III. VẬN CHUYỂN CHẤT TAN QUA MAØNG.
1.Vận chuyển theo kiểu khuếch tân đơn giản
Đđy lă hình thức vận chuyển qua măng đơn giản nhất hoạt động theo nguyín tắc
khuếch tân vật chất từ nơi nồng độ cao xuống nơi nồng độ thấp cho đến khi đạt sự cđn bằng. Tuy nhiín, ở tế băo sống quâ trình năy gặp trở ngại bởi tính thấm chọn lọc của măng. Trong thực tế khi câc chất phđn cực hoặc mang điện di chuyển qua măng thì trước tiín chúng bị mất vỏ nước bao quanh vă sau đó phải khuếch tân qua một lớp dầy 3 nm có tính kỵ nước cao, trước khi sang được mặt măng đối diện để có vỏ nước bọc mới. Do vậy quâ trình khuếch tân đơn giản phải có mức năng lượng hoạt hóa cao. Điều năy sở dĩ có được lă nhờ sự chính lệch nồng độ của chất vận chuyển.
Nước mặc dù lă chất phđn cực, nhưng lại dễ dăng khuếch tân qua măng. Bản chất của hiện tượng năy hoăn toăn chưa được lý giải, nhưng có lẽ lă do chính lệch âp suất thẩm thấu. Một số khí quan trọng như O2, N2, CH4 lă câc chất ít phđn cực vă đều vận chuyển qua măng theo kiểu khuếch tân đơn giản.
Bín cạnh kiểu vận chuyển khuếch tân đơn giản qua măng, một số chất phđn cực ở dạng ion vận chuyển thụ động (passive transport) qua măng nhờ protein vận chuyển
(transport protein) của măng. Chúng hoạt động khâ giống enzyme, nhưng không phải lă enzyme vì protein vận chuyển không thay đổi trong quâ trình vận chuyển. Protein vận chuyển lăm giảm năng lượng hoạt hóa cần cho quâ trình vận chuyển nhờ tạo ra vô số câc liín kết vă tương tâc yếu với chất vận chuyển (giống như enzyme tương tâc với cơ chất).
Ngoăi ra, enzyme vận chuyển nằm xen kẽ vă xuyín măng tạo ra khe khâ lớn cho phĩp vật chất vận chuyển qua măng dễ dăng.
a/ Vận chuyển glucose qua măng hồng cầu. Tế băo hồng cầu luôn có nhu cầu đối với
glucose huyết tương. Bình thường nồng độ glucose huyết tương khoảng 5mM, trong khi nồng độ glucose bín trong hồng cầu luôn thấp hơn 5mM. Do vậy, glucose sẽ vận chuyển qua măng hồng cầu từ ngoăi văo trong theo gradient nồng độ. Tuy nhiín, glucose không vận chuyển theo kiểu khuếch tân mă theo sự vận chuyển thụ động nhờ protein vận chuyển ở măng hồng cầu. Đó lă protein măng có MW 45.000 Da chứa 12 đoạn peptide kị nước nằm xen kẽ măng tạo ra khe cho phĩp glucose vận chuyển qua măng tăng khoảng 50.000 lần so với khi không có protein vận chuyển. Động học quâ trình vận chuyển glucose qua măng giống hệt như động học quâ trình xúc tâc. (Hình 33).
b/ Cl- vă HCO3- đồng vận chuyển qua măng tế băo: Sự đồng vận chuyển Cl- vă HCO3-
qua măng hồng cầu xẩy ra trong quâ trình hô hấp ở cơ thể động vật. Bình thường CO2 thải ra từ câc mô trong quâ trình hô hấp được thu văo hồng cầu vă biến đổi thănh bicarbonate (HCO3- ) tan trong huyết tương mạnh hơn nhiều so với CO2. Điều năy cho phĩp huyết tương vận chuyển được nhiều hơn CO2 tới phổi. Ở phổi HCO3- lại quay trở lại hồng cầu vă biến đổi về lại dạng khí CO2. Có nghĩa lă để cho quâ trình trao đổi khí xảy ra bình thường HCO3- phải vận chuyển qua măng hồng cầu rất nhanh. Trong thực tế nhờ protein vận chuyển, sự vận chuyển HCO3- qua măng hồng cầu được gia tăng hăng triệu lần.
Hình 33. Thay đổi năng lượng tự do trong vận chuyển vă khuếch tân qua măng khi có vă không có protein vận chuyển
Protein vận chuyển HCO3- cũng có 12 đoạn peptide xen kẽ xuyín măng tạo khe vận chuyển HCO3-. Trong khi protein vận chuyển glucose có hướng từ ngoăi văo trong hồng cầu thì protein vận chuyển HCO3- lại hoạt động theo cả hai hướng. Trong thực tế quâ trình vận chuyển HCO3- thường kỉm theo sự vận chuyển Cl- theo hướng ngược lại. Hệ vận chuyển đơn chuyển một hướng gọi lă uniport (như hệ vận chuyển glucose), còn hệ vận chuyển hai hướng gọi lă cotransport có hai kiểu. Kiểu vận chuyển đồng hướng (đồng chuyển – symport) vă kiểu ngược hướng (nghịch chuyển – antiport) như trường hợp vận chuyển
HCO3- vă Cl- qua măng hồng cầu (hình 34)
Hình 34. Ba hệ vận chuyển khâc nhau theo cơ chất vă hướng vận chuyển của cơ chất.