cấu trúc và chức năng màng tế bào

cấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bàocấu trúc và chức năng màng tế bào

Bài giảng PowerPoint ®

Sinh học đại cương A1

Chương 2

Cấu trúc & chức năng của màng tế bào

Tổng quan

• Màng tế bào là ranh giới phân chia giữa bên trong

tế bào với môi trường ngoài

• Màng tế bào có tính thấm chọn lọc, cho phép một

số chất đi qua dễ dàng hơn các chất khác

Đầu ưa nước NƯỚC Đuôi kỵ nước

• Khi nhiệt độ giảm xuống, màng tế bào có thể

chuyển từ trạng thái lỏng (fluid) sang trang thái đặc (solid).

• Mức nhiệt độ màng tế bào có thể hóa đặc tùy thuộcvào loại lipid

• Màng có nhiều acid béo chưa no thường lỏng hơnnhiều so với màng có nhiều acid béo no

• Các cholesterol (lipid có bản chất steroid) có ảnhhưởng khác nhau đến tính lỏng của màng ở nhữngnhiệt độ khác nhau.

• Ở 370C: cholesterol cản trở sự dịch chuyển của cácphospholipid

• Ở nhiệt độ lạnh: cholesterol duy trì độ lỏng củamàng bằng cách ngăn cản không cho cácphospholipid kết chặt với nhau

Cholesterol (c) Cholesterol trong màng tế bào động vật

1.2 Protein

• Các phân tử protein vùi rãi rác bên trong lớp phospholipid kép, gồm 2 loại:

• Protein ngoại vi: gắn vào đầu ưa nước của phân tử phospholipid.

phospholipid hoặc gắn xuyên qua màng (protein xuyên màng).

• Các protein ngoại vi bao phủ bề mặt của màng.

• Các protein hội nhập vùi bên trong vùng kỵ nước

của lớp phospholipid

• Những protein hội nhập xuyên qua màng ở cả hai

phía của màng được gọi là protein xuyên màng.

• Vùng kỵ nước của một protein hội nhập có mộthoặc nhiều chuỗi acid amin không phân cực,thường xoắn 

Các protein màng và vai trò của chúng

• Sáu chức năng chính của các protein màng:

– Vận chuyển

– Xúc tác (enzyme)

– Dẫn truyền tín hiệu

– Nhận dạng tế bào – tế bào

– Cầu nối giữa các tế bào

– Gắn với khung xương tế bào và với dịch ngoại bào

(a) Vận chuyển (b) Xúc tác (c) Truyền tín hiệu

ATP

Enzymes

Dẫn truyền tín hiệu Phân tử tín hiệu

Thụ thể

(d) Nhận dạng tế bào

protein

Glyco-(e) Cầu nối tế bào (f) Gắn với khung

xương tế bào và với dịch ngoại bào

Fig 7-7

Các sợi của dịch ngoại bào (ECM)

protein

Glyco-Các vi sợi

Cholesterol

Các protein ngoại vi

Protein hội nhập

Glycolipid Carbohydrate

Vai trò của các carbohydrate trên màng

• Các tế bào nhận diện nhau bằng cách gắn vào cácphân tử trên bề mặt màng, thường là cáccarbohydrate

• Các carbohydrate trên màng có thể liên kết với các

lipid tạo thành glycolipid hoặc với các protein tạo thành glycoprotein

• Các carbohydrate trên mặt ngoài của màng khácnhau giữa các loài, giữa các cá thể, thậm chí giữacác tế bào trong cùng một cơ thể

II Mô hình cấu trúc dòng khảm

• 1915: phân tích màng tế bào hồng cầu: lipid &protein

• 1925: E Gorter và F Grendel đề xuất màng gồm 2lớp phospholipid, vị trí protein trên màng?

• 1935: Hugh Davson và James Danielli đề xuất môhình “sandwich” trong đó lớp phospholipid képnằm giữa hai lớp protein

Các mô hình cấu trúc màng

Các mô hình cấu trúc màng

• Mô hình này có một số điểm chưa thỏa:

- tất cả màng đều như nhau??? màng tế bào chất: cấu trúc 3 lớp, màng ty thể: một chuỗi các hạt.

- vị trí protein màng: các protein không tan hoàn toàn trong nước (phần ưa nước & kỵ nước) thì vùng kỵ nước của protein cũng tiếp xúc với nước???

• Năm 1972, J Singer và G Nicolson đề xuất mô hình

thể khảm lỏng của màng tế bào.

Tính lỏng của màng

• Do các phân tử lipid qui định

• Trong màng tế bào, các phân tử lipid có khả năngchuyển động bên trong lớp phospholipid kép

• Phần lớn các lipid và một số protein có thể dịchchuyển qua lại

• Một số ít phân tử có thể dịch chuyển lên xuống

(a) Chuyển động của phospholipids

Dịch chuyển qua lại ( 10 7 lần/giây)

Lên – xuống (  1 lần/tháng)

Kênh trên màng tế bào

• Kênh khuếch tán: cho các chất đi qua từ nơi cónồng độ cao → thấp VD: ion K+

• Kênh ion phối hợp: cho 2 chất đi qua cùng chiều.VD: ion Na+ và glucose

• Kênh có cổng: khi được phân tử tín hiệu gắn vào,cổng kênh mở ra, Na+, Ca2+ đi vào trong tế bào

• Protein tải cơ động: hoạt động như chất tải cơ độngvận chuyển ion ra/vào tế bào

1 Các kiểu kênh

2 Sự đồng vận chuyển và đối vận chuyển

• Sự đồng vận chuyển: 2 chất được tải qua kênh theocùng một hướng VD: sự vận chuyển Na+ và glucose

• Sự đối vận chuyển: vận chuyển 2 ion mang điện tíchgiống nhau qua kênh theo 2 hướng khác nhau giúpduy trì sự cân bằng điện tích VD: sự trao đổi Cl- vớiHCO3-

2 Khuynh độ hóa điện

Khuynh độ nồng độ thẩm thấu + khuynh độ lực tĩnhđiện

Sự trao đổi vật chất qua màng tế bào

• Màng tế bào có tính thấm chọn lọc

• Các phân tử kỵ nước (hydrocarbon) hòa tan trong lớplipid và đi qua màng

• Các phân tử ưa nước (đường) khó đi qua màng hơn

• Các phân tử ưa nước đi qua màng nhờ các proteinchuyên chở:

- protein kênh: cho một số phân tử và ion đi qua màng

- protein tải: thay đổi hình dạng để đưa các chất đi quamàng

Phân tử phẩm

NƯỚC

Khuếch tán Khuếch tán (a) Khuếch tán của 1 chất tan

Cân bằng

(b) Khuếch tán của 2 chất tan

Cân bằng Khuếch tán Khuếch tán

Khuếch tán

Sự khuếch tán

Các khái niệm

Sự khuếch tán

• Sự khuếch tán là xu hướng các phân tử phân bố cách đều nhau

trong một khoảng không gian xác định

• Mặc dù mỗi phân tử di chuyển một cách ngẫu nhiên, sự khuếch tán của một tập hợp phân tử được biểu hiện bằng sự dịch chuyển theo một hướng

• Ở trạng thái cân bằng động, sự di chuyển của các phân tử theo

hướng này bằng với sự di chuyển của các phân tử theo hướng ngược lại

• Trong môi trường có nhiệt độ và áp suất không đổi, các chất khuếch tán theo chiều gradient nồng độ, tức là di chuyển từ nơi

có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn

• Tốc độ khuếch tán tùy thuộc vào bản chất của chất khuếch tán: chất khí  chất lỏng  chất rắn

• Sự thẩm tách là sự khuếch tán của các phân tử chấttan qua màng thấm chọn lọc.

Các chất tan khuếch tán từ nơi có nồng độ caođến nơi có nồng độ thấp hơn

Nồng độ dung dịch

đường thấp hơn

H 2 O

Màng thấm chọn lọc

Nồng độ dung dịch đường bằng nhau

Thẩm thấu

Nồng độ dung dịch đường cao hơn

Áp suất thẩm thấu

• Áp suất thẩm thấu của một dung dịch biểu hiện lực hút nước của dung dịch đó

• Dung dịch có nồng độ càng cao thì áp suất thẩm

thấu càng lớn và ngược lại

- Hai dung dịch đẳng trương có áp suất thẩm thấubằng nhau

- Áp suất thẩm thấu của dung dịch nhược trương <

áp suất thẩm thấu của dung dịch ưu trương

Dung dịch nhược trương Dung dịch đẳng trương Dung dịch ưu trương

Trương nước Bình thường Co nguyên sinh

Dung dịch nhược trương Dung dịch đẳng trương Dung dịch ưu trương

(b) Tế bào thực vật

Cân bằng nước

• Tính trương là khả năng một dung dịch làm cho tế

bào hút nước hoặc mất nước

ngoài bằng với nồng độ dịch bào; lượng nước đivào và đi ra khỏi tế bào bằng nhau

ngoài lớn hơn bên trong tế bào; tế bào mất nước

ngoài nhỏ hơn bên trong tế bào; tế bào hút nước

Sự vận chuyển thụ động

Khuếch tán đơn giản

- chất khuếch tán đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có

nồng độ thấp hơn

- không cần năng lượng do tế bào cung cấp

- VD: H2O, O2, N2, glycerol, các chất tan trong lipid

• Có sự tham gia của các protein vận chuyển các chất qua màng tế bào.

• Các protein kênh:

- Aquaporins: trợ giúp cho sự khuếch tán của nước

- Kênh ion (kênh có cổng): đóng hoặc mở khi đáp ứng một kích thích

• Các protein tải

• Không cần năng lượng do tế bào cung cấp

Khuếch tán có trợ lực

DỊCH NGOẠI BÀO

Protein kênh Chất tan

DỊCH BÀO Một protein kênh

Một protein tải

Sự vận chuyển tích cực

• Một số protein chuyên chở có thể vận chuyển cácchất đi ngược chiều nồng độ

• Sự vận chuyển tích cực cần tế bào cung cấp năng

lượng, thường là ATP

• Sự vận chuyển tích cực được tiến hành nhờ cácprotein đặc hiệu trong màng tế bào

• Vận chuyển tích cực cho phép tế bào duy trì sựkhác biệt về gradient nồng độ với môi trường xungquanh

Bơm Na + - K +

+

H +

H +

+ +

H +

– –

– –

ATP

DỊCH BÀO

–

hiệu điện thế qua màng

khuẩn là bơm proton

Bơm sinh điện

Bơm proton

– –

– –

– –

+ +

+ +

+ +

Sucrose-H + đồng vận chuyển

Sucrose

Sucrose

Xuất bào và nhập bào

• Nước và các phân tử nhỏ di chuyển qua màng tế bào thông qua lớp phospholipid hoặc nhờ các protein chuyên chở.

• Các đại phân tử như polysaccharide và protein, đi qua màng nhờ các túi chuyên chở.

• Cần được cung cấp năng lượng.

THỰC BÀO DỊCH BÀO

DỊCH NGOẠI BÀO

Giả túc

Thức ăn

Túi chuyên chở

Vi khuẩn

Giả túc của amoeba

1 µm

ẨM BÀO

Màng

Túi chuyên chở

0.5 µm

NHẬP BÀO QUA TRUNG GIAN THỤ THỂ

Thụ thể

Ligand

0.25 µm