Cấu trúc tế bào và màng
Tế bào nhân chuẩn là một khoang được tổ chức không gian, trong đó một màng sinh chất liên tục, thấm chọn lọc ngăn cách môi trường bên trong với môi trường bên ngoài, và các màng nội bào phân chia tế bào thành các miền chức năng riêng biệt. Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về các thành phần cấu trúc chính của tế bào, bao gồm màng sinh chất, nhân, bào tương và tế bào chất, bộ xương tế bào, và sự tổ chức bất đối xứng mang lại cho nhiều tế bào hình dạng và tính phân cực xác định.
Definition
Cấu trúc tế bào và màng đề cập đến tổ chức kiến trúc của tế bào, trong đó các màng lipid kép phân định tế bào và các khoang bên trong của nó, trong khi bộ xương tế bào và các hệ thống phân cực liên quan xác định hình dạng, tính chất cơ học và sự bất đối xứng không gian.
Scope
Mục này là một tổng quan định hướng ngắn gọn về tổ chức cấu trúc của tế bào nhân chuẩn và các màng của nó, được coi là một chủ đề tham khảo trong sinh học tế bào. Nó trình bày cách các màng xác định các khoang và cách bộ xương tế bào và bộ máy phân cực tạo hình dạng cho tế bào. Các phần trình bày chi tiết về từng thành phần xuất hiện trong các chủ đề con; các bào quan dưới tế bào như ty thể và hệ thống nội màng được đề cập trong các lĩnh vực liên quan của sinh học tế bào.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào một màng lipid kép vừa bao bọc tế bào vừa duy trì tính thấm chọn lọc?
- Làm thế nào phần bên trong tế bào được phân chia thành nhân, bào tương và các khoang có màng bao bọc?
- Điều gì mang lại cho tế bào hình dạng đặc trưng và sức bền cơ học?
- Làm thế nào các tế bào thiết lập và duy trì sự bất đối xứng trước-sau hoặc đỉnh-đáy?
Key concepts
- Lớp lipid kép và phospholipid lưỡng tính
- Tính thấm chọn lọc và sự phân ngăn
- Protein màng (tích hợp và ngoại vi)
- Nhân và sự chứa đựng bộ gen
- Bào tương và tế bào chất
- Bộ xương tế bào (sợi actin, vi ống, sợi trung gian)
- Hình dạng và tính phân cực của tế bào
Key theories
- Mô hình khảm lỏng của màng
- Singer và Nicolson đề xuất rằng các màng sinh học là các chất lỏng hai chiều trong đó các protein hình cầu được nhúng vào và trôi nổi trong một lớp lipid kép lỏng, thay thế các mô hình lớp tĩnh trước đó và giải thích tính di động bên và tính bất đối xứng của các thành phần màng.
Mechanisms
Các phospholipid lưỡng tính tự lắp ráp thành một lớp kép có lõi kỵ nước tạo thành hàng rào đối với các ion và chất tan phân cực, trong khi các protein nhúng làm trung gian cho sự vận chuyển chọn lọc, tín hiệu và sự bám dính; thành phần và sự phân bố lipid màng định hình các tính chất này. Màng nhân, một màng kép liên tục với lưới nội chất, ngăn cách bộ gen với tế bào chất. Trong tế bào chất, bào tương là một pha nước đông đúc, và một mạng lưới bộ xương tế bào gồm các sợi actin, vi ống và sợi trung gian cung cấp hỗ trợ cơ học, tạo lực và tổ chức bên trong. Bộ máy phân cực định hướng sự bất đối xứng của màng và bộ xương tế bào để tạo cho tế bào các miền riêng biệt.
Clinical relevance
Hiểu biết về cấu trúc tế bào là nền tảng của mô học, bệnh học và sinh học tế bào trong khoa học sức khỏe, bởi vì nhiều quá trình bệnh lý liên quan đến sự thay đổi màng, bộ xương tế bào hoặc kiến trúc nhân. Lĩnh vực này mô tả tổ chức cấu trúc bình thường cho mục đích tham khảo và giáo dục và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.
Evidence & guidelines
Bản mô tả cấu trúc được tóm tắt ở đây dựa trên một truyền thống lâu đời về kính hiển vi điện tử, hóa sinh và sinh học tế bào được củng cố trong các sách giáo khoa tiêu chuẩn như của Alberts và các đồng nghiệp, cùng với các công trình cơ bản ban đầu như mô hình khảm lỏng. Đây là sinh học tế bào mô tả chứ không phải tài liệu hướng dẫn lâm sàng.
History
Kính hiển vi quang học đã tiết lộ tế bào và nhân của nó vào thế kỷ XIX, và thuyết tế bào đã thiết lập tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống. Kính hiển vi điện tử thế kỷ XX đã phân giải màng và các bào quan ở cấp độ siêu cấu trúc, và hóa sinh đã đặc trưng hóa lớp lipid kép. Mô hình khảm lỏng năm 1972 đã tích hợp những phát hiện này thành một bức tranh động về màng vẫn là khuôn khổ tổ chức, sau đó được tinh chỉnh bằng các công trình về tính không đồng nhất của lipid và các miền màng.
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Bruce Alberts
Related topics
Seminal works
- singer-nicolson-1972
- alberts-2015
Frequently asked questions
- Điều gì giữ màng tế bào lại với nhau nếu nó là một chất lỏng?
- Hiệu ứng kỵ nước: các phospholipid lưỡng tính tự sắp xếp để các đuôi axit béo của chúng được che chắn khỏi nước, tạo thành một lớp kép ổn định vẫn được giữ lại với nhau trong khi các lipid và protein riêng lẻ vẫn có thể di chuyển bên.
- Sự khác biệt giữa cấu trúc tế bào và bào quan là gì?
- Cấu trúc tế bào là tổ chức kiến trúc tổng thể của tế bào, bao gồm các màng, bộ xương tế bào và hình dạng của nó; bào quan là các khoang chuyên biệt hoặc có màng bao bọc cụ thể trong kiến trúc đó, được xử lý chi tiết trong các mục liên quan.