Đang tải... (xem toàn văn)
Lµ sù vËn chuyÓn vËt chÊt ngîc bËc thang chªnh lÖch, cã sù tham gia cña chÊt t¶i ®Æc hiÖu, cña c¸c men kÕt hîp vµ ph©n ly chÊt t¶i víi chÊt vËn chuyÓn, cã tiªu tèn n¨ng lîng do ATP [r]
(1)Cấu trúc, chức màng tế bào
Tế bào cấu tạo từ nhiều thành phần, song màng tế bào coi thành phÇn quan nhÊt
Ngày nói đến màng tế bào, người ta thường hiểu tất màng có tế bào: ( màng bào tương màng bào quan); chúng có cấu trúc màng bản, linh động tạo hình Màng trung tâm phản ứng sinh học
Màng tế bào (màng bào tương- plasmic membran) không vách ngăn cách tế bào tách tế bào với mơi trường bao quanh, cịn trì trạng thái nội cân (homeostasis) tế bào Màng có chức tự điều hồ, tiếp nhận cách chọn lọc chất từ vào tế bào từ tế bào nhờ hệ thống chuyên biệt , chất tải (carrier) enzym Màng tế bào đảm bảo tiếp nhận truyền thông tin từ ngoại môi vào tế bào tế bào với nhau, đảm bảo tính miễn dịch, vận động biến dạng tế bo
I-Thành phần hoá học mô hình cấu trúc màng tế bào
A-Thành phần hoá học mµng tÕ bµo
Màng cấu trúc đặc biệt, cấu tạo từ chất protid, lipid, glucid, nước muối vô
Tỷ lệ chất hữu có khác tuỳ loại màng Người ta thường dùng màng hồng cầu để nghiên cứu (vì màng hồng cầu dễ tách), có tỷ lệ chất hữu sau:
-Protid 45 - 55% -Lipid 35 - 40% -Glucid 10%
1- Glucid
Gồm polysaccarid (số lượng lớn nhất), glucolipid glucoprotein Trong polysaccarid có D-galactose, D-mannose, L-fucose đường amin thành phần quan trọng Trong đường amin , quan trọng Nitơ-acetyl-neruaminic acid (NANA)- gọi acid Sialic , gồm : Acid pyruvic + N-acetylmanosamin; acid pyruvic + N-acetylgalactosanin NANA có vai trị quan trọng, định tính chất kháng nguyên, kháng thể tính miễn dịch-dị ứng tế bào
VD: - Màng hồng cầu có NANA hấp dẫn virut cúm, nên virút cúm thường bám vào màng hồng cầu phá huỷ hồng cầu
- Màng tế bào niêm mạc đường hơ hấp có NANA hấp dẫn vi rút cúm, đồng thời thể lại có enzym neuraminidase NANA = acid pyric + N.acetyl manosamin tách tế bào khỏi vi rút
(2)Nhãm A: cã N-acetyl galactosamin g¾n vµo galactose Nhãm B: cã galactose+ galactose cđa chÊt H
2- Lipit:
Lipid có khối lượng lớn chiếm 40%, quan trọng phospholipid, tham gia vào hầu hết chức màng
- Phospholipid chiếm 40-80% tổng lượng lipid màng (tuỳ loại); ngồi cịn có cholesterol, TG, glucolipid, lipoprotein
C¸c phospholipid chñ yÕu: - phosphatidylcholin (leucithin) = 36%
- phosphatidylethanolamin (xephalin) = 28% - sphyngomyelin = 20%
Mét sè chÊt kh¸c tû lƯ Ýt
Cấu trúc phospholipid = glucerol este hoá với acid béo phosphatid Cac nhóm phosphat nitơ tích điện, tạo nên đầu phân cực (ưa nước) Đầu chuỗi acid béo không phân cực ( kỵ nước)
O
R C O CH2
R C O CH2
O + CH3 CH2 O P O CH2 CH2 N CH3
O CH3
3- Protein
Có nhiều loại, thường chia loại theo chức năng:
+Protein cấu trúc, chúng kết hợp với thành phần khác -Loại cắm từ mặt
-Loại cắm từ mặt
-Loại xuyên qua chiều dầy cđa mµng +Protein tiÕp nhËn (receptor)
+Protein enzym (bao gồm protein enzym vận chuyển)
B-mô hình cÊu tróc mµng tÕ bµo
Các thành phần màng tế bào xắp xếp theo trật tự định, phức tạp, có nhiều mơ hình cấu trúc màng tế bào đưa , chưa phải cuối Dươi số mơ hình đại din
1-Mô hình Overton (1889)
Dựa vào tính thấm qua màng chất tan lipid, Overton cho rằng, màng tế bào cấu tạo bëi mét líp lipid máng
(3)Tách lipid màng hồng cầu trải ra, tác giả thấy có diện tích lớn gấp đơi màng hồng cầu nguyên vẹn cấu trúc màng gồm lớp lipid
3-Mô hình Dawson Danielli (1935)
Nghiên cứu màng qua trình vận chuyển chất, tác giả cho cấu trúc màng cã líp:
-Ơ có lớp lipid kép song song có định hướng : đầu phân cực quay ngồi đầu khơng phân cực quay vào với
-Hai phÝa cđa líp lipid cã phđ líp protein liªn tơc, chóng liªn kÕt víi lipid b»ng lùc hót tÜnh ®iƯn
Như nước chất tan nước không qua màng, thực tế chúng qua
Đến 1956 tác giả lại bổ sung thêm rằng: màng, lớp lipid xắp xếp khơng liên tục, mà có chỗ ngắt quãng, có protein phủ tạo nên vi lỗ (micropores) có đường kính Ao, cho phép chất tan nước có kích thước nhỏ qua
Song thực tế chất có kích thước lớn đường kính vi lỗ qua c
4-Mô hình Robertson (1959)
Nghiờn cứu kính hiển vi điện tử nhuộm osnium thy mng cú lp:
-Lớp sáng dµy 30 Ao , líp tèi mµu ë hai phía , lớp dày 25 Ao, chiều dày màng 80 Ao
5- Mô hình Singer Nicolsson (1972) - mô hình khảm lỏng (Fluid mosaic model)
Nhê kü thuËt míi, tác giả phát lipid màng tế bào dạng lỏng, protein màng nằm trôi lớp lipid, nhiều chỗ ăn sâu vào lớp lipid từ phía ngoài, phía
Protein ngồi dễ tách, cịn protein liên kết chặt chẽ Các protein chất tải linh động Các pretein kết hợp -glucoprotein lipoprotein tạo thành hạt mặt màng Các lớp phospholipid kép không liên tục, mà tạo thành kênh xen kẽ
II- Chøc màng tế bào.
Thng chia lm chức 1- Chức chia ngăn
Màng tế bào ngăn cách tế bào với tế bào khác chia ngăn thành phần tế bào (các bào quan) Chức chia ngăn đảm bảo tế bào đơn vị cấu trúc chức nng ca c th
Màng bảo vệ tế bµo: mµng tÕ bµo, mµng lysosom, tói xinap, mµng tiĨu quản chế tiết tế bào bìa.v.v
Màng bị phá huỷ tế bào tan vỡ bị huỷ hoại
2- Chức vận chuyển
(4)a- Khuếch tán đơn thuần: Nhờ vận động nhiệt vật chất, vật chất vận chuyển qua màng theo bậc thang chênh lệch (theo bậc thang nồng độ, áp lực, điện hoá học) Kết đạt trạng thái cân (trạng thái có lượng tự =0)
Khuếch tán qua màng tuân theo định luật Piek
dm
= - P.S.(C1-C2) dt
dm
: lượng chất m qua bề mặt S sau thời gian t dt
- p : hệ số thấm màng bào tương với chất p=D/x: (D-hệ số khuếch tán, x-độ dày màng) -S : diện tích màng khuyết tán
- C1, C2 : nồng độ chất m hai phía màng
b- KhuÕch t¸n cã gia tèc (khuÕch t¸n nhê chÊt mang)
Là dạng đặc biệt khuếch tán trình vận chuyển thực thụ Đặc điểm: - Vận chuyển theo qui luật lý hố đơn (khuếch tán) - Có tham gia chất tải đặc hiệu (vận chuyển) - Có cạnh tranh q trình vận chuyển
- Từng hệ chất tải có chất ức chế hoạt hố riêng - Không tiêu tốn lượng
- Tuân theo qui luật cân động học enzym (Mikhaelis-Menten)
[C0].([x]-[cx]) Km =
[cx]
( Km :hằng số cân động học enzym, hay số phân ly phức hợp enzym chất)
+ Cơ chế hoạt động chất tải chưa rõ
+ Kết đạt trạng thái cân nồng độ, với tốc độ nhanh
c- VËn chuyÓn tÝch cùc
Là vận chuyển vật chất ngược bậc thang chênh lệch, có tham gia chất tải đặc hiệu, men kết hợp phân ly chất tải với chất vận chuyển, có tiêu tốn lượng ATP cung cấp
+ Hiện người ta chấp nhận chế vận chuyển tích cực sau:
(5)- Phøc hợp chất tải-chất vận chuyển (cx) di chuyển vào phía màng
- Phức hợp cx tách ra, giải phóng chất vận chuyển vào tế bào - Chất tải phosphoryl hoá quay lại vị trí ban đầu
+ Vấn đề cấu trúc chất tải đến chưa rõ, song chúng có đặc điểm: - Bản cht l protein
- Có mặt màng tham gia vào thành phần cấu tạo màng, chiếm 5-10% protid màng Có tới 30 loại protein chất tải khác
- Dễ bị biến dạng phục hồi hình dạng ban đầu (linh hoạt)
Một chất tải phát sớm hệ PEP-sugar phosphotransferase system, hƯ chun phospho tõ phosphoenol pyruvat sang glucose ë E.coli (L.oxender, 1972)
PEP + HPr E
I,
Mg++ P-HP
r + pyruvat
P-HPr + monosacarid EII, Mg++ M-6 p + HPr
HPr chất tải bền nhiệt gồm phần: protein bỊn nhiƯt vµ enzym EI vµ EII - EI mặt màng gắn PEP vào HPr với monosacarid
Dựa vào hình thức sử dụng lượng, người ta chia vận chuyển tích cực làm loại
* Vận chuyển tích cực tiên phát là hệ vận chuyển ion qua màng đảm bảo chênh lệch nồng độ ion hai bên màng tế bào (Na+, K+, Ca++) nhờ hệ “bơm Ion “ Hệ “Bơm Na+-K+” hệ nghiên cứu sớm nhiều
Thành phần “bơm Na+- K+” protien màng men Na+, K+- ATPase Protein màng-dạng cầu, gồm: protein lớn, có m= 100.000, protein nhỏ, M = 55.000 Protein nhỏ chưa rõ chức Protein lớn có đặc tính: + Mặt màng có site receptor để gắn với Na+
+ Mặt ngồi màng có site recoptor để gắn vi K+
+ Phần protein bên tế bào gần vị trí gắn Na+ có hoạt tính ATPase có lực cao với Na+
Bm hoạt động sau: Na+ gắn vào vị trí phần trong, K+ gắn vào vị trí phần ngồi protein màng; ATPase hoạt hố thuỷ phân ATP ADP gắn phosphat giàu lượng vào protein màng thay đổi cấu hình protein chuyển 3Na+ K+ vào tế bào
Bơm Na+-K+ hoạt động liên tục, sử dụng lượng trực tiếp từ ATP tiêu tốn 20-25% lượng hoạt động tế bào
3Na+ 2K+
(6)Là dạng đặc biệt khuếch tán trình vận chuyển thực
thô
Đặc điểm: - Vận chuyển theo qui luật lý hoá đơn (khuếch
t¸n)
- Có tham gia chất tải đặc hiệu (vận chuyển) - Có cạnh tranh q trình vận chuyển
- Tõng hÖ chÊt tải có chất ức chế hoạt hoá riêng.
- Không tiêu tốn lượng.
- Tuân theo qui luật cân động học enzym (Mikhaelis-Menten)
[C0].([x]-[cx])
Km =
[cx]
( Km :hằng số cân động học enzym, hay số phân ly phức hợp enzym chất)
+ Cơ chế hoạt động chất tải chưa rõ.
+ Kết đạt trạng thái cân nồng độ, với tốc
độ nhanh
c- VËn chuyÓn tÝch cùc
Là vận chuyển vật chất ngược bậc thang chênh lệch, có tham gia chất tải đặc hiệu, men kết hợp phân ly chất
tải với chất vận chuyển, có tiêu tốn lượng ATP cung cấp.
+ Hiện người ta chấp nhận chế vận chuyển tích cực sau:
- mặt màng, chất tải (c) nhận mặt gắn chất vận chuyển
(7)- Phức hợp chất tải-chất vận chuyển (cx) di chun vµo phÝa cđa mµng.
- Phức hợp cx tách ra, giải phóng chất vận chuyển vào tế bào.
- Chất tải phosphoryl hoá quay lại vị trí ban đầu.
+ Vn cấu trúc chất tải đến chưa rõ, song chúng cú c
điểm: - Bản chất protein.
- Có mặt màng tham gia vào thành phần cấu tạo màng,
chiếm 5-10% protid màng Có tới 30 loại protein chất tải khác nhau.
- Dễ bị biến dạng phục hồi hình dạng ban đầu (linh hoạt).
Một chất tải phát sớm hệ PEP-sugar
phosphotransferase system, hƯ chun phospho tõ phosphoenol pyruvat sang glucose ë E.coli (L.oxender, 1972)
PEP + HPr E
I,
Mg++ P-HP
r + pyruvat
P-HPr + monosacarid EII, Mg++ M-6 p + HPr
HPr là chất tải bền nhiệt gồm phần: protein bền nhiệt enzym
EI vµ EII
- EI ở mặt màng gắn PEP vào HPr với monosacarid
Dựa vào hình thức sử dụng lượng, người ta chia vận chuyển tích cực làm loi.
* Vận chuyển tích cực tiên phátlà hệ vận chuyển ion qua màng
m bo chênh lệch nồng độ ion hai bên màng tế bào
(Na+, K+, Ca++) nhê hÖ bơm Ion Hệ Bơm Na+-K+ hệ
nghiên cứu sớm nhiều nhất.