Màng tế bào - một yếu tố cấu trúc của tế bào, bảo vệ nó khỏi môi trường bên ngoài. Với sự trợ giúp của nó, nó tương tác với không gian gian bào và là một phần của hệ thống sinh học. Màng của nó có cấu trúc đặc biệt bao gồm một lớp kép lipid, các protein tích phân và bán tích hợp. Loại thứ hai là các phân tử lớn thực hiện các chức năng khác nhau. Thông thường, chúng tham gia vào quá trình vận chuyển các chất đặc biệt, nồng độ của các chất này trên các mặt khác nhau của màng được điều chỉnh cẩn thận.
Sơ đồ chung của cấu trúc màng tế bào
Màng sinh chất là tập hợp các phân tử chất béo và protein phức tạp. Các phospholipid của nó, với các gốc ưa nước của chúng, nằm ở các mặt đối diện của màng, tạo thành lớp kép lipid. Nhưng các khu vực kỵ nước của chúng, bao gồm dư lượng axit béo, được quay vào trong. Điều này cho phép bạn tạo ra một cấu trúc tinh thể lỏng lỏng có thể liên tục thay đổi hình dạng và ở trạng thái cân bằng động.
Tính năng này của cấu trúc cho phép bạn giới hạn tế bào khỏi không gian gian bào, vì màng thường không thấm nước và tất cả các chất hòa tan trong đó. Một số protein tích phân phức tạp, bán tích phân và các phân tử bề mặt được ngâm trong độ dày của màng. Thông qua chúng, tế bào tương tác với thế giới bên ngoài, duy trì cân bằng nội môi và hình thành các mô sinh học không thể thiếu.
Protein màng huyết tương
Tất cả các phân tử protein nằm trên bề mặt hoặc trong độ dày của màng sinh chất được chia thành nhiều loại tùy thuộc vào độ sâu của sự xuất hiện của chúng. Có các protein tích phân thâm nhập vào lớp kép lipid, các protein bán tích phân bắt nguồn từ vùng ưa nước của màng và đi ra ngoài, cũng như các protein bề mặt nằm ở vùng ngoài của màng. Các phân tử protein tích phân thấm vào plasmalemma theo một cách đặc biệt và có thể được kết nối với bộ máy thụ thể. Nhiều phân tử trong số này thấm qua toàn bộ màng và được gọi là xuyên màng. Phần còn lại được neo trong phần kỵ nước của màng và thoát ra bề mặt bên trong hoặc bên ngoài.
Kênh ion tế bào
Thông thường, các kênh ion hoạt động như các protein phức hợp không thể tách rời. Các cấu trúc này chịu trách nhiệm vận chuyển tích cực các chất nhất định vào hoặc ra khỏi tế bào. Chúng bao gồm một số tiểu đơn vị protein và một vị trí hoạt động. Khi tiếp xúc với một phối tử cụ thể trên trung tâm hoạt động, được đại diện bởi một tập hợp cụ thểaxit amin, có một sự thay đổi trong cấu trúc của kênh ion. Quá trình như vậy cho phép bạn mở hoặc đóng kênh, do đó bắt đầu hoặc dừng quá trình vận chuyển tích cực của các chất.
Một số kênh ion luôn mở, nhưng khi nhận được tín hiệu từ protein thụ thể hoặc khi một phối tử cụ thể được gắn vào, chúng có thể đóng lại, làm ngừng dòng ion. Nguyên tắc hoạt động này tóm lại là cho đến khi nhận được một thụ thể hoặc tín hiệu dịch thể để dừng quá trình vận chuyển tích cực của một chất nào đó, nó sẽ được thực hiện. Ngay sau khi nhận được tín hiệu, việc vận chuyển phải được dừng lại.
Hầu hết các protein tích phân hoạt động như các kênh ion có tác dụng ức chế sự vận chuyển cho đến khi một phối tử cụ thể được gắn vào vị trí hoạt động. Sau đó, quá trình vận chuyển ion sẽ được kích hoạt, giúp cho màng được sạc lại. Thuật toán hoạt động của các kênh ion này là điển hình cho các tế bào của mô người dễ bị kích động.
Các loại protein nhúng
Tất cả các protein màng (tích phân, bán tích phân và bề mặt) đều thực hiện các chức năng quan trọng. Chính vì vai trò đặc biệt của chúng đối với sự sống của tế bào mà chúng có một kiểu tích hợp nhất định vào màng phospholipid. Một số protein, thường là các kênh ion, phải ngăn chặn hoàn toàn plasmalemma để thực hiện các chức năng của chúng. Sau đó, chúng được gọi là polytopic, tức là xuyên màng. Những người khác được bản địa hóa bởi vị trí neo của chúng trong vị trí kỵ nước của lớp kép phospholipid và vị trí hoạt động chỉ mở rộng đến bên trong hoặc chỉ ra bên ngoàibề mặt của màng tế bào. Sau đó, chúng được gọi là đơn chất. Thông thường, chúng là các phân tử thụ thể nhận tín hiệu từ bề mặt của màng và truyền nó đến một "trung gian" đặc biệt.
Tái tạo các protein không thể tách rời
Tất cả các phân tử tích phân hoàn toàn thâm nhập vào khu vực kỵ nước và được cố định trong đó theo cách mà chuyển động của chúng chỉ được phép dọc theo màng. Tuy nhiên, sự xâm nhập của protein vào tế bào, cũng giống như sự tách rời tự phát của phân tử protein khỏi cytolemma, là không thể. Có một biến thể trong đó các protein không thể tách rời của màng đi vào tế bào chất. Nó có liên quan đến quá trình pinocytosis hoặc thực bào, tức là khi một tế bào bắt giữ một chất rắn hoặc chất lỏng và bao quanh nó bằng một lớp màng. Sau đó, nó được kéo vào bên trong cùng với các protein được nhúng trong đó.
Tất nhiên, đây không phải là cách hiệu quả nhất để trao đổi năng lượng trong tế bào, vì tất cả các protein trước đây đóng vai trò là thụ thể hoặc kênh ion sẽ bị lysosome tiêu hóa. Điều này sẽ đòi hỏi sự tổng hợp mới của chúng, trong đó một phần đáng kể năng lượng dự trữ của các vĩ mô sẽ được sử dụng. Tuy nhiên, trong quá trình "khai thác" các phân tử của các kênh ion hoặc các thụ thể thường bị hư hỏng, dẫn đến sự tách rời của các phần của phân tử. Điều này cũng đòi hỏi sự tái tổng hợp của chúng. Do đó, hiện tượng thực bào, ngay cả khi nó xảy ra với sự phân tách các phân tử thụ thể của chính nó, cũng là một cách để chúng đổi mới liên tục.
Tương tác kỵ nước của các protein tích phân
Như nó đã từng làđược mô tả ở trên, protein màng tích phân là những phân tử phức tạp dường như bị mắc kẹt trong màng tế bào chất. Đồng thời, chúng có thể tự do bơi trong đó, di chuyển dọc theo plasmalemma, nhưng chúng không thể tách ra khỏi nó và đi vào khoảng gian bào. Điều này được nhận ra do tính chất đặc biệt của sự tương tác kỵ nước của các protein tích hợp với các phospholipid màng.
Trung tâm hoạt động của các protein tích hợp nằm ở bề mặt bên trong hoặc bên ngoài của lớp kép lipid. Và đoạn đại phân tử đó, chịu trách nhiệm cố định chặt chẽ, luôn nằm giữa các vùng kỵ nước của phospholipid. Do sự tương tác với chúng, tất cả các protein xuyên màng luôn nằm trong độ dày của màng tế bào.
Chức năng của các đại phân tử tích phân
Bất kỳ protein màng tích hợp nào đều có một vị trí neo nằm giữa các gốc kỵ nước của phospholipid và một trung tâm hoạt động. Một số phân tử chỉ có một trung tâm hoạt động và nằm trên bề mặt bên trong hoặc bên ngoài của màng. Ngoài ra còn có các phân tử có nhiều vị trí hoạt động. Tất cả điều này phụ thuộc vào các chức năng được thực hiện bởi các protein tích phân và ngoại vi. Chức năng đầu tiên của chúng là vận chuyển tích cực.
Các đại phân tử protein, chịu trách nhiệm cho sự di chuyển của các ion, bao gồm một số đơn vị con và điều chỉnh dòng ion. Thông thường, màng sinh chất không thể vượt qua các ion ngậm nước, vì bản chất nó là một lipid. Sự hiện diện của các kênh ion, là các protein không thể tách rời, cho phép các ion xâm nhập vào tế bào chất và nạp năng lượng cho màng tế bào. Đây là cơ chế chính cho sự xuất hiện của điện thế màng của các tế bào mô dễ bị kích thích.
Phân tử thụ thể
Chức năng thứ hai của các phân tử tích phân là chức năng thụ cảm. Một lớp lipid kép của màng thực hiện chức năng bảo vệ và hạn chế hoàn toàn tế bào khỏi môi trường bên ngoài. Tuy nhiên, do sự hiện diện của các phân tử thụ thể, được đại diện bởi các protein tích hợp, tế bào có thể nhận tín hiệu từ môi trường và tương tác với nó. Một ví dụ là thụ thể thượng thận tế bào cơ tim, protein kết dính tế bào, thụ thể insulin. Một ví dụ cụ thể về protein thụ thể là bacteriorhodopsin, một protein màng đặc biệt được tìm thấy ở một số vi khuẩn cho phép chúng phản ứng với ánh sáng.
Protein tương tác giữa các tế bào
Nhóm chức năng thứ ba của protein tích phân là thực hiện các liên lạc giữa các tế bào. Nhờ chúng, một tế bào có thể tham gia vào một tế bào khác, do đó tạo ra một chuỗi truyền thông tin. Các tế bào thần kinh hoạt động theo cơ chế này - khe nối giữa các tế bào cơ tim, qua đó nhịp tim được truyền đi. Nguyên tắc hoạt động tương tự cũng được quan sát thấy trong các khớp thần kinh, qua đó một xung động được truyền trong các mô thần kinh.
Thông qua các protein tích hợp, các tế bào cũng có thể tạo ra một kết nối cơ học, điều này rất quan trọng trong việc hình thành một mô sinh học tích hợp. Ngoài ra, các protein không thể tách rời có thể đóng vai trò của các enzym màng và tham gia vào quá trình truyền năng lượng, bao gồm cả các xung thần kinh.
