màng và sự vận chuyển các chất qua màng

CHƯƠNG III MÀNG VÀ SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG NỘI DUNG • I ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC – 1.1 Khái niệm – 1.2 Chức • II THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÀNG • III SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG – 3.1 Nhiệt động học trình vận chuyển qua màng – 3.2 Sự vận chuyển thụ động – 3.3 Sự vận chuyển tích cực I ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC • 1.1 Khái niệm – Màng sinh học (biomembrane) lớp cấu trúc bao bọc bên tế bào sinh vật khí quan nội bào nhân, ty lạp, lục lạp, lysosome tạo thành hệ thống khí quan lưới nội chất, máy Golgi, vv 1.2 Chức – Ngăn cách môi trường tế bào – Điều hòa trao đổi chất – Tiếp nhận tín hiệu hóa học từ tế bào khác: Hormone, yếu tố sinh trưởng… – Bảo vệ tế bào, … II THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÀNG Lipid màng Protein màng Carbohydrate màng 3.1 LIPID MÀNG • Lipid hợp chất không tan nước Do có khả làm hàng rào ngăn cách môi trường nước với cấu trúc tế bào • Các acid béo loại màng tế bào có nhân có 16, 18 đến 20 C Hầu hết acid béo không bão hòa (50%) Liên kết đôi thường đồng phân dạng cis • Sự đa dạng kích thước mức độ không bão hòa acid béo phospholipid ảnh hưởng đến trạng thái lỏng màng sinh học- acid béo không bão hòa mạch ngắn làm giảm điểm đông phospholipid làm cho màng trạng thái lỏng nhiệt độ thể • Các lipid thường gặp màng sinh học gồm nhóm glycerophospholipid, sphingolipid, cholesterol dẫn xuất GLYCEROPHOSPHOLIPID • Glycerophospholipids cấu tạo gồm phân tử alcol L-glycerol liên kết với acid béo vị trí C- C-2 liên kết ester Các acid béo bão hòa thường gắn vị trí C-1 acid béo không bão hòa gắn vị trí C-2 (đầu kị nước) • Acid phosphoric tạo liên kết ester vị trí C-3 đầu lại liên kết với gốc hóa học khác (đầu ưa nước) • Glycerophospholipids có tính chất lưỡng tính GLYCEROPHOSPHOLIPID Cơ chế hấp thu glucose • Đường thường đồng vận chuyển với Na+ vào tế bào niêm mạc ruột động vật (vận chuyển tích cực thứ cấp) Năng lượng lấy từ tổ hợp Na+, K+-ATPase bơm Na+ từ tế bào vào máu, trì Na+ thấp tế bào • Từ tế bào chất, glucose qua màng đáy tế bào niêm mạc ruột mạch quản theo chế - Khuếch tán tăng cường xuôi nồng độ 4.5 Nhập bào xuất bào • Đối với phân tử lớn (các thể rắn lỏng) không lọt qua lỗ màng tế bào sử dụng hình thức xuất bào nhập bào để chuyển tải chúng vào tế bào • Nhập bào phương thức đưa chất vào bên tế bào cách biến dạng màng sinh chất – Các phần tử rắn (ví dụ vi khuẩn) lỏng (ví dụ giọt thức ăn) tiếp xúc với màng màng biến đổi tạo nên bóng nhập bào bao lấy vi khuẩn hay giọt lỏng, bóng tế bào tiêu hoá lysozome Nhập bào xuất bào 4.5 Nhập bào xuất bào • Nhập bào gồm dạng: – Thực bào: chất vận chuyển dạng rắn – Ẩm bào: chất vận chuyển dạng lỏng • Xuất bào phương thức đưa chất tế bào cách biến dạng màng sinh chất – Trong tượng xuất bào, tế bào xuất chất phần tử cách hình thành bóng xuất bào (chứa chất phần tử đó), bóng liên kết với màng, màng biến đổi xuất chất phần tử Một số hệ thống vận chuyển quan trọng Các bơm ATPase • Bơm ATPase sử dụng lượng từ ATP vận chuyển ion ngược dốc gradient nồng độ • ATP ase gồm loại sau: – Loại “P” – ATP-ase mà trình vận chuyển ion qua màng có bước gắn nhóm phosphate (phosphoryl hoá) – Loại “V” – ATPase phân bố màng bọc nội bào (vesicle) lysozôm, endoxom, bọc máy Golgi, vv … – Loại “F”- loại ATPase màng ty lạp thể, lục lạp thể số vi khuẩn, có cấu tạo hai phần ghép nhau”F0-F1” 5.1 Các bơm ATPase 5.2 Một số hệ thống vận chuyển quan trọng Na+/ K+ - ATPase Ca2+- ATPase H+/K+-ATPase niêm mạc dày + + Na /K - ATPase • Ở tế bào động vật, hệ thống đóng vai trò định trì [K+] cao [Na+]thấp bào tương • 3Na+ (trong) + 2K+ (ngoài) + ATP + H2O  Na+ (ngoài) + 2K+ (trong) + ADP + Pi Na+/K+ - ATPase Từ phía trong, 3Na+ gắn Sự phosphoryl hoá, hình thành P-EnzII P 3Na+ nhả ngoài, 2K+ từ gắn vào P Sự khử phosphoryl, hình thành EnzI 2K+ nhả vào Trong Tế bào Ngoài Tế bào Ca2+- ATPase Ca2+- ATPase • Canxi yếu tố khởi động cho nhiều trình sinh lý, nên nồng độ canxi nội bào điều tiết chặt chẽ • Hiện tượng co duỗi cơ, giải phóng gian chất thần kinh vùng synap, tăng glucose tự từ glycogen, … tăng (hoặc giảm) nồng độ canxi • Bình thường canxi bào tương dao động xung quanh 0,1M, dịch ngoại bào 1-1,5mM • Để giữ vững ổn định nồng độ nội bào, có nhiều bơm canxi hoạt động vận chuyển tích cực ion canxi tế bào, bơm hút vào túi dự trữ xoang hệ thống lưới tương (sarcoplasmic reticulum) bắp thịt, thu vào ty lạp thể H+/K+-ATPase niêm mạc dày H+/K+-ATPase niêm mạc dày • Các tế bào biên phần niêm mạc vùng thân dày động vật tiết acid chlorhydric với nồng độ 0,15M, tức tương ứng với độ pH khoảng 0,8-1,0, pH bào tương 7,4 • Hệ thống vận chuyển proton qua màng H+-K+-ATPase thực chuyển đổi H+ ngoài, K+ vào tế bào • Nhờ nghịch chuyển mà hiệu màng không bị thay đổi [...]... năng của màng và có thể bị bão hòa Một số phân tử đi qua màng bằng sự khuếch tán Mỗi một màng chỉ vận chuyển một số phân tử nhất định 4.4 Sự vận chuyển có vật mang • Vận chuyển thụ động được gọi là sự khuếch tán thuận lợi theo hướng nồng độ • Vận chuyển tích cực (chủ động) theo hướng “ngược dốc” nồng độ và tiêu tốn năng lượng Có 3 lớp protein vận chuyển màng 4.4.1 Vận chuyển thụ động • Vận chuyển thụ... do cần để chuyển dịch điện tích qua màng – Z là số điện tích của một phân tử chất vận chuyển – F là số Faraday (96494 C g equiv-1) –  là chênh lệch điện thế giữa hai mặt của màng, tính bằng volt 4.3 Các dạng vận chuyển qua màng sinh học Thụ động Có vật mang Tích cực (chủ động) VC qua màng Trực tiếp Khuếch tán đơn giản qua màng 4.3 Sự khuếch tán đơn giản qua màng • Trong quá trình vận chuyển này,... trình vận chuyển qua màng • Khi một chất X đi qua màng mà không mang điện tích, cũng không thay đổi trạng thái hoá học ở hai phía của màng, thì biến đổi năng lượng tư do của sự dịch chuyển qua màng được tính theo công thức sau: C2 G  RT ln C1 – R = hằng số khí; T = nhiệt độ tuyệt đối; C1 và C2 = nồng độ chất X ở hai phía của màng 4.1 Nhiệt động học của quá trình vận chuyển qua màng • Khi chất được vận. .. bằng 60Ao • Các protein sẽ tuz tính chất, chức năng sinh học mà được phân bố khác nhau trên nền lipid kép • Trong thành phần phospholipid, các phân tử lipid sắp xếp phần đuôi gần như song song nhau và có thể chuyển dịch theo hai chiều của mặt phẳng màng Chuyển động của phospholipid Thí nghiệm chứng minh sự chuyển động của protein màng bằng sự hòa hợp tế bào IV SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG • 4.1... phospholipid Vai trò của protein màng • Protein vận chuyển • Các bơm ion • Các enzyme tham gia quá trình oxh khử, phân giải, tổng hợp • Các receptor • Các kênh dẫn ion • Protein gắn trên màng đóng vai trò là động cơ hoặc khí cụ vận động • Các protein tạo ống nối giữa các tế bào 3.3 CARBOHYDRATE MÀNG • Carbohydrate màng thường là các hexose, hexosamine hoặc dẫn xuất của chúng Các chất này thường ở dưới dạng...Micelle và liposome CHOLESTEROL • Cholesterol chiếm khoảng 20% tổng lipid màng của các màng tế bào động vật Tuy nhiên, cholesterol không có trong màng vi khuẩn và màng ty thể • Cholesterol điều hòa tính mềm dẻo của màng, còn các thành phần lipid màng khác đòng vai trò quan trọng trong việc ổn định và truyền tín hiệu của tế bào 3.2 PROTEIN MÀNG • Protein nội màng (intrinsic protein):... đặc trưng cho cấu tạo màng Thường gắn khá chặt với lipid màng bằng các liên kết kỵ nước • Protein ngoại vi (peripheral protein): thường bám ở mặt ngoài của lớp màng kép, hoặc bề mặt phía bào tương Loại protein ngoại vi thường bám vào phần nổi trên bề mặt của những protein nội màng thông qua các liên kết yếu • Trên mặt ngoài của màng còn có thể có những protein gắn với màng thông qua liên kết đồng hoá... glucose vào tế bào niêm mạc ruột bằng protein mang (GLUT2): glucose vận chuyển theo hướng triệt tiêu gradient nồng độ 4.4.2 Vận chuyển tích cực 3 2 4.4.2 Vận chuyển tích cực • Ở động vật: – [K+] bào tương > [K+] ngoài tế bào hơn 30 lần (140mM so với 4mM) – [Na+] bào tương < [Na+] ngoài tế bào vài chục lần (12mM so với 1544mM) • Để giữ ổn định trạng thái chênh lệch [] cần thiết cho sự sống còn của TB Các. .. của quá trình vận chuyển qua màng • Khi chất được vận chuyển qua màng mang điện tích, sẽ có hai yếu tố chi phối: – 1) sự chênh lệch khối lượng (mass gradient) – 2) sự chênh lệch điện tích hoặc thế hiệu (potential gradient) – Cả hai phối hợp lại được gọi là chênh lệch điện hoá (electrochemical gradient) 4.1 Nhiệt động học của quá trình vận chuyển qua màng • Để tính toán biến đổi năng lượng tự do, chúng... lực hướng dẫn dòng di chuyển của chất A nào đó chính là sự chênh lệch điện hoá của A, và được qui định bởi định luật Fick thứ nhất: d A J A   DA dx • Định luật 1 của Fick : "Một chất sẽ khuếch tán theo hướng làm triệt tiêu chênh lệch nồng độ, d[A]/dx, với tốc độ tỷ lệ thuận với đại lượng của chênh lệch ấy" 4.3 Khuếch tán đơn giản qua màng • Khuếch tán đơn giản – Nồng độ chất khuếch tán không bị ... CÁC CHẤT QUA MÀNG • 4.1 Nhiệt động học trình vận chuyển qua màng • Khi chất X qua màng mà không mang điện tích, không thay đổi trạng thái hoá học hai phía màng, biến đổi lượng tư dịch chuyển qua... chất X hai phía màng 4.1 Nhiệt động học trình vận chuyển qua màng • Khi chất vận chuyển qua màng mang điện tích, có hai yếu tố chi phối: – 1) chênh lệch khối lượng (mass gradient) – 2) chênh lệch... chênh lệch điện hai mặt màng, tính volt 4.3 Các dạng vận chuyển qua màng sinh học Thụ động Có vật mang Tích cực (chủ động) VC qua màng Trực tiếp Khuếch tán đơn giản qua màng 4.3 Sự khuếch tán đơn