LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG : TÍNH THẤM CỦA MÀNG TẾ BÀO potx

• Các chất thuộc nhóm không phân cực hoặc ít phân cực sẽ tan tốt trong môi trường không phân cực lipit,axeton,chloroform.. - có hằng số điện môi thấp • Các chất thuộc nhóm phân cực sẽ t

I MÀNG TẾ BÀO

1 Thành phần hóa học của màng tế bào

Thành phần cấu tạo của màng tế bào chủ yếu làprotein và lipid với những tỉ lệ khác nhau ởnhững đối tượng khác nhau:

- Lớp myelin 18% Protein

76% lipid

- Vách ngăn mitochondri 76% Protein 24% lipid

- Màng hồng cầu người 44-49% Protein 43-52% lipid

1 Lipid:

a) Phospho-lipid:

• Chúng xếp thành 2 lớp với các đầu kỵ nước

(acid béo) quay vào trong đầu ưa nước

(phosphat) quay ra ngoài

• c) Cholesteron

• Chúng phân bố ở trong màng tế bào chất

• Sơ đồ phân bố của các thành phần Lipid nói

trên như sau:

2.Protein:

• a) Protein màng (integral, intrinsic): Có 2 kiểu

+Protein đi xuyên qua màng (Transmembrane)

210

+Protein cắm vô màng (Tethered integral): Phân tử protein đi từ ngoài hoặc từ trong tế bào và kết thúc trong màng tế bào chất

b)Protein ngoại lai (Peripheral,extrinsic)

Phân tử protein nằm ở mặt trong và mặt ngoài của màng tế bào

Chúng không tạo mối liên kết hóa học với

màng

c) Glycoprotein: Đường có thể liên kết đồng

hóa trị với các amino-acid trong protein:

- Liên kết với oxy

• Mô hình của màng tế bào như sau

215

2 Một số cấu trúc giúp vận chuyển qua màng:

a) Siêu lỗ (Microtubles):

Một số Transmembrane Protein liên kết tạo

lỗå (microtubles)

217

b) Kênh K+ (channel K+ ):

Chuyên vận chuyển ion KaliCấu trúc của nó gồm 4 tiểu phần(Subunit)là protein

Mỗi tiểu phần có 6 đoạn (segment) và 1 quai P để tạo thành siêu lỗ

219

Chuyên vận chuyển ion Natri

Cấu trúc của nó gồm 4 tiểu phần (Subunit) là protein

Mỗi tiểu phần có 6 đoạn (segment) và giữa tiểuphần III và IV có phần thụ động (inactivating particle) để tạo thành nắp

221

• Nó dẫn nước hai chiều tùy thuộc vào gradienthẩm thấu của nước

• Mỗi kênh aquaporin1 của người có thể cho 3

tỉ phân tử nước đi qua trong 1 giây

• Bên cạnh aquaporin chuyên dẫn nước còn cónhững aquaporin khác như aquaglyceroporinsdẫn nước kèm theo glyceron và một số phân

tử nhỏ

• Aquaporin 0 : t ế bào thuỷ tinh thể

• Aquaporin 1 : T ế bào máu, gốc ống thận

223

Aquaporin là homotetramer có 4 tiểu phần(monomer) phân bố đối xứng chung quanh một

Mỗi monomer là 1 protein xuyên màng với 6 đoạnxoắn (helix ) với 2 bán lỗ (hemi-pore)

226

• Khác hơn kênh Na+ hoặc kênh K+,mỗimonomer tạo thành 1 đường dẫn nước riêngcho mình

228

•Đối với các hợp chất hữu cơ hoặcbiopolymer thì mức độ phân cực tuỳ thuộcvào mối tương quan giữa các nhóm phân

(Methyl, Ethyl, Phenol) có trong phân tử

•Tuỳ mức độ phân cực mà độ hòa tan của

nhau

•

• Các chất thuộc nhóm không phân cực hoặc

ít phân cực sẽ tan tốt trong môi trường

không phân cực ( lipit,axeton,chloroform ) - có hằng số điện môi thấp

• Các chất thuộc nhóm phân cực sẽ tan tốt

trong môi trường phân cực ( nước ) - cóhằng số điện môi cao

+ Các phân tử lớn

và các ion khôngkhuếch tán qua màng

•2.Các hình thức vật chất thấm qua

màng

Với các chất có phân tử nhỏ hòa tan tốt trong

phospholipid

Với các chất có phân tử nhỏ (Þ  0.35 - 0.8

nước sẽ khuếch tán theo các siêu lỗ(microtubles)

234

•Nó tuân theo quy luật của Collander:

C0, Ci – Nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào

S – Diện tích bề mặt

D - Hệ số khuếch tán

•Hệ số khuếch tán của vật chất còn tùy thuộc

qua màng gọi là sự thẩm thấu (Osmosis).Nước được chuyển từ dung dịch có nồng độthấp sang dung dịch có nồng độ cao

Thực chất là khuếch tán theo gradien nồng

độ của nước

channel)

Cường độ khuếch tán không những phụ thuộc

bào

channel)

Cường độ khuếch tán không những phụ thuộc

bào

b) Làm dễ khuếch tán (facilitated

diffusion):

Dành cho những chất thiết yếu của hoạt động

sống nhưng không thể thấm vào màng bằng

cách khuếch tán vì phân tử lớn như Glucose chẳng hạn

Những protein hoặc kênh chuyên biệt

(S) qua màng

Transporter của Glucose là Glucose-Transporter (GluT)

Sự vận chuyển glucose trải qua 4 bước nhưsau:

2) GluT thay đổi cấu hình, glucose bị đẩy

vào bên trong tế bào

3) Glucose được giải phóng khỏi GluT

4) GluT khôi phục cấu hình ban đầu

Tốc độ vận chuyển được tính bằng biểu thức

CK

max

m

V V





1

liên kết với chất cần chuyển (bảo hòaTransporter)

Sự bảo hòa Transporter xảy ra khi nồng độcủa chất cần chuyển lớn hơn mật độ củaTransporter có trên màng

Mức độ chuyên hóa của Transporter thấp chonên những chất gần giống nhau có thể sửdụng cùng một transporter:

GluT của màng hồng cầu có thể vận chuyển D-glucose, L-glucose, D-galactose, D-Mantose

Hằng số Mechaelic -Memten của transporter đốivới các chất khác nhau sẽ khác nhau

Vật chất sẽ được khuếch tán theo gradien nồng

độ nên không cần sử dụng năng lượng

Các thay đổi cấu hình protein đẩy ion

Na + ra ngoài tế bào và tạo liên kết với ion K +

ngoại bào

4) Sự gắn kết ion K làm giải phóng nhóm phosphat

Sự gắn kết ion

Na + trong tế bào chất với protein

sẽ kích thích sự Phosphoryl hóa

nó bỡi ATP

Na+ + Protein + ATP  Na-ProteinP + ADP

Phức hợp mang Na + bên ngoài sẽ xảy ra phản ứng trao đổi với ion K tạo nên phức hợp K-Protein -P

K + + Na-ProteinP  K + - Protein - P + Na +

Phức hợp vào trong tế và xảy ra phản ứng phân

huỷ

• K+- Protein -P  K+ + Protein + P

Năng lượng để vận chuyển chủ động nhưsau:

động của gradien nồng độ thì năng lượngđựơc sử dụng sẽ bằng:

• m- số lượng mol vật chất được chuyển qua màng từ nồng độ C 1 sang C 2 (C 2 > C 1 )

2

1

C

C mRTln

A 

động của gradien nồng độ vừa gradienđiện trường thì năng lương đựơc sử dụng

sẽ bằng:

) E

F.n.m(E C

C mRTln

2



- Nếu gradien điện trường của ion cùng chiều với gradien nồng độ thì vế thứ 2 trong biểu thức sẽ mang dấu dương, năng lượng sử dụng trong trường hợp nầy phải cao hơn

- Nếu gradien điện trường của ion ngược chiều với gradien nồng độ thì ngược lại.

Tỉ lệ năng lượng trao đổi chất dùng cho vậnchuyển tích cực chiếm khá cao ( 10% ở cơếch, và còn cao hơn trong nhiều trường hợpkhác)

• a)Thấm chủ động thứ yếu (Secondary

Active Transport - SAT)

Nó cũng có potein chuyên hóa làm nhiệm vụ vậnchuyển ( transporter ) như trong trường hợp

Làm dễ khuếch tán (facilitated diffusion)

Nó vận chuyển đồng thời 2 hay nhiều loại phân

tử (hoặc ion) khác qua màng theo cùng một

chiều

Gradien nồng độ của mỗi chất có thể tạo cho nó

cơ hội khuếch tán

giống như trườnghợp facilitate

diffusion

amino-acids hoặc amino-acid-Glucose

3 Theo cơ chế thực bào (Endocytosis):

Với những chất không thể thấm qua được màng

thực bào

chuyển những chất

có kích thước lớn hoặc Bacteria

chuyển những chất

có kích thước nhỏ hoặc chất lỏng

III.SỰ THẤM CỦA ACID VÀ BASE QUA

MÀNG TẾ BÀO

Acid và base trong môi trường nước sẽ phân ly

thành những ion với múc độ khác nhau

Vì vậy mức độ thấm qua màng của chúng cũngkhác nhau

Sau đó chiếu tia UV lên tế bào thì tế bào chuyển sang màu hồng

tổn thương

Các acid và base mạnh phân ly tốt trongnước Kích thước của các ion không lớnnhưng lớp dung hợp rất lớn làm cho kíchthước của nó lớn hơn đường kính siêu lỗnhiều lần

Vì vậy nó không thể thấm theo con đườngsiêu lỗ

Khi bị tổn thương do tia UV tác động thì màngmất tính chất thấm có chọn lọc nên Acid cóthể thấm qua màng

các acid và base mạnh không thấm qua màng tế bào

trong tế bào hoặc mô bằng cách phá

vỡ cấu trúc của màng.

2.Sự thấm của acid và base yếu:

•Ngâm trứng sao biển trong nước biển

•* Nếu ta cho thêm vào nước một muối base yếu-acid mạnh (ví dụ, Clorua-amonuim) thìnguyên sinh chất của nó bị kiềm hóa

Kiềm yếu (amonium) thấm vào

• * Nếu ta cho thêm vào nước một muối acid yếu-base mạnh (ví dụ, Bicarbonat-Natri) thìnguyên sinh chất của nó bị acid hóa

Acid yếu (acid carbonic) thấm vào

Sở dĩ như vậy là vì các gốc base yếu và gốc

acid yếu tương tác ngẫu nhiên với nướctạo thành base và acid yếu thấm tốt vào tếbào làm cho nguyên sinh chất bị kiềm hoáhoặc acid hoá

Thí nghiệm 2:

Overton cho nòng nọc vào trong môi trường

có chứa Nitric Strychnin với nồng độ 0.01% Nòng nọc không bị ngộ độc

nọc bị chết vì ngộ độc

Nguyên nhân: Strychnin bị Natri đẩy ra khỏimuối Nitric và tạo thành base yếâu thấm tốtqua da nòng nọc

• V ậy:

• Acid y ếu và Base yếu thấm qua màng tế bào chủ yếu theo con đường hoà tan trong phospholipit

* Mức độ hòa tan của Acid và Base yếu phụthuộc PH của môi trường

Phân cực nhiều hòa tan kém

Ít phân cực hòa tan tốt

Ít phân cực hòa tan tốt

Phân cực nhiều hòa tan kém

Cho nên, tùy theo PH của môi trường bên

trong và bên ngoài tế bào cũng như các

phần khác nhau của mô mà sự thấm của

acid và base yếu có chiều khác nhau

Người ta lấy trường hợp da ếch làm thí dụ cho

sự thấm một chiều nầy:

Mô liên kết của da ếch có phản ứng kiềm PH > 7Biểu mô của da ếch có phản ứng acid PH <7

Xanh-Methylen là một kiềm yếu

ếch ( môi trường 1) thì Xanh-Methylen tiếpxúc với mô liên kết có phản ứng kiềm cho

cực yếu

Với tính chất nầy chúng sẽ thấm tốt qua lớp

ứng acid nên tăng sự phân cực của Methylen

Xanh-•Việc tăng độ phân cực nầy đã làm giảm khảnăng hòa tan của chúng trong phospholipitnên không thể trở lại môi trường ban đầu ( bịrơi vào “bẫy” )

•Kết quả là chúng đã chuyển từ môi trường 1