Giáo trình Vật lý lý sinh: Phần 2 - Nguyễn Minh Tân

Nối tiếp nội dung của phần 1 cuốn giáo trình Vật lý lý sinh, phần 2 giới thiệu tới người đọc các kiến thức cơ sở lý sinh y học (Năng lượng và sự sống, vận chuyển của vật chất trong cơ thể sinh vật, lý sinh tuần hoàn,...), một vài phương pháp lý sinh ứng dụng trong y học. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

P H Ẩ N l i

C ơ S Ở L Ý S I N H Y H Ọ C

1 Phương trình CO' bản về cân bằng nhiệt đối với cơ thế nguôi

Nguyên lý ì nhiệt độne học về bản chất chính là dạng khác của định luật bảo

đ ế sinh c ô n g t r o n g c á c h o ạ t đ ộ n g c ơ h ọ c của c ơ t h ế

T a c ó t h ế l ấ y ví d ụ m i n h hoa: T r o n g v ậ t lí p h â n t ử v à n h i ệ t h ọ c , ta đ ã b i ế t

r à n g h i ệ u suất của m ộ t m á y n h i ệ t đ ư ợ c t í n h b ằ n g b i ê u t h ứ c :

95

TI = —1 2 ( Tl 5T2: n h i ệ t đ ộ n g u ồ n n h i ệ t v à n g u ồ n l à m l ạ n h )

T j Giả sứ coi cơ thể như một máy nhiệt với hiệu suất 33% và nhiệt độ không

K h i c ơ t h ể t ồ n t ạ i ở t r ạ n g t h á i b ì n h t h ư ờ n g t ỷ l ệ g i ữ a hai l o ạ i n ă n g l ư ợ n g n à y

là x ấ p sỉ 50/50 K h i c ó b i ể u h i ệ n b ệ n h lí, p h ầ n n ă n g l ư ợ n g m à c ơ t h ê toa ra ở

d ạ n g n ă n g l ư ợ n g s ơ c ấ p sẽ l ớ n h ơ n ví k h i đ ó t ố c đ ộ t ạ o ra c á c A T P của c ơ t h ê

g i á m x u ố n g

2 Một vài quá trình biến đồi năng lượng tiêu biểu trong cơ thể người

2 Ị Nũng lượng trong quá trình co cơ

H ầ u h ế t c ô n g do c ơ t h ế sinh ra đ ề u là k ế t q u ả của sự co c ơ K h i c ơ co, c h i ê u

d à i c ơ bị rút n g ắ n l ạ i v à t ạ o ra m ộ t l ự c L ự c n à y c ó g i á trị p h ụ t h u ộ c v à o c h i ê u d à i của c ơ

c u n g cấp đ ủ đ ế m a n g l ạ i o x y cho c á c p h ả n ứ n g hoa sinh, t h ì c ơ v ẫ n c ó đ ủ n ă n g

2.3 Năng lượng ở tim mạch

T i m hoạt đ ộ n g t h ư ờ n g x u y ê n n h ư m ộ t cái b ơ m liên tục đ ê t ạ o á p s u à t đây

m á u v à o m ạ c h Đ e t h ự c h i ệ n chức n ă n g n à y t i m c ầ n t i ê u t ổ n n ă n g l ư ợ n g đ ê c ơ t i m thực h i ệ n c ô n g c ơ h ọ c v à đ e g i ữ m ộ t đ ộ c ă n g nhất đ ị n h m à ta g ọ i là t r ư ơ n g lực

N g ư ờ i ta đ ã t í n h đ ư ợ c r a n g c ô n g t ổ n g c ộ n g của c ơ v à o k h o ả n g 13w nghĩa

là b ă n g k h o ả n g 1 3 % c h u y ê n ho a c ơ b ả n c ủ a t o à n c ơ t h ê , t r o n g đ ó c ô n g c ơ học của t i m t ạ o ra á p suất đ â y m á u , p h ầ n c ò n l ạ i t ạ o ra đ ộ c ă n g c ủ a c ơ , t ứ c là t r ư ơ n g

c h á y g i á m , m ạ c h co l ạ i v à the n ă n g ở t h à n h m ạ c h sẽ c u n g c ấ p n ă n g l ư ợ n g đ ể d u y tri d ò n g c h ả y liên tục v à đ i ê u hoa t r o n g k h i t i m co b ó p theo t ừ n g n h ị p

B À I 2: T R Ạ N G T H Á I D Ừ N G V À s ụ D Ị C H C H U Y Ê N E N T R O P I

T R O N G C Á C H Ệ T H Ô N G S Ó N G

Nguyên lí li cho ta biết khả năng và chiều hướng phát triển của quá trình

n h i ệ t đ ộ n g n ó p h á n á n h Ì quy luật t ố n g q u á t , đ ó là q u y l u ậ t Ì c h i ề u hay q u y l u ậ t

v ê t í n h k h ô n g t h u ậ n n g h ị c h của c á c q u á t r ì n h t ự n h i ê n

1 Nguyên lí li nhiệt động học

Sự không thuận nghịch của các quá trình nhiệt động là một quy luật thực

n g h i ệ m m à c h ú n g ta b u ộ c p h á i t h ừ a n h ậ n c h ứ k h ô n g lý g i ả i đ ư ợ c Đ ó là m ộ t q u y luật c ó t í n h t h ố n g k ê v à đ ư ợ c p h á t b i ể u theo n h i ề u c á c h k h á c nhau:

Tinh trật tự của một hệ cô lập chi có thê giữ nguyên hoặc giám dân

Không thê tồn tại trong tự nhiên một chu trình mà két quá duy nhất là biến nhiệt thành công mà không đề lại một dấu vết gì ớ xung quanh

Trong một hệ cô lập, chi những quá trình nào kéo theo việc tăng entropi mới

có thê tự diên biến Giới hạn của tự diên biến là hệ đạt đến trạng thải có entropi cực đại

N h ư n g h ệ t h ố n g s ố n g c ũ n g k h ô n g t h ể t ồ n t ạ i ở t r ạ n g t h á i b ấ t kì m à n ó c h ì c ó the t ồ n t ạ i ở c á c t r ạ n g t h á i m à ở đ ó c á c t h ô n g số t r ạ n g t h á i của h ệ c ó g i á trị k h ô n g

3 Sự dịch chuyển entropi trong các hệ thống sống

Như đã biết: ở các trạng thái dừng, s của hệ có giá trị không đôi Khi

-1 dSe I < I dSi I —» d s = dSi + dSe > 0 => n g u y ê n lý l i đ ư ợ c thoa m ã n

- I dSe ị > I dSi I - > dS = dSi + dSe < 0 => s g i ả m , t í n h t r ậ t t ự t ă n g

4 Phuong trình hiện tượng

Xét sự liên quan giữa dòng vật chất chuyển dời và nguyên nhân gây ra nó

BÀI 3 NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC PHẢN ỨNG HÓA SINH

1 Biến đổi của Năng lượng tự do trong các phản ứng hóa sinh

Trong quá trình chuyển hoa cơ bản có xảy ra các phản ứng hoa sinh Ở các

g i a i đ o ạ n p h á t t r i ể n r i ê n g b i ệ t của q u á t r ì n h , c á c p h ả n ứ n g n à y c ó t h ể c o i là t h u ậ n

l o i

C ộ n g c á c đ ộ l ớ n của n â n g l ư ợ n g t ự do ta t h u đ ư ợ c 2 3 3 8 , 2 4 k c a l t r ê n m o i

D ấ u t r ừ cho t h ấ y v i ệ c o x y hoa acid p a n m i t i c là q u á t r ì n h n h i ệ t đ ộ n g t ự d i ễ n b i ế n

v à x ả y ra đ ế n c ù n g , c ó t ỏ a n ă n g l ư ợ n g l ớ n

2 Năng luông của liên kết hoa sinh

Sự thay đôi năng lượng tự do khi tạo nên liên kết hoa sinh nào đấy liên quan

chặt c h ẽ v ớ i sự t h a y đ ô i n ă n g l ư ợ n g của liên k ế t hoa h ọ c g i ữ a c á c n g u y ê n t ử t h a m

Dạng liên kết

t r u n g bình

Năng l ư ợ n g trung bình

A - P - P - P c h u y ể n t h à n h A - P - P v à p Đ ẻ l à m đ ứ t l i ê n k ế t n à y , c ầ n p h ả i c h i n ă n g

l ư ợ n g l ớ n v à o k h o ả n g 50 : 100 k c a l / m o l ( x e m b ả n g t r ê n ) V ớ i ý n g h ĩ a n à y t h ì

A T P k h ô n g c ó d ự t r ữ n ă n g l ư ợ n g t ư ơ n g t ự n h ư n ă n g l ư ợ n g to a ra ở c á c c h á t n ô ;

n g ư ợ c l ạ i , A T P là l i ê n k ế t k h á b ề n Q u á t r ì n h t h ự c ra là: v i ệ c c h u y ê n n h ó m phosphat v à o n ư ớ c c ó l à m t á c h ra n ă n g l ư ợ n g t ự do l ớ n G l u c o - 6 p h o s p h a t c ó

Ì C á c p h â n t ử v à l o n t r o n g c ơ t h ê

M ọ i c ơ t h ể sinh v ậ t đ ề u c h ứ a t r o n g n ó m ộ t số v ô c ù n g l ớ n c á c p h â n t ử v à

l o n đ ư ợ c p h â n b ố v à sắp x ế p m ộ t c á c h c ó trật t ự cao, c á c p h â n t ử v à i o n n à y

đ ư ợ c c ấ u t ạ o t ừ rất n h i ề u c á c n g u y ê n t ổ t h ư ờ n g g ặ p t r o n g t ự n h i ê n D ù s ô l ư ợ n g cua c h ú n g c ó t h ế n h i ề u n h ư : C a r b o n H y d r o N i t ơ L ư u h u ỳ n h , P h o t s p h o , G o ,

K a l i , C a n x i , N a t r i v à c ũ n g c ó t h ế ít n h ư : F l o l ó t sắt, Đ ồ n g , C h ì , N h ô m thì

c h ú n g c ũ n g đ ó n g vai t r ò rất quan t r ọ n g t r o n g v i ệ c h ì n h t h à n h c ũ n g n h ư h o ạ t đ ộ n g cua c á c c ơ t h ể s ố n g

N g h i ê n c ứ u v ề c á c p h â n t ử v à i o n t r o n e c ơ t h ể s ố n g , ta t h ấ y c h ú n g c ó m ộ t s ô

đặc đ i ế m sau:

- C h ú n g c ó h ì n h d ạ n g , k í c h t h ư ớ c , k h ố i l ư ợ n g rấ t k h á c nhau , b ả n g d ư ớ i đ â y cho ta m ộ t số thí d ụ v ề c á c l o ạ i p h â n t ử k h á c nhau:

Bảng 1.1 Một số loại phân từ trong cơ thể sống

ít v ậ n đ ộ n g , t r á i l ạ i , c á c i o n c h u y ể n đ ộ n g k h á l i n h đ ộ n g M ộ t d ạ n g k h á c của i o n

là c á c p h â n t ử bị i o n h ó a C á c l o n n à y v ẫ n c ó c ấ u t r ú c p h ứ c t ạ p của c á c p h â n t ử ban đ â u

3 M ộ t số p h â n t ử c h ứ a đ ự n g t o à n b ộ t h ô n g t i n c ầ n t h i ế t cho sự t h ự c h i ệ n

c h ư ơ n g t r ì n h t ố c h ứ c c ơ t h ể s ố n g ( t h ô n g t i n d i t r u y ề n )

4 T ạ o n ê n c á c đ i ệ n t h ế n g h ỉ , đ i ệ n t h ế h o ạ t đ ộ n g t r o n g c á c t ế b à o , m ô

2 Dung dịch trong cơ thế sinh vật

Cơ thể sinh vật cũng chứa đựng nhiều loại dung dịch khác nhau Ví dụ

K h i m ô i t r ư ờ n g p h â n t á n là c h ấ t l ỏ n g thì d u n g d ị c h keo đ ư ợ c g ọ i là x o n

l ỏ n g , n ế u là n ư ớ c hay c h á t h ữ u c ơ thì g ọ i là x o n n ư ớ c hay x o n h ữ u c ơ T r o n g c ơ

t h ế , c h ủ y ế u n g ư ờ i ta qua n t â m đ ế n x o n l ỏ n g , đ ư ợ c chi a t h à n h 2 l o ạ i l à ke o t h â n

d ị c h và keo x ơ d ị c h

C á c hạt keo t h â n d ị c h liên k ế t chặt c h ẽ v ớ i m ô i t r ư ờ n g p h â n t á n n h ờ l ó p v ỏ sonvat K h i l à m đ ó n g v ó n thì ta t h u đ ư ợ c m ộ t k h ố i đ ặ c g ọ i là gen C á c p r o t e i n ,

d u n g d ị c h keo t á c h t h à n h 2 l ớ p : chất p h â n t á n k ế t tủa l ẳ n g x u ố n g v à m ô i t r ư ờ n g

p h â n t á n Đ ó là h i ệ n t ư ợ n g đ ô n g tụ keo

R i ê n g v ề d u n g d ị c h đ ạ i p h â n t ử , c ầ n quan t â m đ ế n c á c d u n g d ị c h t ạ o ra t ừ : + Protein, t ạ o t h à n h t ừ c á c m ạ c h peptit của c á c axit a m i n

+ Polisaccarit là c á c p o l i m e của g l u c o p i r a n o - D

+ C á c axit n u c l e i c là c á c p o l i m e của n u c l e o t i t

B à i 2 C Á C H I Ệ N T Ư Ợ N G V Ậ N C H U Y Ê N V Ậ T C H Ấ T c o B Ả N

T R O N G C O T H Ê S I N H V Ặ T

1 Hiện tuông khuếch tán

Định nghĩa: Ta đã biêt, các phân tử luôn luôn chuyến động hôn loạn nên khi

đ e hai t ậ p h ợ p p h â n t ứ đ ủ g ầ n n h a u thì d ù c h ú n g ở t h ể r ắ n , l ỏ n g hay k h í c h ú n g

c ũ n g c h u y ể n đ ộ n g n g ẫ u n h i ê n , đ a n xe n l ầ n v à o n h a u th ì đ ó là h i ệ n t ư ợ n e k h u ê c h

t á n p h â n tư

T r o n g m ộ t d u n g d ị c h c ó n ồ n g đ ộ chất hoa tan c h ư a b ằ n g n h a u ở m ọ i d i ê m thì sự k h u ế c h t á n sẽ d ầ n đ ế n h i ệ n t ư ợ n g c â n b à n g n ồ n g đ ộ t r ê n t o à n t h ê t í c h

Bàn chất: B ả n chất của h i ệ n t ư ợ n g k h u ế c h t á n là s ự c h u y ể n đ ộ n e n h i ệ t hồn

l o ạ n cua c á c c h á t hoa tan theo m ọ i p h ư ơ n g , d ầ n đ è n t r ạ n g t h á i c ó n ô n g đ ộ cân

b ă n g t r ê n t o à n t h ế t í c h , đ ó là t r ạ n g t h á i c ó x á c suất n h i ệ t đ ộ n g l ớ n n h ấ t

C ó the m i n h hoa b à n g thí n g h i ệ m đ ơ n g i ả n sau: đ ố m ộ t g i ọ t m ự c v à o một

c ó c n ư ớ c , m ặ c d ù ta k h ô n g h ề t á c đ ộ n g , song c á c p h â n t ử m ự c v ẫ n sẽ loang dân

vả đ ế n m ộ t lúc n à o đ ó , t o à n b ộ cốc n ư ớ c đ ề u n h u ố m m ộ t m à u x a n h c ù a m ự c

Cơ chế: H i ệ n t ư ợ n g k h u y ế c h t á n c h í n h là sự c h u y ế n đ ộ n g c ó h ư ớ n g của các phân tư chất hoa tan t r o n g d u n g d ị c h k h i m à n ô n g đ ộ của c h ú n g c ò n c ó sự c h ê n h

l ệ c h C ụ t h ể là c á c p h â n t ử chất hoa tan sẽ c h u y ế n đ ộ n g t h à n h d ò n g t ừ p h í a dung

đ ộ n a lực cho sự v ậ n c h u y ế n c ó h ư ớ n g của c á c chất hoa tan

H i ệ n t ư ợ n g k h u y ế c h t á n d i ễ n ra theo c h i ề u sao cho G r a d i e n n ồ n g đ ộ g i ả m

c h í n h là m ộ t đ ạ i l ư ợ n g c ó t ê n g ọ i : áp suất thâm thâu, n ó i c á c h k h á c sự c h ê n h

lệch á p suất t h ấ m t h ấ u g i ữ a hai p h í a cua m à n g b á n t h ấ m là n g u y ê n n h â n , đ ộ n g lực g â y ra h i ệ n t ư ợ n g v ậ n c h u y ê n v ậ t c h á t n à y

Đ ể h i ể u r õ k h á i n i ệ m á p suất t h ẩ m thau v à v a i

t r ò cua n ó đ ố i v ớ i q u á t r ì n h v ậ n c h u y ể n v ậ t chất, ta

x é t thí n g h i ệ m đ ơ n g i ả n sau ( h ì n h 1.1):

L ấ y m ộ t p h ễ u t h ú y t i n h đ ã bịt m i ệ n g b ằ n e m ộ t

m à n g b á n t h ấ m ( m à n 2 c ó tính chất chỉ cho c á c p h â n H i n h 1 • Thi nghiệm

• í- I ì ~ " Ì • I í -> Ì 1 \ vê sự thâm thâu

t ử n ư ớ c d i qua, k h ô n g cho c á c phan t ử đ ư ờ n g qua)

N h ú n g n g ư ợ c p h ê u v à o c h ậ u đ ự n g n ư ớ c cất sao cho m ặ t n ư ớ c cất t r o n g c h ậ u

n g a n g b ằ n g m ặ t d u n g d ị c h n ư ớ c đ ư ờ n g t r o n g p h ễ u

Sau m ộ t t h ờ i g i a n ta t h ấ y : m ặ t d u n g dịch n ư ớ c đ ư ờ n g t r o n g p h ễ u sẽ cao h ơ n

m ặ t n ư ớ c t r o n g c h ậ u m ộ t k h o ả n g b à n g h

P h â n t í c h n ư ớ c t r o n g c h ậ u , n g ư ờ i ta k h ô n g t h ấ y c ó p h â n t ử đ ư ờ n g , nghĩa là:

p h â n t ử n ư ớ c đ ã t h ấ m qu a m à n g v à o p h ễ u , t r o n g k h i p h â n t ử đ ư ờ n g k h ô n g t h ấ m qua m à n g đ e t ừ t r o n g p h ễ u ra c h ậ u

Giải thích thỉ nghiệm: Ở t r o n g c h ậ u t o à n p h â n t ử n ư ớ c , n ê n số p h â n t ử n ư ớ c

t r o n g c h ậ u do c h u y ế n đ ộ n g h ồ n l o ạ n đ ậ p v à o m ặ t n g o à i của m à n g b á n t h ấ m n h i ề u

h ơ n so v ớ i số c á c p h â n t ử n ư ớ c t r o n g d u n g dịch n ư ớ c đ ư ờ n g đ ậ p v à o m ặ t t r o n g của

m à n g cho n ê n số p h â n t ử n ư ớ c t h â m n h ậ p t ừ c h ậ u v à o p h ễ u l ớ n h ơ n t ừ p h ễ u v à o chậu, ta t h â y m ứ c d u n g dịch t r o n g p h ễ u t ă n g l ê n - n h ư n g k h i đ ó á p suất t h ú y tĩnh

C ô n g thức x á c đ ị n h á p suất t h ẩ m t h ấ u của m ộ t d u n g d ị c h n h ư sau:

p = —^— RT (Phương trình Calapayrông Mendeleep)

T ừ c ô n g t h ứ c t r ê n ta t h ấ y :

m / | i Vm = c là n ô n g đ ộ của d u n g d ị c h

K h i đ ó : p = C R T

G ọ i là p h ư ơ n g t r ì n h V a n h o p

T a t h â y : Á p suất tỉ l ệ t h u ậ n v ớ i n ô n g đ ộ chất hoa tan

Vai trò của áp suất thâm thấu đôi với cơ thê sinh vật và ứng dụng của hiện tượng thâm thâu trong y học

Ở t r o n g c ơ t h ể , n ế u á p suất của m ộ t t ổ c h ứ c hay c ơ q u a n n à o đ ó g i ả m ( d o ứ

b ằ n g c á c h o ạ t đ ộ n g c ủ a h ệ t h ầ n k i n h v à của c á c t ổ c h ứ c k h á c cho n ê n n g ư ờ i bị

p h ù t h ư ờ n g p h ả i ă n n h ạ t

K h i pha t h u ố c t i ê m , d ị c h t r u y ề n n g ư ờ i ta t h ư ờ n g d ù n g d u n g dịch đ ẳ n g t r ư ơ n g

Ở c á c ố n h ọ t , m ư n g m ủ , c á c p h â n t ử protein bị đ ứ t g ẫ y l à m t ă n g n ồ n g đ ộ v ậ t chất dẫn đ ế n á p suất t ă n g , n ư ớ c t ừ x u n g quanh bị h ú t v ề đ â y g â y c ả m g i á c c ă n g tức

C á c l o ạ i đ ộ n g t h ự c v ậ t k h á c nhau c ũ n g c ó á p suất t h ẩ m t h ấ u k h á c n h a u : c á

n ư ớ c m ặ n c ó á p suất t h ẩ m t h ấ u r ấ t l ớ n , c ò n ở ế c h l ạ i n h ỏ h ơ n n g ư ờ i C á c l o ạ i

t h ự c v ậ t h ú t n ư ớ c t ừ đ ấ t lên là n h ờ c ó á p suất t h ẩ m t h ấ u l ớ n , đ ặ c b i ệ t là c á c l o ạ i

c â y ớ sa m ạ c ( á p suất t h ấ m t h ấ u của c ơ t h ể l ớ n k h o ả n g 170 a t m )

m ạ c h d ê v à o t r o n g l ò n g b ọ c B o \ v n m a n B ở i v ậ y t h à n h m a o m ạ c h v à t h à n h b ọ c

B o \ v m a n g ắ n v ớ i nhau t ạ o t à n h m à n g l ọ c c ầ u t h ậ n M à n g l ọ c c ầ u t h ậ n c ũ n g a i ố n e

n h ư c á c m à n g mao m ạ c h k h á c t r o n g c ơ t h ể , n h ư n g vì c h ứ c n ă n g l ọ c l ớ n h ơ n n ê n

c ó đ ộ x ố p l ớ n h ơ n k h o ả n s 25 l ầ n

Bài 3 VẶN CHUYÊN CỦA VẬT CHẤT QUA MÀNG TÉ BÀO

Mọi CO' thê sông đều gồm những đơn vị cơ bản là tế bào bởi vì nó tự chuyến

h ó a , t ự đ i ê u hoa, t ự t h í c h n g h i , t ự sin h sản , v v t ừ đ ó x â y d ự n g lê n c á c m ô , c á c

c ơ quan v à c ơ t h ê s ố n g T ê b à o l u ô n l u ô n p h ả i trao đ ổ i chất v ớ i m ô i t r ư ờ n g B ấ t

k ỳ tê b à o n à o c ũ n g đ ề u c ó k h á n ă n g h o ạ t đ ộ n g c h í t r o n g đ i ề u k i ệ n m à sự thay đ ổ i

của c á c c h á t c â u t h à n h n ộ i b à o c ũ n g n h ư t h à n h p h â n d ị c h bao q u a n h m à n g t ế b à o (dịch n g o à i b à o ) c h ư a v ư ợ t ra k h ỏ i g i ớ i h ạ n x á c đ ị n h

C ơ sớ của t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g đ ộ n g đ ó c ó liên quan m ậ t t h i ế t đ ế n c h ứ c n ă n g

c ù a m à n g sinh h ọ c v à l i ê n quan đ ế n c á c c ơ c h ê v ậ n c h u y ê n v ậ t c h á t qua m à n g te

2 Vận chuyến của vật chất qua màng

Để nghiên cứu sự vận chuyển vật chất qua màng tế bào có thể dùng các

-đ ó ly t â m -đ ể t á c h t ế b à o , -đ o t h ể t í c h t ế b à o , -đ o m ậ t -đ ộ q u a n g h ọ c c ủ a d u n g d ị c h ,

đ o c h i ế t suất d u n g dịch

- P h ư ơ n g p h á p sử d ụ n g c á c c h ấ t m à u , c ơ sở của p h ư ơ n g p h á p n à y là k h ả o

s á t t ó c đ ộ t h â m n h ậ p của c á c c h ấ t m à u V ớ i p h ư ơ n g p h á p n à y , n ế u n ô n g đ ộ t h á p thì k h ó x á c đ ị n h k ế t q u ả N ế u n ồ n g đ ộ cao thì đ ộ c cho t ế b à o

- P h ư ơ n g p h á p p h â n t í c h v i l ư ợ n g hoa h ọ c d ự a t r ê n s ự n g h i ê n c ứ u c á c c h ấ t

c ó t r o n g t ế b à o b ằ n g p h ư ơ n g p h á p p h â n t í c h k i n h đ i ể n

- P h ư ơ n g p h á p đ ồ n g vị p h ó n g x ạ cho p h é p n g h i ê n c ứ u sự v ậ n c h u y ế n v ậ t c h á t qua m à n g t ế b à o b à n g c á c h thay t h ế đ ồ n g vị t h ư ờ n g b à n g đ ồ n g vị p h ó n g x ạ

P h ư ơ n g p h á p n à y cho ta k ế t q u ả c h í n h x á c cao n h ấ t v ề đ ị n h l ư ợ n g , đ ồ n g t h ờ i

k h ô n g g â y n h ữ n g b i ế n đ ổ i bất t h ư ờ n g cho c á c đ ố i t ư ợ n g c ầ n d u y trì ở t r ạ n g t h á i sống N h ữ n g k h ả n ă n g k h á c của p h ư ơ n g p h á p n à y r ấ t l ớ n : p h â n t á c h đ ư ợ c c á c

d ò n g v ậ t c h á t v à o t ế b à o , c á c d ò n g v ậ t chất t r o n g n ộ i b ộ c ơ t h ể v à d ò n g do t ư ơ n g tác v ớ i m ô i t r ư ờ n g n g o à i , t á c h n h ữ n g chất đ ộ c v à l ạ , x á c đ ị n h t r ạ n g t h á i , c ấ u t r ú c

D ự a v à o c á c t h à n h p h ầ n v ậ t chất đi qua m à n g sinh v ậ t n g ư ờ i ta chia c á c l o ạ i

m à n g t r ê n c ơ t h ế s i n h v ậ t ra l à m 4 l o ạ i sau:

Ì - M à n g g ầ n lý t ư ở n g v ề b á n t h ấ m , chỉ cho c á c p h â n t ử n ư ớ c đi qua

2- M à n g cho p h â n t ử n ư ớ c v à m ộ t số p h â n t ử c ó t ạ o t i n h t h ể đi qua

3- M à n g cho tất c ả c á c c h ấ t hoa tan, t r ừ c h ấ t keo đ i qua

4- M à n g sinh v ậ t ở t r ạ n g thái " r â y " cho tất cả c á c chất hoa tan k ể cả keo đi qua

x ạ đ ã k h ắ n g đ ị n h r à n g s ự x â m n h ậ p qua l ỗ m à n g k h ô n g p h ả i l u ô n l u ô n là do s ự

t h ẩ m t h ấ u N g ư ờ i ta g i ả t h i ê t là t r o n g c á c l ỗ m à n g c ó c h ứ a đ ầ y n ư ớ c c ó c á c l o n

d ư ơ n g h o ặ c â m do k ế t q u ả của h i ệ n t ư ợ n g h ấ p t h ụ c á c i o n B ở i v ậ y n h ữ n g h ạ t v ậ t

c h ấ t m a n g đ i ệ n trái d ấ u d ễ d à n g t h â m n h ậ p v à o tê b à o c ò n c á c h ạ t c ù n g d ấ u t h ì b ị

đ ấ y ra N ê u c ó hai p h â n t ứ t í c h đ i ệ n c ù n g d ấ u l ọ t v à o l ồ m à n g thì c h ú n g cản nhau C á c l o n h y d r o v à h y d r o x y l tuy c ó b á n k í n h b é n h ư n g t h ự c t ê h o à n t o à n

k h ô n g t ừ n g o à i v à o tế b à o S ở d ĩ n h ư v ậ y là vì c h ú n g c ó t í n h l i n h đ ộ n g cao dễ

x ế p t h à n h n h ó m t r ê n b ề m ặ t c ủ a m à n g t ế b à o v à c h ú n g sẽ đ ấ y c á c đ i ệ n t í c h c ù n g

d ấ u C h í n h vì v ậ y m à t ế b à o t r ở t h à n h k h ô n g t h ấ m đ ố i v ớ i c á c a c i d v à b a z ơ

m ạ n h , c á c a c i d v à b a z ơ y ế u l ạ i t h ấ m d ễ d à n g

3 Động lực và co chế vận chuyển vật chất qua màng tế bào

Vận chuyến vật chất qua màng là một quá trình rất phức tạp Dựa vào sự

n h ó qua m à n g d ễ d à n g , c ò n c á c đ ạ i p h â n t ử t h â m n h ậ p qua m à n g v à o t ế b à o hoặc

t h o á t ra n g o à i k h ó K é t qua là n ồ n g đ ộ ở hai p h í a của m à n g t ế b à o sẽ k h á c nhau

k = — ỉ - , k là h ệ số p h â n p h ố i , Ci và c2 là n ồ n g đ ộ chất tan của m ộ t c h ấ t n à o

đó ở hai pha

- G r a d i e n đ i ệ n hoa: G â y ra b ở i sự c h ê n h l ệ c h t h ế đ i ệ n hoa S ự c h u y ê n đ ộ n g của c á c l o n theo t h ế đ i ệ n hoa c ó t h ế x ả y ra cả t r o n g t r ư ờ n g h ợ p k h i c h ú n g d ị c h

c h u y ê n c h ổ n g l ạ i eradien n ồ n g đ ộ hay c h ố n g l ạ i g r a d i e n đ i ệ n t h ê vì g r a d i e n đ i ệ n hoa là két qua cua c á c h i ệ u ứ n g hoa học v à đ i ệ n

D o c ó n h i ề u l o ạ i gradien ớ v ù n g m à n g n ê n sự v ậ n c h u y ế n v ậ t c h á t qua m à n g

k h ô n g c h í p h ụ t h u ộ c v à o sự c h ê n h l ệ c h n ô n g đ ộ g i ữ a t r o n g v à n g o à i m à n g T h í

d ụ : do c ó eradien m à n g m à n ô n g đ ộ k a l i ớ t r o n g t ế b à o t h ư ờ n g x u y ê n l ớ n g â p 30-^50 l â n n ồ n g đ ộ của n ó t r o n g h u y ế t thanh hay d ị c h m ô

M ậ t đ ộ d ò n g v ậ t c h ấ t k h u ế c h t á n đ ư ợ c x á c đ ị n h b à n g c ô n g t h ứ c :

A n Á C

ọ = — — = - D S.At A x

- T á c đ ộ n g qua l ạ i của c á c p h ầ n t ử v à i o n c ù n g đi qua m à n g

- S ự t h a m gia của c á c p h â n t ử v à i o n v ậ n c h u y ể n v à o c á c q u á t r ì n h trao đ ổ i

v ậ t c h ấ t t r o n g t ế b à o

- T ố c đ ộ v ậ n c h u y ể n c ủ a d u n g m ô i qu a m à n g

- N ế u c h ấ t k h u ế c h t á n là c h ấ t đ i ệ n l i t h ì l ư ợ n g c h ấ t k h u ế c h t á n qua m à n g c ò n

p h ụ t h u ộ c v à o đ ộ l i n h đ ộ n g Ư+ của c á c l o n d ư ơ n g v à Ư " của c á c i o n â m t h ế h i ệ n qua h ệ số k h u ế c h t á n D đ ư ợ c t í n h b à n g c ô n g t h ứ c :

Khuếch tán trao đoi: C ũ n g n h ư k h u ế c h t á n l i ê n h ợ p , k h u ế c h t á n t r a o đ ổ i x ả y

ra k h i c ó sự t h a m gia của chất m a n g song c h ỉ k h á c là p h â n t ử c h ấ t m a n g t h ự c

h i ệ n m ộ t q u á t r ì n h v ậ n c h u y ế n v ò n g Sau k h i m a n g p h â n t ử c ơ c h ấ t ra p h í a n g o à i

3.2 Vận chuyên tích cực

V ậ n c h u y ế n t í c h c h ỉ c ó t h ể x ả y ra k h i c ó sự t h a m g i a của c á c p h â n t ừ chất

m a n g C á c chất m a n g p h ả i đ ặ c h i ệ u đ ô i v ớ i c ơ c h á t h o ặ c c ũ n g c ó t h ê k h ô n g đặc

h i ệ u (nghĩa là k h ô n g n h ấ t t h i ế t c ầ n m ộ t c h ấ t n h ấ t đ ị n h m à c ó t h ê c ó n h i ề u chất hoa học t ư ơ n g t ự d a m n h i ệ m v i ệ c " m a n g c ơ c h á t " )

c h u y ế n c á c l o n N a+ v à K+ theo c h i ề u c h ố n g l ạ i G r a d i e n đ i ệ n hoa, c h u y ể n v ậ n n à y

v ớ i M g A T P ỏ' t r o n g của m à n g tế b à o Q u á t r ì n h p h o t p h o r i n hoa x ả y ra, c u n g c ấ p

n ă n o l ư ợ n g cho p h ứ c h ợ p " N a - c h ấ t mang'" là N a M | ~ p l ọ t qua m à n g t ế b à o D o

t h à n h p h ầ n của m à n g hoặc, b a n g c á c men c ó k h ả n ă n g p h â n h u y r á t cao c h ứ a

t r o n g c á c hạt l y z o s o m

N h ờ c ó m à n g t ế b à o v ớ i c á c d ạ n g v ậ n c h u y ể n v ậ t chất t h ụ đ ộ n g , c h ủ đ ộ n g , thực b à o v à ẩ m b à o m à tế b à o trao đ ổ i v ậ t chất v à n ă n g l ư ợ n g v ớ i m ô i t r ư ờ n g

x u n g quanh S ự trao đ o i v ậ t c h ấ t d ư ớ i d ạ n g n à o c ũ n g p h ả i t i ê u t ố n n ă n g l ư ợ n g :

đ ó là n ă n g l ư ợ n e d ự t r ừ d ư ớ i d ạ n g gradien h o ặ c n ă n g l ư ợ n g của sự p h â n h u y

A T P m ộ t c á c h c h ú đ ộ n g theo y ê u c ầ u của h o ạ t đ ộ n g s ố n g H o ạ t đ ộ n g của m à n g

t ế b à o n h ư v ậ y c ó t h ế c o i là m ộ t d ấ u h i ệ u q u a n t r ọ n g t r o n g c á c d ấ u h i ệ u b i ê u t h ị hoạt đ ộ n g sông,

k h á c nhau của c ơ the n h ữ n g v ậ t chất cần t h i ế t cho h o ạ t đ ộ n g c ù a c h ú n g v à nhận từ

126

k h i ế n v ớ i h ệ t h â n k i n h t h ự c v ậ t v à c á c n ộ i t i ế t t ố M ộ t s ổ n ộ i t i ế t t ố n h ư

a d r e n a l i n , vasopressin c ó t á c d ụ n g l à m co m ạ c h , n g ư ợ c l ạ i m ộ t s ố c h ấ t n h ư :

a c e t y c h o l i n , h i s t a m i n l ạ i l à m g i ã n m ạ c h C á c c h ấ t n à y k h ô n g n h ữ n g c h ỉ t á c d ụ n g

lên c ơ t r ơ n ở đ ộ n g m ạ c h m à c ò n t á c d ụ n g l ê n h ệ t h ố n g m a o m ạ c h n ữ a T h à n h mao m ạ c h đ ư ợ c c ấ u t ạ o b ở i m ộ t l ớ p n ộ i b à o v à sự co g i ã n của n ó ả n h h ư ở n g đ ế n

2 Tác dụng đàn hồi của thành động mạch

Thành động mạch đóng vai trò quan trọng để duy trì dòng chảy liên tục và

t ă n g t h ê m á p suất d ò n g c h ả y T h í n g h i ệ m sau đ â y cho ta r õ t á c d ụ n g đ à n h ồ i của

t h à n h ố n g

m ạ c h c h ú là 4m/s - 5m/s tức là sau m ộ t co b ó p cua t i m ( t â m thu) k é o d à i t ớ i 0,3s

s ó n g m ạ c h đ ã lan t r u y ề n đ ư ợ c 1.2 - l , 5 m T ố c đ ộ lan t r u y ề n của s ó n g m ạ c h

k h ô n g l i ê n quan đ ế n tốc đ ộ c h á y c ù a m á u t r o n g l ò n g m ạ c h ơ n g ư ờ i l ớ n t u ô i , do

c á c thay đ ô i v ê t h à n h p h â n v à c â u t ạ o của t h à n h m ạ c h t í n h đ à n hôi bị g i ả m đi v à

do v ậ y t ó c đ ộ lan t r u v ê n của s ó n g m ạ c h c ũ n g t ă n g l ê n

3 Truông lực của mạch máu - Huyết áp động mạch

Máu luôn luôn lưu thông trong hệ tuần hoàn Xét ớ đoạn mạch ta thấy áp

suất t ừ t r o n g l ò n g m ạ c h t á c đ ộ n g ra t h à n h c h ú y ế u là á p suất t h ú y t ĩ n h N ế u

k h ô n g c ó á p s u â t t á c d ụ n g n g ư ợ c l ạ i thì t h à n h m ạ c h a i ã n n ở t ố i đ a c ó t h ế l à m v ờ

m ạ c h C ó lực c h ô n g l ạ i đ ó là n h ờ c ấ u t r ú c cua t h à n h m ạ c h v à c á c y ế u t ố sinh h ọ c phức tạp k h á c ở d â y ta g ọ i c h u n e là á p l ự c của m ô T u y t h ể ớ đ ộ n g m ạ c h bao g i ờ

c ũ n g t ô n t ạ i s ự c h ê n h l ệ c h g i ữ a 2 gi á trị đ ó đ e ch o m á u l ư u t h ô n g :

p = Pi - pc > 0

p, là á p s u â t l ừ t r o n g l ò n g m ạ c h ra Pe là á p s u â t n g o à i v à o ơ t r ạ n g t h á i c â n bane t h à n h m ạ c h p h á i c ó m ộ t lực c h ố n g l ạ i p đ ó , p đ ó đ ư ợ c g ọ i là á p suất cua t h à n h m ạ c h v à là n g u ồ n g ó c của t r ư ơ n g l ự c của m ạ c h m á u

M ạ c h m á u c ó h ì n h t r ụ v ớ i b á n k í n h r v à n ê u x é t t r ê n m ộ t đ ơ n vị c h i ê u d à i thì lực t ừ t r o n g ra t á c d ụ n g v à o t o à n b ộ t h à n h của đ o ạ n m ạ c h đ ó là:

F, = 27tr.pi Suy ra lực t á c d ụ n g t ừ n e o à i v à o là Fc = 2 n r pc v à g i á trị c ù a t h à n h m ạ c h sẽ là:

C â n n h ắ c l ạ i r a n g á p suất t h à n h m ạ c h là h i ệ u số của á p suất t ừ t r o n g l ò n g

n h ữ n g o n g c ó b á n k í n h b é c h ị u đ ự n g t ố t h ơ n c á c ố n g l ớ n

4 Sự thay đối của áp suất và tốc độ chảy của máu trong các đoạn mạch

Tóc độ dòng chay, áp suât chảy của máu phụ thuộc vào tiết diện lòng mạch: