Như đã giới thiệu trong phần cấu trúc của màng, trong số các phân tử protein xuyên màng có một loại protein đặc biệt có chức năng vận chuyển các chất qua màng được gọi là các permease (ký hiệu là P). Sự vận chuyển nhờ permease xảy ra theo hai cơ chế: vận chuyển thụ động nhờ chất tải và vận chuyển tích cực nhờ chất tải. Hai cơ chế này có các đặc điểm chung và riêng như sau:
* Đặc điểm chung của hai cơ chế vận chuyển nhờ chất tải đặc
hiệu bao gồm:
- Khi đi qua màng, cơ chất cần vận chuyển, hay substrate, (ký hiệu là S), buộc phải kết hợp tạm thời với permease để tạo thành một phức hệ không bền (PS).
- Giữa cơ chất S và chất tải P có tính đặc hiệu cặp ở mức tương tối hoặc tuyệt đối. Nếu một nhóm cơ chất có có bản chất hóa học tương tự nhau có chung một vật tải P thì đây là tính đặc hiệu tương đối; nếu một vật tải Px chỉ có thể vận chuyển được một cơ chất Sx duy nhất thì đây là tính đặc hiệu tuyệt đối.
- Quan hệ giữa P và S là mối quan hệ enzyme - cơ chất. Khi S đã được vận chuyển đến nơi cần thiết thì nó được gỉải phóng khỏi phức hệ PS và P trở về trạng thái tự do. Nói cách khác, luôn
có sự biến đổi thuận nghịch giữa hai dạng sau:P + S → PS.
* Những đặc điểm riêng của hai cơ chế vận chuyển nhờ chất tải đặc hiệu thể hiện qua bảng 1.2 đây.
Vận chuyển thụ động
(vận chuyển bị động có chọc lọc) (vận chuyển chủ động) Vận chuyển tích cực
- Cơ chất được vận chuyển thuận chiều gradient nồng độ;
- Không cần được cung cấp năng lượng ;
- Cơ chất được cùng một chất tải vận chuyển theo cả hai chiều ra và vào.
- Cơ chất được vận chuyển ngược chiều gradient nồng độ và điện thế ;
- Cần được cung cấp năng lượng để hoạt permease;
- Mỗi cơ chất chỉ được chất tải tương ứng vận chuyển theo một chiều xác định, trừ một số trường hợp ngoại lệ.
Ở mọi tế bào sinh vật, procaryot cũng như eucaryote, phương thức vận chuyển tích cực nhờ permease có vai trò quan trọng nhất, bởi vì nhờ đó mà tế bào có thể hấp thu các chất cần cho trao đổi chất, ngay cả khi nồng độ chất đó ở bên ngoài môi trường thấp hơn nhiều so với ở bên trong tế bào. Cũng nhờ có cơ chế vận chuyển tích cực mà tế bào có thể đào thải những chất có nồng độ bên trong tế bào thấp hơn ở ngoài môi trường. Ví dụ, tế bào hồng
cầu và nhiều loại tế bào khác của cơ thể động vật có nồng độ K+
trong nội bào cao hơn khoảng 30 lần so với trong dịch gian bào;
ngược lại, nồng độ Ca2+ trong nội bào lại thấp hơn trong dịch gian
bào khoảng 15 lần.
Một trong các ví dụ về vận chuyển tích cực là trường hợp vận
chuyển K+ và Na+ với sự tham gia của phức hệ enzyme có tên là
K+Na+-ATP-ase. Hệ enzyme này hoạt động như một cái bơm đặc
biệt, cứ mỗi lần bơm hoạt động cần tiêu dùng 1 ATP để vận
chuyển đồng thời 2 ion K+ đi vào và 3 ion Na+ đi ra khỏi tế bào.