Tháng Một 16, 2017

Màng tế bào – ABCs

CHƯƠNG 1: Màng Tế bào

DS. Nguyễn Quang Việt, Cựu sinh viên dược ĐH Dược HN

“Các kiểu giáp trụ rất đa dạng và thay đổi từ thập kỷ này sang thập kỷ khác, những phần cơ bản một bộ áo giáp bao gồm các tấm che có các vòng kim loại nhỏ móc vào nhau: mảnh che ngực, tấm che phía dưới, tấm che cánh tay, tấm che đùi và chân, mọi chiến binh mặc áo giáp sắt dài hoặc ngắn và áo giáp da hoặc chiến bào bằng vải: áo dài độn hoặc áo dài… áo giáp ngắn bó sát che cổ, khuỷu tay và các khớp; găng tay, tấm liên kết bảo vệ bàn tay.”

A DISTANT MIRROR, BARBARA W. TUCHMAN

Màng tế bào là lớp áo giáp bảo vệ bao quanh vi khuẩn và cho phép chúng tồn tại trong môi trường đa dạng và khắc nghiệt. Màng tế bào ở một số vi khuẩn bao gồm màng sinh chất hay màng tế bào chất (cytoplasmic membrane) bao quanh bởi một lưới bền chắc và không linh động gọi là vách tế bào (cell wall) hay thành tế bào (Hình 1-1.); các vi khuẩn này gọi là vi khuẩn gram dương. Ngược lại, màng tế bào của vi khuẩn gram âm bao gồm màng tế bào chất bao quanh một vách tế bào mỏng được bao quanh lớp màng lipid thứ hai gọi là màng ngoài (outer membrane). Màng ngoài gồm nhiều phân tử lipopolysaccharid (LPS), phân tử này rất độc hại đối với con người. Khoảng trống giữa màng ngoài và màng tế bào chất có thành tế bào gọi là không gian periplasmic hoặc periplasm. Dù vi khuẩn gram dương hay gram âm thường có thể xác định được theo kỹ thuật nhuộm gram, vi khuẩn gram dương bắt màu xanh hoặc tím còn vi khuẩn gram âm bắt màu hồng. Nhuộm gram thường là bước đầu tiên phòng thí nghiệm vi sinh bệnh viện sử dụng để xác định một loại vi khuẩn chưa được biết từ một mẫu lâm sàng.

Giống như các tế bào của con người, màng tế bào chất ngăn các ion đi vào hoặc ra khỏi chính các tế bào đó, giữ cho tế bào chất và các thành phần vi khuẩn với định dạng xác định. Vách tế bào là lớp bền chắc giúp cho vi khuẩn có hình dạng đặc trưng và bảo vệ vi khuẩn khỏi tác động cơ học và thẩm thấu. Ở vi khuẩn gram âm, màng ngoài đóng vai trò như một hàng rào bảo vệ bổ sung và ngăn ngừa nhiều chất xâm nhập vào vi khuẩn.Tuy nhiên, lớp này cũng chứa các kênh, gọi là các porin cho phép một số hợp chất như các phân tử được sử dụng trong quá trình chuyển hóa của vi khuẩn đi qua.

Do các tế bào của con người không có thành tế bào, cấu trúc này là một mục tiêu lý tưởng cho các tác nhân kháng khuẩn. Để đánh giá cách các tác nhân này làm việc, đầu tiên chúng ta phải hiểu được cấu trúc của thành tế bào. Phức hợp phức tạp này do một chất gọi là peptidoglycan tạo thành, bản thân chất đó gồm các polyme đường mạch dài. Các polyme lặp lại hai chất đường: TV-Acetylglucosamin và AT-acetyl-muramic acid (Hình 1-2.). Nếu thành tế bào bao gồm chỉ riêng các polyme sẽ là khá yếu. Tuy nhiên, chuỗi bên peptid mở rộng từ các loại đường trong polyme và tạo thành các liên kết chéo, một peptid với một peptid khác. Những liên kết chéo tăng độ bền vững đáng kể thành tế bào, cũng như liên kết ngang của các vòng kim loại tăng độ bền áo giáp sắt được các hiệp sĩ thời trung cổ sử dụng.

Các liên kết ngang peptidoglycan được điều hòa bởi các enzym của vi khuẩn, gọi là protein gắn penicilin (Penicillin-Binding Protein–PBP) làm trung gian. (Lý do dùng thuật ngữ này sẽ được làm rõ trong chương sau). Những enzym này nhận ra hai acid amin cuối của các chuỗi peptid bên, thường là D-alanin-D-alanin và trực tiếp liên kết chéo các acid amin này với một chuỗi peptid thứ hai hoặc gián tiếp qua hình thành một cầu dư glycin giữa hai chuỗi peptid bên.

Sự hình thành vách tế bào có các liên kết chéo bền vững giúp vi khuẩn có hình dạng đặc trưng. Ví dụ, một số vi khuẩn hình que có hình dạng gọi là trực khuẩn (bacilli), hình cầu là cầu khuẩn (cocci), hình thái trung gian giữa trực khuẩn và cầu khuẩn có (coccobacilli), cuối cùng, xoắn khuẩn (spirochete) có hình dạng xoắn ốc.