– Định nghĩa khuếch tán: khuếch tán là sự liên tục vận động các hạt vật chất, hạt đó có thể là ion, là phân tử nước, là chất tan trong dung dịch bất kỳ, trong dịch thân thể hoặc là chất khí.
– Các hình thức khuếch tán qua màng tế bào :
Khuếch tán đơn thuần qua lớp lipid kép
Khuếch tán đơn thuần qua kênh protein và cánh cổng ngăn kênh.
Khuếch tán có gia tốc [khuếch tán được tăng cường]
– Đặc điểm của hình thức khuếch tán
Là sự vân động liên tục của các hạt vật chất
Là sự vận chuyển theo bậc thang điện hoá:
bậc thang nồng độ,
bậc thang áp suất, điện thế.
Sử dụng năng lượng tự nhiên sẵn có lấy từ vận động nhiệt của vật chất – chuyển động Brow [gồm động năng và thế năng], vật chất chỉ ngừng chuyển động khi nhiệt độ ở độ không tuyệt đối [- 237°C hay 10°K ]do đó không tốn hoặc tốn vô cùng ít năng lượng.
– Các yếu tố ảnh hưởng:
- Tính thấm của màng đối 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 hiệu nồng độ[ khi không có áp suất và hiệu điện thế]
Tính thấm của màng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau :
– Bề dày màng [càng dày càng khuếch tán chậm]
– Độ tan trong mỡ của chất khuếch tán [vì màng tế bào có bản chất cấu tạo từ lớp lipid kép do đó độ tan trong mỡ của chất khuếch tán càng cao thì càng qua nhanh]
– Số lượng kênh protein [tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với số kênh trên một đơn vị diện tích]
– Trọng lượng phân tử của chất khuếch tán [trọng lượng phân tử càng thấp càng dễ khuếch tán], kích thước phân tử của chất khuếch tán [kích thước phân tử càng lớn càng khuếch tán chậm và ngược lại]. Nếu hai chất có cùng trọng lượng phân tử chất nào có kích thước phân tử lớn hơn sẽ khuếch tán chậm hơn.
– Nhiệt độ [tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với nhiệt độ vì khi nhiệt độ tăng thì sẽ tăng cung cấp năng lượng cho vật chất, năng lượng này sẽ chuyển thành động nang làm cho các hạt vật chất chuyển động nhanh hơn.
Hệ số khuếch tán của màng tế bào kí hiệu là D chính là tính thấm p của toàn màng , do đó bằng tính thấm P nhân với diện tích toàn màng A: D= P * A
- Bậc thang nồng độ : tốc độ khuếch tán thực tỉ lệ với hiệu nồng độ chất khuếch tán giữa hai bên màng tế bào.
Khuếch tán thực = aD [Co – Ci]
Trong dó Co là nồng độ ngoài màng Ci là nồng độ trong màng, d là hệ số khuếch tán.
- Bậc thang điện thế : Khi có chênh lệch hiệu điện thế hai bên màng tế bào, thì có một gradient điện qua màng [tức bậc thang chênh lệch điện thế]. Điện tích dương hấp dẫn các ion âm còn điện tích âm đẩy các ion âm, tạo nên một chênh lệch nồng độ. Chênh lệch nồng độ tăng dần đến mức xu thế khuếch tán do chênh lệch nồng độ bằng xu hế khuếch tán do hiệu điện thế, thì lúc này hệ thống ở vào trạng thái cân bằng động.
- Ảnh hưởng của hiệu áp suất : Khi có hiệu áp suất lớn hai bên màng, thì có dòng phân tử vận động từ bên áp suất cao sang bên áp suất thấp.
Ví dụ: trong trường hợp ở màng mao mạch, áp suất trong mao mạch cao hơn ngoài mao mạch chừng 20 mmHg, nước và các chất tan trong huyết tương khuếch tán ra ngoài mao mạch.
I. Vận chuyển thấm
1. Vận chuyển thụ động
- Khái niệm : còn gọi là khuếch tán đơn thuần. Một số vật chất có phân tử nhỏ hòa tan trong nước , hòa tan vào lớp lipid kép của màng, đi qua nó rồi hòa với dung dịch nước ở phía bên kia màng. Quá trình này có rất ít sự đặc hiệu. VD: ethanol, ure, glycerol, O2 và CO2...
- Đặc điểm:
o Chất vận chuyển không bị biến đổi hóa học, ko kết hợp với chất khác
o Không cần năng lượng
o Phụ thuộc vào gradient nồng độ hay điện thế
o Vận chuyển theo 2 chiều , cân = giữa trong và ngoài tế bào.
- Điều kiện ảnh hưởng đến sự khuếch tán:
o Độ lớn của chất vận chuyển
o độ hòa tan trong lipid
o hóa trị của ion
o nhiệt độ[tăng 10 độ tính thấm tăng 1,4 lần]
o nhu cầu hoạt động :cơ co làm tăng acid amin và glucose vào TB
o tác động tương hỗ của các chất[Ca2+ liên kết với nước thì giảm thấm , glycerin có thuốc mê thì tăng thấm…]
o Gradient nồng độ:
§ Môi trường nhược trương: nồng độ chất hòa tan trong môi trường < trong tế bào=> TB động vật bị trương rồi tan bào
§ ưu trương:[ môi trường > TB]=> TB động vật bị teo bào,TB thực vật bị co nguyên sinh.
§ đẳng trương[ = nhau, là môi trường sinh lý thích hợp với sự sống của TB]. Nồng độ chất đối với mỗi loại TB động vật và thực vật khác nhau.
2. vận chuyển có trung gian
- Loại này vẫn gọi là vận chuyển thụ động nhưng có nhờ một protein xuyên màng trợ giúp cho đi qua=> đã có tính chủ động 1 phần , có thể coi là loại v/c chuyển tiếp giữa thụ động& chủ động.
- Đặc điểm:Cần protein màng tiếp nhận và làm vận tải viên, ko cần năng lượng , theo gradient nồng độ , v/c 2 chiều [thuận nghịch]
- Ví dụ:
o Sự vận chuyển glucose qua màng hồng cầu: Vận tải viên là một proein xuyên màng gọi là glucose permease.Khi D-glucose liên kết với permease thì permease biến dạng và đẩy glucose vào trong TB , L-glucose ko vào được . Sau khi vào TB glucose bị phosphoryl hóa thành G6P nên ko ra được . Ngoài vận chuyển glucose , permease còn v/c 1 số đường đơn khác
o Vận chuyển một số anion qua màng:Các ion Cl- và HCO3- cũng vào màng hồng cầu nhờ vận tải viên protein tên là band3[xuyên màng nhiều lần ]. Band3 là chuỗi pp có 930 acid amin, mỗi HC chứa 106 band3 .HC vận chuyển O2 từ phổi đến mô và CO2 từ mô đến phổi , band3 can thiệp trong sự trao đổi này = cách xúc tác việc trao đổi 1 anion qua màng, có nghĩa là đưa 1 HCO3- vào thì đưa 1 Cl- ra và ngược lại không cho phép các anion chỉ vượt qua màng theo 1 chiều
3. Vận chuyển chủ động qua màng
a. Khái niệm : là loại vận chuyển hoàn toàn theo yêu cầu của tế bào.
b. Đặc điểm : cần trung gian vận tải , cần năng lượng , có thể ngược gradient nồng độ hay điện thế, v/c chỉ 1 chiều
c. Vd :
- Bơm Na⁺ K⁺, vận tải viên là Na⁺K⁺ ATPase. Nhờ bơm này mà nồng độ của K⁺ ở bên trong cao hơn 10-20 lần so với bên ngoài tế bào, trong đó Na⁺ thì ngược lại.
o Bơm này có ở màng sinh chất ở hầu hết TB động vật, có tác dụng đẩy Na⁺ra ngoài, đồng thời đẩy K⁺vào trong tế bào.
o Cấu tạo bơm: gồm 1 phân đơn vị lớn xúc tác vận chuyển qua màng, nó xuyên màng nhiều lần và một phân đơn vị nhỏ là glucoprotein. Phân đơn vị lớn có 2 vị trí cho K⁺và 1 cho uabain ở mặt ngoài màng và 3 vị trí cho Na⁺ và 1 cho ATP ở mặt trong, thủy phân một ATP thì đẩy được 3 Na⁺ra và bơm được 2K⁺vào. [Na⁺ đi vào tế bào bằng con đường khác là con đường permease của glucose]
o Quá trình vận chuyển chia làm 3 bước
§ Bước 1 : 3 Na⁺ vào vị trí ở phía trong vận tải viên
§ Bước 2: 3 Na⁺ được đưa ra khỏi tế bào và 2K⁺ vào vị trí phía ngoài màng của vận tải viên
§ Bước 3: 2K⁺được đưa vào tế bào, vận tải viên trở lại trạng thái ban đầu
- Bơm Ca2+ ATPase : có trên màng lưới nhắn của tế bào cơ và màng tế bào HC . Ở HC nó đẩy Ca2+ ra khỏi HC . Ở cơ khi nó bơm Ca2+ vào lòng lưới nhẵn thì cơ duỗi , ngược lại cơ co , cần Mg2+ để hoạt động
- Bơm H⁺: có ở màng tiêu thể , bơm H+ vào tiêu thể
II. Ẩm thực bào
- khái niệm: là hình thức vận chuyển có sử dụng đến túi làm bằng màng sinh chất.
1. Ẩm bào
- Là sự tiếp thu ko đặc hiệu các chất hòa tan trong dịch ngoại bào. Màng tế bào lõm vào thành túi bao lấy dịch, nồng độ chất hòa tan trong túi= dịch ngoại bào . Sau đó túi tách khỏi màng đi vào tế bào chất.
2. Nội thực bào :
- Giống ẩm bảo là màng cũng bao lấy mồi tạo thành túi để đưa mồi vào TBC. Khác ẩm bào : mồi là đặc hiệu và phải có ổ tiếp nhận nhận diện mồi.
- Mồi được ổ tiếp nhận nhận diện và tiếp nhận dưới dạng liên kết tạm thời gọi là phức hợp mồi-ổ tiếp nhận. Tại đó, màng tế bào lõm xuống tạo thành túi bao lấy mồi sau đó túi tách khỏi màng đi vào TBC để đến với bào quan tiếp nhận [ tiêu thể, lưới nhẵn…]
- Màng TB động vật có tới 30.000 ổ tiếp nhận. Chúng có từng loại khác nhau và có khả năng tiếp nhận rất đặc hiệu .Ổ tiếp nhận là protein , có khi là phức hợp protein , protein thường được glycosyl hóa bởi carbonhydrat, góp phần tạo cấu trúc bậc 3 của protein, làm bền protein và có thể góp phần vào sự nhận diện chất gắn đặc hiệu. Ổ tiếp nhận có thể bị hao hụt theo sự hao hụt của màng mỗi lần màng lõm thành túi nội thực bào để đi vào tế bào chất.
- Nội thực bào có một loại đặc biệt để tiếp nhận những chất đặc biệt và giao theo địa chỉ chính xác. Túi của loại này gọi là túi áo [acantosom].VD:chất gắn là cholesterol este hóa và địa chỉ giao nhận là tiêu thể.
- Phần lớn cholesterol tế bào hấp thu được dùng để tạo màng mới. Nếu sự hấp thu bị ngừng, cholesterol tích lũy trong máu => mảng xơ vữa động mạch. Đại bộ phận cholesterol được vận chuyển trong máu liên kết với protein tạo thành phức hợp lipoprotein tỉ trọng thấp [LDL]
- Tại nơi tập trung những ổ tiếp nhận đặc hiệu 1 loại chất gắn nhất định[VD: phức LDL] , màng tế bào lõm thành lõm màng, phía trong hay phía TBC một loại protein tên là clathrin tập trung đến và liên kết lại thành một mạng lưới để khi nội thực bào đã hoàn thành thì lưới bao lấy túi.Lõm có bao clathrin là lõm áo, túi là túi áo.
- Cơ chế khác là chất gắn gắn với ổ tiếp nhận đặc hiệu của nó rồi phức hợp này di chuyển về lõm áo đã hình thành sẵn
- Túi áo vào tế bào chất. Phần vỏ lưới clathrin giáng cấp, phân tán trong TBC .Túi nội thực bảo chuyển thành phần bên trong đến thể nội bào [endosom] . Phần màng tế bào có ổ tiếp nhận được gửi trở lại màng sinh chất, trong khi đó LDL được thủy phân ở tiêu thể=> giải phóng cholesterol tự do và được sử dụng cho tế bào để tổng hợp màng mới. Nếu như số lượng cholesterol tự do quá nhiều được tích lũy trong TB sẽ đồng thời gây ra ngừng tổng hợp cholesterol đặc hiệu cho tế bào và không tiếp nhận LDL nữa
3. Thực bào:
- Là sự đưa các phân tử lớn như vi khuẩn hoặc 1 phần của tế bào vỡ, mảnh chất dẻo nhỏ….
- Hình thức này xảy ra ở đại thực bào hoặc các động vật nguyên sinh.
- Khi vật mồi bám vào mặt màng, màng tế bào tảo ra bao lấy mồi. Màng tế bào còn huy động thêm các sợi vi thể chứa actin nằm ngay dưới mặt màng để gia cố cho túi thực bào.
4. Ngoại tiết bào
-
Là hiện tượng các túi bài tiết chứa chất thải hoặc
chất tiết từ tế bào chất đến áp sát hòa màng túi vào màng tế bào, mở túi và
thải các chất ấy ra khỏi tế bào.
vận chuyển vật chất qua màng tế bào
Nguồn bác sĩ đa khoa