Màng sinh chất có chức năng gì? – Kiến thức Sinh Học 10

Màng sinh chất có chức năng gì? Bài viết dưới đây Trang tài liệu sẽ giải đáp khái niệm, cấu trúc và chức năng của màng sinh chất. Qua bài viết này hy vọng các em có thể học và hiểu một cách dễ dàng hơn phần kiến thức này nhé!

Màng sinh chất là gì?

Khái niệm: Màng sinh chất (hay đối với sinh vật nhân sơ còn có thể gọi là màng tế bào) là một loại màng sinh học có vai trò phân cách giữa môi trường bên trong tế bào với môi trường bên ngoài của tế bào. Màng tế bào có khả năng ngăn chặn nhưng đồng thời cũng cho phép các ion hoặc các phân tử hữu cơ đi qua màng tế bào một cách có chọn lọc và kiểm soát quá trình di chuyển của các chất ra khỏi hay đi vào tế bào. Chức năng chính của màng sinh chất là bảo vệ các tế bào bên trong khỏi các tác nhân từ môi trường xung quanh.

Màng sinh chất có liên quan đến các quá trình của tế bào như là quá trình liên kết tế bào, sự dẫn ion và tiếp nhận các tín hiệu của tế bào; ngoài ra chúng còn đóng vai trò như là một bề mặt giúp kết nối một số cấu trúc ngoại bào bao gồm thành tế bào, chất nền ngoại bào và khung xương tế bào. Màng sinh chất có khả năng được tái tạo bằng phương pháp nhân tạo (có ở các tế bào nhân tạo).

Ở các tế bào thực vật, phía ngoài màng sinh chất còn có lớp màng xenlulôzơ cứng tạo nên tính cứng chắc tương đối cho cơ thể của thực vật.

Cấu trúc của màng sinh chất

Cấu trúc của màng sinh chất từ lâu đã được nghiên cứ, khám phá và giới thiệu theo nhiều cách khác nhau được trình bày bởi nhiều tác giả khác nhau như là “the ectoplast” (de Vries, năm 1885), “Plasmahaut” (plasma skin, Pfeffer, năm 1877, 1891), “Hautschicht” (skin layer, Pfeffer, năm 1886; được sử dụng với ý nghĩa khác bởi Hofmeister, năm 1867), “plasmatic membrane” (Pfeffer, năm 1900), “plasma membrane”, “cytoplasmic membrane”, “cell envelope” hoặc “cell membrane”.  

Một số các tác giả thì không nghĩ rằng tại bề mặt của các tế bào có một ranh giới với chức năng có tính thấm phù hợp để sử dụng thuật ngữ là “plasmalemma” (được đặt ra bởi Mast, năm 1924) cho các khu vực ngoại bào.

Vào năm 1972, Singơ (Singer) và Nicolson (Nicolson) đã đề xuất ra mô hình cấu tạo của màng sinh chất hay còn được gọi là mô hình khảm động. Theo mô hình đó, màng sinh chất có cấu tạo bao gồm 2 thành phần chính là photpholipit và prôtêin. Ở tế bào của động vật và tế bào người thì màng sinh chất còn chứa nhiều phân tử cholesterol làm tăng sự ổn định của màng sinh chất. Các prôtêin của màng sinh chất có vai trò như những kênh vận chuyển các chất ra khỏi và đi vào tế bào cũng như các thụ thể giúp tiếp nhận các thông tin từ môi trường bên ngoài. Có thể nói, màng sinh chất được xem là bộ mặt của tế bào. Ngoài ra, các thành phần của màng sinh chất như prôtêin, glicôprôtêin và glicôlipit còn làm nhiệm vụ như các “giác quan” (hay còn gọi là thụ thể), “cửa ngõ” (gọi là kênh) cùng với những “dấu chuẩn” giúp nhận biết đặc trưng của mỗi loại tế bào.

Thành phần của màng sinh chất

Màng tế bào bao gồm nhiều loại phân tử sinh học, đặc biệt là có chứa lipid và protein. Tuy nhiên các thành phần không được thiết lập sẵn mà liên tục thay đổi tuỳ theo tính lưu động và quá trình thay đổi của môi trường, thậm chí có sự dao động trong các giai đoạn khác nhau của sự phát triển trong tế bào. Ví dụ, lượng cholesterol có trong màng tế bào thần kinh sơ cấp của con người có sự thay đổi, và sự thay đổi các thành phần này có sức ảnh hưởng đến tính lưu động trong suốt các giai đoạn của sự phát triển. 

Các thành phần sẽ được kết hợp vào màng hoặc bị loại bỏ khỏi màng bởi nhiều cơ chế:

• Quá trình kết hợp của các túi nội bào với màng (được biết đến với tên là hiện tượng xuất bào), đó không chỉ là quá trình bài tiết các chất bên trong túi ra ngoài mà còn là sự kết hợp các thành phần của các túi vào màng tế bào. Màng có khả năng hình thành các mảng bao xung quanh vật liệu ngoại bào, bị đẩy vào trong để trở thành các túi (đây là hiện tượng nội bào).
• Nếu một màng liên tục bằng cấu trúc hình ống làm từ vật liệu màng, thì vật liệu từ ống có thể được hút vào màng một cách liên tục.
• Mặc dù nồng độ của các thành phần màng trong pha nước thấp (tức là các thành phần màng ổn định có khả năng hòa tan thấp trong nước) nhưng vẫn xảy ra sự trao đổi phân tử giữa pha lipid với nước.

Các thành phần chính trong màng sinh chất sẽ được trình bày cụ thể ở dưới đây: 

a) Lớp phospholipid kép:

– Là nền tảng cơ bản nhất trong màng sinh chất, tương tác với nhau tạo thành một lớp màng bao bọc dịch tế bào, các phân tử này còn chuyển động không ngừng và tạo thành tính động cho màng tế bào.

– Có cấu trúc khá bền vững bên trong pH môi trường, nước và chúng có lực cơ học khác nhau

– Thành phần của cấu trúc này bao gồm: Phospholipid và cholesterol

– Trong đó, đặc biệt là phospholipid có tính lưỡng cực

+ cấu tạo: 2 mạch hydrocarbon dài quay về phía trong, đây là nhóm kị nước; Nhóm phosphat quay về phía ngoài thì ưa nước (tính chất phân cực)

+ Phân tử với sự sắp xếp là đầu ưa nước quay ra bên ngoài và đầu kị nước quay vào trong tạo nên cấu trúc màng kép

– Cholesterol:

+ Cholesterol được sắp xếp một cách xen kẽ vào trong cấu trúc của phospholipid, có chức năng gia cố định, tăng sự ổn định của lớp phospholipid đó.

+ Chúng ta sẽ thường bắt gặp phân tử này ở trong màng sinh chất của tế bào động vật. Lý do là bởi lẻ, tế bào đồng vật không có thành tế bào xenlulozơ vững chắc như ở tế bào thực vật do đó cần thiết phải có thêm các hợp chất củng cố cho màng tế bào.

Lưu ý:

– Dựa vào cấu tạo hoá học của mạch hydrocarbon mà chúng ta có thể chia phospholipid thành hai loại: phospholipid no và phospholipid không nó.

– Phospholipid no có chứa mạch hydrocarbon chỉ gồm toàn liên kết đơn, khung carbon đều có đầy đủ liên kết đơn với Hidro

– Ngược lại, phospholipid không no sẽ có liên kết đôi trong mạch, do đó để biến phospholipid không nó thành phospholipid no thì người ta sẽ chỉ cần thực hiện phản ứng hydrogen hoá.

– Mỗi loại phospholipid sẽ giúp cho màng có được các đặc tính cần thiết. Ví dụ như các phospholipid không no sẽ khó được liên kết kị nước với nhau một cách chặt chẽ vì thế nên khi nhiệt độ thấp, các phân tử này vẫn dễ dàng chuyển động và màng tế bào không bị đông cứng. 

– Các phân tử phospholipid kép sẽ có cấu trúc giống nhau, tuy nhiên thành phần cấu tạo hóa học có khả năng sẽ khác nhau nên tạo ra các tính chất đặc trưng của từng loại màng như độ nhớt, độ dày, độ linh hoạt của từng loại màng.

b) Protein

– Màng tế bào chứa một hàm lượng lớn các protein, chúng thường chiếm khoảng 50% thể tích của màng. Những protein này có vai trò rất quan trọng đối với tế bào vì chúng sẽ chịu trách nhiệm cho các quá trình hoạt động sinh học khác nhau. Khoảng một phần ba số gen có trong nấm men mã đặc biệt cho chúng, con số đó thậm chí còn cao hơn ở các loài sinh vật đa bào. 

– Protein màng chủ yếu bao gồm ba loại là protein xuyên màng, protein gắn vào lipid và protein ngoại vi. Protein xuyên màng sẽ có các miền kị nước giúp chúng nằm xuyên qua được vùng kị nước do mạch hydrocacbon của phospholipid tạo ra. 

– Các protein nằm rải rác trên màng tao ra tính khảm cho màng tế bào. Điều này có thể được quan sát trực tiếp bằng các loại kính hiển vi hiện đại.

– Chức năng của các protein trên màng sinh chất rất đa dạng: chúng là kênh dẫn truyền phân tử, thụ thể, enzym, tham gia liên kết tế bào,..

– Tùy vào từng vị trí của protein ở trên màng tế bào mà chia ra thành: protein xuyên màng, neo màng, bám màng và mỗi loại sẽ có chức năng cũng như nhiệm vụ khác nhau.

c) Hydratcarbon

– Thường nằm ở vị trí mặt ngoài của màng, chúng ít xuất hiện bên trong các bào quan

– Có khả năng liên kết với protein, lipid tạo nên glycoprotein

– Chức năng rất đa dạng: tham gia vào sự liên kết phân từ, liên kết màng; kháng nguyên bề mặt,…

d) Mảng lipid

– Là vị trí tập trung nhiều hàm lượng protein và cả hydratcarbon

– Chúng có đường kính rơi vào khoảng 50nm, có cấu trúc rất bền vững

– Vị trí khá giàu cholesterol

– Chức năng: thụ thể thu nhận các tín hiệu từ bên ngoài vào trong tế bào.

Chức năng của màng sinh chất

Màng sinh chất sẽ trao đổi với môi trường một cách có chọn lọc dựa vào lớp phốt pho lipit thì mang sinh chất sẽ cho những phân tử nhỏ tan trong dầu mỡ nhưng không phân cực đi qua. Đối với những chất phân cực, tích điện thì sẽ phải đi qua những kênh  prôtêin thích hợp thì mới có thể xâm nhập vào tế bào. Với tính chất này thì bộ phận này thường được coi là có tính bán thấm bởi không phải chất nào cũng có thể đi ra vào màng sinh chất.

Ngoài ra màng sinh chất còn có thể thu nhận thông tin cho tế bào thông qua các protein thụ thể. Bởi tế bào là một hệ mở, vì vậy việc thu nhận thông tin lý hóa học bên ngoài sẽ giúp màng sinh chất trả lời được những kích thích trong điều kiện ngoại cảnh. Đây là một trong những chức năng rất quan trọng của màng sinh chất.