PHOSPHOLIPID, cấu TRÚC MÀNG SINH học và sự vận CHUYỂN QUA MÀNG

MỞ ĐẦUPHẦN I: PHOSPHOLIPID1.1. Vị trí của phospholipid trong hệ thống lipid 1.2. PhospholipidPHẦN II: MÀNG SINH HỌC2.1. Khái niệm về hệ thống màng sinh học2.2. Cấu trúc màng sinh học2.3. Chức năng của màng tế bàoPHẦN III: SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG3.1. Sự khuếch tán và thẩm thấu3.2. Vận chuyển các chất không tiêu phí năng lượng3.3. Vận chuyển các chất có kèm theo tiêu phí năng lượng3.4. Sự nhập bào và xuất bào3.5. Sự trao đổi thông tin qua màng tế bàoKẾT LUẬN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

===  ===

TIỂU LUẬN CHUYÊN ĐỀ HÓA SINH HỮU CƠ

PHOSPHOLIPID CẤU TRÚC MÀNG SINH HỌC

SỰ VẬN CHUYỂN QUA MÀNG

Giảng viên: GS TSKH Phan Tống Sơn

Người thực hiện: NCS Trần Thanh Hà

MỞ ĐẦU

PHẦN I: PHOSPHOLIPID 1.1 Vị trí của phospholipid trong hệ thống lipid

1.2 Phospholipid

PHẦN II: MÀNG SINH HỌC 2.1 Khái niệm về hệ thống màng sinh học

2.2 Cấu trúc màng sinh học

2.3 Chức năng của màng tế bào

PHẦN III: SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG 3.1 Sự khuếch tán và thẩm thấu

3.2 Vận chuyển các chất không tiêu phí năng lượng

3.3 Vận chuyển các chất có kèm theo tiêu phí năng lượng

3.4 Sự nhập bào và xuất bào

3.5 Sự trao đổi thông tin qua màng tế bào

KẾT LUẬN

NỘI DUNG

Mối liên quan giữa quá trình hoá học và sinh vật học; Mối liên quan giữa cấu trúc và chức năng sống của các cơ quan trong cơ thể; Cơ chế điều hoà toàn bộ quá trình sống.

ra

Hóa sinh Hóa sinh

PHOSPHOLIPID CẤU TRÚC MÀNG SINH HỌC

SỰ VẬN CHUYỂN QUA MÀNG

chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học

các dẫn xuất của axit béo mạch dài

Lipid đơn giản: este của acid béo với ancol

dầu ăn, mỡ

độ nhớt cao, không tan trong nước, tan trong ether, chloroform, benzen, rượu nóng

TIỀN CHẤT

Thành phần Tên thông thường % theo trọng lượng

Các đa aicd béo không

bão hòa

2,370

C18:3 trans axit elaidio-linolinic 0,065

axit béo

pamitic; stearic; linoleic; linolenic; arachidonic; lignoxeric; nevonic…

phospholipid là những este của rượu đa chức với các axit béo mạch dài và có gốc axit phosphoric với những base chứa nitơ đóng vai trò là những nhóm phụ bổ sung.

Glycerophospholipid (hay phosphoglycerid)

Là ester của glyxerin và axit béo cao, trong ester còn có gốc axit photphoric và bazơ nito; có nhiều trong mô thần kinh, tim, gan, trứng của đv có xương sống và hạt tv

Axit phosphatidic

chất đầu trong sinh tổng hợp triacylglycerol và các glycerol phospholipid khác

chiếm 1-5 % tổng phospholipid

Phosphatidylcholin (PC, lecithin)

50% tổng phospholipid Giảm xơ vữa, giảm cholesterol Tạo chất dẫn truyền thần kinh

Phosphatidylserin (PS)

Tập trung cao trong màng sinh chất và cơ quan nội bào, ít trong ty thể Cấu trúc màng trong của tế bào thần kinh, bảo vệ, chống stress, tăng nhận thức, tập trung

Phosphatidylethanolamin (PE, cephalin)

Chiếm hàm lượng cao, có trong tế bào thần kinh;

là tiền chất để sản sinh các chất dẫn truyền tín hiệu

Tiền chất tạo tín hiệu thông tin nội bào, phong phú trong mô não,

là nguồn cung cấp chính các axit arachidonic

Phosphatidylglycerin và diphosphatidylglycerin (cardiolipin)

Phần quan trọng của màng trong ty thể Các kháng thể kháng cardiolipin có thể được phát hiện trong hội

chứng kháng phospholipid như chứng huyết khối động mạch

và tĩnh mạch, chứng giảm tiểu cầu, nhồi máu

cơ tim, sảy thai lặp lại

và các biến chứng thần kinh, cũng như ở một

số bệnh nhân bị bệnh lupus ban đỏ hệ thống

Chứa thêm các phân tử glycerin liên kết thông qua gốc phosphat

sphingolipid là este của aminoancol sphingosin và axit béo

Sphingomyelin

 Sphingomyelin (hoặc ceramide

phosphorylcholine) bao gồm một đơn vị

ceramide với một nửa phosphorylcholine gắn vào vị trí số 1 Vì thế, nó tương tự sphingolipid của phosphatidylcholine.

 Tập trung chủ yếu ở màng ngoài của tế bào

 Là một nguồn chính cung cấp chính

ceramid (và các chất chuyển hóa tiếp theo của nó),

Tính chất chung của photpholipid:

- Photpholipid là chất rắn, vô sắc, nhưng dễ dàng nhanh chóng

chuyển thành sậm màu ở ngoài không khí

- Hòa tan rất dễ trong benzene, ete, dầu hỏa, chloroform…không tan trong nước nhưng có theå tạo thành các huyền phù photphat khá bền, trong một số trường hợp chúng tạo thành dung dịch keo

- Photpholipid dễ dàng tạo thành các phức protein ở dạng

photpholipo-proteit

- Trong thành phần photpholipid có bazo nito như Cholin hay dẫn xuất axetyl hóa của cholin (axetyl cholin), có ý nghĩa lớn trong

hoạt động của mô thần kinh và là nguồn cung cấp nhóm metyl

cho các quá trình metyl hóa trong việc tổng hợp các hợp chất

quan trọng trong cơ thể sinh vật.

MÀNG SINH HỌC

Vỏ tế bào động vật

Màng tế bào của vi khuẩn Gram dương và Gram âm

Lớp lipid kép của màng tế bào

Mô hình về cấu trúc màng của Davson-Danielli

Màng sinh chất là màng lipoprotein:

thực hiện trao đổi chất và thông tin giữa tế bào và môi trường

3

Mô hình khảm lỏng về cấu trúc màng của Singer - Nicolson

LỚP KÉP PHOSPHOLIPID

 Làm nên cấu trúc cơ bản hình vỏ cầu bao bọc tế bào-là thành phần màng cơ bản của màng sinh chất

 Trong cấu trúc màng tế bào động vật có vú, sự phân bố các phân tử

phospholiphid không giống nhau giữa hai phía của lớp phospholipid kép

 Lớp phía ngoài được tạo thành từ phosphatidyl-choline và sphingomyelin còn lớp trong (hay lớp hướng vào tế bào chất) gồm phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine và phosphatidylinositol Ngoài ra, các glycolipid cũng chỉ hiện diện ở lớp ngoài của màng lipid kép

CHỨC NĂNG CỦA MÀNG TẾ BÀO

Chức năng thông tin - miễn dịch

Chức năng bảo vệ

Chức năng vận chuyển các chất qua màng

Chức năng trao đổi chất

Có bao nhiêu con đường vận chuyển các chất qua màng sinh chất?

VẬN CHUYỂN BỊ ĐỘNG

Là phương thức vận chuyển các chất qua màng

từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp mà

không tiêu tốn năng lượng ( dựa trên cơ chế

Ph«tpholipit kÐp

Protein xuyªn mµng

Protein xuyªn mµng

M«i tr êng néi bµo

Hòa tan được trong lipid Không hòa tan được trong lipid

Kênh dẫn truyền bản chất là protein xuyên màng,

duy trì điều kiện ổn định cho tế bào hoạt động bình thường

Nhập bào là phương thức tế bào đưa các chất vào bên trong bằng

cách biến dạng màng sinh chất

Màng tế bào lõm dần vào ôm lấy thức ăn

vào trong tế bào

Hai đầu lõm của màng nối lại tao thành

không bào tiêu hóa chứa thức ăn

Không bào tiêu hóa kết hợp với

lizôxôm,lizoxom tiết enzim tiêu

hóa thức ăn

Vận chuyển chủ động ở cấp độ tế bào

NHẬP BÀO VÀ XUẤT BÀO

Thực bào là quá trình vận chuyển

Trong tÕ bµo Ngoµi tÕ bµo

bào đưa các chất,phân tử ra

ngoài tế bào bằng cách biến

dạng màng sinh chất

Hình thành các

bóng xuất bào.

Liên kết với màng TB Màng TB biến dạng Bài xuất các chất ra ngoài

 Phospholipid bao gồm các loại khác nhau, mỗi loại

đều có những chức năng sinh học nhất định.

 glycerolphospolipid đóng vai trò chủ yếu, là cấu tử cơ sở

của màng sinh chất, hàm lượng rất cao trong mô thần kinh, tim, gan, trứng của động vật có xương sống và trong hạt của thực vật (axit phosphatidic, phosphatidylcholin,

phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin,

phosphatidylinositol, phosphatidylglycerol)

 Sphingomyelin: thành phần phổ biến của màng tế bào

động vật

VÀI NÉT ĐÁNG CHÚ Ý

 Màng sinh chất là loại màng sinh học xuất

hiện đầu tiên trong quá trình tiến hoá, từ loại màng này sẽ phân hoá vào khối tế bào chất

để tạo nên hệ thống màng nội bào phức tạp trong đó có cả màng nhân

 Màng sinh chất được cấu tạo từ ba thành

phần gồm lipid, protein và carbohydrat tìm hiểu được cấu trúc phân tử của màng sinh

chất, trước hết xét mối quan hệ giữa lipid và protein Đáng chú ý là lớp kép phospholipid.

VÀI NÉT ĐÁNG CHÚ Ý

 Màng sinh chất là một hệ thống có tính linh hoạt cao, nhiều chức năng khác nhau : nhận diện, đề kháng,

truyền tin, vận tải…

 Một trong các chức năng quan trọng nhất của màng sinh chất là chức năng vận chuyển các chất

 Màng tế bào kiểm soát sự vào ra của các chất bằng hai

cách: bằng quá trình khuếch tán tự nhiên và bằng những cách chuyên chở đặc biệt

 Màng sinh chất có chức năng kiểm soát sự vận chuyển các chất và trao đổi thông tin giữa tế bào và môi trường

 Các chất cũng như các phân tử có thể vận chuyển qua

màng về cả hai phía theo 3 phương thức: thụ động, chủ

động (tích cực), xuất nhập bào.

-Lớp photpholipit kép : Bảo vệ và vận chuyển thụ động các chất -Prôtêin xuyên màng : Vận chuyển thu động qua kênh

- Prôtêin bám màng : Vận chuyển tích cực

VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG SINH CHẤT

ưu trương đẳng trương nhược trương

trong TB

ngoai TB

HỒNG CẦU

THỰC VẬT

GLUT 1

Khuếch tán có trợ lực- Kiể u c a các protein v n t i ủ ậ ả

Khuếch tán có trợ lực- Ki ể u c a các protein t o khe ủ ạ

(gate) Khi cổng mở ra,

cho phép các ion nhanh

chóng xuyên qua kênh

Kênh chức một lỗ nhỏ,

hẹp để giới hạn tối các

ion có kich thước và

điện tích phù hợp

Khuếch tán có trợ lực- Ki u c a các protein t o khe ể ủ ạ

Truyền tín hiệu bằng cách phóng thích chất dẫn truyền thần kinh tạ i kh p th n kinh (vùng ti p h p) ớ ầ ế ợ

Khuếch tán có trợ lực- Kiể u c a các protein t o khe ủ ạ

Khuếch tán có trợ lực- Kiể u c a các protein t o khe ủ ạ

Protein tạo khe chỉ cho phép ion Na+ đi qua

Protein tạo khe chỉ cho phép ion K+ đi qua

- Có ba đặc điểm khác biệt của khuếch tán có trợ

lực so với khuếch tán thụ động:

1 Tốc độ nhanh hơn.

2 Vận chuyển chuyên biệt

3 Vận chuyển xãy ra qua một số giới hạn của

các phân tử uniporter (hạn chế sự chuyển

động)

Khuếch tán có trợ lực

VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG :

Các chất được vận chuyển qua màng từ nơi chất tan có nồng

độ thấp đến nơi chất tan có nồng độ cao hơn ( ngược dốc nồng độ) và cần tiêu tốn năng lượng ( ATP)

VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG :

- Tiêu tốn năng lượng

- Các chất được vận chuyển từ nơi có nồng độ thấp đến

nơi có nồng độ cao

- Vận chuyển chủ động thường cần cần có các “ máy bơm

“ đặc chủng cho từng loại chất cần vận chuyển ( ví dụ : bơm natri – kali vận chuyển Na + và K + )

Thực bào

Thực bào là quá trình vận chuyển các chất rắn

Ẩm bào là quá trình vận chuyển các chất lỏng

Ẩm bào

Vận chuyển các chất rắn ra khỏi màng tế bào

NGOẠI XUẤT BÀO

Vận chuyển các chất lỏng ra khỏi màng tế bào

1) Các acid béo:

Ta gọi R là gốc của acid béo

- Trong glyxerit, R có thể giống hay khác

nhau ở 3 vị trí cacbon α, α’, β Thường trong

tự nhiên, ở 3 vị trí này có gốc R khác nhau.

- Số acid béo tham gia trong cấu tạo khá lớn (số gốc R có thể vài chục)

- Các acid béo trong tự nhiên thường là

cấu trúc phân tử của 1 lipid

Lipid là chất rất phổ biến trong tế bào động thực vật, ở người và động vật chủ yếu là các mô mỡ

dưới da, ở óc, sữa,… ở thực vật chủ yếu ở cây, hạt

có dầu( đậu nành, đậu phộng, thầu dầu, oliu,

hướng dương, cám…)

Vai trò, chức năng:

- Thuộc nhóm chất dinh dưỡng chính và cần thiết cho sự sống, chất béo là nguồn cung cấp

và dự trữ năng lượng cho cơ thể, 1g chất béo cung cấp 9,4 Kcal.

- Cung cấp các axit béo quan trọng cho cơ thể, điều hòa hoạt động cho cơ thể(nội tiết tố, chất béo nội tạng…)

- Tham gia vào cấu trúc cơ thể (màng tế bào, nhân tế bào), bảo vệ cơ thể trước những thay đổi về nhiệt độ và những va chạm cơ học

- Làm cofactor trợ giúp hoạt động xúc tác của enzyme, chất vận chuyển điện tử, là sắc tố hấp thu ánh sáng, yếu

tố nhũ hóa, hormone và các chất vận chuyển thông tin nội bào

- Là thành phần cấu tạo màng tế bào cấu trúc dưới tế bào như ti thể, lạp thể, nhân…, thường ở dạng

lipoprotein

- Là phương tiện chuyên trở các sinh tố hòa tan trong mỡ: là dung môi hòa tan một số vitamin như A, D, F…

và nhiều công dụng khác nữa

- Các chất béo dễ tan chảy đều hấp thu tốt Quá trình đồng hóa và hấp thu chất béo là quá trình thủy phân

với sự tham gia của men lipaza Chất béo hấp thu qua ruột non vào máu, dự trữ ở các mô mỡ

Phân Loại:

1) Dựa vào phản ứng xà phòng hoá: gồm có photphatic

2) Dựa vào độ tan:

Lipid thật sự (thuỷ phân được)

Lipoid (không thuỷ phân được):cholesterol 3) Dựa vào thành phần cấu tạo:

A) Lipid đơn giản:

- Glyxerid(triaxylyglixerin)

- Sáp

- Sterid

b Inozit-photpholipit

- Về cấu tạo: cũng là một ester của glyxerin

và axit béo bậc cao nhưng trong thành phần cấu tạo còn có 1 hoặc 2 gốc axit photphoric, một rượu vòng Inozit thay vào vị trí baz nito

- Có 2 dạng cấu tạo photphonozit: (Mono và

photpholipit khá phức tạp, trong cấu tạo còn

có theâm cả gluxit(galacto) axit tactric,

etanolamin, tên gọi là “Lipozol”

b) Phosphatidylinositol là tiền chất

tạo tín hiệu thông tin nội bào.

- Phosphatidylinositol và các dẫn xuất phosphoryl hóa của nó là thành phần màng tế bào chất (ở tế bào Eukaryote).

- Là tiền chất tạo tín hiệu thông tin nội bào theo cơ chế:

+ Khi tín hiệu ngoại bào (thường là hormone) gắn lên thu thể đặc hiệu của màng nguyên sinh chất sẽ

kích thích enzyme phospholipase đặc hiệu cắt

phosphatidyl4,5-bisphosphate thành 1,4,5-triphosphate và diacylglycerol.

inositol-+ Inositol- 1,4,5- triphosphate sẽ kích thích giải phóng Ca+2 hoạt hóa các enzyme phụ thuộc Ca+2 trong đó có protein kinase

(colin), không có glyxerin, không tan trong ete-etylic

- Trong cấu tạo: axit béo có M rất lớn kết hợp với nhóm

amin của rượu Sphingozin bằng liên kết peptit

- Sphingolipit là thành phần lipit màng phổ biến thứ 2: nó chứa đầu phân cực và 2 đuôi dài không phân cực

Ceramide là thành phần chủ yếu của

Sphingolipit (gồm 1 phân tử axit béo nối với NH2 của Sphingozin thong qua liên kết

amide).

Vai trò: là yếu tố nhận biết

sinh học

- Tham gia kiếm tạo các tương tác quan hệ trên bề mặt tế bào

- Là chất tiếp nhận các thụ thể trên bề mặt tế bào

- Cắt đặt hiệu màng

 Lipoprotein tỉ trọng cao(HDL): có kích thước nhỏ nhất, khoảng

50% là protein được tạo thành

bởi ruột và gan, chuyển phần cholesterol dư thừa từ các mô

ngoại biên về gan

caùc VLDL mất dần thành phần

triglycerid, phần cholesterol còn lại

sẽ hình thành nên LDL chuyển

cholesterol về caùc mô

LDL

- Khi thủy phân bằng kiềm nhẹ thì sẽ cắt đứt chỉ liên kết ester giữa axit béo và glyxerin

- Khi thủy phân trong môi trường kiềm mạnh thì không những cắt liên kết ester nói trên mà còn

cắt đứt cả liên kết ester giữa baz N và gốc axit

photphoric Trong điều kiện này liên kết giữa

glyxerin và gốc P tương đối bền vững, vì vậy ta còn thu nhận được sản phẩm là glyxerol 3 –

photpho, nó chỉ bị phân giải khi thủy phân bằng axit

- Khi thủy phân bằng nhóm enzim đặc hiệu

photpholipaza (gồm 1 số enzim khác nhau về vị trí tác dụng xúc tác cắt trên photphatit)

- Photpholipaza A1, A2

chỉ cắt liên kết ester của axit

béo và glyxerin ở vị trí Cα,

Cβ.

- Photphotlipaza cắt liên

kết ester của 1 hay cả 2 gốc

axit béo với glyxerin với vị

MT nh ợc tr ơng

MT đẳng tr ơng

MT u tr ơng

nồng độ chất tan trong và ngoài tế bào?