6
Chương 1
Những đặc điểm cơ bản của màng tế bào
1.1 Lịch sử nghiên cứu màng
- Năm 1655, Robert Hooke là người đầu tiên đưa ra khái niệm tế bào. Ông cho
rằng tế bào là những khoang nhỏ trong đó có chứa đầy đủ các bào quan đảm bảo
cho sự sống của một tế bào và cơ thể.
- Năm 1674, Anthoni Van Leeuwenhoek đã chế ra một chiếc kính hiển vi quan
sát thấy nút bấc có nhiều hình nhất định, cũng như thấy nhiều loại tế bào nguyên
sinh động vật, có loại chuyển động nhanh. Ông quan sát thấy các vi sinh vật nhỏ
bé, thậm chí cả hồng cầu và đưa ra khái niệm về cơ thể loại đơn bào và cơ thể
loại đa bào và về sau Schleiden và Theo Dor Schwan (1835 - 1839) đưa ra khái
niệm về tế bào và mô (tissue) là gồm nhiều tế bào cùng chức năng kết hợp. Các
mô có sự biệt hoá chịu trách nhiệm riêng nhưng đều chứa nhiều tế bào. Tế bào
dù đơn bào hay đa bào vẫn có một màng để ngăn cách tế bào với môi trường
xung quanh.
- Từ 1880, tức là hơn 200 năm sau quan niệm của Robert Hooke việc nghiên cứu
tế bào mới trở nên phổ biến hơn.
- Nageli quan sát thấy khả năng di chuyển của vật chất qua màng tế bào sống rất
khó khăn nhưng ở những tế bào bị chết hoặc bị tổn thương, các chất ở môi
trường dễ dàng xâm nhập vào tế bào. Do đó, nhờ có tính thấm chọn lọc của lớp
màng bảo vệ đặc biệt, tế bào có thể duy trì cân bằng cho hoạt động sống.
Trong các năm cuối thế kỷ XIX, Pfefer đã tiến hành thí nghiệm đo sự thẩm thấu của
màng tế bào và đưa ra hai kết luận quan trọng:
+ Tế bào được bao bởi một lớp màng đặc biệt gọi là màng sinh chất (cytoplasmic
membrane).
+ Màng này là hàng rào vạn năng chỉ cho nước đi qua trong khi các chất điện ly, muối
khoáng và các chất tan đi qua một cách chọn lọc và khó khăn.
- Năm 1889, Overton nhận thấy tốc độ di chuyển những chất không phân cực (dung
môi hữu cơ) đi qua màng rất dễ còn các chất phân cực đi qua khó, nên ông cho rằng màng

Branton. Thêm vào đó các nghiên cứu của Bretsher đã chứng minh rõ ràng màng sinh chất
chứa các loại phân tử protein xuyên qua màng lipid kép.
1.1.1
Các đặc điểm chung biểu hiện tính đa dạng và tính bất đối xứng của
màng sinh học

Các màng sinh học rất da dạng về thành phần, cấu trúc cũng như chức năng tuỳ vào
loại tế bào và loại sinh vật và tuỳ thuộc vào sự khác nhau của các kiểu bào quan. Tuy
nhiên, chúng giống nhau ở một số thuộc tính quan trọng sau:
Màng có cấu trúc dạng bản, chỉ dày cỡ vài phân tử, hình thành nên các ranh giới khép
kín giữa các khoang khác nhau. Độ dày của hầu hết các màng đơn vị sinh chất nằm trong
khoảng 60nm – 100nm.
Màng bao gồm chủ yếu các lipid và các protein. Tỷ lệ về khối lượng của chúng tương
ứng khoảng từ 1: 4 đến 4 : 1. Các màng cũng chứa các hydratcarbon được liên kết với các
phân tử lipid và protein.
Các lipid màng là những phân tử tương đối nhỏ, có một nửa ưa nước và một nửa kỵ
nước. Những lipid này sẽ hình thành tức thì các tấm lipid kép (lipid bilayer) trong môi
trường nước. Những lớp kép lipid này là hàng rào ngăn cản các phân tử phân cực vượt qua.
Các protein đặc hiệu tạo nên các chức năng chuyên biệt của màng. Các protein đóng
vai trò là các bơm, kênh, thụ thể, các bộ máy chuyển đổi năng lượng và các enzym. Các
protein màng được gắn vào lớp lipid kép, tạo ra môi trường thích hợp cho hoạt động của
chúng.

8
Màng được cấu thành bởi các cấu tử không liên kết cộng hoá trị với nhau. Thành phần
protein và các phân tử lipid được néo vào nhau bởi nhiều tương tác không cộng hoá trị,
chúng mang tính hợp tác. Đó là tương tác kị nước, tương tác ion, liên kết hyđro, lực
Vandecvan.
Màng không đối xứng, hai bề mặt của một màng sinh chất thường khác nhau về thành
phần và tính chất của các phân tử lipid và protein.

Màng sinh học có cấu trúc bao quanh tế bào và các bào quan. Màng không những giúp
cho các bào quan cũng như tế bào có một hình dạng nhất định, hình thành một hệ thống

9
hoạt động riêng biệt mà màng còn là nơi thực hiện quá trình trao đổi vật chất, thông tin
giữa môi trường bên trong và môi trường bên ngoài, giúp cho các tế bào và bào quan có thể
tồn tại và phát triển.
Cấu trúc màng sinh học là một nội dung được nhiều nhà khoa học quan tâm và nghiên
cứu. Cho đến nay đã có rất nhiều mô hình được đưa ra, tuy nhiên có hai mô hình được
nhắc đến nhiều nhất đó là mô hình của Davson-Danielli và mô hình khảm lỏng của Singer-
Nicolson.

10

1.2.1 Mô hình Davson-Danielli
Theo mô hình này, màng sinh học là một lớp kép các phân tử lipid liên tục với các
protein ở lớp bề mặt của cả hai mặt trong và ngoài giữ cho các phân tử lipid có sự phân bố
bền vững hơn. Để giải thích cho tính thấm của màng, các tác giả mô hình này cho rằng trên
màng có các kênh được lót bởi protein (còn gọi là các lỗ) có kích thước khoảng để cho
các chất thấm qua (hình 1.1).
o
A1

Hình 1.1.
Mô hình cấu trúc màng sinh chất của Davson – Danielli (1935)

Tiếp theo, dựa vào các nghiên cứu bằng hiển vi điện tử Robertson (1960) đã đưa ra
khái niệm về “màng đơn vị” và đưa ra mô hình màng đơn vị. Theo mô hình này, tất cả
màng sinh học bao quanh tế bào và các lớp màng bao quanh bào quan, màng neuron thần
kinh (myelin) đều biểu hiện ba vùng sáng tối dưới kính hiển vi điện tử (trilaminar) có cấu