Túi (sinh học và hóa học)

Trong sinh học tế bào, túi (hay bóng, bọng, nang, thất; tiếng Anh: vesicle) là một cấu trúc nhỏ trong tế bào, chứa dịch bên trong và bọc bởi một lớp lipid kép. Túi hình thành tự nhiên trong quá trình tiết (xuất bào), hấp thu (nhập bào) và vận chuyển vật chất trong tế bào chất. Ngoài ra, túi cũng có thể được chuẩn bị nhân tạo, trong trường hợp này chúng được gọi là liposome (không phải lysosome). Nếu duy chỉ có một lớp kép phospholipid, thì gọi là túi liposome đơn lớp; không thì gọi là đa lớp. Màng bao túi cũng là một pha phân lớp (lamellar phase), tương tự như màng sinh chất, và túi có thể dung hợp với màng sinh chất để bài xuất vật chất ra khỏi tế bào. Túi cũng có thể dung hợp với những bào quan khác trong tế bào.
Túi đảm nhận nhiều chức năng đa dạng. Do túi biệt lập khỏi bào tương, nên môi trường trong túi có thể được điều chỉnh sai khác so với môi trường bào tương. Vì lý do này, tế bào sử dụng túi làm công cụ cơ bản để tổ chức các chất nội bào. Túi tham gia vào con đường trao đổi chất, vận chuyển, điều chỉnh sức nổi, và dự trữ tạm thời thức ăn và enzyme. Túi cũng có thể cư xử như một khoang phản ứng hóa học.
Năm 2013, James Rothman, Randy Schekman và Thomas Südhof đồng nhận giải Nobel Sinh lý học và Y khoa cho những khám phá (kiến dựng dựa trên những nghiên cứu trước đó, một vài trong số chúng là của thầy cố vấn của họ) về cấu tạo và chức năng túi tế bào, đặc biệt là trong nấm men và người, bao gồm thông tin từng cấu thành của túi và cách thức chúng lắp ráp lại với nhau. Rối loạn chức năng túi được cho là góp phần phát bệnh Alzheimer, tiểu đường, một số trường hợp bệnh động kinh khó điều trị, một vài bệnh ung thư và rối loạn miễn dịch, cũng như ảnh hưởng nhất định đến môi trường thần kinh mạch.

Túi tiết

Túi tiết (secretory vesicle) chứa những vật chất sẽ được bài tiết ra khỏi tế bào. Các tế bào có nhiều lý do để thực hiện sự bài tiết. Chẳng hạn xử lý chất thải, hoặc bị ràng buộc với chức năng tế bào. Trong những tổ chức cơ thể lớn hơn, một số tế bào được chuyên hóa để chỉ sản xuất những hóa chất nhất định. Những chất này được lưu trữ trong túi tiết và sẽ giải phóng khi có nhu cầu.

Túi ngoại bào

Túi ngoại bào (extracellular vesicle) được sản xuất bởi mọi vực của sự sống, bao gồm những sinh vật nhân thực phức tạp, vi khuẩn Gram âm và Gram dương, mycobacteria và nấm.

Vỏ túi và phân tử hàng hóa

Vỏ túi là tập hợp những protein giúp uốn cong màng túi được cho, tạo thành hình túi tròn. Vỏ protein cũng đảm nhận chức năng liên kết với nhiều protein thụ thể xuyên màng, gọi là thụ thể hàng hóa (cargo receptor). Những thụ thể này giúp chọn lọc những vật chất được nhập bào trong quá trình nhập bào qua trung gian thụ thể hay vận chuyển nội bào.
Có ba loại vỏ túi: clathrin, COPI và COPII. Từng loại vỏ protein khác nhau giúp phân loại túi phù hợp với vai trò đích thực của nó. Vỏ clathrin được tìm thấy trên những túi giao thông giữa bộ máy Golgi và màng sinh chất, Golgi và bóng nhập bào, màng sinh chất và bóng nhập bào. Túi vỏ COPI chịu trách nhiệm vận chuyển vật chất ngược chiều từ Golgi về lưới nội chất (ER), trong khi túi vỏ COPII lại chịu trách nhiệm vận chuyển vật chất thuận chiều từ ER đến Golgi.
Người ta cho rằng vỏ clathrin được lắp ráp do đáp ứng với sự điều hòa G protein. Một vỏ protein được lắp ráp hay tháo dỡ phụ thuộc vào một protein ADP ribosylation factor (ARF) (yếu tố ribosyl hóa ADP).

Cập cảng túi

Những protein bề mặt gọi là SNARE có khả năng nhận dạng hàng hóa của túi và các SNARE tương hợp trên màng đích cùng hoạt động để gây ra sự dung hợp túi vào màng đích. Có giả thuyết cho rằng, protein v-SNARE tồn tại trên màng túi, trong khi protein tương hợp của nó lại nằm trên màng đích, được biết đến với cái tên t-SNARE.
Thường thì SNARE liên kết với túi hay màng đích được phân loại theo một hệ thống thay thế là Qa, Qb, Qc, hay R SNARE để gán cho nhiều biến thể hơn, thay vì hệ thống phân loại đơn giản v- hay t-SNARE. Một dàn những phức hệ SNARE khác nhau có thể xuất hiện trong những mô và khoang dưới tế bào khác nhau, hiện nay người ta đã phát hiện 36 isoform có trong cơ thể người (isoform là tập hợp những dạng khác nhau của cùng 1 protein).
Protein Rab điều hòa được cho là có khả năng kiểm tra sự tiếp hợp của những SNARE. Protein Rab là một protein bám GTP điều hòa và kiểm soát sự liên kết của những SNARE tương hợp này trong một thời gian đủ dài để protein Rab thủy phân liên kết của mình với GTP và chốt giữ túi trên màng.

Túi trong điều hòa giảm lượng thụ thể

Những protein màng có vai trò là thụ thể đôi khi bị đánh dấu để phục vụ quá trình điều hòa giảm lượng thụ thể bằng cách gắn kèm ubiquitin. Sau khi một bóng nhập bào (endosome) đi đến tế bào qua con đường mô tả ở trên, các túi nhỏ bắt đầu hình thành bên trong bóng nhập bào, lấy đi những protein màng của chúng-đồng nghĩa với sự phân hủy; Khi bóng nhập bào hoặc trưởng thành trở thành lysosome hoặc bị dung hợp với một bóng khác, những túi này sẽ phân hủy hoàn toàn. Nếu không có cơ chế này, chỉ mỗi phần ngoại bào của protein màng mới chạm đến khoang lysosome và cũng chỉ có phần này mới bị phân giải.
Vì có sự xuất hiện của những túi nhỏ bên trong nên đôi khi bóng nhập bào còn được gọi là thể đa túi (multivesicular body). Con đường dẫn đến sự hình thành của chúng chưa thể hiểu rõ hoàn toàn; không như những túi khác đã miêu tả ở trên, bề mặt phía ngoài của các túi này không tiếp xúc với bào tương.

Túi nhân tạo

Những túi phospholipid cũng từng được nghiên cứu trong hóa sinh học. Theo những nghiên cứu này, một huyền phù túi phospholipid đồng nhất có thể được chuẩn bị bằng cách ép (extrusion) hay nghiền bằng sóng siêu âm (sonication), tiêm (injection) để từ dung dịch phospholipid trở thành những màng trong dung dịch đệm có nước. Bằng cách này, những dung dịch túi có nước có thể được chuẩn bị từ các thành phần phospholipid khác nhau, cũng như quy định những kích cỡ khác nhau của túi.