LỚP KÉP LIPID: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Lớp kép lipid là một màng mỏng, hai phân tử, nhiều lớp của lipid lưỡng tính, nghĩa là, chúng chứa một phần kỵ nước và một phần khác ưa nước. Nó có độ thẩm thấu rất thấp đối với các ion, cũng như đối với hầu hết các phân tử hòa tan trong nước, tuy nhiên nó rất dễ thấm nước.

Trong dung dịch nước, các lipid phân cực, chẳng hạn như phosphoglycerid, liên kết với nhau để tạo thành các dạng tập hợp khác nhau, được gọi là mixen, lipid đơn lớp và lớp kép. Trong các cấu trúc này, các đầu của lipit phân cực, ưa nước, hướng ra bên ngoài để tiếp xúc với nước, trong khi các đuôi (kỵ nước) đều được sắp xếp ở đầu ngược lại.

Sơ đồ về sự sắp xếp lipid có thể có ở rìa lỗ thông qua lớp kép lipid. Lấy và chỉnh sửa từ: MDougM.

Các sinh vật có màng tế bào được tạo thành chủ yếu từ phospholipid và glycolipid, tạo thành lớp kép lipid. Lớp kép này tạo thành một hàng rào thẩm thấu cho phép điều chỉnh hàm lượng bên trong của muối và chất điện giải của tế bào. Để đạt được điều này, chúng có cấu tạo gọi là bơm ion.

Các nhà khoa học đầu tiên đề xuất mô hình lớp kép lipid cho màng tế bào là Tiến sĩ Evert Gorter và F. Grendel (1925), từ Đại học Leiden, Hà Lan, một mô hình đã được xác nhận vào năm 1950 bằng các nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử.

Có một số ứng dụng hiện tại và tiềm năng của lớp kép lipid, nhưng cho đến nay, cách nói thương mại thành công nhất là việc sử dụng các túi nhân tạo (liposome) trong y học, để sử dụng thuốc cho bệnh nhân ung thư.

nét đặc trưng

Lớp kép lipid là cấu trúc phiến rất mỏng và dễ vỡ có một số đặc điểm sinh học quan trọng như:

Tính thấm

Một trong những đặc điểm chính của lớp lipid kép là tính thấm có chọn lọc. Thật vậy, những màng này rất không thấm các ion và hầu hết các phân tử phân cực, với nước là một ngoại lệ quan trọng, vì nó có thể dễ dàng đi qua màng.

Một ví dụ về tính thấm chọn lọc này là natri và kali, các ion của chúng đi qua màng chậm hơn nước một triệu lần. Mặt khác, indole, một hợp chất hữu cơ dị vòng, đi qua màng với tốc độ cao gấp hàng nghìn lần tryptophan, một phân tử khác có cấu trúc tương tự.

Ngay cả trước khi biết bản chất kép của màng, nhà khoa học Charles Overton đã chỉ ra (1901) rằng hệ số thấm của các phân tử nhỏ liên quan trực tiếp đến độ hòa tan tương đối mà chúng có trong dung môi hữu cơ và trong nước.

Không đối xứng

Mỗi lớp tạo nên màng có cấu trúc và chức năng khác với lớp kia. Một ví dụ chức năng của sự không đối xứng này là bơm natri-kali. Bơm này có trong màng sinh chất của đại đa số tế bào của sinh vật bậc cao.

Bơm Na ⁺ - K ⁺ được định hướng theo cách nó đẩy Na ⁺ ra khỏi bên trong tế bào, đồng thời đưa các ion K ^{+ vào} . Ngoài ra, phương tiện vận chuyển này cần năng lượng dưới dạng ATP để hoạt hóa và chỉ có thể được sử dụng nếu nó ở bên trong tế bào.

Các thành phần của mỗi lớp cũng khác nhau, các protein màng được tổng hợp và chèn một cách không đối xứng vào lớp kép, giống như lipid, nhưng lớp sau, không giống như protein, không thể hiện sự bất đối xứng tuyệt đối, ngoại trừ của glycolipid.

Trong trường hợp hồng cầu, ví dụ, sphingomyelin và phosphatidylcholine nằm ở lớp ngoài của màng, trong khi phosphatidylethanolamine và phosphatidylserines được định vị bên trong. Tuy nhiên, Cholesterol là thành phần cấu tạo của cả hai lớp.

Một trong những nguyên nhân gây ra sự không đối xứng trong sự phân bố của phospholipid là hầu hết các thành phần này được tổng hợp bên trong tế bào và do đó ban đầu được đưa vào lớp bên trong, và từ đó một số chúng sẽ di chuyển ra lớp ngoài với sự trợ giúp của các enzym được gọi là flipases.

Trôi chảy

Lớp kép lipid không phải là cấu trúc cứng, mà đúng hơn, chúng là cấu trúc chất lỏng và động, nơi lipid và nhiều protein liên tục di chuyển theo phương.

Lipid khuếch tán theo bên vào màng với tốc độ trung bình 2 µm / giây. Mặt khác, sự dịch chuyển theo bên của các protein trong lớp kép có thể khác nhau tùy thuộc vào loại protein; trong khi một số nhanh như lipid, một số khác vẫn bất động.

Mặt khác, sự khuếch tán ngang, còn được gọi là flip-flop, chậm hơn nhiều đối với lipid và chưa bao giờ được quan sát thấy trong protein.

Mặt khác, tính lưu động của màng có thể thay đổi tùy thuộc vào thứ tự tương đối của các axit béo của lipid. Khi tất cả các axit béo được sắp xếp theo thứ tự, lớp kép ở trạng thái cứng, trong khi ở trạng thái lỏng, chúng tương đối rối loạn.

Những thay đổi này có thể là do sự thay đổi của nhiệt độ; Sự chuyển đổi từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng xảy ra đột ngột khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng được gọi là nhiệt độ nóng chảy, phụ thuộc vào độ dài của chuỗi axit béo, cũng như mức độ không bão hòa của chúng.

Các lipid cấu thành của màng có bản chất khác nhau và do đó, có thể có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Do đó, ở các nhiệt độ khác nhau, pha rắn và lỏng có thể cùng tồn tại trong cùng một lớp kép.

Các tính năng khác

Các lớp kép lipid, nhờ tương tác cộng hóa trị và lực hấp dẫn van der Waals, có xu hướng mở rộng, cũng như tự đóng lại để không có các đầu tiếp xúc. Khả năng tự sửa chữa của nó cũng là đặc điểm, bởi vì thiếu tính liên tục sẽ không thuận lợi về mặt năng lượng cho cấu trúc của nó.

Kết cấu

Có nhiều mô hình khác nhau để giải thích cấu trúc của lớp kép lipid:

Davson và người mẫu Danielli

Nó được đề xuất vào năm 1935, và nó duy trì rằng màng chứa một giai đoạn hydrocacbon liên tục, được đóng góp bởi các chất béo tạo nên màng.

Mô hình màng tế bào Davson và Danielli. Lấy và chỉnh sửa từ: miguelferig.

Mô hình màng đơn vị

Được đưa ra bởi JD Robertson, giả thuyết này là một sửa đổi của mô hình Davson và Danielli. Ông công nhận rằng màng đơn vị được tạo thành từ một lớp kép hỗn hợp các chất béo phân cực.

Các lipid này được định hướng với các chuỗi hydrocacbon vào trong, tạo thành một lớp hydrocacbon liên tục, trong khi các đầu ưa nước hướng theo hướng ngược lại.

Ngoài ra, màng đơn nhất này được bao phủ ở cả hai mặt bởi một lớp phân tử protein được sắp xếp theo cách mở rộng.

Mô hình toàn cầu

Còn được gọi là mô hình đơn vị con. Theo mô hình này, các màng sẽ được tạo thành bởi một khảm các tiểu đơn vị lipoprotein lặp đi lặp lại giữa 4,0 và 9,0 nm.

Mô hình khảm chất lỏng

Nó được đề xuất bởi SJ Singer và GL Nicholson vào năm 1972 và là mô hình được chấp nhận nhiều nhất. Theo đó, các phospholipid của màng được sắp xếp thành hai lớp, tạo thành một ma trận các tinh thể lỏng.

Theo mô hình này, các phân tử lipid riêng lẻ có thể di chuyển tự do theo phương ngang, điều này giải thích tính linh hoạt, tính lưu động, tính kháng điện và tính thấm chọn lọc mà các màng này có.

Theo mô hình, các protein là một phần của lớp kép phải có dạng hình cầu. Ngoài ra, một số protein sẽ được nhúng một phần vào lớp kép, trong khi những protein khác sẽ được nhúng hoàn toàn vào nó.

Mức độ thâm nhập của các protein hình cầu vào lớp kép sẽ được xác định bởi trình tự axit amin của chúng, cũng như sự hiện diện của các nhóm R không phân cực trên bề mặt của các axit amin này.

Thành phần

Lớp kép tự nhiên được cấu tạo chủ yếu bởi các phospholipid. Đây là những hợp chất có nguồn gốc từ glycerol có đặc điểm là có một đầu ưa nước và hai đuôi kỵ nước.

Khi phospholipid tiếp xúc với nước, chúng có thể tổ chức theo những cách khác nhau. Dạng ổn định nhất là dạng thanh kép với các đuôi hướng vào trong và các đầu hướng ra ngoài của thanh kép.

Glycolipid cũng là một phần của lớp kép lipid. Những hợp chất này, như tên gọi của chúng đã chỉ ra, là lipid liên kết với đường, có nguồn gốc từ động vật từ một hợp chất được gọi là sphingocin.

Một thành phần quan trọng khác của màng là cholesterol, một loại lipid không xà phòng hóa. Nó có ở cả lớp trong và lớp ngoài của lớp kép. Nó có nhiều trong màng sinh chất hơn là trong màng của các bào quan.

Màng cũng liên kết với nhiều loại protein, có thể có hai loại, bên ngoài hoặc bên trong. Các protein ngoại vi hoặc ngoại vi liên kết lỏng lẻo với màng và có thể dễ dàng tách ra khỏi chúng.

Các protein nội tại hoặc tích phân liên kết chặt chẽ với lớp kép và không dễ dàng tách ra khỏi nó. Chúng đại diện cho khoảng 70% protein màng. Một số trong số chúng có chức năng như các cơ quan tiếp nhận tín hiệu từ bên ngoài tế bào và truyền vào bên trong tế bào.

Các protein khác có liên quan đến sự hợp nhất của hai lớp kép khác nhau. Trong số đó có những loại cho phép tinh trùng kết hợp với noãn trong quá trình thụ tinh; cũng là những thứ cho phép virus xâm nhập vào tế bào vật chủ.

Ngoài ra, bơm ion là các protein không thể thiếu đi qua lớp kép cho phép trao đổi các ion giữa bên trong và bên ngoài tế bào, thông qua lớp kép lipid, chống lại một gradient.

Đặc trưng

Chức năng sinh học chính của lớp kép lipid là ngăn cách các ngăn chứa nước với các thành phần khác nhau, chẳng hạn như tách nguyên sinh chất tế bào khỏi môi trường của nó. Nếu không có sự phân định vật lý này giữa các ngăn, cuộc sống như chúng ta biết sẽ là không thể.

Chức năng này quan trọng đến mức thực tế tất cả các sinh vật đều có một lớp màng cấu tạo từ một lớp kép lipid. Ngoại lệ được đại diện bởi một số loài vi khuẩn cổ, trong đó màng là một lớp lipid đơn.

Lớp kép lipid tham gia vào quá trình truyền xung thần kinh giữa các dây thần kinh. Các tế bào thần kinh không gắn liền với nhau về mặt vật lý mà được ngăn cách bởi một không gian ngắn gọi là khớp thần kinh. Các túi chứa chất dẫn truyền thần kinh can thiệp để kết nối không gian giữa các dây thần kinh này.

Một chức năng khác của lớp kép là đóng vai trò như một cơ sở cấu trúc hoặc khung nâng đỡ, mà một số hệ thống vận chuyển cũng như một số enzym đã được gắn chặt vào đó.

Các bào quan có lớp kép lipid

Ở sinh vật nhân sơ, lớp kép lipid chỉ có ở màng tế bào, còn ở sinh vật nhân thực có các bào quan hoặc bào quan khác nhau có thể có một hoặc hai lớp kép lipid.

- Các bào quan có hai lớp lipid kép

Cốt lõi

Bào quan tế bào có trong tế bào nhân thực và chứa hầu hết các vật chất di truyền được tổ chức trong nhiễm sắc thể.

Màng nhân được tạo thành từ hai lớp kép lipid ngăn cách nhau bởi một khoảng trống gọi là màng nhân. Cả hai lớp được gọi là màng nhân bên ngoài và bên trong và được phân biệt bởi thành phần protein của chúng.

Ti thể

Organelle phụ trách hô hấp tế bào, một quá trình cung cấp năng lượng cần thiết cho hoạt động của tế bào. Nó có một màng kép, bên ngoài nhẵn và bên trong gấp nếp, tạo thành lớp phấn mỏng như ngón tay.

Chức năng của các nếp gấp như vậy là làm tăng diện tích bề mặt bên trong, là nơi diễn ra các phản ứng trao đổi chất.

Ti thể. Lấy và chỉnh sửa từ: LadyofHats.

Lục lạp

Organelle hiện diện ở thực vật bậc cao và các sinh vật nhân thực quang dưỡng khác. Nó có hai lớp lipid kép đồng tâm ngăn cách nhau bởi một khoảng không gian giữa các màng. Lớp bên ngoài xốp hơn lớp bên trong do sự hiện diện của các protein được gọi là porin.

- Các bào quan có lớp kép lipid

Ngoài màng sinh chất, đã được thảo luận nhiều trong bài báo này, các bào quan khác, chẳng hạn như lưới nội chất, bộ máy Golgi và lysosome, có một lớp kép lipid.

Lưới nội chất (ER)

Một phức hợp của màng tế bào chất liên kết (ER thô) hoặc không (ER trơn) với ribosome và tham gia vào quá trình tổng hợp lipid và phospholipid (ER trơn) hoặc peptit và protein (ER thô), nhờ vào các ribosome được gắn vào tường.

bộ máy Golgi

Một phức hợp của các màng có thành trơn liên quan đến việc lưu trữ, biến đổi và đóng gói các chất protein.

Lysosome

Các bào quan dạng hột có chứa các enzym tham gia vào quá trình phân hủy các vật chất lạ. Chúng cũng làm suy giảm các thành phần tế bào không cần thiết và thậm chí cả các tế bào bị hư hỏng hoặc chết.

Các ứng dụng

Ứng dụng chính của lipid kép là trong lĩnh vực y học. Liposome là cấu trúc dạng mụn nước được giới hạn bởi lớp lipid kép. Chúng được hình thành nhân tạo do dao động âm thanh của huyền phù phosphoglyceride trong nước.

Nếu các ion hoặc phân tử được bao gồm trong huyền phù nước, thì một số nguyên tố này sẽ được chứa trong liposome. Dựa trên những nguyên tắc này, thuốc đã được đóng gói trong dung dịch trong liposome.

Các liposome chứa thuốc được đưa vào cơ thể bệnh nhân. Khi vào bên trong, chúng sẽ di chuyển qua hệ thống máu, cho đến khi chúng đến được nơi mục tiêu. Tại nơi đến, họ phá vỡ và phát hành nội dung của họ.

Việc sử dụng hai lớp lipid làm cảm biến sinh học để chẩn đoán bệnh cũng đã được thử nghiệm; cũng như khả năng phát hiện vũ khí sinh học. Cuối cùng, nó đã được thử nghiệm thành công về khả năng thẩm thấu của thuốc.

Người giới thiệu

1. OS Andersen, II Koeppe, E. Roger (2007). Độ dày Bilayer và Chức năng của màng protein: Một viễn cảnh tràn đầy năng lượng. Đánh giá hàng năm về lý sinh và cấu trúc phân tử sinh học.
2. Lớp kép lipid. Trong Ecured. Phục hồi từ ecured.com.
3. Lớp kép lipid. Trên Wikipedia. Khôi phục từ wikipedia.org.
4. A. Lehninger (1978). Hóa sinh. Ediciones Omega, SA
5. L. Stryer (1995). Hóa sinh. WH Freeman và Công ty, New York.
6. RB Gennis (1989). Các màng sinh học. Springer-Verlag.
7. MS Bretscher (1972). Cấu trúc Bilayer Lipid không đối xứng cho Màng sinh học. Bản chất Sinh học mới.