Thành Phần Hoá Học Có Bản Của Màng Sinh Chất Là

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])

Sơ đồ không gian ba chiều của màng ngoại chất. Các glycolipit, các vi sợi actin dưới màng không được thể hiện ở đây

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])

Lát cắt ngang của 3 kiểu cấu tạo mà các photpholipit có thể tạo thành trong dung dịch nước Nhập bào các đại phân tử bởi các chất nhận

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])

Tóm tắt các mối liên hệ giữa các tế bào

• 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.