Vào năm 1972, lý thuyết được đưa ra rằng một màng thấm một phần bao quanh tế bào và thực hiện một số nhiệm vụ quan trọng, và cấu trúc và chức năng của màng tế bào là những vấn đề quan trọng liên quan đến hoạt động bình thường của tất cả các tế bào trong cơ thể. Lý thuyết tế bào trở nên phổ biến vào thế kỷ 17, cùng với sự phát minh ra kính hiển vi. Người ta biết rằng các mô thực vật và động vật được cấu tạo bởi các tế bào, nhưng do độ phân giải của thiết bị này thấp, nên không thể nhìn thấy bất kỳ rào cản nào xung quanh tế bào động vật. Vào thế kỷ 20, bản chất hóa học của màng được nghiên cứu chi tiết hơn, người ta thấy rằng chất béo là cơ sở của nó.
Cấu trúc và chức năng của màng tế bào
Màng tế bào bao quanh tế bào chất của tế bào sống, ngăn cách vật lý các thành phần trong tế bào với môi trường bên ngoài. Nấm, vi khuẩn và thực vật cũng có thành tế bào giúp bảo vệ và ngăn chặn sự di chuyển của các phân tử lớn. Màng tế bào cũng đóng một vai trò tronghình thành bộ xương tế bào và gắn vào chất nền ngoại bào của các hạt quan trọng khác. Điều này là cần thiết để giữ chúng lại với nhau, tạo thành các mô và cơ quan của cơ thể. Đặc điểm cấu trúc của màng tế bào bao gồm tính thấm. Chức năng chính là bảo vệ. Màng bao gồm một lớp phospholipid với các protein nhúng. Phần này tham gia vào các quá trình như kết dính tế bào, dẫn truyền ion, hệ thống tín hiệu và đóng vai trò là bề mặt gắn kết cho một số cấu trúc ngoại bào, bao gồm thành, glycocalyx và nội bào. Màng cũng duy trì điện thế của tế bào bằng cách hoạt động như một bộ lọc chọn lọc. Nó có khả năng thẩm thấu có chọn lọc đối với các ion và phân tử hữu cơ và kiểm soát chuyển động của các hạt.
Cơ chế sinh học liên quan đến màng tế bào
1. Khuếch tán thụ động: Một số chất (phân tử nhỏ, ion), chẳng hạn như carbon dioxide (CO2) và oxy (O2), có thể khuếch tán qua màng sinh chất. Vỏ hoạt động như một rào cản đối với một số phân tử và ion có thể tập trung ở hai bên.
2. Kênh xuyên màng và protein vận chuyển: Các chất dinh dưỡng như glucose hoặc axit amin phải đi vào tế bào, và một số sản phẩm trao đổi chất phải rời đi.
3. Endocytosis là quá trình mà các phân tử được tiếp nhận. Một biến dạng nhẹ (xâm nhập) được tạo ra trong màng sinh chất, trong đó chất được vận chuyển sẽ được nuốt vào. Nó yêu cầunăng lượng và do đó là một hình thức vận chuyển tích cực.
4. Exocytosis: xảy ra ở các tế bào khác nhau để loại bỏ các chất cặn bã chưa được tiêu hóa do endocytosis mang lại để tiết ra các chất như hormone và enzym và vận chuyển chất đó hoàn toàn qua hàng rào tế bào.
Cấu trúc phân tử
Màng tế bào là một màng sinh học, bao gồm chủ yếu là các phospholipid và ngăn cách các chất bên trong toàn bộ tế bào với môi trường bên ngoài. Quá trình hình thành xảy ra một cách tự phát trong điều kiện bình thường. Để hiểu quá trình này và mô tả chính xác cấu trúc và chức năng của màng tế bào, cũng như tính chất, cần phải đánh giá bản chất của cấu trúc phospholipid, được đặc trưng bởi sự phân cực cấu trúc. Khi phospholipid trong môi trường nước của tế bào chất đạt đến nồng độ tới hạn, chúng kết hợp thành các mixen, ổn định hơn trong môi trường nước.
Tính chất màng
- Ổn định. Điều này có nghĩa là sau khi hình thành màng sẽ không thể bị sụp đổ.
- Sức mạnh. Màng lipid đủ đáng tin cậy để ngăn chặn sự đi qua của một chất phân cực; cả các chất hòa tan (ion, glucose, axit amin) và các phân tử lớn hơn nhiều (protein) đều không thể đi qua đường biên đã hình thành.
- Nhân vật động. Đây có lẽ là đặc tính quan trọng nhất khi xem xét cấu trúc của tế bào. Màng tế bào có thểchịu được các biến dạng khác nhau, có thể gấp lại và uốn cong mà không bị xẹp. Trong những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như sự hợp nhất của mụn nước hoặc chớm nở, nó có thể bị phá vỡ, nhưng chỉ là tạm thời. Ở nhiệt độ phòng, các thành phần lipid của nó chuyển động hỗn loạn, liên tục, tạo thành một ranh giới chất lỏng ổn định.
Mô hình khảm lỏng
Nói về cấu trúc và chức năng của màng tế bào, điều quan trọng cần lưu ý là theo quan điểm hiện đại, màng như một mô hình khảm lỏng đã được các nhà khoa học Singer và Nicholson xem xét vào năm 1972. Lý thuyết của họ phản ánh ba đặc điểm chính của cấu trúc màng. Các protein màng tích phân cung cấp khuôn mẫu khảm cho màng, và chúng có khả năng di chuyển theo mặt phẳng bên do tính chất thay đổi của tổ chức lipid. Các protein xuyên màng cũng có khả năng di động. Một đặc điểm quan trọng của cấu trúc màng là tính không đối xứng của nó. Cấu trúc của một tế bào là gì? Màng tế bào, nhân, protein, v.v. Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống, và tất cả các sinh vật đều được tạo thành từ một hoặc nhiều tế bào, mỗi tế bào có một hàng rào tự nhiên ngăn cách nó với môi trường của nó. Đường viền bên ngoài này của tế bào còn được gọi là màng sinh chất. Nó được tạo thành từ bốn loại phân tử khác nhau: phospholipid, cholesterol, protein và carbohydrate. Mô hình khảm lỏng mô tả cấu trúc của màng tế bào như sau: linh hoạt và đàn hồi, tương tự như dầu thực vật, vì vậy mọi thứcác phân tử riêng lẻ chỉ trôi nổi trong môi trường lỏng, và tất cả chúng đều có khả năng chuyển động sang một bên trong lớp vỏ đó. Một bức tranh khảm là một cái gì đó có chứa nhiều chi tiết khác nhau. Trong màng sinh chất, nó được đại diện bởi các phospholipid, phân tử cholesterol, protein và carbohydrate.
Phospholipid
Phospholipid tạo nên cấu trúc cơ bản của màng tế bào. Các phân tử này có hai đầu riêng biệt: đầu và đuôi. Đầu cuối chứa một nhóm photphat và ưa nước. Điều này có nghĩa là nó bị hút bởi các phân tử nước. Đuôi được tạo thành từ các nguyên tử hydro và carbon được gọi là chuỗi axit béo. Các chuỗi này kỵ nước, chúng không thích trộn lẫn với các phân tử nước. Quá trình này tương tự như những gì xảy ra khi bạn đổ dầu thực vật vào nước, tức là dầu không hòa tan trong đó. Các đặc điểm cấu trúc của màng tế bào được liên kết với cái gọi là lớp kép lipid, bao gồm các phospholipid. Các đầu photphat ưa nước luôn nằm ở nơi có nước dưới dạng dịch nội bào và ngoại bào. Các đuôi kỵ nước của phospholipid trong màng được tổ chức theo cách giúp chúng tránh xa nước.
Cholesterol, protein và carbohydrate
Khi mọi người nghe từ "cholesterol", mọi người thường nghĩ nó xấu. Tuy nhiên, cholesterol thực sự là một thành phần rất quan trọng của màng tế bào. Phân tử của nó bao gồm bốn vòng nguyên tử hydro và carbon. Chúng kỵ nước và xuất hiện giữa các đuôi kỵ nước trong lớp lipid kép. Tầm quan trọng của họ nằm ởduy trì tính nhất quán, chúng củng cố các màng, ngăn chặn sự trao đổi chéo. Các phân tử cholesterol cũng giữ cho các đuôi phospholipid không tiếp xúc và cứng lại. Điều này đảm bảo tính lưu động và linh hoạt. Các protein màng hoạt động như các enzym để tăng tốc độ phản ứng hóa học, hoạt động như các thụ thể cho các phân tử cụ thể hoặc vận chuyển các chất qua màng tế bào.
Carbohydrate, hoặc saccharide, chỉ được tìm thấy ở phía ngoại bào của màng tế bào. Chúng cùng nhau tạo thành glycocalyx. Nó cung cấp lớp đệm và bảo vệ màng sinh chất. Dựa trên cấu trúc và loại carbohydrate trong glycocalyx, cơ thể có thể nhận ra các tế bào và xác định xem chúng có nên ở đó hay không.
Protein màng
Không thể tưởng tượng được cấu trúc của màng tế bào của tế bào động vật nếu không có một thành phần quan trọng như protein. Mặc dù vậy, chúng có thể có kích thước kém hơn đáng kể so với một thành phần quan trọng khác - lipid. Có ba loại protein màng chính.
- Tích phân. Chúng bao phủ hoàn toàn lớp sinh chất, tế bào chất và môi trường ngoại bào. Chúng thực hiện chức năng vận chuyển và báo hiệu.
- Ngoại vi. Protein được gắn vào màng bằng liên kết tĩnh điện hoặc liên kết hydro ở bề mặt tế bào chất hoặc ngoại bào của chúng. Chúng tham gia chủ yếu như một phương tiện gắn kết cho các protein không thể tách rời.
- xuyên màng. Chúng thực hiện các chức năng của enzym và tín hiệu, đồng thời điều chỉnh cấu trúc cơ bản của lớp kép lipid của màng.
Chức năng của màng sinh học
Hiệu ứng kỵ nước, điều chỉnh hành vi của hydrocacbon trong nước, kiểm soát cấu trúc được hình thành bởi lipid màng và protein màng. Nhiều đặc tính của màng do chất mang hai lớp lipid tạo nên cấu trúc cơ bản cho tất cả các màng sinh học. Các protein màng tích phân được ẩn một phần trong lớp lipid kép. Các protein xuyên màng có một tổ chức chuyên biệt của các axit amin trong trình tự chính của chúng.
Các protein màng ngoại vi rất giống với các protein hòa tan, nhưng chúng cũng liên kết với màng. Màng tế bào chuyên biệt có chức năng tế bào chuyên biệt. Cấu tạo và chức năng của màng tế bào ảnh hưởng đến cơ thể như thế nào? Chức năng của toàn bộ sinh vật phụ thuộc vào cách sắp xếp các màng sinh học. Từ các bào quan nội bào, các tương tác ngoại bào và gian bào của màng tạo ra các cấu trúc cần thiết cho việc tổ chức và thực hiện các chức năng sinh học. Nhiều đặc điểm cấu trúc và chức năng là chung cho vi khuẩn, tế bào nhân thực và virus có vỏ bọc. Tất cả các màng sinh học được xây dựng trên một lớp kép lipid, lớp này xác định sự hiện diện của một số đặc điểm chung. Các protein màng có nhiều chức năng cụ thể.
- Kiểm soát. Màng plasma của tế bào xác định ranh giới của sự tương tác của tế bào với môi trường.
- Vận tải. Màng nội bào của tế bào được chia thành nhiều khối chức năng với cácthành phần bên trong, mỗi thành phần được hỗ trợ bởi chức năng vận chuyển cần thiết kết hợp với khả năng thẩm thấu kiểm soát.
- Truyền tín hiệu. Sự kết hợp màng cung cấp một cơ chế thông báo mụn nước nội bào và ngăn chặn các loại vi rút tự do xâm nhập vào tế bào.
Ý nghĩa và kết luận
Cấu trúc của màng tế bào bên ngoài ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tính toàn vẹn bằng cách chỉ cho phép các chất được chọn xâm nhập. Nó cũng là cơ sở tốt để neo giữ bộ xương tế bào và thành tế bào, giúp duy trì hình dạng của tế bào. Lipid chiếm khoảng 50% khối lượng màng của hầu hết các tế bào, mặc dù điều này thay đổi tùy thuộc vào loại màng. Cấu trúc của màng tế bào bên ngoài của động vật có vú phức tạp hơn, nó chứa 4 loại phospholipid chính. Một đặc tính quan trọng của lớp kép lipid là chúng hoạt động giống như một chất lỏng hai chiều, trong đó các phân tử riêng lẻ có thể tự do quay và di chuyển theo phương ngang. Tính lưu động như vậy là một đặc tính quan trọng của màng, được xác định tùy thuộc vào nhiệt độ và thành phần lipid. Do cấu trúc vòng hydrocacbon, cholesterol đóng vai trò quyết định tính lưu động của màng. Khả năng thẩm thấu có chọn lọc của màng sinh học đối với các phân tử nhỏ cho phép tế bào kiểm soát và duy trì cấu trúc bên trong của nó.
Xem xét cấu trúc của tế bào (màng tế bào, nhân, v.v.), chúng ta có thể kết luận rằngrằng cơ thể là một hệ thống tự điều chỉnh, không thể tự làm hại chính mình nếu không có sự trợ giúp từ bên ngoài và sẽ luôn tìm cách để phục hồi, bảo vệ và hoạt động bình thường của từng tế bào.
