Hình hiển vi điện tử cho thấy màng tế bào là một màng mỏng, khoảng 100A 0 gồm hai lớp sẫm song song kẹp giữa là một lớp nhạt. Mỗi lớp dày khoảng từ 25 đến 30 A 0. Lớp nhạt là lớp phân tử kép lipit còn hai lớp sẫm là do đầu của các phân tử prôtêin lồi ra khỏi lớp phân tử kép lipit tạo nên.
Màng lipit có thành phần cấu trúc và đặc tính cơ bản như sau :
Về thành phần hóa học, lipit màng được chia làm hai loại :
Tính chất chung của hai loại là mỗi phân tử đều có một đầu ưa nước và một đầu kỵ nước. Đầu ưa nước quay ra ngoài tế bào hoặc và trong tế bào để tiếp xúc với nước của môi trường hoặc của bào tương, còn đầu kỵ nước thì quay vào giữa, nơi tiếp giáp của hai phân tử lipit. Tính chất dấu đầu kỵ nước này đã làm chomàng luôn luôn có xu hướng kết dính các phân tử lipit với nhau để cho đầu kỵ nước ấy khỏi tiếp xúc với nước, và lớp phân tử kép lipit còn khép kín lại tạo thành một cái túi kín để cho tất cả các đầu kỵ nước được dấu kín khỏi nước. Nhờ tính chầt này mà màng lipit có khả năng tự động khép kín, tái hợp nhanh mỗi khi bị mở ra, xé ra hay tiếp thu một bộ phận màng lipit mới vào màng.
Hình 3.7. Cấu trúc phân tử phospholipid
Các loại phân tử này xếp xen kẽ với nhau, từng phân tử có thể quay xung quanh chính trục của mình và đổi chỗ cho các phân tử bên cạnh hoặc cùng một lớp phân tử theo chiều ngang. Sự đổi chỗ này là thường xuyên, chúng còn có thể đổi chỗ cho nhau tại hai lớp phân tử đối diện nhau nhưng rất hiếm xảy ra so với đổi chỗ theo chiều ngang. Khi đổi chỗ sang lớp màng đối diện photpholipit phải cho phần đầu ưa nước vượt qua lớp tiếp giáp kỵ nước giữa hai lá màng cho nên cần có sự can thiệp của một hoặc một số prôtêin màng.
+ Cholesterol :
Màng sinh chất của Eukaryota bao giờ cũng có thêm một lipit steroit trung tính; Cholesterol. Màng Prokaryota không có cholesterol. Cholesterol là một loại phân tử lipit nằm xen kẽ các photpholipit và rải rác trong hai lớp lipit của màng. Cholesterol chiếm từ 25 đến 30% thành phần lipit màng tế bào và màng tế bào là loại màng sinh chất có tỉ lệ Cholesterol cao nhất, màng tế bào gan tỉ lệ Cholesterol còn caohơn : 40% trên lipit toàn phần. Thành phần còn lại của lipit màng là glycolipit (khoảng 18%) và acid béo kỵ nước (khoảng 2%).
– Các phân tử prôtêin màng tế bào :
Gọi là xuyên màng vì phân tử prôtêin có một phần nằm xuyên suốt màng lipit và hai phần đầu của phân tử thì thò ra hai phía bề mặt của màng.
Về ví dụ prôtêin xuyên màng có thể kể:
– Glycophorin : một loại prôtêin xuyên màng có phần kỵ nước xuyên màng ngắn.
Chuỗi polypeptit có đuôi cacboxyl ưa nước quay và trong bào tương, có thể tham gia vào việc liên kết với các prôtêin khác bên trong màng. Các glycophorin có thể mang các tên phân tử khác nhau. Chức năng của chúng cũng đa dạng như chức năng của lớp áo tế bào.(sẽ nói rõ hơn ở phần sau)
– Prôtêin band3 xuyên màng: loại này được nghiên cứu đầu tiên ở màng hồng cầu. Đó là một phân tử prôtêin dài, phần kỵ nước xuyên trong màng rất dài, lộn vào lộn ra tới 6 lần.
– Prôtêin màng ngoại vi
Loại này chiếm khoản 30% thành phầìn prôtêin màng gặp ở mặt ngoài hoặc mặt trong tế bào. Chúng liên kết với đầu thò ra hai bên màng của các prôtêin xuyên màng. Kiểu liên kết này được gọi là hấp phụ, không phải là liên kết cộng hóa trị mà bằng lực tĩnh điện hay bằng các liên kết kỵ nước.
Lấy ví dụ ở hồng cầu: Fibronectin làprôtêin ngoại vi, ở phía ngoài màng còn actin,spectrin, ankyrin, Band4.1 thì ở phía trong màng.
Nhiều prôtêin màng ngoại vi khác cũng đã được phát hiện ở phía ngoài màng, chúng tham gia cùng các oligosaccarit có mặt trong lớp áo tế bào hoặc dưới lớp áo tế bào, đõng các vai trò khác nhau.
– Cacbonhydrat màng tế bào
Glycolipit cũng vậy, có phần cacbonhydrat quay ra phía ngoài tế bào cũng liên kết với một acid gọi là gangliosit cũng mang điện âm và góp phần cùng với các glycoprôtêin làm cho hầu hết các mặt ngoài của hầu hết tế bào mang điện tích âm.
Cả 3 thành phần: lipit màng, prôtêin xuyên màng và prôtêin ngoại vi cùng với cacbonhydrat glycosyl hóa tạo nên một lớp bao phủ tế bào gọi là áo tế bào (cell coat).
Tính chất chung là như vậy nhưng từng vùng, từng điểm một, thành phần và cấu trúc rất khác nhau tạo nên các trung tâm các ổ khác nhau phụ trách các chức năng khác nhau như nhận diện, đề kháng, truyền tin, vận tải … Điều chú ý là prôtêin bào tương không có glycosyl hóa. Ở vi khuẩn Eubacteria hầu như không có glycosyl hóa.
Sự hình thành màng tế bào : màng chỉ được sinh ra từ màng.
Màng tế bào được nhân lên mạnh nhất là trước lúc phân bào khi bào tương nhân đôi thì màng tế bào nhân đôi đủ cho hai tế bào con. Bào quan trực tiếp tổng hợp nên màng mới là lưới nội sinh chất có hạt. Màng lipit do màng lưới nội sinh chất không hạt tổng hợp, prôtêin màng do các ribosom bám trên lưới nội sinh chất có hạt tổng hợp. Nguồn gluxit lấy từ bào tương và một phần không nhỏ do các túi gôngi cung câp thông qua các túi tiết và các túi thải chất cặn bã.
2. Chức năng chung của màng tế bào
– Bao bọc tế bào, ranh giới giữa tế bào và môi trường- Là hàng rào cho phép vật chất qua lại màng theo hai cơ chế thụ động và chủ động
– Truyền đạt thông tin bằng các tín hiệu hóa học và vật lý học
+ Nhận diện : nhận diện tế bào quen, lạ, kẻ thù
+ Kích thích hoặc ức chế tiếp xúc giữa các tế bào, tế bào với cơ chấtLàm giá thể cho các enzym xúc tác các phản ứng sinh học các loại trên màng, cố định các chất độc dược liệu, virut, đề kháng bằng các cấu trúc trên màng.
– Vi khuẩn gam âm: có hai lớp màng. Màng trong là màng tế bào phụ trách vận chuyển chủ động chính. Màng ngoài cho phép thấmcác chất có trọng lượng phân tử lớn từ 1000 trở lên. Chứa prôtêin tên là porin tạo nên các kênh vận chuyển các phân tử ấy. Ngoài còn liên kết với nhiều oligosaccarit và lipit. Sự liên kết này khác nhau tùy loài.
– Giữa hai lớp màng là khoảng gian màng chứa peptidoglycan, các prôtêin và oligosaccarit làm cho tế bào trở nên cứng. Khoảng gian màng này chứa các prôtêin do bào tiết ra.
– Peptidoglycan được cấu trúc bởi các polymer tuyến tính của disaccarit N-acetyl glucosamin – N – acetylmuramic -axit. Các chuỗi này liên kết chéo với nhau bởi các peptit nhỏ chứa cả D- amino – axitvà L- amino – axit thường gặp ở trong cácprôtêin
Hình 3.8. Cấu trúc màng prokaryota
– Vi khuẩn gam dương : vi khuẩn gam + như Bacillus polymyxa chỉ có một lớp màng plasma photpholipit, không có màng ngoài và khỏang gian màng. Peptidoglycan của chúng dày hơn ở gam âm và vi khuẩn tiết prôtêin thẳng ra môi trường.