Bai 3 su van chuyen cac chat qua mang te bao copy

Tất cả các màng của tế bào (màng sinh chất, màng các bào quan) tạo nên hệ thống màng sinh học. Các loại màng sinh học có cùng một cấu trúc cơ bản là có lớp phospholipid kép (unit membrane)+ Màng sinh chất (Plasma membrane) bao quanh tế bào chất có chứa các phân tử hữu cơ là màng sinh học xuất hiện đầu tiên + Trong quá trình tiến hóa, màng sinh chất phân hóa vào khối tế bào chất tạo ra hệ thống màng nội bào: màng mạng lưới nội chất, màng ti thể, màng nhân, …có cấu trúc đặc thù đảm bảo các chức năng riêng biệt của chúng. + Đối với các dạng tế bào khác nhau, cấu trúc màng có thể khác nhau về hàm lượng các chất, kiểu khu trú của các phân tử trong màng, hoặc có thể biến đổi về siêu cấu trúc để thực hiện chức năng đặc biệt.

- Tế bào là một hệ mở Sự trao đổi chất là điều kiện của sự tồn tại và phát triển của tế bào.

- Màng sinh chất đóng vai trò quyết định trong

sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường ngoài, vận chuyển các chất cần thiết cho họat động sống của tế bào từ môi trường ngoài vào

và thải ra ngoài các sản phẩm của quá trình trao đổi chất.

Mô hình c u trúc kh m l ng c a màng sinh h c ấ ả ỏ ủ ọ

­ Theo Singer­Nicolson (1972) thì protein đ nh khu phân tán trong màng t o nên c u  ị ạ ấ trúc kh m (Mô hình kh m l ng c a màng sinh ch t).      ả ả ỏ ủ ấ

 + Các phân t  lipit phân c c s p x p thành l p lipit kép       ử ự ắ ế ớ

 + Các phân t  cholesterol x p xen k  vào gi a các phân t  photpholipit        ử ế ẻ ữ ử

+ Protein màng s p x p r i rác vào l p photpholipit (s p x p kh m) ắ ế ả ớ ắ ế ả  

Tính th m th u t ng đ i c a l p phospholipid kép ẩ ấ ươ ố ủ ớ

đ i v i các phân t  khác nhauố ớ ử

Các ph ng th c v n chuy n các ch t qua màng sinh h c ươ ứ ậ ể ấ ọ

Vận chuyển thụ động các chất qua màng:

­Là s  v n chuy n không c n tiêu t n năng l ngự ậ ể ầ ố ượ

­ Các ch t đ c v n chuy n m t cách th  đ ng qua màng g m: ấ ượ ậ ể ộ ụ ộ ồ

Sự sai khác nồng độ phân tử của

một chất nào đó giữa hai vùng

liền kề tạo nên một gradient nồng

độ

Sự khuếch tán xảy ra nhờ động

năng phân tử Nhờ động năng

này mà các phân tử chuyển động

liên tục

Sự khuyếch tán (diffusion)

Hi n t ng khuyêch tán c a gi t m c trong c c n cệ ượ ủ ọ ự ố ướ

in concentration. 

Diffusion through a membrane

Cell membrane

Inside cell Outside cell

Diffusion through a membrane

Cell membrane

Inside cell Outside cell

diffusion

Diffusion through a membrane

Cell membrane

Inside cell Outside cell

EQUILIBRIUM

AS Biology, Cell membranes and 

AS Biology, Cell membranes and 

+ nồng độ,

- Sự chênh lệch về gradient nồng độ càng cao, tốc độ

khuếch tán càng nhanh Tốc độ di chuyển qua màng phụ thuộc gradient nồng độ chất đó giữa trong và ngoài

màng

- Khi các phân tử đã phân tán ngang nhau thì sự khuếch tán không còn nữa và trạng thái cân bằng trong dung

dịch xuất hiện

- Khi nồng độ phân tử của chất tan là như nhau trong

dung dịch thì trạng thái cân bằng xuất hiện

+ Diện tích bề mặt:

- Diện tích bề mặt càng lớn, sự khuyêch tán diễn ra càng nhanh

+ kích thước phân tử và các loại phân tử khuếch tán

- Chất không phân cực và không tích điện, kích thước phân

tử càng lớn thì tốc độ vận chuyển càng chầm (oxy dễ dàng thấm qua màng)

- Phân tử có tích điện và có mức độ hydrat hóa cao khó đi qua màng

- Chất hòa tan trong lipit dễ dàng qua màng (các alcol, các axeton, )

- Nước và các chất hòa tan trong nước khó đi qua màng

hơn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khuyếch tán

(Channel Protein)

Diffusion (Lipid Bilayer)

Carrier Protein

Các phân tử lớn như glucose and

amino acids , không thể khuyêch

tán qua lớp hospholipid bilayer

Các ions như Na + or Cl - cũng

không thể đi qua

(Facilitated Diffusion)

• Trong s  khu ch tán d  dàng có s  tham  ự ế ễ ự

gia c a các protein chuyên ch  trong s   ủ ở ự

Low ConcentrationCell  Membrane

Glucose molecules

Protein channel

V n chuy n th  đ ng:   ậ ể ụ ộ 2. Facilitated Diffusion

Go to 

Section:

Transport  Protein

-Sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng

tế bào được gọi là sự thẩm thấu

- Sự trao đổi nước qua màng theo nguyên tắc

gradien áp suất thẩm thấu

- Giống như các phân tử khuếch tán khác, nước di

chuyển phụ thuộc vào gradient nồng độ phân tử

nước (thế nước)

-Sự thẩm thấu xảy ra đáp lại gradient nồng độ chất

tan trong nước.

- Chất tan là những chất hòa tan trong dung dịch

Tế bào chất chứa nhiều chất hòa tan nhất

- Dung dịch có nhiều chất tan chứa ít phân tử nước

hơn so với dung dịch có lượng chất tan ít hơn (thế

nước thấp hơn)

- Nước di chuyển từ vùng có nồng độ chất tan thấp

đến vùng có nồng độ chất tan cao

- Nước qua màng tế bào về phía nồng độ chất tan

cao cho đến khi cả nồng độ chất tan và thế nước

ngang nhau

- Hướng thẩm thấu qua màng phụ thuộc vào nồng

độ tương đối của chất tan ở hai mặt của màng sinh

chất

•Water moves freely through pores

•Solute (green) too large 

to move across

Osmosis animation

Hypertonic Solution

­ Trong m t dung d ch  u tr ng (hypertonic solution), n ng đ  phân t  ch t tan  ộ ị ư ươ ồ ộ ử ấ

bên ngoài t  bào cao h n n ng đ  ch t tan đó trong t  bào ế ơ ồ ộ ấ ế

  ­ Trong dung d ch  u tr ng, n c khu ch tán ra kh i t  bào cho đ n khi đ t m c  ị ư ươ ướ ế ỏ ế ế ạ ứ cân b ng. Quá trình đó làm t  bào m t n c.   ằ ế ấ ướ

 ­ N u t  bào b  m t n c quá nhi u t  bào ch t s  b  teo qu t l i. T  bào th c v t  ế ế ị ấ ướ ề ế ấ ẽ ị ắ ạ ế ự ậ

trong dung d ch  u tr ng s  b  m t n c do s  th m th u, màng sinh ch t d n d n  ị ư ươ ẽ ị ấ ướ ự ẩ ấ ấ ầ ầ tách kh i vách t  bào và co l i, đ c g i là hi n t ng co nguyên sinh. Đ i v i t   ỏ ế ạ ượ ọ ệ ượ ố ớ ế

bào đ ng v t, hi n t ng t ng t  đ c g i là teo bào.    ộ ậ ệ ượ ươ ự ượ ọ

 ­ T  bào trong dung d ch  u tr ng th ng b  ch t do các ho t đ ng c a t  bào b   ế ị ư ươ ườ ị ế ạ ộ ủ ế ị

phá v  b i thi u n c.   ỡ ở ế ướ

• Osmosis Animations 

for isotonic,  hypertonic, and  hypotonic solutions

shrinks

Hypotonic Solution

­ Trong dung d ch nh c tr ng, n ng đ  phân t  ch t tan  ị ượ ươ ồ ộ ử ấ

bên ngoài t  bào th p h n n ng đ  ch t tan đó   trong t   ế ấ ơ ồ ộ ấ ở ế

Isotonic Solution

­ Trong dung d ch đ ng tr ng (isotonic solution), n ng đ   ị ẳ ươ ồ ộ phân t  ch t tan   ngoài và trong t  bào b ng nhau.    ử ấ ở ế ằ

­ Trong dung d ch đ ng tr ng, n c khu ch tán vào và ra  ị ẳ ươ ướ ế

kh i t  bào v i t c đ  nh  nhau, b i th  không x y ra các  ỏ ế ớ ố ộ ư ở ế ả

hi n t ng nh  khi đ t t  bào trong dung d ch  u tr ng  ệ ượ ư ặ ế ị ư ươ

hay nh c tr ng.   ượ ươ

• Osmosis Animations 

for isotonic,  hypertonic, and  hypotonic solutions

Các t  bào sau đây đang   trong lo i dung  ế ở ạ

Hypertonic Isotonic Hypotonic

Vận chuyển chủ động

Trong nhi u tr ng h p, t  bào ph i v n chuy n các ch t ề ườ ợ ế ả ậ ể ấ

ng c v i gradient n ng đ  c a chúng, t  m t vùng có n ng ượ ớ ồ ộ ủ ừ ộ ồ

đ  th p t i vùng có n ng đ  cao h n. ộ ấ ớ ồ ộ ơ

S  v n chuy n các ch t nh  v y đ c g i là v n chuy n tích ự ậ ể ấ ư ậ ượ ọ ậ ể

c c.  ự

Không nh  v n chuy n th  đ ng, s  ho t t i các ch t qua ư ậ ể ụ ộ ự ạ ả ấ

màng đòi h i t  bào tiêu t n năng l ng ATP. ỏ ế ố ượ

Các protein màng đi u khi n s  v n chuy n ch  đ ng h u h t ề ể ự ậ ể ủ ộ ầ ếcác phân t  và t t c  các lo i ion qua màng sinh h c.ử ấ ả ạ ọ

Ba loại protein vận chuyển màng

Bơm Na+/K+

Duy trì gradient của Na + K + qua màng tế bào.

+ Các tế bào động vật có nồng độ K+ cao hơn và Na+ thấp hơn ở bên trong tế bào +Bơpm Na+/K+ dùng năng lương của 1 ATP để bơm 3 ions Na+ ra ngoài và 2 K+

vào bên trong ngược với gradient nồng độ

Protein k nh v n chuy n, các ion ệ ậ ể

đ c thù ho c các ph n t  nh   a ặ ặ ầ ử ỏ ư

n c theo chi u gradient n ng đ  ướ ề ồ ộ

ho c th  đi n hóa c a chúng qua ặ ế ệ ủ

hình th c khu ch tán d  dàngứ ế ễ

M t s  kênh ion luôn m , trong khi ộ ố ở

m t s  kênh ion khác m  khi c n ộ ố ở ầcho ion qua và đóng đ  ng ng s  ể ừ ự

v n chuy n. ậ ể

T c đ  v n chuy n nhanh và có tính ố ộ ậ ể

ch n l c cao (nh  m i protein v n ọ ọ ư ọ ậchuy n khác)ể

• Đi n th  màng (ệ ế Membrane potential) là s  chênh ự

l ch đi n th  gi a hai phía trong và ngoài màng tệ ệ ế ữ ế

bào

• Hi u đi n th  này đ c t o ra do s  khác bi t trongệ ệ ế ượ ạ ự ệ

phân b  các ion d ng và âm   hai phia trong vàố ươ ở

ngoài màng

• Có hai l c k t h p, đ c g i chung là ự ế ợ ượ ọ s  chênh l ch hóa đi n ự ệ ệ  

(electrochemical gradient), d n đ n s ẫ ế ự

khu ch tán c a các ion qua màng t  bào:ế ủ ế

– L c hóa h c (gradient n ng đ  c a các ion)ự ọ ồ ộ ủ

– L c tĩnh đi n ( nh h ng c a đi n th  màng đ n sự ệ ả ưở ủ ệ ế ế ự

chuy n đ ng c a các ion)ể ộ ủ

 ­ V n chuy n đ i h ng (đ i c ng, antiport)ậ ể ổ ướ ố ả  là tr ng h p v n chuy n đ ng th i 2 ch t  ườ ợ ậ ể ồ ờ ấ

bào. 

Các protein vân chuy n ể

Sự vận chuyển đơn hướng (Uniport) đường và nước qua màng

1.Phân t  glucose bám vào GLUT1   tr ng thái có v  trí bám glucose quay ử ở ạ ị

ra phía ngoài

2. GLUT1 thay đ i c u hình : v  trí bám glucose m  ra phía trongổ ấ ị ở

3. Glucose đ c gi i phóng vào trong t  bàoượ ả ế

4. GLUT1 bi n đ i tr  v  tr ng thái ban đ uế ổ ở ề ạ ầ

H  gen ng i có kho ng 12 đ ng phân trong h  GLUT protein, ệ ườ ả ồ ọGLUT1­12 đ c bi u hi n   các mô khác nhau ượ ể ệ ở

Sự vận chuyển đơn hướng (Uniport) đường và nước qua màng

Phân bi t v n chuy n đ n h ng và khu ch tán đ n gi nệ ậ ể ơ ướ ế ơ ả :

+ T c đ  quá trình khuy ch tán qua màng phospholipid kép có s  ố ộ ế ử

d ng các uniporter cao h n nhi u l nụ ơ ề ầ

+ Các phân t  đ c v n chuy n không xuyên qua vùng k  n c c a ử ượ ậ ể ỵ ướ ủ

l p phospholipid kép nên h  s  K (partition coefficient) là không có ớ ệ ốliên quan (irrelevant)

+ S  v n chuy n đ c th c hiênh b i m t s  các uniporter nh t đ nh ự ậ ể ượ ự ở ộ ố ấ ị

h n là x y ra trên toàn b  m t l p lipid kép vì th , t c đ  v n chuy n ơ ả ề ặ ớ ế ố ộ ậ ểcao nh t ( V max) đ t đ c khi gradient n ng đ  qua màng đ  l n và ấ ạ ượ ồ ộ ủ ớ

m i uniporter ho t đ ng v i t c đ  t i đaỗ ạ ộ ớ ố ộ ố

+  S  v n chuy n có tính đ c hi u: m i uniporter ch  v n chuy n m t ự ậ ể ặ ệ ỗ ỉ ậ ể ộ

h  ho c m t nhóm các phân t  t ng t  nhau. Km là n ng đ  c a c  ọ ặ ộ ử ươ ự ồ ộ ủ ơ

ch t t i đó t c đ  v n chuy n đ t ½ Vmax. Km đo ái l c c a m t ph n ấ ạ ố ộ ậ ể ạ ự ủ ộ ầ

t  v n chuy n v i c  ch t c a nó.ử ậ ể ớ ơ ấ ủ

AQUAPORINS­ (water –channel protein) làm tăng tính th m ẩ

th u c a màng sinh h c đ i v i n c ấ ủ ọ ố ớ ướ

­ Peter Agre (sinh năm 1949, qu c t ch M ) làm vi c t i Johns Hopkins  ố ị ỹ ệ ạ

University, School of Medicine, Baltimore, Maryland, Hoa kỳ, Nobel Prize  2003

ATP­Powered Pumps

C  ch  ho t đ ng c a b m Ca++ ATPase ơ ế ạ ộ ủ ơ

Na+/K+ ATPase duy trì n ng đ  Na+ và K+ n i bào   các t  bào đ ng v tồ ộ ộ ở ế ộ ậ

C  ch  ho t đ ng c a Na+/K+ ATPaseowr màng sinh ch tơ ế ạ ộ ủ ấ

M t s  protein ABC hoán v  ( flip) phopholipid và m t s  ch t tanộ ố ị ộ ố ấ

 trong lipid t  m t màng này sang phía mnàg đ i di nừ ặ ố ệ

Mô hình Flippase trong v n chuy n MDR1 và các protein ABCậ ể

S  v n chuy n ch n l c các Ion t o ra s  sai khác v  đi n th  xuyên màng ự ậ ể ọ ọ ạ ự ề ệ ế

Mô hình đ ng v n chuy n 2 Na+/ glucoseồ ậ ể

S  tích lũy các ch t đ ng hóa và ion   không bào th c v t ự ấ ồ ở ự ậ

nh  m t s  protein v n chuy n ờ ộ ố ậ ể

N ng đ  ion và đ ng ồ ộ ườ

 không bào th c v t 

V n chuy n xuyên màng  c a đ ng t  ru t và máu ậ ể ủ ườ ừ ộ

S  acid hóa trong d  dày ự ạ

Sự nhập bào, thực bào và xuất bào

Một số phân tử, như các protein phức tạp, là quá lớn để qua màng

Những phân tử lớn, thức ăn và các chất khác được vận chuyển qua màng bằng nhập bào (Endocytosis), thực bào (Phagocytosis ) hoặc xuất bào (Exocytosis)

Là sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất trong đó có sự thay đổi và tái tạo của màng để tạo nên các bóng hoặc túi được bao bởi màng

Sự nhập bào

Sự nhập bào hình thành các bóng nội bào do sự lõm vào và tách ra của một phần màng có chứa một chất rắn hoặc lỏng

Tùy thuộc chất đưa vào tế bào người ta phân nhập bào thành

dạng uống bào và nhập bào - thụ quan

+Dạng ẩm/uống bào là hiện tượng bắt giữ và đưa vào

tế bào các giọt chất lỏng ngoại bào Cách thức: một phần màng sinh chất lõm thành bóng ẩm bào 0,1µm Các bóng

ẩm bào trơn không có lớp áo bao quanh

+ Dạng nhập bào - thụ quan: phần màng sinh chất có chứa thụ quan khi tiếp xúc với chất gắn đặc trưng sẽ lõm vào tế bào chất do tác động của một mạng lưới clathrin được hình thành ngay dưới màng, hình thành bóng nhập bào (được bao quanh bởi một lớp áo clathrin)

/U ng bào (Pinocytosis)

Ẩ ố

This is the most common form of endocytosis. 

Pinocytosis takes up most proteins and other large molecules. 

Pinocytosispinocytic vesicles forming mature transport vesicle

Transport into a capillary cell (blue).

Nh p bào –th  quan (Receptor­Mediated Endocytosis)ậ ụ

Receptor proteins make this a highly specific form of transport Cholesterol is taken­up this way. 

Th c bào – Phagocytosis  ự

S  th c bào (Phagocytosis) Là hi n t ng t o các th  ự ự ệ ượ ạ ể

th c bào (phagosome) ­ nh ng bóng có kích th c l n (1­ự ữ ướ ớ

2 m), có màng bao b c và ch a các ph n t  r n, vi ọ ứ ầ ử ắ

khu n ho c các m nh v  t  bào. ẩ ặ ả ỡ ế

(S  opsonin hoá).   T  bào th c bào nh n bi t  ự ế ự ậ ế

vi khu n có opsonin và qua th  quan –  ẩ ụ

opsonin, vi khu n b  g n ch t vào màng t  bào  ẩ ị ắ ặ ế

th c bào.Th  quan màng (Fc) liên k t đ c  ự ụ ế ặ

tr ng v i v t g n (ligand, vi khu n có  n  ư ớ ậ ắ ẩ ắ

opsonin).   Ph c h  Fc – ligand s  làm ho t hoá  ứ ệ ẽ ạ

kênh ion n m c nh th  quan màng và các ion  ằ ạ ụ

Na+ s  xâm nh p vào t  bào. Đi n th  màng b   ẽ ậ ế ệ ế ị

h  th p và làm ho t hoá s  th c bào – màng  ạ ấ ạ ự ự

chuy n d ng cùng ph n ngo i sinh ch t d i  ể ạ ầ ạ ấ ướ

màng t o nên chân gi , các chân gi  bao l y vi  ạ ả ả ấ

khu n và t o nên bóng th c bào (phagosome).  ẩ ạ ự

Các th c bào vào có th  sau đó liên k t và hòa  ự ể ế

h p v i các lizôxôm ch a các enzym phân  ợ ớ ứ

gi i ả

of Phagocytosis 

­ Capture of a Yeast Cell 

65

Sự xuất bào

Là hiện tượng tạo thành

bóng xuất bào trong tế

Là hi n t ng ng c l i v i hi n t ng nh p bào Trong xu t bào, các bóng  ệ ượ ượ ạ ớ ệ ượ ậ ấ

xu t bào (exosome) ch a các ch t th i, ch t bài xu t và các s n ph m t  bào  ấ ứ ấ ả ấ ấ ả ẩ ế

ra kh i t  bào. Các s n ph m t o ra trong t  bào đ c "đóng gói" trong các  ỏ ế ả ẩ ạ ế ượ bóng xu t bào hình thành t  ph c h  Gongi ấ ừ ứ ệ

Exocytic vesicle  immediately after fusion  with plasma membrane.

Vesicle-mediated transport

Vesicles and vacuoles that fuse with the

cell membrane may be utilized to release

or transport chemicals out of the cell or to

allow them to enter a cell Exocytosis is

the term applied when transport is out of

the cell.

Exocytosis

The opposite of endocytosis is

exocytosis Large molecules that are

manufactured in the cell are released

through the cell membrane.

A nerve cell communicates to another cell by releasing chemicals via exocytosis 

at the synaptic terminal.

The synapse is the region where a nerve cell and its target cell are closely apposed.

Cotransport also uses the process of

diffusion In this case a molecule that is

moving naturally into the cell through

diffusion is used to drag another

molecule into the cell In this example

glucose hitches a ride with sodium.

Receptor Proteins

These proteins are used in intercellular

communication In this animation you can

see the a hormone binding to the

receptor This causes the receptor protein

release a signal to perform some action.

Cotransport also uses the process of

diffusion In this case a molecule that is

moving naturally into the cell through

diffusion is used to drag another

molecule into the cell In this example

glucose hitches a ride with sodium.

These are carrier proteins They do not

extend through the membrane They

bond and drag molecules through the

bilipid layer and release them on the

opposite side