BIOMEMBRANE msh Hóa sinh động vật 1Thầy Đặng Thái Hải

2. MÀNG SINH HỌC VÀ SỰ VẬN CHUYỂN
QUA MÀNG


2. 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC
• TB là đơn vị sống có kh/năng tự chuyển hoá, tự s/sản, tự th/nghi, tự
đ/hoà và từ chúng các mô, các cơ quan và cơ thể sống được hình
thành, duy trì và ph/triển.
• Trong TB, màng chiếm khoảng 80% khối lượng TB và chúng xây
dựng nên các bào quan của TB.


Ribosome

Peroxisome
Xương tế bào
(Cytoskeleton)
Lysosome

Máy Golgi
Lưới nội chất nhẵn
Nhân (Nucleus)

Màng nhân (ngăn cách
chromatin với sinh chất)

Nhân con (Nucleonus)
Ty thể

Lưới nội chất nhám

Màng sinh chất (ngăn cách tế bào với môi trường xung
quanh, điều khiển sự vận chuyển các chất ra, vào tế bào)



• Khái niệm: Màng sinh học (biomembrane) = lớp cấu trúc bao
bọc bên ngoài TB SV và các khí quan nội bào (nhân, TLT, LLT,
lysosome) hoặc tạo thành các hệ thống khí quan (lưới nội chất,
máy Golgi, vv...)
• Chức năng của màng:
- Ngăn cách hai môi trường

trong và ngoài TB
nước bào tương với khu
vực bên trong các khí quan
nội bào khác

- Là bộ phận chức năng của TB:
Tiếp nhận các chất dinh dưỡng, các thông tin từ môi trường
Đưa ra ngoài TB những chất tiết (chất thải, tín hiệu h/học).
Nhiều qt cơ bản, nền tảng của sự sống được thực hiện ở
màng (sự v/c e- và H+ của qt ÔXHKSH ở màng trong TLT;
qt quang hợp ở màng thylacoid của lục lạp thể; sự truyền
dẫn các x/động ở hệ TK, ở cơ)


NC về màng có ý nghĩa gì?
Từ nhiều k/quả nc về màng sinh chất, có thể gi/thích được:
- cơ chế nhiều trạng thái bệnh lý
- cơ chế t/dụng của thuốc trong đ/trị bệnh.

(Các TB ung thư để thoát hầu hết các chức phận kiểm tra, → phân
chia cực nhanh và vô tận, xâm lấn các mô x/quanh, di chuyển đi xa,
… Những đặc tính trên liên quan tới những b/đổi ở màng sinh chất;
→ ung thư là bệnh của màng.
Nc về kh/năng nhận diện của màng TB đối với virus, vi khuẩn và
KST → giải thích bệnh sinh của các bệnh thuộc lĩnh vực này.
Nc về các chất nhận diện thuốc trên màng sinh chất và sự v/c thuốc
qua màng → cơ chế t/dụng của nhiều loại thuốc.
Nc về màng bề mặt TB
cấy ghép cơ quan).

→

hiểu biết nhất định về sự dung hợp trong


2.2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MÀNG
• Các màng có nguồn gốc khác nhau đều chứa đựng hai thành phần
chính là lipid và protein.
• Glucid cũng tham gia cấu tạo màng với số lượng ít và là thành phần
của glycoprotein hoặc glycolipid màng.
• Tỷ lệ giữa lipid và protein thay đổi khác nhau trong các màng khác
nhau, phản ánh tính đa dạng về chức năng của màng.


2.2.1. Lipid màng
- Đặc tính nổi bật: không hoà tan trong nước → có kh/năng làm
hàng rào ngăn cách mt nước với cấu trúc TB.
- Thành phần lipid thay đổi rất khác nhau giữa các loại màng.
- Các lipid thường gặp ở màng sinh học:

• Glycerophospholipid
• Sphingolipid.
• Cholesterol


Công thức cấu tạo tổng quát của các phospholipid


Tên phospholipid

X-OH

(PA)
(PE)
(PC)
(PS)
(PG)

(PI)

(DPG)

X




• Steroid
• Có hai đầu kỵ nước và ưa nước
• Tế bào động vật

• Đệm cho tính lỏng của màng
(Membrane fluidity “buffer”)


• Sự phân bố của các nhóm lipid trong màng không đồng
đều, mà rất khác nhau.
• Tỷ lệ lipid và protein thay đổi tuỳ theo hoạt tính sinh học
của màng: chức năng sinh học càng phức tạp, đa dạng thì
hàm lượng protein càng cao


Điển hình cho mối t/quan giữa h/tính s/học và h/lượng protein là hai
lớp màng TLT: màng trong giữ vai trò chính trong qt hô hấp mô bào
và tạo sinh ATP nên chứa nhiều enzyme ÔXHK, các protein v/c e-,
các ATP-synthetase, vv... Màng myelin - giữ vai trò như màng cách
điện bao quanh các neuron TK (chủ yếu giữ n/vụ cách ly để sự dẫn
truyền xung TK được thuận lợi) → không cần nhiều protein (18%),
mà lượng lipid rất cao (79%).


Sự sắp xếp các nhóm lipid có sự khác biệt giữa các loại màng với
chức năng sinh học khác nhau (bảng 9.2)

PC là phospholipid chính ở màng TB đvật, PE là lipid chính ở màng VSV;
Cholesterol, SM và PC không có ở màng VSV.


Giữa hai lá của cấu trúc lớp kép màng sinh học cũng không
đồng đều về thành phần phospholipid
Ở màng hồng cầu: lá

ngoài chứa chủ yếu PC
và SM, lá trong chứa PE
và PS; nhóm PI phân bố
nhiều ở lá trong.

Glycolipid thường luôn
gắn ở mặt ngoài của
màng để thuận tiện cho
ch/năng sinh học của
chúng (VD với vai trò là
nhóm chỉ định kháng
nguyên tính).


Vai trò chủ yếu của các lipid là tạo một lớp ngăn chia mt
TB với mt nước bao quanh, nhưng tại sao lại cần đến
nhiều loại khác nhau như vậy?
Chức năng cụ thể của từng loại phospholipid,
sphingolipid màng vv... còn phải được nghiên cứu, tìm
hiểu thêm.


Tại sao các lipid dễ tạo thành màng?
- Các ph/tử lipid lưỡng tính: có phần “đầu” phân cực, mang đ/tích âm
(từ gốc phosphate) hoặc dương (từ nhóm amin) và phần “đuôi”
hydrocarbon dài không phân cực, kỵ nước.
- Trong mt nước : hoặc phân bố thành một lớp đơn phân tử trên bề mặt
dung dịch nước; hoặc nếu có nồng độ cao hơn, tạo thành các hạt mixen
hay các bọc có màng hai lớp (vesicle). Yếu tố chi phối quá trình này là
nồng độ tối thiểu tạo mixen.

- Phân bố của lipid trong các trạng thái kết tụ ở môi trường nước: đầu
phân cực hướng về phía nước; đuôi không phân cực (kỵ nước) hướng
lên phía không khí (nếu là màng đơn phân cực trên mặt dung dịch)
hoặc hướng vào bên trong hạt mixen, nơi không có nước, hoặc “đuôi”
hydrocarbon của hai lá cùng hướng vào nhau, đầu phân cực quay ra
ngoài, nếu là màng hai lớp – bilayer (Hình bên).


(a)

(b)

(c)

Trong mt nước, phospholipid tạo nên những cấu trúc khác nhau, mỗi ph/tử
được tượng trưng bằng đầu ưa nước và đuôi kỵ nước do chuỗi hydrocarbon
từ gốc axit béo tạo nên. Ở mặt tiếp giáp nước và không khí phospholipid tạo
thành màng mỏng đơn phân tử (a). Khi màng này đã bão hoà phần
phospholipid còn lại trong dung môi sẽ tạo mixen (b) hoặc các các túi bọc
màng kép (c).


- Sự hình thành mixen hoặc bọc màng kép (vesicle) diễn ra tự phát.
- Có thể coi màng sinh chất của TB là một bọc màng kép kích thước
lớn, chứa mt nước đặc biệt bên trong, với hình dáng không hoàn
toàn dạng cầu vì còn chịu sự chi phối của nhiều nhân tố khác (trong
đó phải kể đến khung tế bào: cytoskeleton).
- Lớp màng kép phospholipid kỵ nước nên không cho các hợp chất
ưa nước đi qua.
- Màng có tính thấm chọn lọc và sự v/c qua màng cần các kênh và

các protein v/c (gọi chung là các h/thống v/c - transport system).


2.2.2. Protein màng
• Thực hiện phần lớn các chức năng sinh học của màng.
• Tuỳ cách phân bố trong cấu trúc màng, chia làm hai loại:
- Nội màng (integral, intrinsic)
- Ngoại vi (peripheral)


Protein nội màng:
-Thường gắn chặt với lipid màng bằng các liên kết kỵ nước.
- Chứa những vùng kỵ nước xuyên vào trong vùng kỵ nước của lớp lipid
kép (xuyên một phần hoặc vùi phần lớn phân tử trong lớp lipid kép)
- Có những vùng phân cực nhô ra mt nước của mặt trong và mặt ngoài
- Là những protein thực sự đặc trưng cho cấu tạo màng. (Trong
nhiều tr/hợp khi được tách chiết, ph/tử protein nội màng vẫn kéo
theo từ 25 - 50 ph/tử phospholipid bám quanh. Một số enzyme nội
màng chỉ có hoạt lực đầy đủ khi có kèm những lipid nhất định).