Sinh lý tế bào, đại cương và cấu trúc chức năng tế bào và màng tế bào

Sinh lý tế bào, đại cương và cấu trúc chức năng tế bào và màng tế bào

Đại cương về chức năng tế bào

Tế bào là đơn vị nhỏ nhất của sự sống, là đơn vị cấu trúc và chức năng của mọi sinh vật cũng như của người. Cơ thể người có từ 75 đến 100 triệu triệu tế bào. Muốn hiểu chức năng sinh lý các cơ quan, các cấu trúc cơ thể, trước hết hãy nên tìm hiểu cấu trúc và những chức năng cơ bản của tế bào và các phần tế bào.

Tế bào có màng, bào tương, nhân, các bào quan. Tế bào có các chức năng trao đổi chất, thực bào, tiêu hóa, tổng hợp protein, sinh năng lượng, v.v… Một số vấn đề cũng thuộc sinh lý tế bào, nhưng bàn bạc ở chỗ khác có nhiều thuận tiện hơn, như ty thể, phân giải protein sẽ giới thiệu ở bài Chuyển hóa và điều nhiệt. Bài này tập trung vào hai vấn đề có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với các chức năng sinh lý của các cơ quan và của toàn cơ thể, đó là màng tế bào và chức năng vận chuyển chất qua màng.

Sơ lược về tế bào và màng tế bào

Cấu trúc chức năng màng tế bào.

Màng là bao hàm cả màng bọc xung quanh toàn tế bào, và các màng bên trong tế bào: bao bọc nhân tế bào và bao bọc các bào quan như ty thể, bộ Golgi, v.v… Tuy có nhiều loại màng như vậy, nhưng các loại đều có thuộc tính và chức năng cơ bản giống nhau, chúng ta sẽ chỉ xem xét những điểm chung của màng tế bào mà thôi.

Màng tế bào đàn hồi, rất mỏng, bề dày chỉ từ 7,5 đến 10 nanomet (1nm = 10 9 mét), thành phần chủ yếu là protein và lipid

PX: protein xuyên; PR: protein rìa.

Lõi kép lipid của màng tế bào.

Cấu trúc cơ bản màng tế bào là một lớp kép lipid, đó là một lá lipid rất mỏng bề dày chỉ có hai phân tử, lá mỡ mỏng này liên tục bao quanh tế bào. Lác đác đây đó trên lá mỡ mỏng có những phân tử lớn protein cầu. Thành phần hóa học của lớp kép hầu như toàn là phospholipid và Cholesterol. Phospholipid có hai đầu, một đầu là gốc phosphat ưa nuóc, đầu kia là các gốc acid kị nước. Cholesterol cũng có hai đầu, môt đầu là gốc hydroxyl ưa nước, còn đầu kia là nhân Steroid kị nước (tan trong mỡ ). Thế là cả hai loại phân tử đó đều giống nhau ở chỗ có một đầu ưa nước,một đầu kị nước. Đầu kị nước bị nước gian bào cũng như nước nội bào đẩy, nên quay vào trong gặp nhau, hấp dẫn lẫn nhau, đố là phần kị nước tức là phần mỡ chiếm lớp giữa hai lớp kép của màng, còn phần ưa nước thì quay ra mặt ngoài tiếp giáp với nước bao quanh.

Lớp lipid đó là rào ngăn các chất tan trong nước, như glucose, các ion, v.v. còn các chất tan trong mỡ như oxy, carbon dioxid, rượu, thì qua màng dễ dàng.

Đặc điểm lớp kép lipid là mềm mại chứ không cứng đờ, có thể uốn khúc trượt đi trượt lại.

Các protein của màng tế bào.

Có các khối protein cầu, nổi bập bênh trên lớp kép mỡ, hầu hết đó là glycoprotein. Có hai loại protein, một là protein xuyên, phân tử protein này nằm xuyên qua màng thò ra hai bên mặt, còn loại nữa là protein rìa (còn gọi là ngoại vi) chỉ bám vào một bên mặt của màng mà không thâm nhập vào lớp màng.

Nhiều phân tử protein xuyên làm thành những kênh (hoặc gọi là lỗ ) qua đó các chất tan trong nước, đặc biệt các ion có thể khuếch tán qua lại giữa dịch ngoại bào và dịch nội bào. Các protein đó không là những cái cửa mở thụ động để các chất tụ do qua lại, mà là protein có thuộc tính chọn lọc, cho phép một chất này khuếch tán qua ưu tiên hơn chất khác. Một số phân tử protein xuyên lại là những protein mang (carrier, tức là làm nhiệm vụ mang, vận chuyển) có chức năng vận chuyên chất theo chiều ngược với chiều khuếch tán tự nhiên, gọi là vận chuyển tích cực. Một số phân tử protein khác nữa lại có hoạt tính men.

Các protein rìa thường hoàn toàn ở một bên mặt phía trong của màng, và bám vào các protein xuyên, chúng có chức năng và hoạt tính hầu như hoàn toàn là men.

Các glucid của màng tế bào. Áo glucid

Các glucid của màng hầu như bao giờ cũng hòa hợp với protein và với lipid dưới dạng các glycoprotein và các glycolipid. Phần lớn các protein xuyên là các glycoprotein và chừng một phần mười số phân tử lipid là các glycolipid. Như vậy hầu như bao giờ phần protein cũng nằm chìm trong bề dày màng tế bào, còn phần “glucid” của các phân tử đó thì thò ra phía ngoài tế bào và lắc lư ra mặt ngoài của tế bào. Lại có các hợp chất glucid gọi là proteoglycan. Đó là những phân tủ glucid bám xung quanh cái lõi nhỏ là protein, lõi protein thì thường nằm chìm trong lớp màng, còn phần glucid bám vào phía mặt ngoài của màng, và bám một cách lỏng lẻo.Thế là toàn bề mặt ngoài tế bào có một lớp áo glucid lỏng lẻo gồm phần glucid của ba loại hợp chất kể trên (glycoprotein, glycolipid và proteoglycan), lớp áo đó được gọi là áo glucid hay vỏ glucid (glycocalix).

Cái áo đó gồm những mấu glucid ( những đuôi glucid ) bám vào mặt ngoài tế bào và có nhiều chức năng quan trọng như sau: (1) các mấu glucid thường tích diện âm, làm cho toàn lớp áo mặt ngoài tế bào tích điện âm và xua đẩy những vật có tích điện âm; (2) có khi áo glucid tế bào này bám vào áo glucid tế bào khác, như vậy làm các tế bào dính nhau; (3) nhiều glucid là những chất cảm thụ (receptor) có chức năng gắn hormon, và khi gắn như vây, nó hoạt hóa phân tử protein xuyên mà nó gắn vào, phân tử này lại hoạt hóa một loại men nội bào; (4) một số tham gia phản ứng miễn dịch.

Tóm lại màng tế bào có đăc điểm cấu trúc không chỉ liên quan đến chức năng bao bọc về mặt cơ học như môt cái túi đựng, mà trên màng tế bào có nhiều cấu trúc liên quan đến nhiều chức năng quan trọng của tế bào.