Giới thiệu về sinh ký học tế bào và sinh lý chung

GUYTON UNIT 1: Giới thiệu sinh ký học: Tế bào sinh lý chung Chức quan thể kiểm sốt nội mơi - Tế bào đơn vị cấu trúc chức thể - Tế bào sống, phát triển thực chức mơi trường tập trung oxygen, gluco, ion khác, amino acid, chất béo chất cần thiết khác môi trường mà người ta quen gọi dịch ngoại bào hay dịch kẽ (tức nội môi) - Sự khác biệt nội bào ngoại bào: Ngoại bào chứa nhiều Na, Cl, HCO3 dinh dưỡng cho tế bào oxygen, glyco, acid béo Nó chứa CO2, vận chuyển từ tế bào đến phổi để đưa ngoài, sản phẩm không cần thiết khác xuất đường nước tiểu phân Dịch nội bào phân biệt quan trọng với dịch ngoại bào: ví dụ chứa phần lớn có K, Mg, PO4 thay cho Na Cl tìm thấy ngoại bào Đặc biệt chế vận chuyển qua lại ion màng tế bào để trì định quan trọng, trình bày chương sau - Áp suất thẩm thấu: chế hệ thống chức - Kiểm sốt thể - Sự thống thể Tế bào chức - Tổ chức tế bào - Cấu trúc tế bào - So sánh tế bào động vật với dạng sống khác - Những hệ thống chức tế bào - Sự vận động tế bào Sinh tổng hợp protein, chức tế bào tái sản xuất tế bào - Gen nhân tế bào - DNA - Sinh tổng hợp chất - Điều hòa chức gen - Ung thư UNIT 2: SINH LÝ MÀNG TẾ BÀO, DÂY THẦN KINH, CƠ CHƯƠNG 4: VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO Hì nh bên cho tập trung gần giống chất điện giải số chất quan trọng khác có dịch ngoại bào bào tương Một điểm quan trọng cần nhớ dịch ngoại bào chứa nhiều Na, chứa lượng nhỏ ion K Và bào tương ngược lại Cũng vậy, dịch ngoại bào chứa nhiều Cl, bên chứa Nhưng nồng độ phosphat protein bào tương cao hẳn ngoại bào Những điều khác biệt quan trọng sống tế bào Mục đích chương giải thích làm mang lại sự khác biệt này, chế vận chuyển màng tế bào Hàng rào chắn lipid màng tế bào va protein mang màng tế bào Cấu trúc màng tế bào lớp đôi phospholipid, ó chứa số lượng lớn phân tử protein lipid, nhiều số chúng thâm nhập xun màng Lớp màng lipid khơng trộn lẫn với bào tương hay dịch ngoại bào Vì vậy, cấu tạo để chắn không cho di chuyển qua lại màng phân tử nước phân tử tan nước Nhưng mà chúng cho phép phân tử có cấu tạo khơng phân cực (tức có chung đặc điểm liên kết hóa học khơng phân cực điện) qua màng tế bào cách tự Các phân tử protein màng tế bào tồn tính chất chất vận chuyển Cấu trúc phân tử chúng làm gián đoạn tính liên tục màng bào tương, tạo thay đổi cấu trúc vượt qua màng tế bào Hầu hết chúng protein xuyên màng, có chức protein vận chuyển NHững protein chức khác, số có vùng ưa nước cho phép di chuyển tự nước, chọn lọc ion hay phân tử, chúng gọi kênh protein Số khác, gọi protein mang, kết dính với phân tử hay ion để làm nhiệm vụ vận chuyển; thay đổi hình thể phân tử protein cho phép chất qua khe hở protein để qua lại màng Cả hai loại, kênh protein protein mang thường có tính chọn lọc cao loại phân tử hay ion Sự khuếch tán chống lại trình vận chuyển tích cực Có cách vận chuyển chất qua màng, trực tiếp qua màng thông qua protein xuyên màng: khuếch tán(diffusion) vận chuyển chủ động hay gọi vận chuyển tích cực (active transport) Mặc dù có nhiều khác biệt chế bản, khuếch tán có nghĩa di chuyển ngẫu nhiên phân tử chất, vượt qua khoảng phân tử kết hợp với protein mang Năng lượng trình động chất Sự tương phản, vận chuyển chủ động nghĩa di chuyển chất hay ion qua màng nhờ việc gắn với protein mang cách protein mang gây di chuyển chất ngược với thang nồng độ, từ nơi có nồng độ thấp tới nơi có nồng độ cao Sự di chuyển đòi hỏi phải có nguồn lượng khác bên cạnh động phân tử Sự khuếch tán dễ Sự khuếch tán qua màng tế bào chia thành hai dạng gọi khuếch tán đơn giản (simple diffusion ) khuếch tán làm dễ (facilitated diffusion) Khuếch tán đơn giản nghĩa động lực di chuyển phân tử or ion xảy màng tế bào mở hay chúng vượt qua gian phân tử khơng có ảnh hưởng từ protein mang Tỷ lệ khuếch tán xác định số lượng chất có hiệu lực, vận tốc động lực chuyển động, số lượng kích cỡ mở màng tế bào mà phân tử hay ion vượt qua Khuếch tán làm dễ cần đến giúp đỡ protein mang Protein mang giúp phân tử hay ion qua màng liên kết hóa học với chúng Giống hình trên, khuếch tán đơn giản xảy theo cách: (1) vvượt qua kẽ hở màng lipid chất hòa tan lipid;(2) vượt qua protein vận chuyển phân tử hòa tan nước qua màng trực tiếp Khuếch tán chất tan lipid qua màng tế bào: nhân tố quan trọng xác định chất khuếch tán nhanh qua màng lipid chế xác định chất tan lipid hay khơng Ví dụ, lipid hòa tan oxygen, nitrogen, CO2, alcolhols cao, nên chúng qua màng tế bào trực tiếp Khuếch tán nước phân tử không tan lipid qua kệnh protein: nước tn lipid, vượt qua màng kênh phân tử protein Sự nhanh chóng qua màng tế bào nước đáng kinh ngạc, ví dụ, tổng lượng nước khuếch tán qua màng tế bào hồng cầu giây 100 lần thể tích hồng cầu Những chất khơng tan lipid khác qua kênh protein vài cách nước chúng hòa tan đủ nhỏ Tuy nhiên, chúng chất có cấu tạo lớn thâm nhập khơng nhanh chóng Ví dụ, đường kính phân tử ure lớn 20% nước chúng lại qua màng tế bào 1/1000 lần nước Khuếch tán qua lỗ protein kênh protein, chọn lọc kênh: Bằng kỹ thuật điện tốn hình ảnh 3D người ta cho tháy lỗ hay kênh protein có lối mòn dạng hình ống cho phân tử qua Các chất khuếch tán đơn giản qua lỗ Những lỗ tạo thành từ toàn protein màng cách mở ống xuyên màng chúng luôn mở Tuy nhiên đường kính lỗ lại có chọn lọc với phân tử Ví dụ, kênh aquaporin hay gọi kênh nước, cho phép nước qua nhanh chóng lại chặn phân tử khác Có 13 loại kênh aquaporin khác tìm thấy màng tế bào thể người Kênh protein có khác biệt nhân tố quan trọng: (1) chúng thường có tính thâm schọn lọc cao và(2) nhiều kênh đóng mở tín hiệu có liên quan, tín hiệu điện thế(voltage-gated channels) hay liên kết hóa học (ligand-gated channels) Tính chọn lọc kênh protein: nhiều kênh protein có tính chọn lọc cao với hay nhiều ion đặc biệt Điều kết nhiều nhân tố:đương kính, xếp hình dạng đặc thù, tự nhiên chênh lệch điện hay liên kết hóa học bề mặt Kênh protein hoạt hóa nhờ tín hiệu: có nghĩa kênh protein bị điều khiển tín hiệu mà kênh nhận Ví dụ kênh Na K Cơ chế đóng mở điều khiển cách chủ yếu: - Voltage gating: kênh protein có vùng chứa điện tích lớn, điện hai bên màng tế bào thay đổi bất thường chế làm cho iên kết hóa học biến đổi cấu trúc không gian, làm cho mở kênh thay đổi điện - Chemical(ligand) gating: vài kênh protein hướng ligand mở liên kết với chát hóa học(ligand) Tình trạng mở chống lại tình trạng đóng: nhìn vào hình dứoi ta thấy mở kênh mở tối đa, tất mở lúc đóng chúng đóng tất cả; điều gọi theo chế chung tất kênh hướng điện hoạt động "tất hay khơng có gì"(all or none) Khuếch tán làm dễ Khuếch tán làm dễ gọi khuếch tán cần vật mang trung gian chất vận chuyển cách khuếch tán qua màng sử dụng protein mang đặc biệt để giúp đỡ Khuếch tán làm dễ khác với khuếch tán đơn giản điểm: tỷ lệ khuếch tán đơn giản qua kênh mở tăng tỷ lệ với nồng độ chất khuếch tán, khuếch tán làm dễ gắng liền với nồng độ tối đa, gọi Vmax nồng độ tăng lên Điều khác biệt minh chứng rõ hình Vậy câu hỏi đặc điều giới hạn khuếch tán làm dễ? Câu trả lời là: việc khuếch tán làm dễ phụ thuộc hoàn toàn vào số lượng kênh protein, phân tử gắn vào vùng tín hiệu(receptor) protein mang, làm chúng thay đổi cấu hình cho chất qua Khi nồng độ chất tăng lên làm khả gắng kết chất vào kênh tăng lên làm tăng khả khuếch tán, ở có khoảng dừng, lúc mà tất kênh protein gắng phân tử lúc vận tốc tối đa mà chúng khuếch tán được, nồng độ tăng nhiều khơng mang lại hệ gây tăng tốc độ khuếch tán Trong hầu hết chất qua màng tế bào theo chế khuếch tán làm dễ quang trọng glucose hấu hết acid amins Trong trường hợp glucose, có loại kênh glucose tìm thấy nhiều mơ Một vài số chúng cho monosaccarid khác có cấu trúc tương tự qua, bao gồm galactose frutose Một kênh quan trọng GLUT4, hoạt hóa insulin, gây tăng khuếch tán glucose nhiều lên gấp 10 tới 20 lần mơ bị kích thích insulin Điều chế mà insulin điều hòa nồng độ glucose máu Sự thẩm thấu chọn lọc màng tế bào- Khuếch tán thực nước Chất nhiều khuếch tán qua màng tế bào nước Nước khuếch tán từ nơi nước cao đến nơi nước thấp, hay nói từ nơi có nồng độ chất thấp tới nơi có nồng độ chất hòa tan cao Và khuếc tán nước điều kiện gọi thẩm thấu(osmosis) Tính thẩm thấu thể khả thẩm thấu với nước màng tế bào (osmotic) Áp suất thẩm thấu(osmotic pressure): hình trên, thẩm thấu bị chặn lại, làm ngừng lại hay đảo ngược Áp suất xác để ngăn chặn thẩm thấu áp suất thẩm thấu dung dịch "Osmalality"- osmole: để làm rõ nồng độ dung dịch giới hạn số hạt, đơn vị gọi osmole sử dụng osmole gam phân tử gây thẩm thấu, 180 gam glucose tương đương osmole glucose khơng phân hủy thành ion khác Nhưng phân tử dung dịch phân tách thành ion, gam phân tử tính osmole Ví dụ khác, dung dịch NaCl có 58,5gam NaCl có 2osmoles Quan hệ osmolality với osmotic pressure: nhiệt độ 37, nồng độ osmole lít gây 19300mmHg áp suất thẩm thấu Cũng vậy, dung dịch có nồng độ osmole 1miliosmole tạo áp suất thẩm thấu 19,3mmHg Vận chuyển chủ động chất qua màng tế bào(Active Transport) Cùng thời gian, nồng độ cao chất đòi hủy phải trì bên tế bào nồng độ bên lại thấp Điều hoàn toàn thật, ví dụ tế bào ln phải giữ nồng độ K bên tế bào cao nhiều so với bên ngược lại nồng độ Na bên thấp bên ngồi Chính cần có chế để trì điều vậy, điều thực nhờ vào vận chuyển tích cực, tế bào chủ động lấy chất hay ion cần thiết cho bên nồng dộ chất Tức ngược lại thang nồng độ Có nhiều chất khác vận chuyển tích cực qua màng bao gồm Na, K, Ca, H, I, ure, vài đường khác hầu hết acid amins Vận chuyển tích cực nguyên phát thứ phát: Vận chuyển tích cực chia thành hai dạng theo nguồn lượng dùng để gây vận chuyển là: vận chuyển tích cực ngun phát thứ phát Trong vận chuyển tích cực nguyên phát, lượng sử dụng trực tiếp từ việc bẻ gẫy phân tử ATP hay vài hợp chất chứa liên kết phosphate cao lượng Trong vận chuyển tích cực thứ phát, lượng nhận thứ phát nhận từ lược dự trữ dạng nồng độ ion khác hai bên màng tế bào, nguồn gốc chênh lệch từ vận chuyển tích cực nguyên phát Cả ví dụ, vận chuyển phụ thuộc vào protein mang xuyên màng, khuếch tán làm dễ Tuy nhiên, vận chuyển tích cực, protein mang khác với chất mang khuếch tns làm dễ có khả truyền lượng tới chất vận chuyểnđể di chuyển ngược chiều gradient điện hóa(electrochemical gradient) Vận chuyển chủ động nguyên phát: Các chất vận chuyển chế chủ động nguyên phát: Na, K, Ca, H, Cl, vài ion khác Cơ chế vận chuyển chủ động nghiên cứu đến chi tiết bơm NaK, vận chuyển Na tế bào, K từ vào bênh Bơm có trách nhiệm trì nồng độ Na K khác hai bên màng té bào, thiết lập điện âm bên màng tế bào điện dương bên tế bào Ở hình trên, Protein mang tổ hợp tiểu phần: tiểu phần lớn α và tiểu phần nhỏ β Tiểu phần lớn có receptor để gắn Na có để gắn K, bên phần chia protein gần vị trí gắng Na có ATPase hoạt động Cơ chế: ion K gắn vào bên ngồi protein mang có ion Na gắn vào bên trong, chức ATPase bắt đầu hoạt động Nó cắt liên kết phosphat cao ATP biến thành ADP phosphat, điều giúp thay đổi cấu hình bơm giúp đưa 3Na bên 2K vào tế bào Và giống enzym khác, Bơm Na-K-ATPase tạo ATP từ ADP phosphat thang điện hóa Na K chênh lệch bên màng đủ lớn để thắng lại trình bình thường bơm Một chức quan trọng bơm điều hòa thể tích tế bào: khơng có chức bơm tế bào thể giãn nở thể tích nổ tung Trong tế bào có nhiều protein phân tử khác khơng thể ngồi tế bào, điều tăng áp suất thẩm thấu tế bào làm hút nước vào bên tế bào, có chế bơm lượng ion dương lần bơm cao phân tử nên làm giảm áp suất thẩm thấu cảu dịch nội bào Nếu tế bào bắt đầu lấy nước giãn nở lí gì, bơm Na-K tự động hoạt động mạnh hơn, bơm nhiều ion tra bên từ kéo nước theo trì thể tích tế bào Vận chuyển tích cực nguyên phát ion Ca: ion Ca trì với nồng độ thấp nội bào, nồng độ bên thấp khoảng 1000 lần bên ngồi Vì cần có q trình vận chuyển chủđoộng nguyên phát Một màng tế bào bơm Ca đưa tế bào Bơm khác bên tế bào mạng lưới nội chất với tế bào mitochodria tất tế bào Vận chuyển chủ động nguyên phát ion H: nơi, mà trình vận chuyển ion H quan trọng (1) dày tuyến dày (2)và ống lượn xa ống góp thận Ở dày tuyến, nằm thành tế bào đỉnh có q trình vận chuyển chủ động nguyên phát Trong việc tiết dịch vị, với ion H Cl Ở ống thận, số lượng lớn ion H tiết từ máu vào nước tiểu mục đich thải trừ ion H theo chế vận chuyển chủ động nguyên phát Vận chuyển chủ động thứ phát - đồng vận đối vận Khi Na vận chuyển qua màng tế bào theo chế vận chuyển chủ động nguyên phát làm cho nồng độ Na bên nhiều nhều so với bên Gradient nồng độ tạo dang lượng, điều làm khuếch tán Na trở lại bên tế bào Dưới tác động vậy, Na khuếch tán kéo theo chất khác Đó chế đồng vận chuyển thuộc dang vận chuyển tích cực thứ phát Trong đối vận, ion Na cố gắng khuếch tán vào bên tế bào nồng độ bên ngồi q cao Tuy nhiên, lúc đó, có chất vận chuyển từ ngồi Vì vậy, ion Na gắn vào protein mang nơi tiếp nhận bên tế bào, chất đồng vận gắn vào vị trí bên protein mang Một hai gắn kết, xuất thay đổi hình dạng protein, lượng giải phóng ion Na di chuyển vào bên gây việc chất khác di chuyển bên Đồng vận Glucose số acid amin với ion Na Đối vận Na-Ca, Na-H: hai chế đối vận quan trọng hình Active Transport Through Cellular Sheets At many places in the body, substances must be transported all the way through a cellular sheet instead of simply through the cell membrane Transport of this type occurs through the (1) intestinal epithelium, (2) epithelium of the renal tubules, (3) epithelium of all exocrine glands, (4) epithelium of the gallbladder, and (5) membrane of the choroid plexus of the brain and other membranes The basic mechanism for transport of a substance through a cellular sheet is (1) active transport through the cell membrane on one side of the transporting cells in the sheet, and then (2) either simple diffusion or facilitated diffusion through the membrane on the opposite side of the cell Figure 4-15 Basic mechanism of active transport across a layer of cells page 55 page 56 Figure 4-15 shows a mechanism for transport of sodium ions through the epithelial sheet of the intestines, gallbladder, and renal tubules This figure shows that the epithelial cells are connected together tightly at the luminal pole by means of junctions called "kisses." The brush border on the luminal surfaces of the cells is permeable to both sodium ions and water Therefore, sodium and water diffuse readily from the lumen into the interior of the cell Then, at the basal and lateral membranes of the cells, sodium ions are actively transported into the extracellular fluid of the surrounding connective tissue and blood vessels This creates a high sodium ion concentration gradient across these membranes, which in turn causes osmosis of water as well Thus, active transport of sodium ions at the basolateral sides of the epithelial cells results in transport not only of sodium ions but also of water These are the mechanisms by which almost all the nutrients, ions, and other substances are absorbed into the blood from the intestine; they are also the way the same substances are reabsorbed from the glomerular filtrate by the renal tubules Throughout this text are numerous examples of the different types of transport discussed in this chapter  ... tích tế bào: khơng có chức bơm tế bào thể giãn nở thể tích nổ tung Trong tế bào có nhiều protein phân tử khác khơng thể ngồi tế bào, điều tăng áp suất thẩm thấu tế bào làm hút nước vào bên tế bào, ...- Gen nhân tế bào - DNA - Sinh tổng hợp chất - Điều hòa chức gen - Ung thư UNIT 2: SINH LÝ MÀNG TẾ BÀO, DÂY THẦN KINH, CƠ CHƯƠNG 4: VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO Hì nh bên cho tập... thấp nội bào, nồng độ bên thấp khoảng 1000 lần bên ngồi Vì cần có q trình vận chuyển chủđoộng nguyên phát Một màng tế bào bơm Ca đưa tế bào Bơm khác bên tế bào mạng lưới nội chất với tế bào mitochodria