Mang tế bào và thông tin qua màng

Chia sẻ: Đặng Thị Bích Trâm | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:107

Thêm vào BST

Báo xấu

500
lượt xem 84
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Màng t bào có vai trò quan tr ng hàng đ ế ọ ầu đối với tế bào, ngay khi xuất hiện tế bào trong tiến hóa. Tất cả tế bào đều có chung tính chất là có màng tế bào, không những nó bao tế bào mà còn duy trì sự khác nhau giữa các ngăn trong tế bào. Đặc biệt, ở tế bào nhân thực nhiều bào quan có cấu trúc màng. Tuy đa dạng, nhưng các màng tế bào có cấu trúc giống nhau là từ lipid và những đặc tính chuyên biệt được xác định do các protein....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mang tế bào và thông tin qua màng

CHƯƠNG IV MÀNG TẾ BÀO VÀ THÔNG TIN QUA MÀNG
• Tầm quan trọng cấu trúc màng tế bào • Cấu trúc căn bản của màng tế bào • Màng tế bào nhân sơ và nhân thực • Các cấu trúc phía trên màng và các kết nối • Sự vận chuyển thụ động và tích cực • Thông tin qua màng tế bào : tín hiệu, thụ thể và đáp trả
• Màng tế bào có vai trò quan trọng hàng đầu đối với tế bào, ngay khi xuất hiện tế bào trong tiến hóa. Tất cả tế bào đều có chung tính chất là có màng tế bào, không những nó bao tế bào mà còn duy trì sự khác nhau giữa các ngăn trong tế bào. Đặc biệt, ở tế bào nhân thực nhiều bào quan có cấu trúc màng. Tuy đa dạng, nhưng các màng tế bào có cấu trúc giống nhau là từ lipid và những đặc tính chuyên biệt được xác định do các protein. Màng có tính thấm chọn lọc đối với các chất khác nhau và là nơi tiếp nhận, truyền tín hiệu tạo sự giao lưu thông tin giữa các tế bào để cơ thể đa bào hoạt động nhịp nhàng và hài hòa trong mối quan hệ với môi trường.
I. CẤU TRÚC CĂN BẢN CỦA MÀNG TẾ BÀO • Tất cả các loại tế bào từ vi khuẩn đến tế bào người đều được bao bọc bởi một màng ngoài, gọi là màng sinh chất (plasma membrane). Các màng tế bào có vai trò then chốt trong đời sống tế bào. Màng sinh chất bao bọc tế bào, xác định ranh giới, và duy trì sự khác nhau giữa bào tương và mội trường ngoại bào. Bên trong tế bào nhân thực, các màng của lưới nội chất, bộ Golgi, ti thể và các bào quan khác có màng bao duy trì sự khác nhau đặc trưng giữa các cấu phần của bào quan với bào tương.
• Thang nồng độ ion (ion gradient) xuyên màng, được thiết lập bởi các protein chuyên biệt của màng, có thể được sử dụng để tổng hợp ATP, để điều khiển sự vận chuyển qua màng của các chất tan chọn lọc, hay như trong tế bào thần kinh và cơ, để sản sinh và chuyển các tín hiệu điện. Trong tất cả các tế bào, màng sinh chất cũng chứa các protein tác động như các thụ thể (receptors) nhận các tín hiệu ngoại bào, cho phép tế bào thay đổi hành vi đáp lại các tín hiệu môi trường, bao gồm các tín hiệu từ những tế bào khác; các thụ thể này có thể chuyền thông tin xuyên màng.
TÍNH CHAÁT CUÛA MAØNG TEÁ BAØO : • - Vaät caûn coù tính choïn loïc cao: . • - Giô ù i h a ïn ñ o ä lô ù n cuûa teá baøo, taïo k h o â n g g ia n n h o û c o â ñ a ä m ñeå caùc phaân töû d e ã gaëp nhau thöïc hieän p h a û n ö ù n g . • - N e à n ñ e å b o á t r í h ô ïp ly ù c a ù c c a á u t r u ù c theo khoâng gian thaønh heä thoáng. • - Be à m a ë t thöïc hieän nhieàu phaûn öùng. • - Ch u y e à n n a ê n g lö ô ïn g : giöõa hai phía cuûa maøng khi coù s ö ï c h e â n h l e ä c h n o à n g ñ o ä caùc chaát hoaëc
Số lượng tương đối của các kiểu màng Phần trăm tổng màng tế bào Tế bào gan * Tế bào tuyến tụy* 1. Màng sinh chất 2 5 2. Lưới nội chất nhám 35 60 3. Lưới nội chất trơn 16
2. Nền tảng lipid của màng tế bào • Tất cả các màng sinh học có cấu trúc tổng quát chung : mỗi một là màng lipid đôi mỏng và các phân tử protein, gắn nhau chủ yếu bằng các tương tác không cộng hóa trị. Các phân tử lipid chiếm gần 50% khối lượng của phần lớn các màng của tế bào động vật, phần còn lại hầu như là các protein. Một tế bào động vật nhỏ có khoảng 109 phân tử lipid. Tế bào chứa khoảng 500 – 1.000 loại lipid khác nhau. Các lipid màng gồm 3 nhóm lớn chủ yếu là phospholipid, cholesterol và glycolipid; và hàng trăm nhóm nhỏ lipid. Cả ba nhóm lipid lớn đều lưỡng tính (amphiphile), tức một đầu phân tử kị nước (hydrophobe), còn đầu kia ưa nước (hydrophile).
• Phospholipid là thành phần cấu trúc chính của màng. Nó có đầu phân cực ưa nước và hai đuôi carbohydrate kỵ nước là các acid béo và chúng xếp chặt nhau. • Nhờ tính chất vật lý đặc biệt lưỡng cực, các phân tử phospholipid dễ tự động hình thành tấm 2 lớp trong dung dịch nước : đầu phân cực hướng vào nước còn đuôi kị nước hướng vào trong với nhau (hình 4.1). Sự hình thành tấm phospholipid 2 lớp là quá trình tự lắp ráp. Một tính chất quan trọng nữa của tấm phospholipid 2 lớp là dù các phân tử đã xếp lớp, các mạch hydrocarbon của chúng vẫn chuyển động
• Sự di chuyển đó tạo cho tấm 2 lớp tính dòng lỏng hai chiều (bi-dimensionel fluid). Tính chất này biểu hiện ở chỗ: các phân tử phospholipid cấu trúc có thể di chuyển ngang dọc theo một phía của màng. Sự dời chỗ của một phân tử lipid có thể đạt 107 lần/giây. Trong các điều kiện bình thường 1 phân tử phospholipid có thể đi ngang qua bề mặt tế bào nhân thực trong vài giây. Các phân tử có thể tự di động ngang hay quay tròn như hình 4.2. Tính chất này của tấm phospholipid 2 lớp cũng cho phép các loại phân tử khác gắn trên nó di chuyển theo bề mặt của màng.
• Tấm phospholipid 2 lớp khi ở trạng thái lỏng còn có nhiều tính chất sinh học quan trọng khác. Chúng không để đầu mút bị hở mà tự động khép lại thành túi kín. Tấm 2 lớp lỏng cũng rất mềm dẻo làm cho màng dễ thay đổi hình dạng mà không bị vỡ ra. Cuối cùng sự dung hợp màng (membrane fusion) là một hiện tượng quan trọng của tế bào. Các túi lipid có thể nhập vào nhau, khi đó các màng 2 lớp nối liền thành tấm liên tục chung của túi lớn. Nhờ đó, vật chất từ bộ phận này có thể chuyển sang chỗ khác, như từ các túi tiết dịch đưa ra khỏi tế bào trong hiện tượng xuất bào (exocytosis) và nhập bào (endocytosis) khi đưa những phân tử lớn từ ngoài vào trong tế bào.
3. Cấu trúc của màng sinh chất • Lớp đôi của lipid hình thành phần nền chủ yếu của màng; các lipid phần lớn là phospholipid, nhưng ở sinh vật bậc cao có thêm cholesterol. Tính chất lỏng của màng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo màng. Các màng của tế bào sinh vật nhân thực chứa một số lượng đáng kể cholesterol chen vào giữa hai phân tử phospholipid như hình 4.4 và làm tăng tính cứng của màng.
M AØN G TEÁ BAØO
• Ngoài ra, cholesterol còn làm giảm tính thấm của các phân tử tan trong nước, tăng tính mềm dẻo và ổn định cơ học. Cholesterol là một steroid, nó còn giữ vai trò như chất “đệm” của tính lỏng : ở nhiệt độ cao hạn chế sự vận động quá mức của các mạch acid béo, khi nhiệt độ thấp tránh sự gắn kết thành tinh thể. • Các protein đa số dạng cầu, không đồng nhất và có sự phân bố thành đốm như hình khảm. Các protein ngoại vi (extrinsic protein) nằm trên bề mặt của màng. Các protein nội vi (intrinsic proteins) gắn vào giữa lớp lipid một phần hay toàn bộ; một số xuyên qua màng và có thể nối với nhau tạo thành kênh xuyên qua màng.
4. Các protein màng tế bào • Mặc dù lớp lipid đôi đảm bảo cấu trúc căn bản của màng sinh học, các protein màng thực hiện phần lớn nhiệm vụ đặc hiệu và như vậy tạo cho mỗi kiểu màng có chức năng riêng biệt. Các protein màng có sự dao động lớn trong cấu trúc và trong cách kết hợp với lớp đôi lipid, mà điều này phản ánh các chức năng đa dạng của chúng. Như vậy, có nhiều protein màng khác nhau cho phép tế bào thực hiện chức năng và tương tác với môi trường, và theo đánh giá khoảng 30% các protein mã hóa trong hệ gen (genome) của tế bào động vật là các
• Số lượng và các kiểu protein ở các loại màng khác nhau. Ví dụ, ở màng cô lập dây thần kinh protein ít hơn 25%, còn ở các màng liên quan đến biến đổi năng lượng (ti thể, lục lạp) có thể đến 75%. Thường trong các màng protein khoảng 50%. Lipid có phân tử lượng nhỏ nên số phân tử của nó nhiều hơn protein. Đối với tế bào có 50% protein thì khoảng 50 phân tử lipid có 1 phân tử protein. Các protein nội vi có thể xuyên qua màng một hoặc vài lần và thường đầu kị nước hướng vào trong màng. Các protein cũng góp phần làm thay đổi tính chất cơ học của màng.
Các loại protein màng • – Các protein ngoại vi (extrinsic proteins), ở mặt ngoài màng, gắn với các cơ chất hoặc chế biến các đại phân tử cho sự vận chuyển vào trong tế bào. • – Các protein xen màng (integral membrane proteins) cắm sâu giữa màng. • – Các protein gắn màng (membrane-bound proteins) không cắm sâu giữa màng, nhưng gắn chặt bề mặt tế bào và ở khoảng giữa hai màng (periplasm). Ví dụ, giữa màng sinh chất và màng ngoài vi khuẩn Gram-âm và một số protein của tế bào chất. • – Các lipoprotein là protein có đuôi lipid gắn vào đầu mút amino acid của protein. Các protein này tương tác trực tiếp với các protein xen màng trong nhiều quá trình quan trọng của tế bào như trao đổi chất năng lượng.