c. Màng bảo vệ của tế bào vi sinh vật
3.5. SỰ TRAO ĐỔI THÔNG TIN QUA MÀNG TẾ BÀO
Bên cạnh sự trao đổi chất, tế bào còn trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài. Những thông tin đó có thể là những tín hiệu hoá học, nhiệt độ, ánh sáng,… Bộ phận tiếp nhận thông tin chính là các thụ thể (receptor) gắn trên màng sinh chất. Thông qua việc tiếp nhận những thông tin từ môi trường mà tế bào hoặc cơ thể có thể điều chỉnh các hoạt động sống một các phù hợp. Môi trường bên ngoài ở đây không chỉ hiểu đơn thuần là môi trường tự nhiên mà còn là môi trường ở bên trong cơ thể sinh vật. Ngay cả những tế bào ở sâu bên trong cơ thể sinh vật đa bào cũng có sự tiếp nhận thông tin.
Ở sinh vật đa bào, sự phối hợp hoạt động của các tế bào trong cùng một cơ thể là vô cùng cần thiết. Cơ thể sinh vật thực hiện điều đó thông qua một hệ thống các tín hiệu, chủ yếu dưới dạng các chất hoá học (hormone). Khi tiếp nhận tín hiệu hormone, các tế bào sẽ lập tức điều chỉnh hoạt động trao đổi chất một cách phù hợp. Khoảng cách giữa tế bào phát và tế bào nhận tín hiệu có thể cách xa mà cũng có thể ở ngay cạnh nhau. Mỗi trường hợp như vậy đều có phương thức gửi và nhận thông tin tương ứng.
Đối với các tế bào ở xa nhau, sự phát và nhận tín hiệu được thực hiện thông qua các hormone và thụ thể màng. Các tín hiệu hormone này xuất phát từ các tuyến nội tiết và đi đến các nơi trong cơ thể thông qua hệ thống mạch máu. Ví dụ, hormone glucagon do tuyến đảo tiết ra có tác động hoạt hoá các tế bào gan, làm tăng cường giải phóng glucose
vào máu... Một tín hiệu có thể mang ý nghĩa kích thích mà cũng có thể là ức chế các hoạt động của tế bào. Glucagon làm tăng glucose trong máu, còn isulin lại có vai trò ngược lại. Các thụ thể màng, bộ phận tiếp nhận thông tin ở tế bào, có bản chất là các protein xuyên màng. Một đầu của thụ thể thò ra ngoài màng và là nơi tiếp nhận các phần tử mang tín hiệu từ bên ngoài. Sự hình thành phức hệ phần tử mang tín hiệu - thụ thể (ligand-receptor) sẽ tạo nên một loạt các biến đổi dây chuyền, cuối cùng lan truyền đến đầu kia của thụ thể và làm thay đổi hoạt động của tế bào. Sau khi thực hiện chức năng, hormone sẽ rời ra ngoài và thụ thể lại trở về trạng thái bình thường. Trong nhiều trường hợp, sau khi chuyển vào trong tế bào, thông tin có thể được khuếch đại lên rất nhiều lần. Ví dụ, đối với hormone glucagon là từ 105 đến 109 lần. Vì thế nên chỉ cần một lượng rất nhỏ hormone cũng đủ làm biến đổi trên diện rộng hoạt động của các tế bào trong cơ thể.
Hình 3.6. Mô hình cấu tạo và hoạt động của xynap
Khi hai tế bào ở cạnh nhau muốn trao đổi thông tin thì điều đó sẽ được thực hiện thông qua các cấu trúc chuyên biệt nằm ở màng. Đối với hai tế bào thần kinh, đó là các xynap hoá học hoặc xynap điện. Còn ở hai tế bào bình thường thì đó là các cầu nối tế bào (gap).
KẾT LUẬN
Như vậy màng sinh học bao gồm nhiều loại trong đó màng sinh chất là nền tảng. Màng sinh chất được cấu tạo chủ yếu là lớp kép lipid trong đó phospholipid đóng vai trò chính. Phospholipid bao gồm các loại khác nhau, mỗi loại đều có những chức năng sinh học nhất định. Các glycerolphospolipid đóng vai trò chủ yếu, là cấu tử cơ sở của màng sinh chất, phần lớn glycerophospholipid được dẫn ra từ 1,2-diacylglycerol. Glycerophospholipid có hàm lượng rất cao trong mô thần kinh, tim, gan, trứng của động vật có xương sống và trong hạt của thực vật. Glycerophospholipid chủ yếu bao gồm axit phosphatidic, phosphatidylcholin, phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin, phosphatidylinositol, phosphatidylglycerol. Axit phosphatidic là chất đầu trong sinh tổng hợp triacylglycerol và các glycerol phospholipid khác chiếm 1-5 % tổng phospholipid của các tế bào lấy ra từ thực vật. Phosphatidylcholin (lecithin) là phospholipid có nhiều nhất trong động vật và thực vật, chiếm tới gần 50% tổng số phospholipid, vừa đóng vai trò chuyển hóa, vừa đóng vai trò cấu tạo màng tế bào. Đặc biệt, nó chiếm một tỷ lệ rất cao ở màng ngoài của màng tế bào. Phosphatidylcholin cũng là thành phần chính tuần hoàn trong huyết tương (plasma) và là thành phần không thể thiếu của lipoprotein nhất là high density lipoprotein (HDL). Phosphatidylcholin có trong thành phần thức ăn hàng ngày chúng ta ăn vào. Cùng với phosphatidylserin thì phosphatidylethanolamin là những phosphoglycerid phổ biến. Phosphatidylinositol là một lipid quan trọng, thành phần quan trọng của màng và tham gia vào quá trình trao đổi chất cần thiết trong tất cả các loài thực vật và động vật thông qua một số chất chuyển hóa. Cardiolipin (phosphatidylglycerin và diphosphatidylglycerin) là một thành phần quan trọng của màng trong ty thể, cần thiết cho các chức năng tối ưu của nhiều enzym có liên quan đến chuyển hóa năng lượng của ty thể. Các kháng thể kháng cardiolipin có thể được phát hiện trong hội chứng kháng phospholipid như chứng huyết khối động mạch và tĩnh mạch, chứng giảm tiểu cầu, nhồi máu cơ tim, sảy thai lặp lại và các biến chứng thần kinh, cũng như ở một số bệnh nhân bị bệnh lupus ban đỏ hệ thống.
Sphingomyelin (hoặc ceramide phosphorylcholine) là một loại phospholipid bao
gồm một đơn vị ceramide với một nửa phosphorylcholine gắn vào vị trí số 1. Vì thế, nó tương tự sphingolipid của phosphatidylcholine. Nó là một thành phần phổ biến của màng tế bào động vật, từ động vật có vú đến động vật nguyên sinh. Như phosphatidylcholin, sphingomyelin có xu hướng tập trung lớn nhất trong màng tế bào, và đặc biệt là trong các màng ngoài của các tế bào.
Trong hệ thống màng sinh học thì màng sinh chất là loại màng xuất hiện đầu tiên trong quá trình tiến hoá, từ loại màng này sẽ phân hoá vào khối tế bào chất để tạo nên hệ thống màng nội bào phức tạp trong đó có cả màng nhân.
Màng sinh chất không phải là một hàng rào thụ động trong trao đổi chất giữa tế
bào với môi trường mà nó có tính chọn lọc. Trong tế bào màng sinh chất giúp cho việc tổ chức và điều hòa quá trình sinh học ở các xoang riêng biệt như màng nhân, màng ty thể, màng lạp thể vv… Có thể khẳng định màng tế bào có cấu trúc rất tinh vi, phù hợp với chức năng của nó.
Màng sinh chất được cấu tạo từ ba thành phần gồm lipid, protein và carbohydrat. Do lipid và protein chiếm tỷ lệ lớn trong màng nên người ta còn gọi màng sinh chất là màng lipoprotein, vì vậy, để có thể tìm hiểu được cấu trúc phân tử của màng sinh chất, trước hết xét mối quan hệ giữa lipid và protein. Tất cả các thuyết về cấu trúc màng sinh học đều tập trung vào việc mô hình hoá sự tương tác và phân bố trong không gian của lipid và protein, có thể kể đến như mô hình Davson-Danielli, mô hình khảm lỏng của Singer-Nicolson, quan điểm hiện đại về cấu trúc màng.
Màng sinh chất không phải là một cấu trúc cứng nhắc mà là một hệ thống có tính linh hoạt cao, có nhiều chức năng khác nhau như: nhận diện, đề kháng, truyền tin, vận tải…Một trong các chức năng quan trọng nhất của màng sinh chất là chức năng vận chuyển các chất. Màng tế bào kiểm soát sự vào ra của các chất bằng hai cách: bằng quá trình khuếch tán tự nhiên và bằng những cách chuyên chở đặc biệt. Màng sinh chất có chức năng kiểm soát sự vận chuyển các chất và trao đổi thông tin giữa tế bào và môi trường. Các chất cũng như các phân tử có thể vận chuyển qua màng về cả hai phía theo 3 phương thức: thụ động, chủ động (tích cực), xuất nhập bào.
MỤC LỤC
Bảng 1.2. Vị trí phân bố và tỷ lệ axit béo (mol %) trong phosphatidylcholine của một vài bộ phận trong động vật...10 Bảng 1.7. Thành phần axit béo trong phosphatidylinositol (wt %) ở một số động vật và thực vật...20