Bài giảng hóa sinh động vật màng sinh học và sự vận chuyển qua màng

2. MÀNG SINH HỌC VÀ SỰ VẬN CHUYỂN  QUA MÀNG   2. 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC • TB là đơn vị sống có kh/năng tự chuyển hố, tự s/sản, tự th/nghi,  tự đ/hồ và từ chúng các mơ, các cơ quan và cơ thể sống được hình  thành, duy trì và ph/triển.  •  Trong  TB,  màng  chiếm  khoảng  80%  khối  lượng  TB  và  chúng  xây dựng nên các bào quan của TB Ribosome Peroxisome Xương tế bào (Cytoskeleton) Lysosome Máy Golgi Lưới nội chất  nhẵn Nhân (Nucleus) Màng nhân (ngăn cách chromatin với sinh chất) Nhân con (Nucleonus) Ty thể Lưới nội chất nhám Màng sinh chất (ngăn cách tế bào với mơi trường xung  quanh, điều khiển sự vận chuyển các chất ra, vào tế  •  Khái  niệm:  Màng  sinh  học  (biomembrane)  =  lớp  cấu  trúc  bao bọc bên ngồi TB SV và các khí quan nội bào (nhân, TLT,  LLT, lysosome) hoặc tạo thành các hệ thống khí quan (lưới nội  chất, máy Golgi, vv )  • Chức năng của màng: ­ Ngăn cách hai mơi trường trong và ngồi TB nước  bào  tương  với  khu  vực bên trong các khí quan  nội bào khác ­ Là bộ phận chức năng của  TB: Tiếp nhận các chất dinh dưỡng, các thơng tin từ mơi trường  Đưa ra ngồi TB những chất tiết (chất thải, tín hiệu  h/h Nhiọềc) u qt cơ bản, nền tảng của sự sống được thực hiện  ở  màng (sự v/c e­  và H+  của qt ƠXHKSH  ở màng trong TLT;  qt quang hợp  ở màng thylacoid của lục lạp thể; sự truyền  dẫn các x/động ở hệ TK, ở cơ)  NC về màng có ý nghĩa gì? Từ nhiều k/quả nc về màng sinh chất, có thể gi/thích được: ­ cơ chế nhiều trạng thái bệnh lý ­ cơ chế t/dụng của thuốc trong đ/trị bệnh.  (Các TB ung thư để thốt hầu hết các chức phận kiểm tra,  → phân  chia cực nhanh và vơ tận, xâm lấn các mơ x/quanh, di chuyển đi xa, …  Những  đặc  tính  trên  liên  quan  tới  những  b/đổi  ở  màng  sinh  chất; → ung thư là bệnh của màng.  Nc về kh/năng nhận diện của màng TB đối với virus, vi khuẩn và  KST →  giải thích bệnh sinh của các bệnh thuộc lĩnh vực này.  Nc  về  các  chất  nhận  diện  thuốc  trên  màng  sinh  chất  và  sự  v/c  thuốc qua màng → cơ chế t/dụng của nhiều loại thuốc.  Nc  về  màng  bề  mặt  TB  →  hiểu  biết  nhất  định  về  sự  dung  hợp  trong cấy ghép cơ quan) 2.2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MÀNG • Các màng có nguồn gốc khác nhau đều chứa đựng hai thành phần  chính là lipid và protein.  •  Glucid  cũng  tham  gia  cấu  tạo  màng  với  số  lượng  ít  và  là  thành  phần của glycoprotein hoặc glycolipid màng.  •  Tỷ  lệ  giữa  lipid  và  protein  thay  đổi  khác  nhau  trong  các  màng  khác nhau, phản ánh tính đa dạng về chức năng của màng 2.2.1. Lipid màng ­ Đặc tính nổi bật: khơng hồ tan trong nước  → có kh/năng làm  hàng rào ngăn cách mt nước với cấu trúc TB.  ­ Thành phần lipid thay đổi rất khác nhau giữa các loại màng.  ­ Các lipid thường gặp ở màng sinh học: • Glycerophospholipid • Sphingolipid • Cholesterol Công thức cấu tạo tổng quát của các phospholipid Tên phospholipid               X­OH                              X (PA) (PE) (PC) (PS) (PG) (PI) (DPG) • Steroid • Có hai đầu kỵ nước và ưa  nước  • Tế bào động vật  • Đệm cho tính lỏng của màng  (Membrane fluidity “buffer”) • Sự phân bố của các nhóm lipid trong màng khơng đồng  đều, mà rất khác nhau.  •  Tỷ lệ lipid và protein thay  đổi tuỳ theo hoạt tính sinh  học  của  màng:  chức  năng  sinh  học  càng  phức  tạp,  đa  dạng thì hàm lượng protein càng cao  Điển hình cho mối t/quan giữa h/tính s/học và h/lượng protein là hai  lớp  màng  TLT:  màng  trong  giữ  vai  trị  chính  trong  qt  hơ  hấp  mơ  bào và tạo sinh ATP nên chứa nhiều enzyme ƠXHK, các protein v/c  e­, các ATP­synthetase, vv  Màng myelin ­  giữ vai trị như màng  cách điện bao quanh các neuron TK (chủ yếu giữ n/vụ cách ly để  sự dẫn truyền xung TK được thuận lợi) → khơng cần nhiều protein  (18%), mà lượng lipid rất cao (79%) Sự sắp xếp các nhóm lipid có sự khác biệt giữa các loại màng  với chức năng sinh học khác nhau (bảng 9.2) PC là phospholipid chính ở màng TB đvật,  PE là lipid chính ở màng VSV;   Cholesterol, SM và PC khơng có ở màng VSV Giữa  hai  lá  của  cấu  trúc  lớp  kép  màng  sinh  học  cũng  khơng  đồng đều về thành phần phospholipid  Ở  màng  hồng  cầu:  lá  ngồi chứa chủ yếu PC  và SM, lá trong chứa PE  và PS; nhóm PI phân bố  nhiều ở lá trong.  Glycolipid  thường  ln  gắn  ở  mặt  ngồi  của  màng để thuận tiện cho  ch/năng  sinh  học  của  chúng (VD với vai trị là  nhóm  chỉ  định  kháng  ngun tính) Vai trị chủ yếu của các lipid là tạo một lớp ngăn chia  mt  TB  với  mt  nước  bao  quanh,  nhưng  tại  sao  lại  cần  đến nhiều loại khác nhau như vậy?   Chức  năng  cụ  thể  của  từng  loại  phospholipid,  sphingolipid  màng  vv   còn  phải  được  nghiên  cứu,  tìm  hiểu thêm Tại sao các lipid dễ tạo thành màng?  ­  Các ph/tử lipid lưỡng tính:  có phần “đầu” phân cực, mang  đ/tích  âm (từ gốc phosphate) hoặc dương (từ nhóm amin) và phần “đi”  hydrocarbon dài khơng phân cực, kỵ nước.  ­ Trong mt nước : hoặc phân bố thành một lớp đơn phân tử trên bề  mặt  dung  dịch  nước;  hoặc  nếu  có  nồng  độ  cao  hơn,  tạo  thành  các  hạt mixen hay các bọc có màng hai lớp (vesicle). Yếu tố chi phối q  trình này là nồng độ tối thiểu tạo mixen.  ­ Phân bố của lipid trong các trạng thái kết tụ  ở mơi trường nước:  đầu phân cực hướng về phía nước; đi khơng phân cực (kỵ nước)  hướng lên phía khơng khí (nếu là màng đơn phân cực trên mặt dung  dịch) hoặc hướng vào bên trong hạt mixen, nơi khơng có nước, hoặc  “đi”  hydrocarbon  của  hai  lá  cùng  hướng  vào  nhau,  đầu  phân  cực  quay ra ngồi, nếu là màng hai lớp – bilayer (Hình bên).  (a) (b) (c) Trong mt nước, phospholipid tạo nên những cấu trúc khác nhau, mỗi ph/tử  được  tượng  trưng  bằng  đầu  ưa  nước  và  đuôi  kỵ  nước  do  chuỗi  hydrocarbon từ gốc axit béo tạo nên.  Ở mặt tiếp giáp nước và khơng khí  phospholipid tạo thành màng mỏng đơn phân tử (a). Khi màng này đã bão  hồ phần phospholipid cịn lại trong dung mơi sẽ tạo mixen (b) hoặc các các  túi bọc màng kép (c).  ... chromatin với? ?sinh? ?chất) Nhân con (Nucleonus) Ty thể Lưới nội chất nhám Màng? ?sinh? ?chất (ngăn cách tế bào với mơi trường xung  quanh, điều khiển? ?sự? ?vận? ?chuyển? ?các chất ra, vào tế  •  Khái  niệm:  Màng? ? sinh? ?... u qt cơ bản, nền tảng của? ?sự? ?sống được thực hiện  ở  màng? ? (sự? ?v/c e­ ? ?và? ?H+  của qt ƠXHKSH  ở? ?màng? ?trong TLT;  qt quang hợp  ở? ?màng? ?thylacoid của lục lạp thể;? ?sự? ?truyền  dẫn các x /động? ?ở hệ TK, ở cơ)  NC về? ?màng? ?có ý nghĩa gì?... đổi tuỳ theo hoạt tính? ?sinh? ? học? ? của  màng:   chức  năng  sinh? ? học? ? càng  phức  tạp,  đa  dạng thì hàm lượng protein càng cao  Điển hình cho mối t/quan giữa h/tính s /học? ?và? ?h/lượng protein là hai  lớp  màng? ?