cấu trúc và chức năng màng tế bào

Chương 2
Cấu trúc & chức năng của màng tế bào

Bài giảng PowerPoint®

Sinh học đại cương A1


Tổng quan
• Màng tế bào là ranh giới phân chia giữa bên trong
tế bào với môi trường ngoài
• Màng tế bào có tính thấm chọn lọc, cho phép một
số chất đi qua dễ dàng hơn các chất khác


1. Thành phần hóa học của màng
1.1. Lipid
• Màng tế bào được cấu tạo phần lớn từ phospholipid, chúng tạo
thành một lớp kép
• Mỗi phân tử phospholipid có một đầu ưa nước quay ra ngoài và
một đuôi kỵ nước hướng vào trong màng
• Cholesterol: làm cho màng linh động

Đầu ưa nước

NƯỚC

Đuôi kỵ nước
NƯỚC

• Khi nhiệt độ giảm xuống, màng tế bào có thể
chuyển từ trạng thái lỏng (fluid) sang trang thái
đặc (solid).
• Mức nhiệt độ màng tế bào có thể hóa đặc tùy thuộc
vào loại lipid.
• Màng có nhiều acid béo chưa no thường lỏng hơn
nhiều so với màng có nhiều acid béo no.


Lỏng

Đuôi hydrocarbon chưa no
(b) Tính lỏng của màng

Sền sệt

Đuôi hydrocarbon no


• Các cholesterol (lipid có bản chất steroid) có ảnh
hưởng khác nhau đến tính lỏng của màng ở những
nhiệt độ khác nhau.
• Ở 370C: cholesterol cản trở sự dịch chuyển của các
phospholipid.
• Ở nhiệt độ lạnh: cholesterol duy trì độ lỏng của
màng bằng cách ngăn cản không cho các
phospholipid kết chặt với nhau.


Cholesterol

(c) Cholesterol trong màng tế bào động vật


1.2. Protein
• Các phân tử protein vùi rãi rác bên trong lớp phospholipid kép,
gồm 2 loại:
• Protein ngoại vi: gắn vào đầu ưa nước của phân tử phospholipid.
• Protein hội nhập: gắn với vùng kỵ nước của phân tử
phospholipid hoặc gắn xuyên qua màng (protein xuyên màng).


Các protein màng và vai trò của chúng
• Các protein ngoại vi bao phủ bề mặt của màng.
• Các protein hội nhập vùi bên trong vùng kỵ nước
của lớp phospholipid.
• Những protein hội nhập xuyên qua màng ở cả hai
phía của màng được gọi là protein xuyên màng.
• Vùng kỵ nước của một protein hội nhập có một
hoặc nhiều chuỗi acid amin không phân cực,
thường xoắn .


Đầu amin

Đầu
carboxyl

PHÍA NGOÀI

PHÍA TRONG

xoắn 


• Sáu chức năng chính của các protein màng:
– Vận chuyển
– Xúc tác (enzyme)
– Dẫn truyền tín hiệu
– Nhận dạng tế bào – tế bào
– Cầu nối giữa các tế bào
– Gắn với khung xương tế bào và với dịch ngoại bào


Phân tử tín hiệu
Enzymes

ATP
(a) Vận chuyển

Thụ thể

Dẫn truyền tín hiệu
(b) Xúc tác

(c) Truyền tín hiệu


Glycoprotein

(d) Nhận dạng tế bào

(e) Cầu nối tế bào

(f) Gắn với khung
xương tế bào và với
dịch ngoại bào


1.3. Carbohydrate
• Các carbohydrate gắn vào các protein ngoại vi tạo thành
glycoprotein.
• Các carbohydrate gắn vào các phospholipid ngoại vi tạo thành
glycolipid.
• Chiếm 2 – 10% thành phần cấu tạo của màng.
• Làm cho màng tế bào có tính bất xứng.


Fig. 7-7
Các sợi của dịch
ngoại bào (ECM)

Glycoprotein

Carbohydrate
Glycolipid

Cholesterol
Các vi sợi

Các protein
ngoại vi

Protein
hội nhập


Vai trò của các carbohydrate trên màng
• Các tế bào nhận diện nhau bằng cách gắn vào các
phân tử trên bề mặt màng, thường là các
carbohydrate
• Các carbohydrate trên màng có thể liên kết với các
lipid tạo thành glycolipid hoặc với các protein tạo
thành glycoprotein
• Các carbohydrate trên mặt ngoài của màng khác
nhau giữa các loài, giữa các cá thể, thậm chí giữa
các tế bào trong cùng một cơ thể


II. Mô hình cấu trúc dòng khảm
Các mô hình cấu trúc màng
• 1915: phân tích màng tế bào hồng cầu: lipid &
protein.
• 1925: E. Gorter và F. Grendel đề xuất màng gồm 2
lớp phospholipid, vị trí protein trên màng?
• 1935: Hugh Davson và James Danielli đề xuất mô
hình “sandwich” trong đó lớp phospholipid kép
nằm giữa hai lớp protein.


Các mô hình cấu trúc màng
• Mô hình này có một số điểm chưa thỏa:

- tất cả màng đều như nhau??? màng tế bào chất: cấu
trúc 3 lớp, màng ty thể: một chuỗi các hạt.
- vị trí protein màng: các protein không tan hoàn toàn
trong nước (phần ưa nước & kỵ nước) thì vùng kỵ
nước của protein cũng tiếp xúc với nước???
• Năm 1972, J. Singer và G. Nicolson đề xuất mô hình
thể khảm lỏng của màng tế bào.


Tính khảm của màng
Do các phân tử protein phân bố rãi rác trong lớp
phospholipid kép, chỉ có các vùng ưa nước lộ ra ngoài.

Phospholipid kép

Vùng kỵ nước
của protein

Vùng ưa nước
của protein


Tính lỏng của màng
• Do các phân tử lipid qui định.
• Trong màng tế bào, các phân tử lipid có khả năng
chuyển động bên trong lớp phospholipid kép.
• Phần lớn các lipid và một số protein có thể dịch
chuyển qua lại.
• Một số ít phân tử có thể dịch chuyển lên xuống.

Dịch chuyển qua lại
(107 lần/giây)

Lên – xuống
( 1 lần/tháng)

(a) Chuyển động của phospholipids


Thí nghiệm chứng minh tính lỏng của màng
THÍ NGHIỆM

KẾT QUẢ

Các proteins màng

Sau 1 giờ
Tế bào chuột

Tế bào người

Tế bào lai


Kênh trên màng tế bào
1. Các kiểu kênh
• Kênh khuếch tán: cho các chất đi qua từ nơi có
nồng độ cao → thấp. VD: ion K+
• Kênh ion phối hợp: cho 2 chất đi qua cùng chiều.

VD: ion Na+ và glucose
• Kênh có cổng: khi được phân tử tín hiệu gắn vào,
cổng kênh mở ra, Na+, Ca2+ đi vào trong tế bào.
• Protein tải cơ động: hoạt động như chất tải cơ động
vận chuyển ion ra/vào tế bào


2. Sự đồng vận chuyển và đối vận chuyển
• Sự đồng vận chuyển: 2 chất được tải qua kênh theo
cùng một hướng. VD: sự vận chuyển Na+ và glucose
• Sự đối vận chuyển: vận chuyển 2 ion mang điện tích
giống nhau qua kênh theo 2 hướng khác nhau giúp
duy trì sự cân bằng điện tích. VD: sự trao đổi Cl- với
HCO3-.


Bơm
1. Bơm Na+ - K+
Bơm sử dụng năng lượng của tế bào để vận chuyển
các chất đi ngược chiều khuynh độ nồng độ của chất
đó. VD: 3 ion Na+ được đổi với 2 ion K+.
2. Khuynh độ hóa điện
Khuynh độ nồng độ thẩm thấu + khuynh độ lực tĩnh
điện