Cơ thể người có từ 75 đến 100 triệu triệu tế bào với nhiều hình dạng kích thước khác nhau. Mỗi tế bào có màng, bào tương, các bào quan và nhân. Chức năng chủ yếu của tế bào là:
- Tạo ra hàng rào bảo vệ, tạo hình, ổn định cấu trúc cả trong và ngoài
- Thông tin: Tiếp nhận, xử lý và truyền tin.
- Tiếp nhận, tiêu hóa chất, tổng hợp chất mới, sinh năng lượng, sinh công
- Dự trữ chất và năng lượng
- Sinh sản để thay cũ đổi mới, phát triển cơ thể, hồi phục cơ thể, duy trì nòi giống
- Sinh điện sinh học: Điện não, điện tim, điện thần kinh, điện dạ dày…
► Tế bào thực hiện được các chức năng chủ yếu dựa vào sự trao đổi thông tin và vật chất với môi trường bên ngoài thông qua một số hình thức vận chuyển vật chất qua màng tế bào là:
- Khuếch tán
- Vận chuyển tích cực
- Nhập bào và xuất bào
| ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - CHỨC NĂNG CỦA MÀNG TẾ BÀO |
|
► Màng tế bào là màng bán thấm, có tính đàn hồi, dày 7-10 nm (1nm =10-9m), thành phần chủ yếu là protein và lipid, một phần nhỏ là carbohydrat.
|
Lớp lipid kép của màng tế bào
Đặc điểm:
- Mềm mại, linh động, dễ biến dạng, làm cho nó có khả năng hòa màng.
- Chiếm 40% trọng lượng màng tế bào
- Phospholipid: 50-60%
- Cholesterol: 17-23%
- Glycolipid: 7-8%
Vai trò:
- Tạo thể tích và hình dáng tế bào
- Ngăn cách môi trường bên trong - ngoài tế bào
►Các protein của màng tế bào
►Những carbohydrat của màng tế bào
|
1. Khuếch tán đơn thuần qua lớp lipid kép
a.Các chất có bản chất là lipid, tan trong lipid O2; N2; CO2; các vitamin A, D, E, K, rượu; cồn... Tốc độ khuếch tán tỷ lệ thuận với độ hòa tan trong mỡ.
- Đặc điểm: vận chuyển vật chất thuận chiều bậc thang điện hóa lấy năng lượng từ chuyển động nhiệt, không cần cung ATP .
b. Nước: qua màng rất nhanh do kích thước phân tử nhỏ, động năng lớn
c. Các phân tử không tan trong mỡ nhưng có kích thước rất nhỏ (urê): Tốc độ khuếch tán tỷ lệ nghịch với kích thước phân tử.
2. Khuếch tán đơn thuần qua các kênh protein
- Có tính thấm chọn lọc cao: phụ thuộc vào đặc điểm hình dáng, đường kính và điện tích ở mặt trong của kênh.
- Cổng đóng- mở của kênh protein theo điện thế và theo chất kết nối
Ví dụ: Cổng hoạt hóa của kênh Na+: Khi mặt trong màng mất điện tích âm thì cổng hoạt hóa phía ngoài màng mở ra, Na+ đi qua kênh để vào trong tế bào.
Cổng của kênh K+ cũng mở khi mặt trong màng trở thành điện tích dương
- Đóng mở do chất kết nối (ligand): Khi có chất kết nối gắn với protein kênh làm thay đổi hình dạng và làm đóng hoặc mở cổng.
Ví dụ: Acetylcholin gắn vào protein kênh Na+ làm cổng của kênh mở ra, cho phép các ion Na+ đi vào tham gia vào cơ chế xuất hiện điện thế hoạt động, dẫn truyền xung động thần kinh.
3. Khuếch tán được thuận hóa nhờ protein mang
- Là hình thức vận chuyển của các đường đơn như glucose, fructose, mannose, galactose, xylose, arabinose và phần lớn các acid amin
- Tốc độ khuếch tán tăng dần đến mức tối đa (Vmax) thì dừng lại dù nồng độ chất khuếch tán vẫn tiếp tục tăng.
- Nguyên nhân: số lượng các vị trí trên phân tử protein mang có hạn, có thời gian để protein mang gắn, thay đổi hình dạng
4. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ khuếch tán thực
Tốc độ khuếch tán thực là hiệu tốc độ khuếch tán của hai dòng vận chuyển chất theo hai chiều khác nhau qua màng
a. Tốc độ khuếch tán thực bị ảnh hưởng bởi tính thấm của màng đối với chất khuếch tán
- Tính thấm của màng với một chất là tốc độ khuếch tán thực của chất đó qua một đơn vị diện tích màng, dưới tác dụng của một đơn vị chênh lệch nồng độ (khi không có chênh lệch áp suất và điện thế).
- Hệ số khuếch tán qua màng của một chất, ký hiệu là D (diffusion) bằng tính thấm (permeability: P) của màng đối với chất đó nhân với diện tích toàn màng (total area:A):
D = P x A
- Chịu ảnh hưởng bởi
Độ dày của màng
Độ hòa tan trong lipid của chất khuếch tán
Số lượng kênh protein của màng
Nhiệt độ
Trọng lượng phân tử của chất khuếch tán
b. Tốc độ khuếch tán thực bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch nồng độ ở hai bên màng
- Tốc độ khuếch tán thực tỷ lệ thuận với chênh lệch nồng độ chất ở hai bên màng
Tốc độ khuếch tán thực = a D ( Co - Ci )
D là hệ số khuếch tán
Co là nồng độ chất ở ngoài màng (out)
Ci là nồng độ chất ở trong màng (in).
c. Tốc độ khuếch tán thực bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch áp suất qua màng
- Tốc độ khuếch tán thực tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất ở hai bên màng
d. Khi có chênh lệch điện thế giữa hai bên màng thì các ion, do tích điện, sẽ khuếch tán qua màng mặc dù không có sự chênh lệch nồng độ của chúng ở hai bên màng.
- Điện thế tạo ra do sự chênh lệch nồng độ giữa hai bên màng theo phương trình Nernst
Trong đó: EMF là lực điện động giữa hai bên màng (tức điện thế).
C1 là nồng độ ion ở bên 1.
C2 là nồng độ ion ở bên 2.
Vận chuyển tích cực
1. Là hình thức vận chuyển của ion Na+, K+, Ca2+, Fe2+, H+, Cl-, I-, urat, một số đường đơn và phần lớn acid amin.
- Ngược chiều bậc thang điện hóa
- Cần phải có chất mang và cần cung cấp năng lượng từ bên ngoài
2. Vận chuyển tích cực nguyên phát: Bơm natri – kali
a. Cấu tạo của bơm Na+-K+-ATPase
b. Vai trò của bơm Na+-K+-ATPase:
- Kiểm soát thể tích tế bào: Protein và các hợp chất hữu cơ có kích thước phân tử lớn, tích điện âm, không thể thấm ra ngoài sẽ hấp dẫn các ion dương và gây ra một lực thẩm thấu hút nước vào bên trong làm tế bào phồng lên và có thể vỡ. Bơm Na+-K+-ATPase đưa 3 ion Na+ ra ngoài, 2 ion K+ vào trong, kéo nước ra theo. Bơm Na+-K+-ATPase bị hoạt hóa khi thể tích tế bào tăng hơn bình thường
- Tạo điện thế nghỉ của màng: Đóng vai trò quan trọng nhất, mỗi khi hoạt động bơm đã đưa 1 ion dương ra ngoài, tạo điện tích âm ở bên trong màng khi tế bào nghỉ ngơi.
- Bơm calci, bơm proton...
c. Vận chuyển tích cực thứ phát: Đồng vận chuyển
- Đồng vận chuyển cùng chiều: Na+- glucose hoặc Na+- acid amin, Na+- K+- Cl-, K+ và Cl-, ion iodua, sắt, urat.
- Đồng vận chuyển ngược chiều (vận chuyển đổi chỗ): đổi chỗ Ca2+ và H+, Na+- H+/ống lượn gần của thận, Ca2+ /Na+ và ion Mg2+ /ion K+. Cl- và HCO3- /sulfat.
- Uniport: chỉ vận chuyển một chất duy nhất
- Symport: vận chuyển được hai chất cùng một lúc theo cùng một chiều
- Antiport: vận chuyển hai chất cùng một lúc nhưng theo hai chiều đối ngược nhau (bơm Na+-K+-ATPase)
|
RESOURCE: SINH LÝ HỌC |
