Màng tế bào [hay ở sinh vật nhân thực còn được gọi là màng sinh chất] là một màng sinh học phân cách môi trường bên trong của các tế bào với môi trường bên ngoài của chúng. Màng tế bào có thể cho phép các ion, các phân tử hữu cơ thấm qua một cách có chọn lọc và kiểm soát sự di chuyển của các chất ra và vào tế bào. Chức năng cơ bản của màng tế bào là bảo vệ tế bào khỏi môi trường xung quanh.
Thành phần tế bào động vật điển hình:
Màng tế bào tạo thành bao gồm màng lipid kép được gắn kết với các protein. Màng tế bào có liên quan đến các quá trình của tế bào như là sự liên kết tế bào, độ dẫn ion và tiếp nhận tín hiệu tế bào; ngoài ra còn đóng vai trò như là một bề mặt để kết nối một số cấu trúc ngoại bào gồm thành tế bào, glycocalyx và khung xương nội bào. Màng tế bào có thể được tái tạo nhân tạo [có ở tế bào nhân tạo].
Bài chính: Lịch sử của lý thuyết màng tế bào
Cấu trúc màng tế bào được giới thiệu theo nhiều cách khác nhau bởi nhiều tác giả khác nhau như the ectoplast [de Vries, 1885], Plasmahaut [plasma skin, Pfeffer, 1877, 1891], Hautschicht [skin layer, Pfeffer, 1886; được dùng với ý nghĩa khác bởi Hofmeister, 1867], plasmatic membrane [Pfeffer, 1900], plasma membrane, cytoplasmic membrane, cell envelope and cell membrane.
Một số tác giả đã không cho rằng tại bề mặt của tế bào có một ranh giới chức năng có tính thấm thích hợp để sử dụng thuật ngữ plasmalemma [được đặt ra bởi Mast, 1924] cho các vùng ngoại bào.
Năm 1972, hai nhà khoa học là Singer và Nicolson đã đưa ra mô hình cấu trúc màng sinh chất gọi là mô hình khảm - động. Theo mô hình này, màng sinh chất có lớp kép phospholipid. Liên kết phân tử protein và lipid còn có thêm nhiều phân tử carbohydrate. Ngoài ra, màng sinh chất ở tế bào động vật còn có thêm nhiều phân tử cholesterol có tác dụng tăng cường sự ổn định. Màng sinh chất là ranh giới bên ngoài và là bộ phận chọn lọc các chất từ môi trường đi vào tế bào và ngược lại. Màng sinh chất đảm nhận nhiều chức năng quan trọng của tế bào như: vận chuyển các chất, tiếp nhận và truyền thông tin từ bên ngoài vào trong tế bào, là nơi định vị của nhiều loại enzyme, các protein màng làm nhiệm vụ ghép nối các tế bào trong một mô... Màng sinh chất có các "dấu chuẩn" là glycoprotein đặc trưng cho từng loại tế bào. Nhờ vậy, các tế bào của cùng một cơ thể nhận biết ra nhau và nhận biết được các tế bào lạ của cơ thể.
Màng tế bào [hay màng sinh chất] bao phủ xung quanh tế bào chất của các tế bào sống, về cơ bản màng phân cách các phần nội bào với mội trường ngoại bào. Màng tế bào còn có vai trò trong việc nâng giữ khung xương để hình thành nên hình dạng bên ngoài của tế bào và gắn kết chất nền ngoại bào với các tế bào khác lại với nhau để hình thành nên các mô. Ở các loài nấm, vi khuẩn, vi khuẩn cổ và kể cả thực vật đều có thành tế bào giúp cung cấp cơ chế hỗ trợ cho tế bào và ngăn cản các đại phân tử vượt qua nó.
Màng tế bào có tính thấm chọn lọc và có thể kiểm soát những gì ra và vào tế bào, do đó tạo điều kiện để vận chuyển các chất cần thiết cho sự sống. Sự di chuyển của các chất đi qua màng có thể là "thụ động" diễn ra mà tế bào không sản sinh ra năng lượng hoặc "chủ động" đòi hỏi tế bào phải tiêu hao năng lượng cho việc vận chuyển các chất. Màng nhận nhiệm vụ duy trì điện thế cho tế bào và làm việc như một bộ lọc chỉ cho phép những thứ thiết yếu vào và ra khỏi tế bào. Tế bào sử dụng một số các cơ chế chuyển đổi có liên quan đến các màng sinh học:
1. Sự thẩm thấu và khuếch tán bị động: một số chất [các phân tử nhỏ, ion] chẳng hạn như carbon dioxide [CO2] va oxi [O2] có thể di chuyển qua màng sinh chất nhờ vào sự khuếch tán - một quá trình vận chuyển bị động. Màng hoạt động như một rào chắn đối với các phân tử thiết yếu và ion, diễn ra ở nhiều nồng độ khác nhau trên hai mặt bên của màng. Chẳng hạn như nồng độ Gradien qua màng có tính bán thấm hình thành nên một luồng thẩm thấu cho nước.
2. Màng vận chuyển các kênh protein và các tác nhân vận chuyển: Các chất dinh dưỡng như đường hay amino acid phải được đưa vào trong tế bào và các sản phẩm thiết yếu của quá trình trao đổi chất phải ra khỏi tế bào. Chẳng hạn như các phân tử khuếch tán một cách bị động thông qua các kênh protein như những kênh nước [đối với nước [H2O]] trong trường hợp đủ điều kiện khuếch tán hoặc được bơm qua màng nhờ các tác nhân vận chuyển của màng vận chuyển. Các kênh protein còn được gọi là các màng thấm, chúng thường khá cụ thể, nhận biết và vận chuyển chỉ một số hoá chất có trong một nhóm thức ăn được giới hạn, thậm chí thường chỉ là đơn chất.
3. Quá trình nhập bào: là quá trình mà trong đó tế bào hấp thu các phân tử bằng cách nhấn chìm chúng. Màng sinh chất tạo ra một sự biến dạng nhỏ ở bên trong được gọi là lỗ hõm mà tại đó các chất được vận chuyển bị bao bọc lấy. Sau đó, sự biến dạng này được tách ra khỏi màng bên trong của tế bào và tạo ra một túi để chứa đựng các chất bị bao bọc. Quá trình nhập bào là quá trình cho việc tiếp nhận một bộ phận nhỏ các chất đáng tin cậy ["thực bào"], các phân tử nhỏ và ion ["ẩm bào"] và đại phân tử. Quá trình nhập bào tiêu tốn năng lượng nên nó được xem như một hình thức vẩn chuyển chủ động.
Với các protein màng trên màng tế bào, màng tế bào còn có thể thực hiện các chức năng:
- Chức năng enzim: Xúc tác cho các phản ứng hóa học xảy ra trên màng hoặc trong tế bào
- Chức năng thu nhận, truyền đạt thông tin: các thụ quan có hình dạng đặc thù để gắn với thông tin hóa học để kích thích hoặc ức chế các quá trình trong tế bào sao cho phù hợp với môi trường
- Chức năng nối kết: kết nối các tế bào thành một khối ổn định
- Chức năng neo màng: protein liên kết với protein sợi hoặc các sợi trong tế bào chất, tạo sự ổn định bền chắc của màng
- Chức năng vận chuyển các chất qua màng
Ngoài ra màng còn có thể nhận biết tế bào nhờ cacbohydrat gắn trên protein.
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Màng tế bào. |
Bài viết về chủ đề sinh học này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn.
|
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Màng_tế_bào&oldid=68274591”
Trang web này phụ thuộc vào doanh thu từ số lần hiển thị quảng cáo để tồn tại. Vui lòng tắt trình chặn quảng cáo của bạn hoặc tạm dừng tính năng chặn quảng cáo cho trang web này.
Tế bào là đơn vị cơ bản của mọi sinh vật [trừ vi rút], có khả năng tự sinh sản tức là khả năng tái tạo lại chính bản thân mình, đó là đặc tính quan trọng nhất, kì diệu nhất của cơ thể sống, không có ở vật thể không sống. Bất kỳ tế bào nào cũng được bao bọc xung quanh bởi màng sinh chất [plasmalema]. Trong tế bào, màng sinh chất chiếm vị trí ưu thế, chúng không chỉ xác định ranh giới tế bào, còn gọi là màng ngoại chất mà còn xác định những ranh giới các bào quan và các không bào. Tất cả các loại màng sinh chất đều có cấu trúc ba lớp: hai lớp ưa osmic và một lớp kỵ osmic chúng chỉ khác nhau tỷ lệ thành phần hoá học và bản chất các phân tử protein, lipit và gluxit cấu tạo nên chúng.
Màng sinh chất trước hết là màng chắn vật lý, ngăn cách hai môi trường khác nhau - môi trường sống bên trong và môi trường ngoài tế bào - để bảo vệ, mặt khác, chúng có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các chất, vận chuyển thông tin, trao đổi năng lượng giữa tế bào với môi trường ngoài tế bào cũng như bảo đảm các mối quan hệ bên trong tế bào.
Ngay từ thế kỷ XIX, Overton đưa ra giả thuyết cấu trúc màng sinh chất là màng lipit và đã nêu ra các quy luật Overton về tính thấm của màng. Từ đó Mikcalit đã nghiên cứu tính thấm của màng ngoại chất.
+ Thành phần hoá học
Phân tích thành phần hoá học, màng sinh chất của nhiều kiểu tế bào khác nhau, đều có lipit, protein và gluxit, nhưng tỷ lệ phần trăm của ba loại này khác nhau ở mỗi kiểu tế bào, do chức năng của chúng khác nhau
Thông thường lipit có 3 loại chủ yếu: Photphatit, cholesterol và glycolipit. Chúng là những chất lưỡng cực: đầu kị nước không phân cực nằm ở giữa đầu ngược lại ưa nước có phân cực quay ra phía ngoài. Photpholipit là thành phần cấu trúc màng. Chúng thường có ba loại photphatit - ethanolamin, photphatit- serin, photphatit cholin. Thành phần lipit của mỗi lớp màng ngoại chất rất thay đổi. Các phân tử lipit của lớp ngoài thường bảo hoà hơn và tại đó có các nhóm amin tận cùng [-NH2] của các phân tử protêin nội vi. Lớp ngoài cũng thường có glycolipit, chiếm khoảng 5% của các phân tử lipit. Lớp trong chủ yếu là photpholipit. Gangliosit là những glycolipit phức tạp nhất chứa một hay nhiều đơn phân axit sialic [axit N-acethylneuraminic hay NANA], của glucoza, của galactoza hay của N-acétylgalactosamin. Tính bất đối xứng trong sự phân
bố chuổi hydrocacbon và của các nhóm cực của các đầu photpholipit, dẫn đến sự tích điện âm ở mặt trong của màng ngoại chất. Trong màng ngoại chất, người ta quan sát thấy một tỷ lệ giống nhau cho tất cả các màng [Glyxeraldehit - 3P - deshydrogenaza, ATPaza, protein, kinaza ...] và các protein đặc thù khác nhau [các protein kênh, các protein kinaza, clathrin, spectrin, polypeptit 5. Thành phần các protein giữa hai lớp lipit của màng ngoại chất có khác nhau. Những protein thường là những glycoprotein tham gia vào sự vận động, vận chuyển các chất, sự truyền thông tin, giữ bản sắc của tế bào.
+ Cấu tạo phân tử của màng sinh chất
Màng được cấu tạo một lớp đôi lipit [photpholipit là dồi dào nhất]
trong chúng các protein hình cầu ghét nước xen vào gọi là protein nội vi và những protein ưa nước gọi là protein ngoại vi nằm trên bề mặt lớp đôi lipit [[link]]. Các phân tử lipit của mỗi lớp có trục nằm thẳng góc với bề mặt của lớp kép, các đầu ưa nước phân cực quay ra ngoài và nằm trong môi trường nước, trong khi đó các đuôi ghét nước không phân cực quay về phía giữa của lớp đôi lipit, cách xa các phân tử nước. Các protein màng có tỷ trọng lớn phân phối đều đặn hay tập trung thành khối giữa các phân tử lipit. Các protein có dạng hình gậy hoặc hình cầu. [[link]]
Các loại phân tử protein và lipit ở mặt ngoài và mặt trong của màng có sự khác nhau, làm cho các mặt tế bào trở nên không đối xứng và làm cho màng phân cực với sự tăng thêm tích điện âm ở mặt trong.
Sự tác động qua lại không cọng hoá trị giữa các phân tử cấu tạo nên màng, và sự chuyển động nhiệt của các phân tử lipit dẫn đến sự chuyển động liên tục của các phân tử màng. Vì vậy, màng ngoại chất không phải là cấu trúc tĩnh mà là màng thể khảm lỏng [theo Singer và Nicholson năm 1972]. Sự vận động của các phần tử cấu tạo màng đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Với việc nghiên cứu màng nhân tạo được cấu tạo chỉ một lớp lipít, người ta biết được các đặc tính lý hoá của chúng. Tiếp theo người ta nghiên cứu màng nhân tạo với hai lớp lipit, cho thấy đầu phân cực hướng vào nước và đuôi kị nước không phân cực hướng vào giữa màng. Sự hình thành tấm photpholipit hai lớp là quá trình tự động lắp ráp, có sự tác động qua lại của lớp này và lớp khác [[link]]. Qua thực nghiệm, người ta thấy màng photpholipit hai lớp, các mạch hydrocacbon vẫn chuyển động thường xuyên tạo ra dòng lỏng hai chiều, mặc dù các phân tử vẫn giữ được cấu trúc hai lớp, chúng có thể thể di chuyển ngang, dọc theo một phía của màng. Các phân tử có thể di chuyển quay tròn. Sự dời chỗ của một phân tử lipit có thể đạt 107 lần/giây. Trong điều kiện bình thường mỗi phân tử photpholipit di chuyển ngang qua bề mặt tế bào nhân thực trong vài giây.
Phân tử lipit có thể di chuyển từ mặt ngoài vào mặt trong hay ngược lại gọi là di chuyển bập bênh hay Flip - Flốp. Nhờ vậy, các phân tử protein nằm trên lớp kép lipit cũng di chuyển theo bề mặt của màng. Nhờ có trạng thái lỏng của màng sinh chất, mà chúng tự động khép lại thành túi kín, không để nội chất chảy ra ngoài, nó cũng làm cho màng ngoại chất có tính linh động cao, dễ thay hình đổi dạng, mà tế bào không bị vỡ ra. [[link]]
Cuối cùng sự dung hợp màng là một hiện tượng quan trọng của tế bào. Các túi lipit có thể nhập vào nhau, khi đó hai màng nối liền nhau thành tấm liên tục chung của túi lớn. Nhờ đó, vật chất từ bộ phận này có thể di chuyển sang chỗ khác như trong các hiện tượng xuất bào và nhập bào đưa các đại phân tử hay các phần tử lớn từ ngoài tế bào vào trong tế bào như trường hợp uống bào [pinocytose] hay thực bào [phagocytose] [[link]]
+ Các phân tử lipit xác định cấu trúc căn bản của màng sinh chất, còn các phân tử protein thực hiện các chức năng đặc hiệu của màng sinh chất. Tế bào tác động qua lại giữa tế bào với môi trường bên ngoài tế bào và giữa các tế bào của cơ thể đa bào.
Màng tế bào không đơn giản là một cái túi chứa các chất phức tạp, cũng không chỉ giới hạn là một vỏ học cơ học tạo ra hình dáng tế bào. Màng sinh chất có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc điều chỉnh thành phần của dịch nội bào vì các chất dinh dưỡng, các sản phẩm tiết hoặc các chất thải bã đi vào hoặc đi ra khỏi tế bào đều phải qua sự kiểm soát ngặt nghèo của màng ngoại chất. Màng không cho phép một số chất không cần thiết lọt vào, nhưng lại cho phép các chất cần thiết cho sự sống của tế bào đi vào. Các tế bào hầu như lúc nào cũng được môi trường nước bao bọc. Điều này khẳng định lại, tế bào sống nguyên thuỷ bắt đầu xuất hiện trong môi trường nước. Môi trường nước có thể là nước ngọt hay nước biển [sinh vật đơn bào] hay dịch mô hoặc huyết tương [chất lỏng bao xung quanh tế bào] động thực vật đa bào ở cạn.
Chức năng quan trọng hàng đầu của màng ngoại chất là điều hoà sự trao đổi chất, các chất di chuyển vào hoặc ra tế bào đều phải qua vật cản là màng sinh chất và màng ngoại chất của mỗi loại tế bào có chức năng chuyên biệt để cho các chất nào đi qua, với tốc độ nào và theo hướng nào. Tế bào thực hiện kiểm tra bằng hai cách: sử dụng quá trình khuếch tán, thẩm thấu và sự vận chuyển tích cực các chất vào hoặc ra khỏi tế bào. Khả năng đi qua màng của một chất không chỉ phụ thuộc vào kích thước phân tử mà còn phụ thuộc điện tích, vào độ hoà tan của các phân tử trong chất béo.
Ngoài ra, ở các sinh vật đa bào còn có những mối liên hệ giữa các tế bào chủ yếu ở ba dạng: [[link]]
- Các tế bào tiết những chất hoá học ra ngoài, đi đến các tế bào tiêu điểm thành những tín hiệu tác động lên màng.
- Những tế bào có các phân tử thông tin gắn ở màng, tác động đến màng những tế bào kế cận.
- Các cầu liên bào trên màng [những lỗ nối giữa hai màng tế bào kề nhau] nối trực tiếp tế bào chất của những tế bào kề nhau.
Tóm lại cấu tạo màng sinh chất nói riêng và các loại màng của các bào quan trong tế bào nói chung, chúng là màng sinh chất rất tinh vi và có nhiều tính chất mà vật liệu do con người chế tạo hiện nay khó sánh kịp. Chỉ với vài lớp phân tử màng có tính thấm chọn lọc cao, tính đàn hồi cao, cách điện, cách nhiệt cao. Ví dụ, màng ti thể dày 80A0 chịu điện thế 200mV tính ra là 200.000V/cm. Diện tích màng của tế bào rất lớn, bảo đảm mặt bằng rộng cho nhiều quá trình trao đổi chất trên màng tế bào. Bề mặt tế bào không những phân biệt các chất khác nhau, mà còn nhận biết lẫn nhau, có quan hệ khi tiếp xúc với nhau. Có enzim chỉ có hoạt tính, khi gắn vào màng tế bào, số khác khi gắn vào màng tế bào sẽ mất hoạt tính.