màng và sự vận chuyển các chất qua màng

CHƯƠNG III. MÀNG VÀ SỰ VẬN CHUYỂN
CÁC CHẤT QUA MÀNG


NỘI DUNG
• I. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC
– 1.1. Khái niệm
– 1.2. Chức năng

• II. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÀNG
• III. SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG
– 3.1. Nhiệt động học của quá trình vận chuyển qua
màng
– 3.2. Sự vận chuyển thụ động
– 3.3. Sự vận chuyển tích cực


I. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC
• 1.1. Khái niệm
– Màng sinh học (biomembrane) là lớp cấu trúc bao
bọc bên ngoài tế bào sinh vật cũng như các khí
quan nội bào như nhân, ty lạp, lục lạp, lysosome
hoặc tạo thành các hệ thống khí quan như lưới nội
chất, máy Golgi, vv...



1.2. Chức năng
– Ngăn cách môi trường trong và ngoài tế bào
– Điều hòa sự trao đổi các chất
– Tiếp nhận các tín hiệu hóa học từ các tế bào khác:

Hormone, các yếu tố sinh trưởng…
– Bảo vệ tế bào, …


II. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MÀNG


Lipid màng

Protein màng

Carbohydrate màng


3.1. LIPID MÀNG
• Lipid là hợp chất không tan trong nước . Do đó có khả năng
làm hàng rào ngăn cách môi trường nước với cấu trúc tế bào
• Các acid béo trong các loại màng của tế bào có nhân có 16,
18 đến 20 C. Hầu hết các acid béo này là không bão hòa
(50%). Liên kết đôi thường ở đồng phân dạng cis.
• Sự đa dạng trong kích thước và mức độ không bão hòa của
acid béo trong phospholipid ảnh hưởng đến trạng thái lỏng
của màng sinh học- acid béo không bão hòa mạch ngắn làm
giảm điểm đông của phospholipid vì thế làm cho màng ở
trạng thái lỏng hơn ở nhiệt độ cơ thể.
• Các lipid thường gặp ở màng sinh học gồm nhóm
glycerophospholipid, sphingolipid, cholesterol và dẫn xuất
của nó.

GLYCEROPHOSPHOLIPID
• Glycerophospholipids được cấu tạo gồm một
phân tử alcol là L-glycerol liên kết với các acid béo
ở vị trí C- 1 và C-2 bằng liên kết ester. Các acid
béo bão hòa thường gắn ở vị trí C-1 còn các acid
béo không bão hòa gắn ở vị trí C-2 (đầu kị nước).
• Acid phosphoric tạo liên kết ester ở vị trí C-3 và
đầu còn lại liên kết với các gốc hóa học khác nhau
(đầu ưa nước).
• Glycerophospholipids có tính chất lưỡng tính


GLYCEROPHOSPHOLIPID


Micelle và liposome


CHOLESTEROL
• Cholesterol chiếm khoảng 20% tổng lipid
màng của các màng tế bào động vật. Tuy
nhiên, cholesterol không có trong màng vi
khuẩn và màng ty thể.
• Cholesterol điều hòa tính mềm dẻo của màng,
còn các thành phần lipid màng khác đòng vai
trò quan trọng trong việc ổn định và truyền tín
hiệu của tế bào.

3.2. PROTEIN MÀNG
• Protein nội màng (intrinsic protein): là những
protein đặc trưng cho cấu tạo màng. Thường gắn
khá chặt với lipid màng bằng các liên kết kỵ nước.
• Protein ngoại vi (peripheral protein): thường
bám ở mặt ngoài của lớp màng kép, hoặc bề mặt
phía bào tương. Loại protein ngoại vi thường
bám vào phần nổi trên bề mặt của những protein
nội màng thông qua các liên kết yếu.
• Trên mặt ngoài của màng còn có thể có những
protein gắn với màng thông qua liên kết đồng hoá
trị với một acid béo hoặc với một phospholipid.



Vai trò của protein màng
• Protein vận chuyển
• Các bơm ion
• Các enzyme tham gia quá trình oxh khử, phân
giải, tổng hợp
• Các receptor
• Các kênh dẫn ion
• Protein gắn trên màng đóng vai trò là động cơ
hoặc khí cụ vận động.
• Các protein tạo ống nối giữa các tế bào



3.3. CARBOHYDRATE MÀNG
• Carbohydrate màng thường là các hexose,

hexosamine hoặc dẫn xuất của chúng. Các chất
này thường ở dưới dạng chuỗi oligosacaride gắn
trực tiếp lên protein (glycoprotein)
• Sự thay đổi cách sắp xếp hoặc loại phân tử
hexose trong chuỗi carbohydrate thường tạo ra
tính đa dạng của các mô-tip chỉ định tính kháng
nguyên.
– VD: glycoprotein nhóm máu trên mặt hồng cầu.



3.4. MÔ HÌNH CẤU TRÚC CỦA MÀNG

“Mô hình khảm lỏng" (fluid mosaic model) - Singer và Nicholson


“Mô hình khảm lỏng" (fluid
mosaic model)
• Màng có nền tảng là một lớp kép gồm hai lá
phospholipid kết hợp với nhau với độ dày trung
bình bằng 60Ao.
• Các protein sẽ tuz tính chất, chức năng sinh học
mà được phân bố khác nhau trên nền lipid kép.
• Trong thành phần phospholipid, các phân tử lipid
sắp xếp phần đuôi gần như song song nhau và có
thể chuyển dịch theo hai chiều của mặt phẳng
màng.


Chuyển động của phospholipid

Thí nghiệm chứng minh sự chuyển động của
protein màng bằng sự hòa hợp tế bào


IV. SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG
• 4.1. Nhiệt động học của quá trình vận chuyển qua màng

• Khi một chất X đi qua màng mà không mang điện
tích, cũng không thay đổi trạng thái hoá học ở hai
phía của màng, thì biến đổi năng lượng tư do của
sự dịch chuyển qua màng được tính theo công
thức sau:

C2
G  RT ln
C1

– R = hằng số khí; T = nhiệt độ tuyệt đối; C1 và C2 =
nồng độ chất X ở hai phía của màng.


4.1. Nhiệt động học của quá trình vận
chuyển qua màng

• Khi chất được vận chuyển qua màng mang
điện tích, sẽ có hai yếu tố chi phối:
– 1) sự chênh lệch khối lượng (mass gradient)
– 2) sự chênh lệch điện tích hoặc thế hiệu (potential

gradient).
– Cả hai phối hợp lại được gọi là chênh lệch điện
hoá (electrochemical gradient).