Bách khoa toàn thư về an toàn cháy nổ

Màng huyết tương hoạt động trong thời gian ngắn. Màng plasma: đặc điểm, cấu trúc và chức năng

Tế bào từ lâu đã được xác định là đơn vị cấu trúc của mọi sinh vật. Và thực sự là như vậy. Rốt cuộc, hàng tỷ cấu trúc này, giống như những viên gạch, hình thành nên thực vật và động vật, vi khuẩn và vi sinh vật, con người. Mọi cơ quan, mô, hệ thống cơ thể - mọi thứ đều được xây dựng từ các tế bào.

Vì vậy, nó là rất quan trọng để biết tất cả các tinh tế của nó. cơ cấu nội bộ, thành phần hóa học và các phản ứng sinh hóa đang diễn ra. Trong bài này, chúng ta sẽ xem xét màng sinh chất là gì, các chức năng mà nó thực hiện và cấu trúc.

bào quan tế bào

Các bào quan là những phần cấu trúc nhỏ nhất nằm bên trong tế bào và đảm bảo cấu trúc và hoạt động quan trọng của nó. Chúng bao gồm nhiều đại diện khác nhau:

  1. Màng huyết tương.
  2. Nuclêôtit và các nuclêôtit với vật chất nhiễm sắc thể.
  3. Tế bào chất có bao thể.
  4. Lysosome.
  5. Ti thể.
  6. Ribôxôm.
  7. Không bào và lục lạp, nếu tế bào là thực vật.

Mỗi cấu trúc này có cấu trúc phức tạp riêng, được hình thành bởi IUD (chất có trọng lượng phân tử cao), thực hiện các chức năng xác định nghiêm ngặt và tham gia vào một phức hợp các phản ứng sinh hóa đảm bảo hoạt động quan trọng của toàn bộ sinh vật.

Cấu trúc chung của màng

Cấu trúc của màng sinh chất đã được nghiên cứu từ thế kỷ 18. Sau đó, khả năng truyền hoặc giữ lại các chất có chọn lọc của nó lần đầu tiên được phát hiện. Với sự phát triển của kính hiển vi, việc nghiên cứu cấu trúc tốt và cấu trúc của màng đã trở nên khả thi hơn, và do đó, ngày nay hầu hết mọi thứ đều được biết về nó.

Tên chính của nó đồng nghĩa với plasmalemma. Thành phần của màng sinh chất được đại diện bởi ba loại vòng tránh thai chính:

  • các chất đạm;
  • chất béo;
  • cacbohydrat.

Tỷ lệ của các hợp chất này và vị trí có thể khác nhau trong tế bào của các sinh vật khác nhau (thực vật, động vật hoặc vi khuẩn).

Mô hình tòa nhà khảm chất lỏng

Nhiều nhà khoa học đã cố gắng suy đoán về cách lipid và protein nằm trong màng. Tuy nhiên, chỉ đến năm 1972, các nhà khoa học Singer và Nicholson đã đề xuất một mô hình vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay, phản ánh cấu trúc của màng sinh chất. Nó được gọi là khảm lỏng và bản chất của nó như sau: các loại khác nhau chất béo được sắp xếp thành hai lớp, định hướng các đầu kỵ nước của các phân tử vào trong, và các đầu ưa nước hướng ra ngoài. Đồng thời, toàn bộ cấu trúc, giống như một bức tranh khảm, được thấm nhuần bởi các loại phân tử protein không bằng nhau, cũng như một lượng nhỏ hexose (carbohydrate).

Toàn bộ hệ thống được đề xuất ở trong trạng thái động lực học không đổi. Protein không chỉ có thể xuyên qua và xuyên qua lớp song tinh mà còn có thể tự định hướng ở một trong các mặt của nó, nhúng vào bên trong. Hay thậm chí tự do “đi lại” trên màng, thay đổi vị trí.

Bằng chứng bảo vệ và biện minh cho lý thuyết này là dữ liệu phân tích bằng kính hiển vi. Trong ảnh đen trắng, các lớp của màng được nhìn thấy rõ ràng, lớp trên và lớp dưới tối bằng nhau, lớp giữa nhạt hơn. Một số thí nghiệm cũng đã được thực hiện, chứng minh rằng các lớp này chính xác dựa trên lipid và protein.

Protein màng huyết tương

Nếu chúng ta xem xét tỷ lệ phần trăm của lipid và protein trong màng tế bào thực vật, thì nó sẽ xấp xỉ như nhau - 40/40%. Trong plasmalemma động vật, có tới 60% là protein, ở vi khuẩn - lên đến 50%.

Màng sinh chất được tạo thành từ các loại khác nhau protein, và chức năng của từng loại cũng cụ thể.

1. Các phân tử ngoại vi. Đây là những protein được định hướng trên bề mặt của bên trong hoặc bộ phận bên ngoài lớp kép lipid. Các loại tương tác chính giữa cấu trúc của phân tử và lớp như sau:

  • liên kết hydro;
  • tương tác ion hoặc cầu nối muối;
  • lực hút tĩnh điện.

Bản thân các protein ngoại vi là các hợp chất hòa tan trong nước, vì vậy không khó để tách chúng khỏi plasmalemma mà không bị hư hại. Những chất nào thuộc các công thức cấu tạo này? Phổ biến nhất và nhiều là phổ protein dạng sợi. Nó có thể lên đến 75% khối lượng của tất cả các protein màng trong màng sinh chất tế bào riêng lẻ.

Tại sao chúng lại cần thiết và màng sinh chất phụ thuộc vào chúng như thế nào? Các chức năng như sau:

  • hình thành bộ xương của tế bào;
  • duy trì một hình dạng vĩnh viễn;
  • hạn chế tính di động quá mức của các protein tích phân;
  • điều phối và thực hiện vận chuyển ion qua plasmalemma;
  • có thể liên kết với chuỗi oligosaccharide và tham gia vào quá trình truyền tín hiệu của thụ thể từ và đến màng.

2. Prôtêin bán nguyên phân. Các phân tử như vậy là những phân tử được ngâm hoàn toàn hoặc một nửa trong lớp lipid kép, ở các độ sâu khác nhau. Ví dụ như bacteriorhodopsin, cytochrome oxidase, và những loại khác. Chúng còn được gọi là protein "neo", có nghĩa là, như thể được gắn vào bên trong lớp. Họ có thể liên hệ với những gì và làm thế nào để họ bắt rễ và giữ vững? Thường là do các phân tử đặc biệt, có thể là axit myristic hoặc axit palmitic, isoprene hoặc sterol. Vì vậy, ví dụ, trong màng sinh chất của động vật có các protein bán nguyên liên kết với cholesterol. Thực vật và vi khuẩn vẫn chưa được tìm thấy như vậy.

3. Các prôtêin tích phân. Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong plasmalemma. Chúng là những cấu trúc hình thành một cái gì đó giống như các kênh xuyên qua cả hai lớp lipid. Chính dọc theo những con đường này mà nhiều phân tử xâm nhập vào tế bào, do đó chất béo không đi qua được. Do đó, vai trò chính của các cấu trúc tích phân là hình thành các kênh ion để vận chuyển.

Có hai loại thẩm thấu lipid:

  • monotopic - một lần;
  • polytopic - ở một số nơi.

Các loại protein tích hợp bao gồm như glycophorin, proteolipid, proteoglycan, và những loại khác. Tất cả chúng đều không hòa tan trong nước và được gắn chặt trong lớp lipid, vì vậy không thể tách chúng ra mà không làm hỏng cấu trúc plasmalemma. Theo cấu trúc của chúng, những protein này có dạng hình cầu, phần cuối kỵ nước của chúng nằm bên trong lớp lipid và phần cuối ưa nước nằm phía trên nó, và có thể nhô lên trên toàn bộ cấu trúc. Do những tương tác nào mà các protein tích phân được giữ bên trong? Trong điều này, chúng được hỗ trợ bởi sự hấp dẫn kỵ nước đối với các gốc axit béo.

Do đó, có một số phân tử protein khác nhau mà màng sinh chất bao gồm. Cấu trúc và chức năng của các phân tử này có thể được kết hợp thành một số điểm chung.

  1. Cấu trúc protein ngoại vi.
  2. Các protein-enzym xúc tác (bán nguyên phân và tích phân).
  3. Receptor (ngoại vi, tích phân).
  4. Vận chuyển (tích phân).

Chất béo màng plasma

Lớp kép lỏng của lipid tạo nên màng sinh chất có thể rất di động. Thực tế là các phân tử khác nhau có thể truyền từ lớp trên xuống lớp dưới và ngược lại, tức là cấu trúc có tính động. Sự chuyển đổi như vậy có tên riêng trong khoa học - "flip-flop". Nó được hình thành từ tên của một loại enzyme xúc tác các quá trình sắp xếp lại các phân tử trong một đơn lớp hoặc từ trên xuống dưới và ngược lại, flipase.

Số lượng lipid mà màng sinh chất tế bào chứa xấp xỉ bằng số lượng protein. Đa dạng loài rộng. Có thể phân biệt các nhóm chính sau:

  • photpholipit;
  • sphingophospholipid;
  • glycolipid;
  • cholesterol.

Nhóm phospholipid đầu tiên bao gồm các phân tử như glycerophospholipid và sphingomyelin. Các phân tử này tạo thành xương sống của lớp kép màng. Các đầu kỵ nước của các hợp chất hướng vào bên trong lớp, các đầu ưa nước hướng ra ngoài. Ví dụ kết nối:

  • phosphatidylcholine;
  • phosphatidylserine;
  • cardiolipin;
  • phosphatidylinositol;
  • sphingomyelin;
  • phosphatidylglycerol;
  • phosphatidylethanolamine.

Để nghiên cứu các phân tử này, người ta sử dụng phương pháp phá hủy lớp màng ở một số bộ phận bằng phospholipase, một loại enzyme đặc biệt xúc tác quá trình phân hủy phospholipid.

Chức năng của các hợp chất được liệt kê như sau:

  1. Chúng cung cấp cấu trúc và cấu trúc chung của plasmalemma hai lớp.
  2. Chúng tiếp xúc với các protein trên bề mặt và bên trong lớp.
  3. Trạng thái tập hợp được xác định, mà màng sinh chất của tế bào sẽ có trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau.
  4. Tham gia vào tính thấm hạn chế của plasmalemma đối với các phân tử khác nhau.
  5. hình thức các loại khác nhau tương tác của màng tế bào với nhau (desmosome, không gian giống như khe, tiếp xúc chặt chẽ).

Sphingophospholipid và glycolipid màng

Sphingomyelin hoặc sphingophospholipid, về bản chất hóa học của chúng, là các dẫn xuất của rượu amin sphingosine. Cùng với phospholipid, chúng tham gia vào quá trình hình thành lớp bilipid của màng.

Glycolipid bao gồm glycocalyx - chất quyết định phần lớn tính chất của màng sinh chất. Nó là một hợp chất giống như thạch được cấu tạo chủ yếu bởi các oligosaccharide. Glycocalyx chiếm 10% Tổng khối lượng màng sinh chất. Màng sinh chất, cấu trúc và chức năng mà nó thực hiện, có liên quan trực tiếp đến chất này. Ví dụ, glycocalyx thực hiện:

  • chức năng đánh dấu màng;
  • cơ quan thụ cảm;
  • các quá trình tiêu hóa thành phần của các phần tử bên trong tế bào.

Cần lưu ý rằng sự hiện diện của lipid glycocalyx chỉ đặc trưng cho tế bào động vật, chứ không phải cho thực vật, vi khuẩn và nấm.

Cholesterol (sterol màng)

Là quan trọng một phần không thể thiếu lớp kép tế bào ở động vật có vú. Nó không xảy ra ở thực vật, ở vi khuẩn và nấm. Theo quan điểm hóa học, nó là một rượu, mạch vòng, đơn chức.

Cũng như các lipid khác, nó có tính chất lưỡng tính (sự hiện diện của phần cuối ưa nước và kỵ nước của phân tử). Trong màng, nó đóng một vai trò quan trọng như một bộ hạn chế và bộ điều khiển dòng chảy của bộ đôi. Cũng tham gia vào quá trình sản xuất vitamin D, là đồng phạm trong việc hình thành các hormone sinh dục.

Trong tế bào thực vật có phytosterol không tham gia cấu tạo màng động vật. Theo một số dữ liệu, người ta biết rằng những chất này cung cấp cho cây trồng khả năng chống lại một số loại bệnh.

Màng sinh chất được tạo thành bởi cholesterol và các lipid khác trong một tương tác chung, phức tạp.

Carbohydrate màng

Nhóm chất này chiếm khoảng 10% thành phần chung hợp chất màng sinh chất. TẠI mâu đơn giản mono-, di-, polysaccharid không được tìm thấy mà chỉ ở dạng glycoprotein và glycolipid.

Chức năng của chúng là kiểm soát các tương tác trong và ngoài tế bào, duy trì cấu trúc và vị trí nhất định của các phân tử protein trong màng, cũng như việc thực hiện quá trình tiếp nhận.

Các chức năng chính của plasmalemma

Màng sinh chất có vai trò rất quan trọng đối với tế bào. Các chức năng của nó rất nhiều mặt và quan trọng. Hãy xem xét chúng chi tiết hơn.

  1. Nó ngăn cách nội dung của tế bào với môi trường và bảo vệ nó khỏi các tác động bên ngoài. Do sự hiện diện của màng, nó được duy trì ở mức không đổi Thành phần hóa học tế bào chất và các chất bên trong nó.
  2. Plasmalemma chứa một số protein, carbohydrate và lipid cung cấp và duy trì hình dạng cụ thể của tế bào.
  3. Mỗi bào quan của tế bào, được gọi là một túi màng (vesicle), có một màng.
  4. Thành phần cấu tạo của plasmalemma cho phép nó đóng vai trò “người giám hộ” của tế bào, thực hiện quá trình vận chuyển có chọn lọc bên trong nó.
  5. Các thụ thể, enzym, các chất hoạt động sinh học hoạt động trong tế bào và thâm nhập vào nó, hợp tác với vỏ bề mặt của nó chỉ nhờ vào các protein và lipid của màng.
  6. Thông qua plasmalemma, không chỉ các hợp chất có bản chất khác nhau được vận chuyển mà còn cả các ion quan trọng đối với sự sống (natri, kali, canxi và những chất khác).
  7. Màng duy trì sự cân bằng thẩm thấu bên ngoài và bên trong tế bào.
  8. Với sự trợ giúp của plasmalemma, các ion và hợp chất có bản chất khác nhau, các điện tử, hormone được chuyển từ tế bào chất đến các bào quan.
  9. Sự hấp thụ diễn ra thông qua nó. ánh sáng mặt trời dưới dạng lượng tử và sự đánh thức các tín hiệu bên trong tế bào.
  10. Chính cấu trúc này tạo ra xung động của hành động và sự nghỉ ngơi.
  11. Bảo vệ cơ học của tế bào và các cấu trúc của nó khỏi các biến dạng nhỏ và các ảnh hưởng vật lý.
  12. Sự kết dính của tế bào, tức là sự kết dính và giữ chúng gần nhau cũng được thực hiện nhờ màng.

Plasmalemma tế bào và tế bào chất liên kết với nhau rất chặt chẽ. Màng sinh chất tiếp xúc chặt chẽ với tất cả các chất và phân tử, ion xâm nhập vào tế bào và nằm tự do trong môi trường bên trong nhớt. Các hợp chất này cố gắng thâm nhập vào tất cả các cấu trúc tế bào, nhưng chính màng đóng vai trò như một rào cản, có khả năng thực hiện các loại hình vận chuyển khác nhau qua chính nó. Hoặc không bỏ qua một số loại kết nối nào cả.

Các loại vận chuyển qua hàng rào tế bào

Sự vận chuyển qua màng sinh chất được thực hiện theo một số cách, chúng được thống nhất bởi một đặc điểm vật lý chung - quy luật khuếch tán của các chất.

  1. Vận chuyển thụ động hoặc khuếch tán và thẩm thấu. Nó ngụ ý sự chuyển động tự do của các ion và dung môi qua màng dọc theo một gradient từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp. Không yêu cầu tiêu thụ năng lượng, vì nó tự chảy. Đây là cách hoạt động của bơm natri-kali, sự thay đổi của oxy và carbon dioxide trong quá trình thở, sự giải phóng glucose vào máu, v.v. Sự khuếch tán thuận lợi là một hiện tượng rất phổ biến. Quá trình này ngụ ý sự hiện diện của một số loại chất trợ giúp bám vào hợp chất mong muốn và kéo nó dọc theo kênh protein hoặc qua lớp lipid vào tế bào.
  2. Vận chuyển tích cực liên quan đến việc tiêu tốn năng lượng cho quá trình hấp thụ và bài tiết qua màng. Có hai cách chính: exocytosis - loại bỏ các phân tử và ion ra bên ngoài. Nội bào là sự bắt giữ và dẫn truyền các phần tử rắn và lỏng vào trong tế bào. Đổi lại, phương pháp vận chuyển tích cực thứ hai bao gồm hai loại quy trình. Thực bào, bao gồm việc hấp thụ các phân tử, chất, hợp chất và ion rắn bởi màng túi và mang chúng vào tế bào. Trong quá trình này, các mụn nước lớn được hình thành. Ngược lại, Pinocytosis bao gồm việc hấp thụ các giọt chất lỏng, dung môi và các chất khác và mang chúng vào tế bào. Nó liên quan đến việc hình thành các bong bóng nhỏ.

Cả hai quá trình - pinocytosis và thực bào - đóng một vai trò quan trọng không chỉ trong việc vận chuyển các hợp chất và chất lỏng, mà còn trong việc bảo vệ tế bào khỏi các mảnh vụn của tế bào chết, vi sinh vật và các hợp chất có hại. Có thể nói rằng những phương thức vận chuyển tích cực này cũng là những lựa chọn để bảo vệ miễn dịch tế bào và các cấu trúc của nó khỏi những nguy hiểm khác nhau.

Màng tế bào là một lớp phân tử kép (lớp kép) của phospholipid với các phân tử protein sắp xếp tự do. Độ dày của màng tế bào bên ngoài thường là 6-12 nm.
Tính chất màng: sự hình thành một ngăn (không gian kín), tính thấm chọn lọc, tính bất đối xứng của cấu trúc, tính lưu động.
Chức năng màng:
. vận chuyển các chất ra vào tế bào, trao đổi khí;
. cơ quan thụ cảm; sự tiếp xúc giữa các tế bào trong một sinh vật đa bào (cấu trúc màng đơn, bên ngoài
màng trong ti thể, màng ngoài và màng trong của nhân);
. ranh giới giữa môi trường bên ngoài và bên trong tế bào;
. các nếp gấp màng biến đổi tạo thành nhiều bào quan tế bào (mesosome).
Cơ sở của màng là một lớp kép lipid (xem Hình 1). Các phân tử lipid có một bản chất kép, được biểu hiện trong cách chúng ứng xử trong mối quan hệ với nước. Lipid bao gồm một đầu phân cực (tức là ưa nước, ái lực với nước) và hai đuôi không phân cực (kỵ nước). Tất cả các phân tử đều được định hướng theo cùng một cách: phần đầu của phân tử nằm trong nước và phần đuôi của hydrocacbon ở trên bề mặt của nó.


Cơm. một. Cấu trúc của màng sinh chất
Các phân tử protein, như nó vốn có, "hòa tan" trong lớp kép lipid của màng. Chúng chỉ có thể được đặt ở bên ngoài hoặc chỉ trên bề mặt bên trong màng hoặc chỉ nhúng một phần vào lớp lipid kép.
Chức năng của protein trong màng:
. sự biệt hóa của các tế bào thành các mô (glycoprotein);
. vận chuyển các phân tử lớn (lỗ rỗng và kênh, máy bơm);
. thúc đẩy phục hồi tổn thương màng bằng cách cung cấp phospholipid;
. xúc tác các phản ứng xảy ra trên màng;
. kết nối lẫn nhau bộ phận bên trongô với không gian xung quanh;
. duy trì cấu trúc của màng;
. tiếp nhận và chuyển đổi tín hiệu hóa học từ môi trường (thụ thể).

Vận chuyển các chất qua màng

Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng năng lượng để thực hiện vận chuyển các chất, người ta phân biệt vận chuyển thụ động, vận chuyển thụ động xảy ra không tiêu thụ ATP và vận chuyển tích cực, trong đó ATP được tiêu thụ.
Vận chuyển thụ động dựa trên sự khác biệt về nồng độ và điện tích. Trong trường hợp này, các chất di chuyển từ khu vực có nồng độ cao hơn sang khu vực có nồng độ thấp hơn, tức là dọc theo gradien nồng độ. Nếu phân tử tích điện, thì sự vận chuyển của nó bị ảnh hưởng bởi gradien điện. Tốc độ vận chuyển phụ thuộc vào độ lớn của gradient. Phương thức vận chuyển thụ động qua màng:
. khuếch tán đơn giản - trực tiếp qua lớp lipid (khí, các phân tử phân cực không phân cực hoặc nhỏ không tích điện). Sự khuếch tán của nước qua màng - thẩm thấu;
. khuếch tán qua các kênh màng - vận chuyển các phân tử và ion tích điện;
. khuếch tán thuận lợi - vận chuyển các chất với sự trợ giúp của các protein vận chuyển đặc biệt (đường, axit amin, nucleotit).
Sự vận chuyển tích cực xảy ra đối với một gradient điện hóa với sự trợ giúp của các protein mang. Một trong những hệ thống này được gọi là bơm natri-kali, hoặc natri-kali ATPase (Hình 8). Protein này đáng chú ý ở chỗ một lượng lớn ATP được sử dụng cho nó - khoảng một phần ba ATP được tổng hợp trong tế bào. Nó là một loại protein vận chuyển các ion kali vào trong qua màng và các ion natri ra ngoài. Kết quả là, nó chỉ ra rằng natri tích tụ bên ngoài các tế bào.


Cơm. tám. Bơm natri kali
Các giai đoạn bơm:
. Với nội bộ màng đến protein bơm nhận các ion natri và một phân tử ATP, và từ bên ngoài - các ion kali;
. các ion natri kết hợp với một phân tử protein và protein thu được hoạt động của ATPase, tức là khả năng gây ra sự thủy phân ATP, kèm theo sự giải phóng năng lượng dẫn động bơm;
. photphat được giải phóng trong quá trình thủy phân ATP được gắn vào protein;
. thay đổi cấu trúc trong protein, nó không thể giữ lại các ion natri, và chúng được giải phóng và đi ra ngoài tế bào;
. protein gắn các ion kali;
. phốt phát bị tách khỏi protein và cấu trúc của protein lại thay đổi;
. giải phóng các ion kali vào tế bào;
. protein khôi phục khả năng gắn các ion natri.
Trong một chu kỳ hoạt động, máy bơm 3 ion natri ra khỏi tế bào và 2 ion kali được bơm vào. Bên ngoài tích tụ điện tích dương. Trong trường hợp này, điện tích bên trong tế bào là âm. Kết quả là, bất kỳ ion dương nào cũng có thể được vận chuyển qua màng một cách tương đối dễ dàng do có sự chênh lệch điện tích. Vì vậy, thông qua một protein phụ thuộc natri để vận chuyển glucose, nó sẽ gắn một ion natri và một phân tử glucose từ bên ngoài, và sau đó, do thực tế là ion natri bị thu hút vào bên trong, protein dễ dàng chuyển cả natri và glucose vào bên trong. Dựa trên cùng một nguyên tắc, các tế bào thần kinh có cùng sự phân bố điện tích, và điều này sẽ cho phép natri đi vào và rất nhanh chóng tạo ra sự thay đổi điện tích, được gọi là xung thần kinh.
Các phân tử lớn xâm nhập qua màng trong quá trình nội bào. Trong trường hợp này, màng hình thành một sự xâm nhập, các cạnh của nó hợp nhất và các túi, túi màng đơn, được đưa vào tế bào chất. Có hai loại endocytosis: thực bào (hấp thụ các hạt rắn lớn) và pinocytosis (hấp thụ dung dịch).
Exocytosis - quá trình bài tiết các chất khác nhau từ ô. Trong trường hợp này, các túi hợp nhất với màng sinh chất, và nội dung của chúng được bài tiết ra ngoài tế bào.

Bài giảng, tóm tắt. Cấu trúc và chức năng của màng sinh chất. Vận chuyển các chất qua màng - khái niệm và các loại. Phân loại, bản chất và tính năng.

sự kết dính giữa các tế bào, khả năng vận động của tế bào, hình thành các tế bào chất (microvilli, stereocilia, cilia, kinocilia).

Myofibril là một bào quan co bóp không có màng bao gồm các sợi mỏng (actin) và dày (myosin) được đóng gói có trật tự và các protein phụ trợ liên kết tạo thành một đầu dò cơ học actomyosin và cung cấp sự co các myofibrils trong sợi cơ xương và tế bào cơ tim (cardiomyocytes).

Axoneme là một bào quan co bóp không màng, là thành phần cấu trúc chính của trùng roi và trùng roi. Axoneme bao gồm 9 cặp vi ống ngoại vi và hai vi ống đơn nằm ở trung tâm. Protein dynein, có hoạt tính ATPase, là một thành phần của bộ chuyển đổi cơ học hóa học tubulindynein và là một phần của tay cầm liên kết với các vi ống ngoại vi. Ma trận cho tổ chức của axoneme là phần thân cơ bản - một chất tương tự của phần tâm.

Proteosome là một macrocomplex chức năng của các proteinase đa xúc tác không lysosome phân bố rộng rãi trong tế bào chất của tế bào nhân thực. Protesome điều chỉnh sự phân hủy của các protein nội bào liên quan đến các quá trình tế bào khác nhau (sinh sản, tăng trưởng, biệt hóa, hoạt động), cũng như loại bỏ các protein bị hư hỏng, oxy hóa và không ổn định.

Apoptosome - một cấu trúc giống như bánh xe heptameric - một macrocomplex chức năng kích hoạt các caspase trong quá trình apoptosis (quá trình chết của tế bào được điều chỉnh).

Thể vùi được hình thành do hoạt động của tế bào. Đây có thể là bao gồm sắc tố (melanin), chất dự trữ chất dinh dưỡng và năng lượng (lipid, glycogen, lòng đỏ), các sản phẩm thối rữa (hemosiderin, lipofuscin).

màng sinh chất

Thành phần phân tử

Tất cả các màng sinh học đều có các đặc điểm và tính chất cấu trúc chung. Theo mô hình khảm chất lỏng do Nicholson và Singer đề xuất năm 1972, màng sinh chất là chất lỏng hệ thống động lực với sự sắp xếp khảm của protein và lipid. Theo mô hình này,

các phân tử protein trôi nổi trong lớp kép phospholipid lỏng, tạo thành một loại khảm trong đó, nhưng vì lớp kép có độ lưu động nhất định nên bản thân kiểu khảm này không cố định một cách cứng nhắc; protein có thể thay đổi vị trí của chúng trong đó. Độ dày của màng sinh chất xấp xỉ 7,5 nm (Hình 2-2).

Cơ sở của màng là lớp bilipid; cả hai lớp lipid đều do phospholipid tạo thành. Photpholipit là chất béo trung tính trong đó một gốc axit béo được thay thế bằng axit photphoric. Phần của phân tử chứa dư lượng axit photphoric được gọi là phần đầu ưa nước; vị trí chứa dư lượng axit béo là một đuôi kỵ nước. Axit béo có trong thành phần của đuôi kỵ nước là axit no và không no. Có "đường gấp khúc" trong các phân tử của axit không bão hòa, làm cho việc đóng gói của lớp kép lỏng lẻo hơn và màng lỏng hơn. Trong màng, các phân tử phospholipid được định hướng chặt chẽ trong không gian: các đầu kỵ nước của các phân tử hướng vào nhau (cách xa nước), và các đầu ưa nước hướng ra ngoài (hướng vào nước). Lipid chiếm tới 45% khối lượng của màng.

cholesterol là cực kỳ tầm quan trọng không chỉ là một thành phần của màng sinh học; trên cơ sở cholesterol, các hormon steroid được tổng hợp - hormon sinh dục, glucocorticoid, mineralcorticoid. Cholesterol tham gia vào quá trình hình thành bè (bè) - những miền màng rời rạc giàu sphingolipid và cholesterol. Bè là pha có trật tự chất lỏng (một vùng các lipid đóng gói gần nhau) và có mật độ và điểm nóng chảy khác với plasmalemma, do đó chúng có thể "trôi nổi" - di chuyển trong mặt phẳng của plasmalemma trật tự chất lỏng để thực hiện một số chức năng nhất định.

Ngoài lipid, màng còn chứa protein (trung bình lên đến 60%). họ đang

xác định hầu hết các chức năng cụ thể của màng;

- các protein ngoại vi nằm ở bề mặt bên ngoài hoặc bên trong của lớp bilipid;

- các protein bán tích phân được nhúng một phần vào lớp lipid kép ở các độ sâu khác nhau;

- xuyên màng hoặc các protein tích phân xuyên qua màng.

Thành phần carbohydrate của màng (lên đến 10%) được đại diện bởi các chuỗi oligosaccharide hoặc polysaccharide liên kết cộng hóa trị với các phân tử protein

(glycoprotein) hoặc lipid (glycolipid). Các chuỗi oligosaccharide nhô ra trên bề mặt ngoài của lớp bilipid và tạo thành lớp vỏ bề mặt dày 50 nm - glycocalyx.

Chức năng của màng sinh chất

Các chức năng chính của màng sinh chất: vận chuyển các chất qua màng, nội bào, xuất bào, tương tác thông tin giữa các tế bào.

Vận chuyển chất qua màng. Sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất là sự di chuyển hai chiều của các chất từ ​​tế bào chất ra ngoài tế bào và ngược lại. Sự vận chuyển xuyên màng đảm bảo đưa các chất dinh dưỡng vào tế bào, trao đổi khí và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất. Sự vận chuyển các chất qua lớp bilipid xảy ra bằng cách khuếch tán (thụ động và tạo điều kiện) và vận chuyển tích cực.

Nội bào là sự hấp thụ (nội chất hóa) nước, các chất, các phần tử và vi sinh vật của tế bào. Hiện tượng nội bào cũng xảy ra khi các phần của màng tế bào được xây dựng lại hoặc bị phá hủy. Các biến thể khác biệt về mặt hình thái của nội bào bao gồm tiêu bào, thực bào, tiêu bào qua trung gian thụ thể với sự hình thành các túi phủ clathrin và nội bào không phụ thuộc clathrin liên quan đến các hang động.

Exocytosis (bài tiết)- Quá trình khi các túi tiết nội bào (túi màng đơn) hợp nhất với màng sinh chất, và chất chứa của chúng được giải phóng khỏi tế bào. Với sự bài tiết cấu thành (tự phát), sự hợp nhất của các túi tiết xảy ra khi chúng hình thành và tích tụ dưới plasmalemma. Quá trình xuất bào được điều chỉnh được kích hoạt bởi một tín hiệu cụ thể, thường là do sự gia tăng nồng độ của các ion canxi trong bào tương.

Các tương tác thông tin gian bào. Tế bào, nhận biết các tín hiệu khác nhau, phản ứng với những thay đổi trong môi trường của nó bằng cách thay đổi phương thức hoạt động. Màng sinh chất là nơi áp dụng các kích thích vật lý (ví dụ, lượng tử ánh sáng trong cơ quan thụ cảm quang), hóa học (ví dụ, các phân tử vị giác và khứu giác, pH), cơ học (ví dụ, áp suất hoặc sự giãn ra trong cơ quan thụ cảm) môi trường bên ngoài và tín hiệu các phân tử có tính chất thông tin từ môi trường bên trong cơ thể. Các phân tử tín hiệu (phối tử) (hormone, cytokine, chemokine) liên kết đặc biệt với thụ thể

Chất có trọng lượng phân tử cao được nhúng trong plasmalemma. Tế bào đích, với sự trợ giúp của thụ thể, có thể nhận ra phối tử và đáp ứng bằng cách thay đổi phương thức hoạt động khi phối tử này liên kết với thụ thể của nó. Các thụ thể đối với hormone steroid (ví dụ, glucocorticoid, testosterone, estrogen), dẫn xuất tyrosine và axit retinoic được định vị trong bào tương.

THÀNH VIÊN NHỰA, CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG. CÁC CẤU TRÚC ĐƯỢC HÌNH THÀNH BỞI THÀNH VIÊN NHỰA

Chúng ta sẽ bắt đầu mô học bằng cách nghiên cứu tế bào nhân chuẩn, là hệ thống đơn giản nhất được ban tặng cho sự sống. Khi kiểm tra tế bào trong kính hiển vi ánh sáng, chúng ta thu được thông tin về kích thước, hình dạng của nó và thông tin này có liên quan đến sự hiện diện của các ranh giới giới hạn màng trong tế bào. Với sự phát triển của kính hiển vi điện tử (EM), sự hiểu biết của chúng ta về màng như một đường phân chia được xác định rõ ràng giữa tế bào và Môi trườngđã thay đổi, bởi vì hóa ra có một cấu trúc phức tạp trên bề mặt của tế bào, bao gồm 3 thành phần:

1. thành phần siêu màng(glycocalix) (5 - 100 nm);

2. màng sinh chất(8 - 10 nm);

3. Thành phần ngầm(20 - 40 nm).

Đồng thời, các thành phần 1 và 3 có thể thay đổi và phụ thuộc vào loại tế bào; cấu trúc của màng sinh chất dường như là tĩnh nhất, mà chúng ta sẽ xem xét.

Màng huyết tương. Nghiên cứu về màng sinh chất trong điều kiện EM đã dẫn đến kết luận rằng tổ chức cấu trúc của nó là đồng nhất, trong đó nó có dạng một đường trilaminar, nơi các lớp bên trong và bên ngoài dày đặc điện tử, và lớp rộng hơn nằm giữa chúng xuất hiện. trở nên trong suốt electron. Loại tổ chức cấu trúc của màng cho thấy sự không đồng nhất về mặt hóa học của nó. Không đề cập đến cuộc thảo luận về vấn đề này, chúng tôi sẽ quy định rằng plasmalemma bao gồm ba loại chất: lipid, protein và carbohydrate.

Lipid, là một phần của màng, có thuộc tính amphiphilic do sự hiện diện của cả nhóm ưa nước và kỵ nước trong thành phần của chúng. Bản chất lưỡng tính của lipid màng thúc đẩy sự hình thành lớp kép lipid. Đồng thời, hai miền được phân biệt trong phospholipid màng:

một) phốt phát - phần đầu của phân tử, Tính chất hóa học miền này xác định khả năng hòa tan của nó trong nước và được gọi là ưa nước;

b) chuỗi acyl, là những axit béo được este hóa miền kỵ nước.

Các loại lipid màng: Lớp lipid chính trong màng sinh học là phospholipid, chúng tạo nên khung của màng sinh học. Xem hình 1

Cơm. 1: Các loại lipid màng

Màng sinh học là một lớp kép chất béo lưỡng tính (lớp kép lipid). Trong môi trường nước, các phân tử lưỡng tính như vậy tự phát tạo thành lớp kép, trong đó các phần kỵ nước của các phân tử hướng về nhau, và các phần ưa nước hướng về phía nước. Xem hình. 2

Cơm. 2: Sơ đồ cấu trúc của một màng sinh học

Thành phần của màng bao gồm các loại lipid sau:

1. Phospholipid;

2. sphingolipids- “đầu” + 2 “đuôi” kỵ nước;

3. Glycolipid.

Cholesterol (CL)- nằm trong màng chủ yếu ở vùng giữa của lớp kép, nó là chất lưỡng tính và kỵ nước (ngoại trừ một nhóm hydroxyl). Thành phần lipid ảnh hưởng đến tính chất của màng: tỷ lệ protein / lipid gần 1: 1, tuy nhiên, vỏ myelin được làm giàu lipid và màng bên trong được làm giàu protein.

Phương pháp đóng gói cho chất béo amphiphilic:

1. Bilayers(màng lipid);

2. Liposome- đây là bong bóng có hai lớp lipid, trong khi cả bề mặt bên trong và bên ngoài đều có cực;

3. Micelles- biến thể thứ ba của tổ chức lipid lưỡng tính - bong bóng, thành của nó được tạo thành bởi một lớp lipid duy nhất, trong khi các đầu kỵ nước của chúng hướng về trung tâm của micelle và môi trường bên trong của chúng không phải là nước, nhưng kỵ nước.

Hình thức đóng gói phổ biến nhất của các phân tử lipid là sự hình thành của chúng bằng phẳng màng kép. Liposome và mixen là những hình thức vận chuyển nhanh, đảm bảo sự vận chuyển các chất ra vào tế bào. Trong y học, liposome được sử dụng để vận chuyển các chất hòa tan trong nước, trong khi các mixen được sử dụng để vận chuyển các chất hòa tan trong chất béo.

Protein màng

1. Tích phân (bao gồm trong các lớp lipid);

2. Thiết bị ngoại vi. Xem hình. 3

Tích phân (protein xuyên màng):

1. Đơn âm- (ví dụ, glycophorin. Chúng đi qua màng 1 lần), và là các thụ thể, trong khi miền ngoài - miền ngoại bào của chúng - đề cập đến phần nhận biết của phân tử;

2.Polytopic- xuyên qua màng nhiều lần - đây cũng là các protein thụ thể, nhưng chúng kích hoạt đường truyền tín hiệu vào tế bào;

3.Các protein màng liên kết với lipid;

4. Protein màng, liên kết với carbohydrate.

Cơm. 3: Các protein màng

Protein ngoại vi:

Không chìm trong lớp kép lipid và không liên kết cộng hóa trị với nó. Chúng được giữ với nhau bằng các tương tác ion. Các protein ngoại vi được liên kết với các protein không thể tách rời trong màng thông qua tương tác - protein-protein các tương tác.

1. Spectrin, nằm trên bề mặt bên trong của tế bào;

2.fibronectin, nằm ở bề mặt ngoài của màng.

Sóc - thường chiếm tới 50% khối lượng của màng. Trong đó protein tích hợp thực hiện các chức năng sau:

a) protein kênh ion;

b) protein thụ thể.

NHƯNG protein màng ngoại vi (hình cầu, hình cầu) thực hiện các chức năng sau:

a) bên ngoài (thụ thể và protein kết dính);

b) protein nội bào (spectrin, ankyrin), protein của hệ thống các chất trung gian thứ hai.

kênh ion là các kênh được hình thành bởi các protein tích phân; chúng tạo thành một lỗ nhỏ qua đó các ion đi dọc theo gradient điện hóa. Các kênh được biết đến nhiều nhất là kênh Na, K, Ca, Cl.

Ngoài ra còn có các kênh dẫn nước aquoporins (hồng cầu, thận, mắt).

thành phần siêu màng - glycocalyx, độ dày 50 nm. Đây là các vùng carbohydrate của glycoprotein và glycolipid cung cấp điện tích âm. Dưới EM là một lớp lỏng lẻo có mật độ vừa phải bao phủ bề mặt bên ngoài của plasmalemma. Thành phần của glycocalyx, ngoài các thành phần carbohydrate, bao gồm các protein màng ngoại vi (bán tích phân). Khu chức năng chúng nằm trong vùng siêu màng - đây là các globulin miễn dịch. Xem hình. bốn

Chức năng của glycocalyx:

1. Đóng một vai trò thụ thể;

2. Nhận dạng gian bào;

3. Tương tác giữa các tế bào(tương tác kết dính);

4. Các thụ thể tương thích lịch sử;

5. Vùng hấp phụ enzyme(tiêu hóa đỉnh);

6. Các thụ thể hormone.

Cơm. 4: Glycocalyx và các protein dưới màng

Thành phần ngầm - vùng ngoài cùng của tế bào chất, thường có độ cứng tương đối và vùng này đặc biệt giàu sợi tơ (d = 5-10 nm). Người ta cho rằng các protein tích hợp tạo nên màng tế bào được liên kết trực tiếp hoặc gián tiếp với các sợi actin nằm trong vùng dưới màng. Đồng thời, bằng thực nghiệm đã chứng minh rằng trong quá trình tập hợp các protein nguyên vẹn, actin và myosin nằm trong vùng này cũng tập hợp lại, điều này cho thấy sự tham gia của các sợi actin trong quy định hình dạng tế bào.

PLASMATIC MEMBRANE - (màng tế bào plasmalemma), một màng sinh học bao quanh nguyên sinh chất của tế bào thực vật và động vật. Tham gia vào quá trình điều hòa trao đổi chất giữa tế bào và môi trường.


Màng tế bào (cũng là cytolemma, plasmalemma, hoặc màng sinh chất) là một cấu trúc phân tử đàn hồi bao gồm protein và lipid. Thành tế bào, nếu tế bào có một (thường là tế bào thực vật) bao phủ màng tế bào. Màng tế bào là một lớp kép (lớp kép) của các phân tử lớp lipid, hầu hết trong số đó là những lipid phức tạp - phospholipid. Các phân tử lipid có một phần kỵ nước (“đầu”) và một phần kỵ nước (“đuôi”). Trong quá trình hình thành màng, phần kỵ nước của các phân tử quay vào trong, trong khi phần ưa nước quay ra ngoài.

cấu trúc màng tế bào

Có lẽ một số ngoại lệ là vi khuẩn cổ có màng được tạo thành bởi glycerol và rượu terpenoid. Một số protein là điểm tiếp xúc của màng tế bào với bộ xương bên trong tế bào và thành tế bào (nếu có) bên ngoài.

Xem "màng sinh chất" là gì trong các từ điển khác:

Các thí nghiệm với màng kép nhân tạo đã chỉ ra rằng chúng có sức căng bề mặt cao, cao hơn nhiều so với màng tế bào. Năm 1960, J. Robertson đã đưa ra lý thuyết về một màng sinh học đơn nhất, giả thuyết về cấu trúc ba lớp của tất cả các màng tế bào.

Theo mô hình này, các protein trong màng không tạo thành một lớp liên tục trên bề mặt, mà được chia thành các protein nguyên vẹn, bán nguyên phân và ngoại vi. Ví dụ, màng peroxisome bảo vệ tế bào chất khỏi các peroxit gây nguy hiểm cho tế bào. Tính thấm chọn lọc có nghĩa là tính thấm của màng đối với các nguyên tử hoặc phân tử khác nhau phụ thuộc vào kích thước, điện tích và tính chất hóa học của chúng.

Một biến thể của cơ chế này là khuếch tán tạo điều kiện, trong đó một phân tử cụ thể giúp một chất đi qua màng. Ví dụ, các hormone lưu thông trong máu chỉ tác động lên các tế bào đích có các thụ thể tương ứng với các hormone đó. Chất dẫn truyền thần kinh (hóa chất dẫn truyền xung thần kinh) cũng liên kết với các protein thụ thể cụ thể trên tế bào đích.

Với sự trợ giúp của các điểm đánh dấu, các tế bào có thể nhận ra các tế bào khác và hoạt động cùng với chúng, ví dụ, khi hình thành các cơ quan và mô. Màng được cấu tạo bởi ba lớp lipid: phospholipid, glycolipid và cholesterol.

Cholesterol làm cứng màng bằng cách chiếm không gian tự do giữa các đuôi lipid kỵ nước và ngăn chúng uốn cong. Do đó, màng có hàm lượng cholesterol thấp sẽ linh hoạt hơn, trong khi màng có hàm lượng cholesterol cao thì cứng và giòn hơn. Cholesterol cũng đóng vai trò như một “nút chặn” ngăn cản sự di chuyển của các phân tử phân cực ra vào tế bào. Một phần quan trọng của màng được tạo thành từ các protein thâm nhập vào nó và chịu trách nhiệm về các đặc tính khác nhau của màng.

Đặc điểm của quá trình trao đổi chất trong màng

Bên cạnh protein là các lipid hình khuyên - chúng có trật tự hơn, ít di động hơn, chứa nhiều axit béo bão hòa hơn và được giải phóng khỏi màng cùng với protein. Nếu không có lipid hình khuyên, các protein màng không hoạt động. Tính thấm chọn lọc của màng trong quá trình vận chuyển thụ động là do các kênh đặc biệt - các protein tích hợp. Chúng xuyên qua màng và xuyên qua, tạo thành một loại lối đi.

Đối với gradient nồng độ, các phân tử của các nguyên tố này di chuyển vào và ra khỏi tế bào. Khi bị kích thích, các kênh ion natri mở ra và xảy ra hiện tượng hấp thụ mạnh các ion natri vào tế bào. Không chỉ đóng vai trò như một rào cản cơ học, mà quan trọng nhất là hạn chế dòng chảy hai chiều tự do vào và ra khỏi tế bào của các chất phân tử thấp và cao. Hơn nữa, plasmalemma hoạt động như một cấu trúc “nhận biết” các chất hóa học khác nhau và điều chỉnh sự vận chuyển có chọn lọc các chất này vào tế bào.

Tính ổn định cơ học của màng sinh chất không chỉ được xác định bởi các đặc tính của chính màng mà còn bởi các đặc tính của glycocalyx bên cạnh nó và lớp vỏ của tế bào chất. Bề mặt bên ngoài của màng sinh chất được bao phủ bởi một lớp sợi lỏng lẻo dày 3-4 nm - glycocalyx.

Trong trường hợp này, một số protein vận chuyển qua màng tạo thành các phức hợp phân tử, các kênh mà qua đó các ion đi qua màng bằng cách khuếch tán đơn giản. Trong các trường hợp khác, các protein mang màng đặc biệt liên kết chọn lọc với một hoặc ion khác và vận chuyển nó qua màng.

NHỰA NHỰA - lớp ngoài cùng của tế bào chất của tế bào có độ đặc hơn. Các kết nối neo, hoặc các tiếp điểm, không chỉ kết nối các màng plasma của các tế bào lân cận mà còn liên kết với các phần tử sợi của bộ xương tế bào. Ví dụ, màng sinh chất của các tế bào biểu mô ruột chứa các enzym tiêu hóa.

Để chia sẻ với bạn bè:
Bài viết tương tự