Cấu trúc màng sinh chất

Màng sinh chất là lớp lipid kép bao bọc tế bào, một cấu trúc lỏng hai chiều được tạo thành từ các lipid lưỡng tính và các protein nhúng vào.

Definition

Màng sinh chất là một lớp kép gồm các lipid lưỡng tính, chủ yếu là phospholipid, cùng với các protein và carbohydrate liên kết, tạo thành ranh giới có tính thấm chọn lọc của tế bào.

Scope

Chủ đề này bao gồm thành phần của màng sinh chất, sự tự lắp ráp của phospholipid thành lớp kép, tính bất đối xứng của hai lớp, các loại và vai trò của protein màng, cũng như tính lỏng và tổ chức được thể hiện qua mô hình khảm lỏng.

Core questions

• Tại sao phospholipid tự phát hình thành lớp kép trong nước?
• Protein liên kết và định hướng trong màng như thế nào?
• Điều gì mang lại tính lỏng cho màng, và những yếu tố nào điều chỉnh nó?
• Tại sao hai lớp của lớp kép có thành phần khác nhau?

Key theories

Mô hình khảm lỏng

Màng là một lớp lipid kép lỏng trong đó các protein được phân tán và có thể khuếch tán theo chiều ngang, cung cấp một giải thích thống nhất về cấu trúc và động lực học của màng.

Mechanisms

Phospholipid có đầu ưa nước và đuôi kỵ nước, vì vậy trong môi trường nước, chúng tự lắp ráp thành một lớp kép che giấu các đuôi khỏi dung môi. Cholesterol và mức độ bão hòa của đuôi điều chỉnh tính lỏng. Các protein xuyên màng (integral proteins) trải dài hoặc chèn vào lớp kép thông qua các vùng kỵ nước, trong khi các protein ngoại vi (peripheral proteins) gắn vào bề mặt; lớp kép không đối xứng, với các lipid và glycoprotein mang carbohydrate khác biệt hướng ra bên ngoài. Sự khuếch tán bên (lateral diffusion) mang lại cho màng đặc tính khảm, lỏng của nó.

Clinical relevance

Cấu trúc màng quyết định cách tế bào tương tác với môi trường xung quanh, tổ chức các thụ thể bề mặt và duy trì ranh giới ngăn cách, và nó là nền tảng cho toàn bộ sinh học màng và tế bào. Cách trình bày ở đây mang tính mô tả và không mang tính kê đơn.

History

Các thí nghiệm đơn lớp và đề xuất lớp kép của Gorter và Grendel đã thiết lập nền tảng lipid của màng; mô hình khảm lỏng của Singer–Nicolson năm 1972 sau đó đã tổng hợp dữ liệu về lipid và protein thành quan điểm hiện đại về cấu trúc màng.

Key figures

• S. Jonathan Singer
• Garth Nicolson
• Irving Langmuir

Seminal works

• singer1972
• alberts2014

Frequently asked questions

Tại sao màng sinh chất là lớp kép?

Phospholipid có đầu ưa nước và đuôi kỵ nước, vì vậy trong môi trường nước, chúng sắp xếp thành hai lớp với các đuôi hướng vào trong, tránh xa nước.

Điều gì làm cho màng có tính lỏng?

Các lipid không cố định mà di chuyển trong lớp của chúng; mức độ lỏng phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, mức độ bão hòa của đuôi lipid và hàm lượng cholesterol.