Sự vận chuyển các chất qua màng tế bào

SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO • Mục tiêu học tập 1. Nêu được các khái niệm: protein kênh, protein vận chuyển thụ động, protein vận chuyển tích cực. 2. Giải thích sự vận chuyển các chất qua màng bằng hiện tượng khuếch tán đơn thuần, thẩm thấu, khuếch tán trung gian, vận chuyển tích cực, thực bào, ẩm bào, xuất bào. 3. Nêu các cơ chế của sự truyền & tiếp nhận thông tin qua màng tế bào. Tương tác giữa Tb với môi trường qua màng Tb • TB⇔ môi trường hoặc TB lân cận qua màng sinh chất. • trao đổi chất + nhận & truyền thông tin ♣ hấp thu các chất dinh dưỡng (glucose, acid amin, chất khoáng,), thải chất cặn bã, chất tiết . ♣ duy trì nồng độ các ion (K+, Na+, Cl-, Ca2+,) đảm bảo hoạt động sống trong TB & cơ thể. ♣ giữ thể tích &ø hình dạng không đổi = giữ tương quan thẩm thấu giữa TB với môi trường. Các phân tử protein vận chuyển • = Protein xuyên qua màng ♣ Protein kênh: tạo ống xuyên qua màng # con kênh, chất hòa tan có kích thước &ø điện tích thích hợp đi qua màng theo cơ chế khuếch tán đơn thuần. Phân tử protein vận chuyển Các phân tử protein vận chuyển ♣ Protein vận chuyển thụ động: có vị trí liên kết đặc hiệu với phân tử cần vận chuyển và đưa phân tử đó qua màng theo qui luật khuếch tán Các phân tử protein vận chuyển ♣ Protein vận chuyển tích cực: có vị trí liên kết đặc hiệu với phân tử cần vận chuyển, hoạt động như cái bơm đưa chất đi ngược với gradient nồng độ.
Vận chuyển đơn
Vận chuyển kép • Đồng vận chuyển • Đối vận chuyển • Tính thấm của màng sinh chất • Màng có tính thấm chọn lọc thể hiện bằng: • ♣ khuếch tán, thẩm thấu • ♣ vận chuyển tích cực • Khả năng đi qua màng của một chất phụ thuộc: • ♣ kích thước • ♣ điện tích • ♣ độ hòa tan của các phân tử trong chất béo. Tính thấm của màng sinh chất
Các phân tử càng nhỏ & hoà tan trong lipid
Các phân tử nhỏ không mang điện tích (H2O, khí, CO2, N2, ethanol, ure). Không qua ↓ vận chuyển tích cực Các ion tích điện &ø hydrat hóa cao (H+, Na+, K+, Cl-, Ca2+) Dễ thấm = khuếch tán Khuếch tán Vận chuyển tích cực Sự vận chuyển các phân tử nhỏ qua màng sinh chất • cơ chế: khuếch tán, vận chuyển tích cực Khuếch tán
Định nghĩa: Các chất di chuyển từ nồng độ cao→ nồng độ thấp.
Đặc điểm: • • không cần năng lượng • • xảy ra một cách ngẫu nhiên, tự động. • • chất di chuyển không bị biến đổi hóa học
Phân loại: KT đơn thuần & KT trung gian Khuếch tán đơn thuần- Cơ chế
không có sự tham gia của protein vận chuyển: Các phân tử nhỏ tan trong lipid có thể khuếch tán vào & ra khỏi Tb
có sự tham gia của protein vận chuyển: protein vận chuyển tạo như một kênh cho các chất chuyên biệt đi qua theo gradient nồng độ. • → vận tốc rất cao so • với k tán trung gian. 2 loại protein kênh: • • Protein kênh mở liên tục • • Protein kênh mở không liên tục: có cơ chế đóng, mở kênh tạm thời nhờ các tín hiệu là các chất gắn sẽ kết hợp với protein kênh ở vị trí đặc hiệu, → kênh mở ra & phân tử chất hòa tan lọt vào được. Khuếch tán đơn thuần- Cơ chế Khuếch tán trung gian ♣ Phân tử di chuyển qua màng nhờ protein vận chuyển. ♣ Protein có vị trí gắn đặc hiệu với cơ chất ♣ Cơ chế: • Protein vận chuyển thay đổi hình thể để tiếp nhận cơ chất rồi đưa qua màng. • Protein vận chuyển xoay (180o) trong màng hay là con thoi đưa cơ chất qua màng. Không có protein màng→ các chất không xuyên qua màng hoặc khuếch tán rất chậm so với tốc độ mà nó được sử dụng cho tế bào Protein vận chuyển thay đổi hình dạng • Sự khuếch tán glucose qua tế bào gan ♣ Nồng độ glucose bên ngoài TB gan >môi trường bên trong (trong TB gan: glucose → glycogen) ⇒ glucose khuếch tán liên tục từ môi trường ngoài vào TB gan =khuếch tán có sự tham gia của protein kênh ♣ Khi cơ thể cần glucose, glycogen →glucose, ⇒ glucose trong TB gan > môi trường ngoài, glucose sẽ khuếch tán ra ngoài. Thẩm thấu • Thẩm thấu: khuếch tán nước xuyên qua màng sinh chất • Nồng độ thẩm thấu: nồng độ chất tan trong dung dịch. • phụ thuộc tổng các phần tử hòa tan trong một đơn vị thể tích. • Nước sẽ di chuyển qua màng bán thấm từ chỗ có nồng độ thẩm thấu thấp đến chỗ có nồng độ thẩm thấu cao hơn DD ưu trươngDD nhược trương Màng bán thấm Chất tan • • DD đẳng trương: nồng độ chất tan dd= [chất tan] TB • • DD ưu truơng: nồng dộ chất tan dd> [chất tan] TB • • DDnhược trương: nồng độ chất tan dd< [chất tan] TB • Nước xuyên qua màng từ nhược → ưu trương • • TB động vật: hồng cầu ♦ DD đẳng trương → thể tích TB duy trì cố định ♦ DD nhược trương→ TB căng ra & có thể vỡ. ♦ DD ưu trương→ TB mất nước, co lại & có thể chết • TB thực vật ♦ DD đẳng trương → cây mềm yếu &ø cây héo rũ ♦ DD nhược trương→ cây mạnh khỏe ♦ DD ưu trương→ co nguyên sinh→ chết TB ♣ hiện tượng phản co nguyên sinh. Vận chuyển tích cực ♣ Vận chuyển tích cực: vận chuyển các chất có chọn lọc & đi ngược gradient nồng độ ♣ thực hiện nhờ: • ♦ protein vận chuyển • ♦ đòi hỏi TB tiêu thụ năng lượng - ATP ♣mỗi loại TB: các chất được vận chuyển qua màng theo một hướng nhất định DỊCH NGOẠI BÀO TẾ BÀO CHẤT Chất tan Bơm Na+/ K+ Sự vận chuyển các đại phân tử và các vật thể có kích thước hiển vi Hiện tượng nhập bào • TB lấy vào các đại phân tử hoặc các phần khác = hình thành các túi bao các chất tách biệt với màng sinh chất. Thực bào ♦ Thức ăn là các vật thể lớn có kích thước hiển vi & có hình dạng nhất định: các hạt thức ăn rắn, vi khuẩn, các tế bào nhỏ. ♦ Ví dụ con amib mọc chân giả bao lấy thức ăn; các bạch cầu đa nhân trong máu bao các vật thể nhỏ &ø tiêu hóa; đại thực bào tiêu hủy các tế bào già, tế bào bị hư hại. ♦ Cơ chế: • Màng sinh chất → phần lồi = chân giả hướng về phía hạt thức ăn. • bao lấy “mồi” kéo vào bên trong TB → túi thực bào + tiêu thể sơ cấp→tiêu thể thứ cấp: tiêu hóa thức ăn • • • • Hiện tượng thực bào ở amib ♦ cần tiêu tốn năng lượng của TB • những thụ thể trên bề mặt TB có khả năng nhận biết các loại vật thể ≠ ♦ Đại thực bào nhận biết các vi khuẩn hoặc TB già, hư cần tiêu hủy. ♦ Thụ thể trên màng sinh chất của đại thực bào hoặc bạch cầu đa nhân có khả năng nhận biết các kháng thể. Ẩm bào • khi thức ăn là các chất lỏng hoặc hạt nhỏ: độc tố của vi khuẩn, cholesterol, protein, ♣ Cơ chế: Các giọt lỏng từ môi trường bám vào màng sinh chất→ màng lõm dần vào bên trong Tb cùng với hạt chất lỏng→túi ẩm bào + tiêu thể sơ cấp →tiêu thể thứ cấp: tiêu hóa các đại phân tử. ♦ tiêu tốn năng lượng TB ♦ không chuyên biệt→ có thể lấy bất kỳ &ø tất cả các chất hòa tan trong những giọt nhỏ. • Nhưng màng sinh chất có khả năng nhận biết các đại phân tử hoặc các giọt thức ăn cần đưa vào tế bào nhờ chất nhận trên màng. ♣ Quá trình thu nhận cholesterol quá nhiều trong máu vào các TB gan = ẩm bào qua chất nhận. • Trong mạch máu, Cholesterol dạng lipoprotein hình hạt, đường kính # 220 Å, chứa 1500 phân tử cholesterol, ngoài bao bọc bởi màng lipid kép cài 2 phân tử protein. • các protein thụ thể nhận các hạt lipoprotein & chuyển vào TB =ẩm bào. • thiếu protein thụ thể, cholesterol tích tụ trong máu & đóng dày thành mạch máu Hiện tượng xuất bào ♣ Các đại phân tử như protein, chất tiết, chất cặn bã sẽ được thải ra ngoài TB = xuất bào ♦ Nước mắt được thải ra từ các TB tuyến lệ ♦ TB tuyến tụy tạo hormon insulin & tiết vào máu Hiện tượng xuất bào Cơ chế • các đại phân tử được bao bởi lớp lipid kép → túi • di chuyển đến màng sinh chất, • nhập với màng sinh chất, vỡ ra→ ra khỏi TB. Tiếp nhận thông tin qua màng tế bào Tiếp nhận thông tin qua màng tế bào Tiếp nhận thông tin qua màng tế bào Sự truyền phân tử thông tin & phản ứng của TB phụ thuộc khoảng cách tác động→3 loại truyền:
Sự truyền tín hiệu nội tiết: tác động xa do những tuyến chuyên biệt tiết các hormon vào máu tác động đến các TB ≠ trong cơ thể.
Sự truyền cận tiết: tác động đến các TB kế cận (#1mm) = các chất hóa học trung gian cục bộ.
Sự truyền qua sinap: nhờ các TB thần kinh. Tb tiêu điểm đáp lại các tín hiệu ngoại bào đặc hiệu nhờ các protein chuyên biệt gọi là các thụ thể gắn với phân tử thông tin và có phản ứng đáp lại. ♣ Những TB ≠ có thể phản ứng ≠ đáp lại cùng một tín hiệu thông tin. ♣ Ví dụ: acetylcholine kích thích sự co cơ xương, nhưng nó làm giảm nhịp và lực co cơ tim. Tiếp nhận thông tin qua màng tế bào Các phân tử thông tin ưa nước và kỵ nước ♣ Các phân tử thông tin tan trong nước→ gắn với những thụ thể trên bề mặt TB ♣ Những phân tử thông tin kỵ nước: hormon tuyến giáp và steroid nhờ gắn với các protein tải đặc hiệu → tan trong máu và được chuyển đi xa. ♦ khi được các protein tải phóng thích→dễ dàng ngấm qua màng TB tiêu điểm. ♣ Thời gian tồn tại của phân tử thông tin ♦ tan trong nước khi được phóng thích vào máu chỉ tồn tại vài phút, vài giây hay miligiây ngay khi xâm nhập vào khoảng giữa màng Tb →gây phản ứng ngắn hạn ♦ hormon steroid tồn tại nhiều giờ, • các hormon tuyến giáp nhiều ngày • →phản ứng lâu dài hơn Thụ thể protein trên bề mặt tế bào • theo cơ chế truyền thông tin →3 nhóm thụ thể: ♣ TT gắn với các kênh ion được điều chỉnh bởi phân tử thông tin. Sử dụng trong chuyển xung thần kinh giữa các TB được kích thích điện. ♣ TT xúc tác tác động trực tiếp như các enzym là protein xuyên màng. ♣ TT gắn với protein G được hoạt hóa hay bất hoạt gián tiếp bởi enzym liên kết với màng sinh chất hay kênh ion. protein G: protein điều hòa gắn với GTP Protein G