมาเมมเบรน

นอกเหนือจากการเชื่อมต่อด้วยกาวที่ค่อนข้างง่าย (แต่เฉพาะเจาะจง) แล้ว ยังมีโครงสร้างระหว่างเซลล์ หน้าสัมผัส หรือการเชื่อมต่อพิเศษอีกจำนวนหนึ่งที่ทำหน้าที่เฉพาะ

การล็อคหรือ การเชื่อมต่อที่แน่นหนาลักษณะของเยื่อบุผิวชั้นเดียว (รูปที่ 9) นี่คือโซนที่ชั้นนอกของพลาสมาเมมเบรนทั้งสองอยู่ใกล้กันมากที่สุด โครงสร้างสามชั้นของเมมเบรนที่จุดสัมผัสนี้มักจะมองเห็นได้: ชั้นออสโมฟิลิกด้านนอกทั้งสองของเมมเบรนทั้งสองดูเหมือนจะรวมเข้าด้วยกันเป็นชั้นเดียวทั่วไปที่มีความหนา 2-3 นาโนเมตร

ฟิวชั่นของเมมเบรนไม่ได้เกิดขึ้นทั่วทั้งพื้นที่ของการสัมผัสที่แน่นหนา แต่แสดงถึงวิธีการของเมมเบรนที่มีลักษณะคล้ายจุด ด้วยคราบพิเศษ โครงสร้างดังกล่าวยังสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง พวกเขาได้รับชื่อจากนักสัณฐานวิทยา แผ่นปิดท้าย- บทบาทของจุดเชื่อมต่อที่แน่นหนาไม่เพียงแต่เป็นการเชื่อมต่อเซลล์เข้าด้วยกันโดยกลไกเท่านั้น พื้นที่สัมผัสนี้ซึมผ่านโมเลกุลขนาดใหญ่และไอออนได้ไม่ดี ดังนั้นจึงล็อคและปิดกั้นโพรงระหว่างเซลล์ แยกพวกมัน (และกับพวกมันด้วยคือสภาพแวดล้อมภายในของร่างกาย) ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก (ในกรณีนี้คือลำไส้ของลำไส้)

การปิดหรือการสัมผัสกันแน่นเกิดขึ้นระหว่างเยื่อบุผิวชั้นเดียวทุกประเภท (endothelium, mesothelium, ependyma)

ติดต่อง่ายๆพบได้ในเซลล์ที่อยู่ติดกันส่วนใหญ่ที่มีต้นกำเนิดต่างๆ (รูปที่ 10) พื้นผิวของเซลล์เยื่อบุผิวที่สัมผัสส่วนใหญ่เชื่อมต่อกันโดยใช้การสัมผัสแบบธรรมดา โดยที่เยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ที่สัมผัสจะถูกแยกออกจากกันด้วยช่องว่าง 15-20 นาโนเมตร พื้นที่นี้แสดงถึงส่วนประกอบชั้นบนสุดของพื้นผิวเซลล์ ความกว้างของช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์อาจมากกว่า 20 นาโนเมตร ทำให้เกิดการขยายตัวและโพรง แต่ต้องไม่น้อยกว่า 10 นาโนเมตร

ในด้านไซโตพลาสซึม ไม่มีโครงสร้างเพิ่มเติมพิเศษใดที่อยู่ติดกับบริเวณนี้ของพลาสมาเมมเบรน

หน้าสัมผัสเกียร์ (“ล็อค”)คือการยื่นออกมาของพื้นผิวของพลาสมาเมมเบรนของเซลล์หนึ่งไปสู่ภาวะลำไส้กลืนกัน (invagination) ของอีกเซลล์หนึ่ง (รูปที่ 11)

เมื่อตัดแล้ว การเชื่อมต่อประเภทนี้จะมีลักษณะคล้ายกับตะเข็บของช่างไม้ พื้นที่ระหว่างเมมเบรนและไซโตพลาสซึมในโซน "ล็อค" มีลักษณะเช่นเดียวกับในโซนที่สัมผัสกันอย่างง่าย การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประเภทนี้เป็นลักษณะเฉพาะของเยื่อบุผิวหลายชนิด โดยจะเชื่อมต่อเซลล์ต่างๆ ให้เป็นชั้นเดียว ส่งเสริมการยึดติดทางกลระหว่างกัน

บทบาทของการยึดเซลล์ให้แน่นเชิงกลซึ่งกันและกันนั้นมีการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ที่มีโครงสร้างพิเศษจำนวนหนึ่ง

เดโมโซมโครงสร้างในรูปแบบของแผ่นโลหะหรือปุ่มยังเชื่อมต่อเซลล์เข้าด้วยกัน (รูปที่ 12) ในพื้นที่ระหว่างเซลล์จะมองเห็นชั้นที่หนาแน่นได้ที่นี่ซึ่งแสดงโดยการโต้ตอบกับเยื่อหุ้มเซลล์ cadherins - desmogleins ซึ่งยึดเซลล์ไว้ด้วยกัน

ในด้านไซโตพลาสซึมชั้นของโปรตีน desmoplakin อยู่ติดกับพลาสมาเล็มมาซึ่งมีการเชื่อมโยงเส้นใยระดับกลางของโครงร่างโครงร่างโครงกระดูก เดสโมโซมมักพบในเยื่อบุผิว ซึ่งในกรณีนี้เส้นใยที่อยู่ตรงกลางจะมีเคราตินอยู่ ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ cardiomyocytes มี desmin fibrils ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ desmosome ในเอ็นโดทีเลียมของหลอดเลือด เดโมโซมจะมีเส้นใยตัวกลางไวเมนติน

เฮมิเดสโมโซมโดยหลักการแล้ว พวกมันมีโครงสร้างคล้ายคลึงกับเดสโมโซม แต่เป็นตัวแทนของการเชื่อมต่อของเซลล์ที่มีโครงสร้างระหว่างเซลล์ ดังนั้นในเยื่อบุผิวตัวเชื่อมโยงไกลโคโปรตีน (อินทิกริน) ของเดสโมโซมจะมีปฏิกิริยากับโปรตีนที่เรียกว่า เมมเบรนชั้นใต้ดินซึ่งรวมถึงคอลลาเจน ลามินิน โปรตีโอไกลแคน ฯลฯ

บทบาทการทำงานของเดสโมโซมและเฮมิเดสโมโซมนั้นเป็นกลไกล้วนๆ โดยพวกมันเกาะติดเซลล์เข้าด้วยกันและติดกับเมทริกซ์นอกเซลล์ที่อยู่ด้านล่างอย่างแน่นหนา ซึ่งช่วยให้ชั้นเยื่อบุผิวสามารถทนต่อภาระทางกลขนาดใหญ่ได้

ในทำนองเดียวกัน เดสโมโซมจะจับเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา ซึ่งช่วยให้พวกมันรับภาระทางกลจำนวนมหาศาลในขณะที่ยังคงเชื่อมต่อกันเป็นโครงสร้างที่หดตัวเพียงเซลล์เดียว

หน้าสัมผัสกาวทุกประเภทสามารถซึมผ่านสารละลายที่เป็นน้ำได้ ต่างจากการสัมผัสที่แน่นหนา และไม่มีบทบาทใดๆ ในการจำกัดการแพร่กระจาย

ช่องว่างการติดต่อ (nexuses)ถือเป็นจุดเชื่อมต่อการสื่อสารของเซลล์ เหล่านี้เป็นโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนสารเคมีโดยตรงจากเซลล์ไปยังเซลล์ซึ่งสามารถมีบทบาททางสรีรวิทยาที่สำคัญไม่เพียง แต่ในการทำงานของเซลล์พิเศษเท่านั้น แต่ยังให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ในระหว่างการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตในระหว่างการสร้างความแตกต่างของมัน เซลล์ (รูปที่ 13)

ลักษณะของการสัมผัสประเภทนี้คือการนำพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ใกล้เคียงสองเซลล์มารวมกันที่ระยะ 2-3 นาโนเมตร เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างแม่นยำเป็นเวลานานที่ไม่อนุญาตให้แยกความแตกต่างของการสัมผัสประเภทนี้จากการสัมผัสแบบแยก (ปิด) หนาแน่นบนส่วนบางเฉียบ เมื่อใช้แลนทานัมไฮดรอกไซด์ พบว่าจุดเชื่อมต่อที่แน่นหนาบางจุดจะทำให้สารคอนทราสต์ทะลุผ่านได้ ในกรณีนี้ แลนทานัมเติมช่องว่างบางๆ ที่มีความกว้างประมาณ 3 นาโนเมตรระหว่างเยื่อหุ้มพลาสมาปิดของเซลล์ข้างเคียง สิ่งนี้ทำให้เกิดคำว่า gap contact ความก้าวหน้าเพิ่มเติมในการถอดรหัสโครงสร้างของมันทำได้สำเร็จโดยใช้วิธี Frozen-cleavage ปรากฎว่าบนเยื่อแยกส่วนโซนของหน้าสัมผัสช่องว่าง (ขนาด 0.5 ถึง 5 μm) จะถูกจุดด้วยอนุภาคที่จัดเรียงหกเหลี่ยมโดยมีระยะเวลา 8-10 นาโนเมตรเส้นผ่านศูนย์กลาง 7-8 นาโนเมตรโดยมีช่องประมาณ 2 นาโนเมตร กว้างอยู่ตรงกลาง อนุภาคเหล่านี้เรียกว่า การเชื่อมต่อ.

ในโซนรอยต่อช่องว่างอาจมีการเชื่อมต่อได้ตั้งแต่ 10-20 ถึงหลายพันจุดเชื่อมต่อ ขึ้นอยู่กับลักษณะการทำงานของเซลล์ การเชื่อมต่อถูกแยกออกในการเตรียมการ ประกอบด้วยหน่วยย่อย 6 หน่วยของการเชื่อมต่อ - โปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 30,000 เมื่อรวมเข้าด้วยกันการเชื่อมต่อจะก่อให้เกิดการรวมตัวของทรงกระบอก - การเชื่อมต่อซึ่งอยู่ตรงกลางซึ่งมีช่องทาง

การเชื่อมต่อแต่ละส่วนจะถูกฝังอยู่ในพลาสมาเมมเบรนเพื่อให้สามารถเจาะทะลุได้ การเชื่อมต่อหนึ่งบนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ถูกตรงข้ามอย่างแม่นยำโดยคอนเน็กซอนบนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ที่อยู่ติดกัน ดังนั้นช่องสัญญาณของการเชื่อมต่อทั้งสองจึงรวมกันเป็นหน่วยเดียว Connexons มีบทบาทเป็นช่องสัญญาณระหว่างเซลล์โดยตรง ซึ่งไอออนและสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำสามารถแพร่กระจายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้ พบว่าจุดเชื่อมต่อสามารถปิดได้ โดยเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องภายใน และด้วยเหตุนี้จึงมีส่วนร่วมในการควบคุมการเคลื่อนย้ายโมเลกุลระหว่างเซลล์

ความสำคัญของการทำงานของช่องว่างทางแยกเป็นที่เข้าใจจากการศึกษาเซลล์ขนาดยักษ์ของต่อมน้ำลายของ Diptera เนื่องจากขนาดของมัน จึงสามารถนำไมโครอิเล็กโทรดเข้าไปในเซลล์ดังกล่าวได้อย่างง่ายดายเพื่อศึกษาค่าการนำไฟฟ้าของเมมเบรน หากคุณใส่อิเล็กโทรดเข้าไปในเซลล์สองเซลล์ที่อยู่ติดกัน พลาสมาเมมเบรนของพวกมันจะมีความต้านทานไฟฟ้าและกระแสไหลระหว่างเซลล์ต่ำ ความสามารถของจุดเชื่อมต่อช่องว่างที่ทำหน้าที่เป็นจุดสำหรับการขนส่งสารประกอบโมเลกุลต่ำนี้ถูกใช้ในระบบเซลล์ที่ต้องการการส่งผ่านแรงกระตุ้นไฟฟ้า (คลื่นกระตุ้น) จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของเครื่องส่งสัญญาณประสาท ดังนั้นเซลล์กล้ามเนื้อทั้งหมดของกล้ามเนื้อหัวใจหัวใจจึงเชื่อมต่อกันโดยใช้ทางแยกช่องว่าง (นอกจากนี้เซลล์ยังเชื่อมต่อกันด้วยทางแยกกาว) สิ่งนี้จะสร้างเงื่อนไขสำหรับการลดเซลล์จำนวนมากแบบซิงโครนัส

ด้วยการเจริญเติบโตของการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจในตัวอ่อน (cardiomyocytes) เซลล์บางเซลล์ในชั้นเริ่มหดตัวตามธรรมชาติโดยอิสระจากกันที่ความถี่ต่างกัน และหลังจากการก่อตัวของรอยต่อช่องว่างระหว่างพวกมันเท่านั้น พวกมันจึงเริ่มเต้นพร้อมกันเป็น ชั้นเซลล์ที่หดตัวเพียงชั้นเดียว ในทำนองเดียวกันจะรับประกันการหดตัวของข้อต่อของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบในผนังมดลูก

ติดต่อซินแนปติก(ไซแนปส์) การสัมผัสประเภทนี้เป็นลักษณะของเนื้อเยื่อประสาทและเกิดขึ้นทั้งระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์และระหว่างเซลล์ประสาทกับองค์ประกอบอื่น ๆ - ตัวรับหรือเอฟเฟกต์ (เช่นจุดสิ้นสุดของประสาทและกล้ามเนื้อ) (รูปที่ 14)

ไซแนปส์เป็นพื้นที่ที่สัมผัสกันระหว่างเซลล์สองเซลล์โดยเฉพาะสำหรับการส่งผ่านการกระตุ้นหรือการยับยั้งจากองค์ประกอบหนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่ง โดยหลักการแล้ว ภาระการทำงานและการส่งแรงกระตุ้นประเภทนี้สามารถดำเนินการได้โดยการสัมผัสประเภทอื่น (เช่น จุดเชื่อมต่อช่องว่างในกล้ามเนื้อหัวใจ) แต่ในการสื่อสารแบบซินแนปติก มีประสิทธิภาพสูงในการใช้แรงกระตุ้นเส้นประสาท

ไซแนปส์เกิดขึ้นจากกระบวนการของเซลล์ประสาทซึ่งเป็นส่วนปลายของเดนไดรต์และแอกซอน ไซแนปส์ของอินเตอร์นิวรอนมักจะมีส่วนขยายรูปลูกแพร์ ซึ่งเป็นแผ่นที่ส่วนท้ายของกระบวนการเซลล์ประสาท ส่วนขยายเทอร์มินัลของกระบวนการของเซลล์ประสาทตัวใดตัวหนึ่งสามารถติดต่อและสร้างการเชื่อมต่อซินแนปติกทั้งกับร่างกายของเซลล์ประสาทอื่นและกับกระบวนการของมัน กระบวนการรอบนอกของเซลล์ประสาท (แอกซอน) ก่อให้เกิดการสัมผัสเฉพาะกับเซลล์เอฟเฟกต์หรือเซลล์รับ ดังนั้นไซแนปส์จึงเป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างบริเวณของสองเซลล์ (เช่นเดียวกับเดสโมโซม) เยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้ถูกแยกออกจากกันด้วยช่องว่างระหว่างเซลล์ ซึ่งเป็นรอยแยกของไซแนปติกที่มีความกว้างประมาณ 20-30 นาโนเมตร บ่อยครั้งในช่องของช่องว่างนี้จะมองเห็นวัสดุเส้นใยละเอียดที่ตั้งฉากกับเยื่อหุ้มเซลล์ เมมเบรนในบริเวณที่สัมผัสซินแนปติกของเซลล์หนึ่งเรียกว่าพรีไซแนปติกส่วนอีกเซลล์หนึ่งซึ่งรับแรงกระตุ้นเรียกว่าโพสซินแนปติก ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เยื่อทั้งสองมีลักษณะหนาแน่นและหนา ใกล้กับเมมเบรน presynaptic ตรวจพบแวคิวโอลขนาดเล็กจำนวนมากถุงซินแนปติกที่เต็มไปด้วยเครื่องส่งสัญญาณ ถุง Synaptic ในขณะที่กระแสประสาทผ่านจะปล่อยเนื้อหาเข้าไปในรอยแยก synaptic เยื่อโพสซินแนปติกมักจะดูหนากว่าเยื่อปกติเนื่องจากการสะสมของไฟบริลบางๆ จำนวนมากใกล้ๆ กันที่ด้านไซโตพลาสซึม

พลาสโมเดสมาตา- การสื่อสารระหว่างเซลล์ประเภทนี้พบได้ในพืช Plasmodesmata เป็นช่องไซโตพลาสซึมแบบท่อบางที่เชื่อมต่อเซลล์สองเซลล์ที่อยู่ติดกัน (รูปที่ 15) เส้นผ่านศูนย์กลางของช่องเหล่านี้มักจะอยู่ที่ 20-40 นาโนเมตร เมมเบรนที่จำกัดช่องสัญญาณเหล่านี้จะผ่านเข้าไปในพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ข้างเคียงโดยตรง

พลาสโมเดสมาตาผ่านผนังเซลล์ที่แยกเซลล์ ดังนั้นในเซลล์พืชบางชนิด พลาสโมเดสมาตาจะเชื่อมต่อไฮยาโลพลาสซึมของเซลล์ข้างเคียง ดังนั้นอย่างเป็นทางการจึงไม่มีการแบ่งเขตที่สมบูรณ์ การแยกร่างกายของเซลล์หนึ่งออกจากอีกเซลล์หนึ่ง มันค่อนข้างแสดงถึงซินไซเทียม: การรวมตัวกันของดินแดนเซลล์หลายแห่งด้วยความช่วยเหลือของไซโตพลาสซึม สะพาน

องค์ประกอบท่อเมมเบรนที่เชื่อมต่อถังเก็บน้ำของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมของเซลล์ข้างเคียงสามารถเจาะเข้าไปในพลาสโมเดสมาตาได้ พลาสโมเดสมาตาเกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ เมื่อมีการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ปฐมภูมิ ในเซลล์ที่ถูกแบ่งใหม่ จำนวนพลาสโมเดสมาตาอาจมีขนาดใหญ่มาก (มากถึง 1,000 ต่อเซลล์) เมื่อเซลล์อายุ จำนวนของมันจะลดลงเนื่องจากการแตกร้าวพร้อมกับความหนาของผนังเซลล์ที่เพิ่มขึ้น

บทบาทการทำงานของพลาสโมเดสมาตานั้นยอดเยี่ยมมาก: ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาทำให้มั่นใจได้ถึงการไหลเวียนระหว่างเซลล์ของสารละลายที่มีสารอาหารไอออนและสารประกอบอื่น ๆ