Cấu trúc và chức năng màng tế bào (Màng huyết tương)

Màng tế bào hoặc màng huyết tương là gì?

• Mô hình pin màng, thường được gọi là màng sinh chất hoặc plasmalemma, là thành phần quan trọng của cả tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. Màng sinh học này đóng vai trò như một hàng rào bảo vệ, ngăn cách tỉ mỉ bên trong tế bào với môi trường bên ngoài. Do đó, nó đóng vai trò then chốt trong việc duy trì tính toàn vẹn của các thành phần bên trong tế bào.
• Được cấu tạo chủ yếu từ lớp lipid kép, màng tế bào có hai lớp phospholipid xen kẽ với cholesterol. Những cholesterol này là thành phần lipid thiết yếu giúp đảm bảo màng giữ được tính lưu động ở các nhiệt độ khác nhau.
• Ngoài lipid, màng còn được làm giàu với protein, bao gồm các protein tích hợp đi qua màng và đóng vai trò là chất vận chuyển. Sau đó, có các protein ngoại vi bám dính lỏng lẻo vào bên ngoài màng, hoạt động như enzyme và tạo điều kiện cho sự tương tác với môi trường xung quanh. Ngoài ra, glycolipid gắn ở lớp lipid bên ngoài đóng vai trò quan trọng trong sự tương tác này.
• Một trong những chức năng quan trọng nhất của màng tế bào là khả năng điều chỉnh chuyển động của các phân tử. Có tính thấm chọn lọc, nó kiểm soát sự di chuyển của các ion và phân tử hữu cơ, đảm bảo rằng chỉ những chất cụ thể mới có thể đi vào hoặc ra khỏi tế bào. Tính thấm chọn lọc này rất quan trọng để duy trì khả năng hoạt động của tế bào. homeostasis và sức khỏe tổng thể.
• Hơn nữa, màng tế bào còn tham gia phức tạp vào nhiều quá trình tế bào. Ví dụ, nó đóng vai trò kết dính tế bào, đảm bảo các tế bào có thể kết nối để hình thành các mô. Nó cũng hỗ trợ dẫn ion và truyền tín hiệu tế bào.
• Màng này đóng vai trò là điểm gắn kết với nhiều cấu trúc ngoại bào khác nhau, chẳng hạn như thành tế bào và lớp giàu carbohydrate được gọi là glycocalyx. Bên trong, nó kết nối với khung tế bào, một mạng lưới các sợi protein chịu trách nhiệm duy trì hình dạng và cấu trúc của tế bào.
• Trong lĩnh vực sinh học tổng hợp, đã có những tiến bộ trong đó màng tế bào có thể được tái tạo một cách nhân tạo. Tuy nhiên, dù là tự nhiên hay tổng hợp, mục đích chính của màng tế bào vẫn nhất quán: bảo vệ tế bào và điều chỉnh các tương tác với môi trường của nó.
• Vì vậy, hiểu được thành phần và chức năng của màng tế bào là điều tối quan trọng trong lĩnh vực sinh học. Nó không chỉ cung cấp những hiểu biết sâu sắc về hoạt động của tế bào mà còn cung cấp nền tảng cho những tiến bộ trong nghiên cứu sinh học y học và tổng hợp.

Định nghĩa màng tế bào hay màng huyết tương

Màng tế bào hay còn gọi là màng sinh chất là một hàng rào sinh học bán thấm bao quanh và bảo vệ bên trong tế bào khỏi môi trường bên ngoài, điều chỉnh sự di chuyển của các phân tử vào và ra khỏi tế bào.

Thành phần màng tế bào

Màng tế bào, thường được gọi là màng sinh chất, là thành phần quan trọng của tế bào, cung cấp cả hỗ trợ về cấu trúc và điều hòa chức năng. Thành phần của nó rất phức tạp, bao gồm sự pha trộn của lipid, protein và carbohydrate. Ở đây, chúng ta đi sâu vào thành phần chi tiết của màng tế bào:

Bạn đang xem: Cấu trúc và chức năng màng tế bào (Màng huyết tương)

1. Lipid:
   • Lipid chủ yếu tạo thành khung cấu trúc của màng tế bào. Loại lipid nổi bật nhất trong màng tế bào là photpholipit. Các phân tử này được sắp xếp thành một lớp kép, với các đầu ưa nước (hút nước) hướng vào môi trường nước cả bên trong và bên ngoài tế bào, còn các đuôi kỵ nước (đẩy nước) của chúng hướng vào trong, cách xa nước. Cấu trúc hai lớp này có tính bán thấm, cho phép các phân tử đi qua có chọn lọc.
   • Cholesterol là một thành phần lipid quan trọng khác được tìm thấy trong màng tế bào động vật. Nằm xen kẽ một cách chiến lược giữa các phân tử phospholipid, cholesterol ngăn chặn các phospholipid đóng gói quá chặt chẽ với nhau, đảm bảo màng vẫn ở trạng thái lỏng và linh hoạt.
2. Protein:
   • Protein rất quan trọng đối với chức năng của màng tế bào. Chúng có thể được phân loại rộng rãi thành:
     • Protein màng tích hợp: Thường được gọi là protein nội tại, chúng được gắn vĩnh viễn bên trong màng. Các phần kỵ nước của chúng xuyên qua lớp kép phospholipid, giữ chúng chắc chắn vào màng. Những protein này đóng vai trò vận chuyển, đóng vai trò là kênh hoặc chất mang cho các phân tử đi qua màng.
     • Protein màng ngoại vi: Được gọi là protein bên ngoài, chúng được liên kết tạm thời với màng. Điển hình là ưa nước, chúng gắn vào các protein tích hợp hoặc liên kết lỏng lẻo với các đầu phospholipid. Chúng đóng vai trò then chốt trong việc truyền tín hiệu tế bào và thường được liên kết với các kênh ion và thụ thể xuyên màng.
3. Carbohydrates:
   • Mặc dù chúng chiếm một phần nhỏ hơn của màng tế bào, nhưng carbohydrate đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là trong việc nhận biết và truyền tín hiệu tế bào. Chúng thường được tìm thấy trên bề mặt bên ngoài của tế bào và có thể hiện diện ở hai dạng chính:
     • Glycoprotein: Đây là những protein có chuỗi carbohydrate kèm theo. Được nhúng trong màng tế bào, glycoprotein là công cụ giúp giao tiếp giữa tế bào với tế bào và vận chuyển các chất qua màng.
     • Glycolipid: Đây là những lipid có chuỗi carbohydrate kèm theo. Nằm trên bề mặt màng tế bào, chúng kéo dài từ lớp kép phospholipid vào môi trường ngoại bào. Bên cạnh việc hỗ trợ sự ổn định của màng, glycolipids còn tạo điều kiện cho sự nhận biết và giao tiếp giữa các tế bào.

Tóm lại, thành phần của màng tế bào là sự pha trộn hài hòa giữa lipid, protein và carbohydrate. Mỗi thành phần, với cấu trúc và chức năng riêng biệt, góp phần tạo nên tính toàn vẹn và chức năng tổng thể của màng, đảm bảo sự tồn tại và hoạt động bình thường của tế bào.

Cấu trúc của màng tế bào

Màng tế bào, thường được gọi là màng sinh chất, là thành phần quan trọng bao bọc các chất bên trong tế bào và đóng vai trò then chốt trong việc điều chỉnh sự ra vào của các chất. Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã đề xuất nhiều mô hình khác nhau để mô tả cấu trúc phức tạp của nó. Hai trong số những mẫu đáng chú ý nhất là mẫu Sandwich và mẫu Fluid Khảm.

1. Mô hình bánh sandwich (Mô hình lamellar)

Được đề xuất vào năm 1935 bởi James Danielli và Hugh Davson, mô hình Sandwich đưa ra ý tưởng rằng màng sinh chất là một cấu trúc vững chắc và ổn định. Theo mô hình này, màng bao gồm bốn lớp phân tử: hai lớp phospholipid được kẹp giữa hai lớp protein, tạo thành mô hình PLLP (P: Protein, L: Lipid). Mỗi photpholipit phân tử trong mô hình này có đầu ưa nước (hút nước) và đuôi kỵ nước (đẩy nước). Các đầu ưa nước hướng về phía các protein ngoại vi, trong khi các đuôi kỵ nước hướng về phía trung tâm. Mặc dù được mô tả chi tiết nhưng mô hình Sandwich vẫn gặp phải một số hạn chế. Nó không thể giải thích bản chất động của màng sinh chất, sự biến đổi của các màng sinh học khác nhau hoặc cơ chế vận chuyển qua màng. Do những thiếu sót này, mô hình này cuối cùng đã bị từ chối.

Hạn chế của mô hình Sandwich

1. Bản chất của màng plasma: Mô hình Sandwich mô tả màng plasma như một cấu trúc vững chắc và ổn định. Tuy nhiên, trên thực tế, màng sinh chất rất năng động và có tính chất bán rắn hoặc bán lỏng. Điều này có nghĩa là các thành phần của màng, chẳng hạn như lipid và protein, có thể di chuyển sang một bên, mang lại sự linh hoạt và khả năng thích ứng.
2. Sự biến đổi trong màng sinh học: Mô hình không tính đến sự biến đổi quan sát được trong các màng sinh học khác nhau. Màng sinh học có thể khác nhau về hình dạng, thành phần và độ dày, tùy thuộc vào loại tế bào và chức năng cụ thể của nó. Cấu trúc cứng nhắc của mô hình Sandwich không thể đáp ứng được những biến thể này.
3. cơ chế vận chuyển: Một trong những chức năng chính của màng tế bào là điều hòa sự vận chuyển các chất hòa tan và dung môi qua nó. Mô hình Sandwich không cung cấp cơ chế giải thích cách các chất di chuyển qua màng sinh học, đặc biệt khi nó mô tả màng như một cấu trúc rắn.
4. Vận chuyển tích cực và số lượng lớn: Mô hình này cũng không đủ để giải thích các cơ chế vận chuyển chủ động và vận chuyển số lượng lớn. Vận chuyển tích cực đề cập đến sự chuyển động của các phân tử ngược với gradient nồng độ của chúng, thường đòi hỏi năng lượng. Vận chuyển khối lượng lớn liên quan đến sự di chuyển của các phân tử hoặc hạt lớn qua màng thông qua sự hình thành túi. Mô hình Sandwich thiếu các thành phần cấu trúc và tính linh hoạt để giải thích các quá trình này.
5. Tỷ lệ lipid-protein: Thành phần của màng tế bào, đặc biệt là tỷ lệ lipid và protein, rất quan trọng đối với chức năng của nó. Mô tả của mô hình Sandwich không phù hợp với tỷ lệ lipid-protein quan sát được trong màng tế bào thực tế. Sự khác biệt này càng làm suy yếu tính chính xác của mô hình.

2. Mô hình khảm chất lỏng

Xem thêm : Tin tức

Được Singer và Nicolson giới thiệu vào năm 1972, Mô hình khảm chất lỏng mang lại sự mô tả linh hoạt và linh hoạt hơn về màng tế bào. Mô hình này mô tả màng tế bào như một biển phospholipid với các “tảng băng trôi” protein trôi nổi bên trong. Tương tự như mô hình Sandwich, phospholipid có đầu ưa nước và đuôi kỵ nước. Tuy nhiên, trong mô hình này, protein tồn tại ở cả dạng nổi và dạng lơ lửng. Những protein này có thể được phân loại là:

1. Protein bên ngoài: Còn được gọi là protein ngoại vi, chúng hiện diện trên bề mặt màng ở dạng nổi.
2. Protein nội tại: Đây là các protein tích hợp hoặc dạng đường hầm, có thể lơ lửng hoàn toàn hoặc một phần trong lớp kép phospholipid.

Mô hình khảm chất lỏng cũng xác định năm chức năng chính của protein màng:

1. Protein cấu trúc: Cung cấp sự ổn định cho màng.
2. Protein kênh: Tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nước và các chất hòa tan.
3. Protein vận chuyển: Tham gia vào cơ chế vận chuyển tích cực.
4. Enzymes: Tham gia vào các hoạt động trao đổi chất khác nhau.
5. Thụ Protein: Đóng vai trò vận chuyển hormone và dẫn truyền xung thần kinh.

Ngoài ra, trên bề mặt ngoài của màng, lipid và protein bên ngoài có thể kết hợp với oligosaccharide để tạo thành glycolipid và glycoprotein tương ứng.

Ưu điểm của Mô hình khảm chất lỏng là rất nhiều. Nó giải thích tính chất động của màng tế bào, trạng thái bán rắn của nó và sự biến đổi của các màng sinh học khác nhau. Nó cũng cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế vận chuyển qua màng, cả thụ động và chủ động.

Ưu điểm của mô hình khảm chất lỏng

1. Tính chất động: Một trong những ưu điểm đáng kể của Mô hình khảm chất lỏng là mô tả màng tế bào như một cấu trúc động. Điều này có nghĩa là các thành phần của màng, chẳng hạn như lipid và protein, có thể di chuyển sang một bên, cho phép màng linh hoạt và dễ thích nghi. Do đó, nếu màng bị hư hỏng nhẹ, nó có thể tự sửa chữa nhanh chóng, đảm bảo chức năng và bảo vệ liên tục của tế bào.
2. Cấu trúc bán rắn: Mô hình mô tả màng plasma như một cấu trúc bán rắn hoặc bán lỏng. Đặc tính này rất cần thiết vì nó cho phép màng vừa ổn định vừa linh hoạt, hỗ trợ các quá trình tế bào khác nhau, bao gồm cả sự hình thành và hợp nhất túi nước.
3. Sự biến đổi trong màng sinh học: Mô hình khảm chất lỏng tính đến sự biến đổi quan sát được trong các màng sinh học khác nhau. Nó nhận ra rằng màng sinh học có thể khác nhau về hình dạng, thành phần và độ dày, tùy thuộc vào loại tế bào và chức năng cụ thể của nó. Khả năng thích ứng này đảm bảo rằng mô hình có thể áp dụng cho nhiều loại tế bào.
4. cơ chế vận chuyển: Chức năng quan trọng của màng tế bào là điều hòa sự vận chuyển các chất hòa tan và dung môi qua nó. Mô hình khảm chất lỏng cung cấp các cơ chế giải thích cách các chất di chuyển qua màng sinh học, cả thụ động và chủ động. Nó có thể làm sáng tỏ các quá trình như khuếch tán, thẩm thấu và vận chuyển tích cực.
5. Vận chuyển tích cực và số lượng lớn: Mô hình này giải thích một cách khéo léo các cơ chế vận chuyển chủ động và số lượng lớn. Nó trình bày chi tiết cách các phân tử di chuyển ngược lại gradient nồng độ của chúng trong vận chuyển tích cực và cách các phân tử hoặc hạt lớn được vận chuyển qua màng thông qua sự hình thành túi trong vận chuyển số lượng lớn.
6. Tỷ lệ lipid-protein: Thành phần của màng tế bào, đặc biệt là tỷ lệ lipid và protein, đóng vai trò then chốt trong chức năng của nó. Mô tả của Mô hình Khảm Chất lỏng phù hợp với tỷ lệ lipid-protein quan sát được trong màng tế bào thực tế, củng cố thêm tính chính xác và mức độ phù hợp của nó.

Tóm lại, trong khi mô hình Sandwich cung cấp những hiểu biết ban đầu về cấu trúc của màng tế bào, thì Mô hình khảm lỏng cung cấp mô tả toàn diện hơn và được chấp nhận rộng rãi hơn về thành phần tế bào quan trọng này. Mô hình này không chỉ làm sáng tỏ thành phần của màng mà còn nhấn mạnh chức năng của các thành phần khác nhau, nâng cao hiểu biết của chúng ta về các tương tác và quá trình của tế bào.

Sự khác biệt giữa mô hình Sandwich và mô hình khảm lỏng

Màng tế bào là thành phần quan trọng của tế bào, cung cấp hàng rào và điều chỉnh sự vận chuyển các chất vào và ra khỏi tế bào. Qua nhiều năm, nhiều mô hình khác nhau đã được đề xuất để mô tả cấu trúc và chức năng của nó. Hai trong số những mô hình đáng chú ý nhất là mô hình Sandwich và Mô hình khảm lỏng. Sau đây, chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu sự khác biệt giữa hai mô hình này dựa trên nội dung được cung cấp:

1. Cấu trúc màng tế bào:
   • Mô hình bánh sandwich: Mô hình này mô tả màng tế bào như một cấu trúc cứng nhắc và ổn định. Nó gợi ý một sự sắp xếp cố định trong đó protein được kẹp giữa hai lớp lipid.
   • Mô hình khảm chất lỏng: Ngược lại với mô hình Sandwich, Mô hình Khảm Chất lỏng mô tả màng tế bào là động và ít cứng hơn. Nó nhấn mạnh tính lưu động của màng, nơi protein và lipid có thể di chuyển theo chiều ngang, mang lại sự linh hoạt và khả năng thích ứng.
2. Sự biến đổi của màng tế bào:
   • Mô hình bánh sandwich: Mô hình này không tính đến sự biến đổi quan sát được ở các màng sinh học khác nhau. Nó trình bày một cách tiếp cận một kích cỡ phù hợp cho tất cả, không phù hợp với các biến thể quan sát được trong màng tế bào thực tế.
   • Mô hình khảm chất lỏng: Mô hình này nhận ra rằng màng sinh học có thể khác nhau về hình dạng, thành phần và độ dày, tùy thuộc vào loại tế bào và chức năng cụ thể của nó. Vì vậy, nó đưa ra sự thể hiện chính xác hơn về tính chất đa dạng của màng tế bào.
3. Phốtpholipit Bilayer:
   • Mô hình bánh sandwich: Theo mô hình này, lớp kép phospholipid ở dạng rắn, cho thấy tính chất tĩnh hơn.
   • Mô hình khảm chất lỏng: Ngược lại, mô hình này mô tả lớp kép phospholipid là cấu trúc bán rắn hoặc bán lỏng. Mô tả này phù hợp với tính chất chất lỏng quan sát được của màng tế bào, nơi các phân tử có thể di chuyển ngang trong lớp lipid kép.
4. giao thông vận tải:
   • Mô hình bánh sandwich: Mô hình này không giải thích được cơ chế vận chuyển của màng tế bào. Nó không cung cấp cơ chế vận chuyển tích cực và khối lượng lớn các vật liệu hoặc sự đi qua của chất điện giải và chất không điện giải qua màng.
   • Mô hình khảm chất lỏng: Mô hình này giải thích một cách thành thạo các cơ chế vận chuyển khác nhau, bao gồm cả vận chuyển chủ động và vận chuyển số lượng lớn. Nó trình bày chi tiết cách các phân tử di chuyển qua màng, cả thụ động và chủ động, đồng thời cung cấp các cơ chế vận chuyển cả chất điện giải và chất không điện giải.

Xem thêm : Wonder week 8 kéo dài bao lâu? Mất bao lâu để vượt qua?

Tóm lại, mặc dù mô hình Sandwich cung cấp những hiểu biết ban đầu về cấu trúc của màng tế bào nhưng nó vẫn có một số hạn chế. Mặt khác, Mô hình khảm chất lỏng cung cấp sự thể hiện toàn diện và chính xác hơn về cấu trúc và chức năng của màng tế bào, khiến nó trở thành mô hình được chấp nhận rộng rãi trong sinh học tế bào hiện đại.

Màng nội bào

Màng nội bào đóng vai trò then chốt trong tổ chức và chức năng của tế bào nhân chuẩn. Những màng này ngăn cách tế bào, đảm bảo rằng các quá trình sinh hóa cụ thể xảy ra ở những vị trí được chỉ định. Chúng ta hãy đi sâu vào sự phức tạp của các màng này và các cơ quan liên quan của chúng:

1. Ty thể và lục lạp:
   • Cả ty thể và lục lạp đều được cho là có nguồn gốc từ vi khuẩn, một khái niệm được gọi là thuyết nội cộng sinh. Lý thuyết này thừa nhận rằng trong quá trình tiến hóa, một tế bào nhân chuẩn nhấn chìm một số vi khuẩn, dẫn đến sự hình thành ty thể và lục lạp trong tế bào nhân chuẩn. Bằng chứng ủng hộ lý thuyết này bao gồm sự hiện diện của DNA của chính chúng trong các bào quan này.
   • Hệ thống màng kép của các bào quan này là kết quả của sự nhấn chìm này. Màng ngoài có nguồn gốc từ màng sinh chất của vật chủ, trong khi màng trong có nguồn gốc từ màng sinh chất của vi khuẩn bị nuốt chửng.
2. Màng hạt nhân:
   • Màng nhân, một đặc điểm xác định của tế bào nhân chuẩn, bao bọc nhân, tách nó ra khỏi tế bào chất. Màng này bao gồm hai lớp: màng trong và màng ngoài.
   • Các lỗ hạt nhân làm thủng màng nhân, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi vật chất giữa nhân và bào tương. Số lượng lỗ chân lông tương quan với hoạt động phiên mã của nhân.
   • Thành phần protein bên trong màng nhân có thể khác biệt đáng kể so với cytosol, chủ yếu là do nhiều protein không thể khuếch tán qua các lỗ. Đáng chú ý là chỉ có màng ngoài là liên tục với lưới nội chất (ER) và được trang trí bằng ribosome, có chức năng tổng hợp và vận chuyển protein vào khoảng trống giữa hai màng nhân.
   • Trong quá trình nguyên phân, màng nhân tách rời ở giai đoạn đầu và tập hợp lại ở giai đoạn sau, đảm bảo sự phân chia nhiễm sắc thể thích hợp.
3. Lưới nội chất (ER):
   • ER, thành phần chính của hệ thống nội màng, chiếm một phần đáng kể trong tổng hàm lượng màng tế bào. Mạng lưới phức tạp gồm các ống và túi này có liên quan đến tổng hợp protein và chuyển hóa lipid.
   • ER được phân thành hai loại: ER thô, được đính nhiều ribosome và tham gia vào quá trình tổng hợp protein, và ER mịn, đóng vai trò trong quá trình giải độc và điều hòa canxi trong tế bào.
4. Bộ máy Golgi:
   • Bộ máy Golgi được đặc trưng bởi các bể chứa Golgi tròn liên kết với nhau. Các ngăn này tạo thành nhiều mạng lưới dạng ống rất quan trọng cho việc tổ chức, kết nối ngăn xếp và vận chuyển hàng hóa. Cấu trúc này cũng thể hiện một chuỗi các túi liên tục, giống như hình dạng giống quả nho.
   • Chức năng chính của bộ máy Golgi là sửa đổi, phân loại và đóng gói protein và lipid để vận chuyển đến các điểm đến mục tiêu.

Vận chuyển qua màng tế bào

Màng tế bào, thường được gọi là màng plasma, đóng vai trò như một rào cản ngăn cách môi trường bên trong tế bào với môi trường bên ngoài. Một trong những chức năng chính của nó là điều chỉnh việc vận chuyển các chất vào và ra khỏi tế bào. Sự vận chuyển này rất cần thiết để duy trì môi trường bên trong tế bào và đảm bảo hoạt động bình thường của nó.

1. Sự thẩm thấu có chọn lựa:
   • Màng tế bào có tính thấm chọn lọc, nghĩa là nó cho phép một số chất đi qua trong khi loại trừ những chất khác. Tính chọn lọc này chủ yếu là do cấu trúc lớp lipid kép của màng. Phần kỵ nước bên trong của lớp lipid kép chỉ cho phép những chất nhỏ, không phân cực, như oxy, carbon dioxide và lipid, di chuyển qua nó bằng cách khuếch tán đơn giản.
   • Các chất phân cực hoặc tích điện như glucose, axit amin và ion không thể dễ dàng xuyên qua lớp lipid kép do chúng không tương thích với lõi kỵ nước. Vì vậy, các chất này cần có cơ chế vận chuyển chuyên biệt để đi vào hoặc ra khỏi tế bào.
2. vận chuyển thụ động:
   • Vận chuyển thụ động là phương pháp vận chuyển các chất qua màng tế bào mà không tiêu tốn năng lượng của tế bào. Chuyển động này được thúc đẩy bởi gradient nồng độ, trong đó các phân tử di chuyển từ vùng có nồng độ cao hơn đến vùng có nồng độ thấp hơn.
   • Lôi thôi: Trọng tâm của vận chuyển thụ động là quá trình khuếch tán. Đó là sự chuyển động tự nhiên của các phân tử từ vùng có nồng độ cao hơn đến vùng có nồng độ thấp hơn. Ví dụ, nước hoa xịt trong phòng hoặc đường trong trà cuối cùng sẽ lan tỏa đồng đều, minh họa cho sự khuếch tán.
   • thẩm thấu: Cụ thể đối với các phân tử nước, thẩm thấu là quá trình nước khuếch tán qua màng bán thấm. Hướng chuyển động của nước được xác định bởi nồng độ chất hòa tan ở hai bên màng. Tế bào phải duy trì môi trường đẳng trương, trong đó nồng độ chất tan được cân bằng bên trong và bên ngoài tế bào, để ngăn tế bào co lại (trong dung dịch ưu trương) hoặc sưng tấy (trong dung dịch nhược trương).
   • khuếch tán thuận lợi: Đối với các chất không thể tự do xuyên qua lớp lipid kép, sự khuếch tán thuận lợi sẽ phát huy tác dụng. Quá trình này liên quan đến các kênh protein hoặc chất mang hỗ trợ vận chuyển các phân tử cụ thể qua màng. Ví dụ, glucose đi vào tế bào thông qua một protein vận chuyển chuyên biệt, sử dụng sự khuếch tán thuận lợi.
3. Vận chuyển tích cực:
   • Không giống như vận chuyển thụ động, vận chuyển tích cực đòi hỏi năng lượng, thường được lấy từ ATP, để vận chuyển các chất ngược với gradient nồng độ của chúng.
   • Máy bơm: Vận chuyển tích cực thường liên quan đến bơm protein để di chuyển các ion hoặc phân tử qua màng. Một ví dụ kinh điển là bơm natri-kali, giúp duy trì gradient điện trong tế bào thần kinh bằng cách bơm natri ra và kali vào tế bào.
   • Nhập bào và xuất bào: Đây là những cơ chế vận chuyển số lượng lớn. Nhập bào cho phép tế bào hấp thụ các chất hoặc chất lỏng bên ngoài, trong khi nhập bào cho phép tế bào giải phóng các chất bên ngoài. Trong quá trình nhập bào, có các loại cụ thể như thực bào (ăn các hạt lớn) và pinocytosis (ăn chất lỏng).
   • Nhập bào qua trung gian thụ thể: Đây là một dạng nhập bào có chọn lọc trong đó các phân tử cụ thể liên kết với các thụ thể trên màng tế bào, dẫn đến việc chúng ăn vào.
4. Vận chuyển tích cực thứ cấp:
   • Điều này liên quan đến việc sử dụng năng lượng từ quá trình vận chuyển tích cực sơ cấp để thúc đẩy việc vận chuyển các chất khác. Chất đồng vận và chất chống phản ứng là các protein tham gia vào quá trình này. Chất đồng vận di chuyển hai chất theo cùng một hướng, trong khi chất phản diện di chuyển chúng theo hướng ngược lại.

Nguồn gốc của màng plasma

• Hầu như không có cấu trúc nào trong một tế bào quan trọng đối với sức sống tức thời của nó hơn màng sinh chất.
• Nếu tế bào bị hư hại hoặc bị tổn hại, nó sẽ mất khả năng duy trì độ dốc, vận chuyển chất dinh dưỡng một cách chọn lọc và chứa nhóm enzyme và bào quan cần thiết cho cân bằng nội môi.
• Do đó, các màng mới có thể được đưa vào các màng hiện có mà không ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển có chọn lọc và rào cản của chúng.
• Để duy trì tính bất đối xứng đặc trưng của màng, màng cũng phải được xây dựng với cấu trúc phân tử phù hợp chính xác.
• Do đó, tất cả các màng tế bào bắt nguồn từ các màng có sẵn đóng vai trò là khuôn mẫu để chèn các tiền chất mới.
• Các tế bào con nhận được sự bổ sung đầy đủ của hệ thống màng, chúng phát triển cho đến lần phân chia tiếp theo và được truyền lại cho các thế hệ con kế tiếp.
• Trong khi đó, các phân tử của màng trải qua quá trình bổ sung liên tục. Các phân tử protein màng plasma được tạo ra trên cả ribosome liên kết và không liên kết.
• Sau khi hoàn thành và giải phóng khỏi ribosome, các protein được sản xuất bởi các ribosome tự do có thể được đưa vào màng sinh chất.
• Các protein màng huyết tương được tạo ra trên các ribosome đính kèm của ER thô trước tiên được đưa vào màng của RER, sau đó được chuyển đến bộ máy Golgi, được xử lý ở đó (ví dụ: glycosyl hóa) và cuối cùng được chuyển đến màng sinh chất thông qua các túi tiết.
• Tương tự, các phân tử phospholipid của màng sinh chất được tổng hợp bởi ER trơn (SER). Giống như các protein mới được tạo ra, các lipid mới được tổng hợp sẽ được đưa vào màng SER, được chuyển đến bộ máy Golgi để xử lý và cuối cùng được gửi đến màng sinh chất thông qua các túi tiết nhỏ.
• Ngoài ra, bào tương chứa các protein vận chuyển phospholipid di chuyển các phân tử phospholipid từ màng tế bào này sang màng tế bào khác (ví dụ: từ màng ER sang màng sinh chất).
• Trên thực tế, quá trình glycosyl hóa (hoặc glycosid hóa, tức là việc bổ sung các oligosacarit có chứa các loại đường như galactose, fucose và/hoặc axit sialic vào các phân tử protein màng sinh chất và phospholipid) được hoàn thành ở cấp độ bộ máy Golgi. Tuy nhiên, một số loại đường nhất định được thêm vào protein của RER lumen.

Chức năng của màng tế bào

Màng tế bào, thường được gọi là màng sinh chất, đóng vai trò then chốt trong việc duy trì tính toàn vẹn của tế bào và điều chỉnh sự di chuyển của các chất vào và ra khỏi tế bào. Lớp màng này không chỉ là một rào cản thụ động; nó là một cấu trúc năng động và năng động với nhiều chức năng. Ở đây, chúng ta sẽ khám phá các chức năng khác nhau của màng tế bào dựa trên nội dung được cung cấp:

1. Rào cản vật lý:
   • Màng tế bào hoạt động như một lá chắn bảo vệ xung quanh tế bào, ngăn cách các thành phần bên trong tế bào với môi trường bên ngoài. Điều này đảm bảo rằng các thành phần nội bào, chẳng hạn như bào quan và tế bào chất, được tách biệt khỏi ma trận ngoại bào.
   • Bên cạnh việc mang lại sự toàn vẹn về mặt vật lý, màng tế bào còn giữ chặt khung tế bào, tạo nên hình dạng cho tế bào. Hơn nữa, nó hỗ trợ gắn các tế bào vào ma trận ngoại bào hoặc các tế bào khác, tạo điều kiện cho sự hình thành các mô.
2. Sự thẩm thấu có chọn lựa:
   • Một trong những chức năng chính của màng tế bào là tính thấm chọn lọc của nó. Điều này có nghĩa là màng có thể điều chỉnh những gì đi vào và ra khỏi tế bào.
   • Tính chất chọn lọc của màng được tạo điều kiện thuận lợi bởi các cơ chế vận chuyển khác nhau, bao gồm thẩm thấu thụ động, khuếch tán và vận chuyển tích cực thông qua các kênh và chất vận chuyển protein xuyên màng. Điều này đảm bảo rằng các chất dinh dưỡng thiết yếu có thể đi vào tế bào, đồng thời các chất thải được thải ra ngoài một cách hiệu quả.
3. cơ chế vận chuyển:
   • vận chuyển thụ động: Các phân tử nhỏ như oxy (O2) và carbon dioxide (CO2) có thể di chuyển qua màng sinh chất bằng cách khuếch tán, một quá trình không cần năng lượng. Tương tự, thẩm thấu cho phép sự di chuyển của các phân tử dung môi qua màng.
   • Kênh protein xuyên màng và chất vận chuyển: Những protein này trải dài trên lớp lipid kép và hỗ trợ vận chuyển các phân tử cụ thể. Chúng có thể có tính chọn lọc, chỉ cho phép một số phân tử nhất định đi qua. Ví dụ, aquaporin tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển động của các phân tử nước.
   • Nội bào: Quá trình này cho phép tế bào hấp thụ các phân tử lớn hơn bằng cách nhấn chìm chúng. Màng tế bào hình thành một sự xâm lấn, thu giữ chất này, sau đó tách ra để tạo thành một túi bên trong tế bào.
   • Xuất bào: Ngược lại, quá trình ngoại bào cho phép tế bào trục xuất các chất. Các túi chứa chất thải hoặc các chất khác kết hợp với màng tế bào, giải phóng chất chứa bên trong ra ngoài tế bào.
4. Tiếp nhận và truyền tín hiệu:
   • Màng tế bào chứa các vị trí tiếp nhận các chất sinh hóa cụ thể, chẳng hạn như hormone và chất dẫn truyền thần kinh. Những thụ thể này cho phép tế bào phát hiện và phản hồi các tín hiệu từ môi trường bên ngoài, tạo điều kiện giao tiếp giữa các tế bào.
5. Nhận biết và bám dính tế bào:
   • Glycolipids và glycoprotein có trên màng tế bào đóng vai trò nhận biết tế bào. Điều này rất quan trọng đối với các quá trình như phản ứng miễn dịch và chấp nhận hoặc từ chối cấy ghép.
   • Màng tế bào cũng hỗ trợ hình thành các cấu trúc như vi nhung mao, hỗ trợ tiêu hóa và chân giả, hỗ trợ vận động.
6. Duy trì độ dốc điện hóa:
   • Màng tế bào là công cụ duy trì tiềm năng tế bào, cần thiết cho các quá trình tế bào khác nhau, bao gồm cả việc truyền các xung thần kinh.

Các mô hình màng tế bào khác nhau

Nhiều mô hình khác nhau đã được đề xuất qua nhiều năm để giải thích cấu trúc và chức năng của màng tế bào. Những mô hình này đã phát triển dựa trên những khám phá khoa học và tiến bộ công nghệ. Ở đây, chúng ta đi sâu vào các mô hình màng tế bào khác nhau đã được đưa ra:

1. Mô hình Overton (1910):
   • Đây là mô hình tiên phong làm sáng tỏ cấu trúc của màng tế bào.
   • Overton thừa nhận rằng màng sinh chất được bao bọc bởi vật liệu hòa tan trong lipid.
   • Ông còn đề xuất thêm rằng các chất tan không phân cực có thể dễ dàng đi qua màng, trong khi các chất tan phân cực không thể làm được điều đó.
2. Mô hình Irving Langmuir (1925):
   • Langmuir là người đầu tiên cho rằng màng tế bào được cấu tạo từ các lớp đơn.
   • Những đơn lớp này được hình thành bởi một lớp phân tử phospholipid lưỡng tính. Ở đây, các đuôi kỵ nước hướng ra xa nước, trong khi các đầu kỵ nước hướng về phía nước.
3. Mô hình Gorter và Grendel (1924):
   • Mô hình này đưa ra ý tưởng rằng các thành phần màng tế bào bao gồm nhiều loại lipid khác nhau được sắp xếp thành một lớp kép.
4. Người mẫu Davson và Danielli (1935):
   • Còn được gọi là mô hình bánh sandwich, đây là mô hình đầu tiên kết hợp protein vào cấu trúc màng plasma.
   • Mô hình mô tả màng này như một bánh sandwich protein-lipid-protein, nhấn mạnh tính chất ba lớp của cấu trúc.
5. Người mẫu Robertson (thập niên 1950):
   • Được gọi là “Mô hình màng đơn vị”, mô hình của Robertson nhấn mạnh tính đồng nhất của cấu trúc màng.
   • Mô hình đề xuất rằng không có khoảng trống giữa các lớp kép phospholipid và độ dày của màng có thể định lượng được.
   • Sau khi tiến hành thí nghiệm trên nhiều loại tế bào khác nhau, Robertson kết luận rằng cấu trúc cơ bản của màng tế bào vẫn nhất quán giữa các tế bào khác nhau.
6. Ca sĩ và người mẫu Nicholson (1972):
   • Hiện nay là mô hình được chấp nhận rộng rãi nhất, Mô hình khảm chất lỏng cung cấp sự hiểu biết toàn diện về cấu trúc màng.
   • Mô hình này định nghĩa màng sinh chất là một khối protein khảm được nhúng trong một lớp lipid kép giống như chất lỏng. Điều này cho thấy rằng các protein không được phân bố đồng đều mà nằm xen kẽ một cách không liên tục trong ma trận lipid.
   • Sự tương tự được sử dụng là các protein giống như những tảng băng trôi nổi trên biển, đại diện cho thành phần lipid lỏng của màng.

Tóm lại, sự hiểu biết về cấu trúc và chức năng của màng tế bào đã phát triển theo thời gian, với mỗi mô hình được xây dựng dựa trên những khám phá của những mô hình trước đó. Mô hình khảm chất lỏng, là mô hình mới nhất và toàn diện nhất, cung cấp sự trình bày chi tiết và sinh động về màng tế bào, bao gồm cả thành phần lipid và protein của nó.

Bài kiểm tra

Câu Hỏi Thường Gặp

Nguồn: https://luatduonggia.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp