Sinh Hoc Tap 1

Ebook created by CLB195 Bài giảng của các BS : Nguyễn Quốc Dũng _ Trần Công Toại_Lê Quốc Sử

Bài 1: Nhập môn sinh học phân tử _ tập 1 Bài 2: Màng sinh chất _ tập 1 Bài 3: Vận chuyển vật chất qua màng _ tập 1 Bài 4: Tiêu thể và Peroxisomes _ tập 2 Bài 5: Lưới nội sinh chất và Golgi_ tập 2 Bài 6: Ty thể _ tập 2 Bài 7: Nhân tế bào ở gian kỳ _ tập 3 Bài 8: Bộ xương tế bào _ tập 3 Bài 9: Sự phân bào _ tập 3


NHẬP MÔN SINH HỌC TẾ BÀO - PHÂN TỬ

1. Lịch sử - Phương pháp nghiên cứu- Kính hiển vi quang học - Kính hiển vi điện tử- Phương pháp phân tách & tái lắp ráp- Phương pháp tái tổ hợp ADN2. Ðối tượng - Mục tiêu môn học- Định nghĩa tế bào- Học thuyết tế bào- Các thuộc tính của tế bào- Ðối tượng- Mục tiêu3. Các vấn đề chung- Thuyết tiến hoá- Các dòng vận động: Vật chấtNăng lượngThông tin

MỤC TIÊU: 1. Nêu được nguyên tắc của các phương pháp nghiên cứu tế bào. 2. Nêu được định nghĩa tế bào. 3. Nêu được các học thuyết tế bào. 4. Kể được các thuộc tính của tế bào. 5. Phân tích được mục tiêu môn học. 6. Hiểu và kể được các vấn đề của sinh học phân tử. I. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ - CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: * Tế bào trong cơ thể chúng ta có kích thước nhỏ gấp 5 lần ngưỡng nhìn thấy của mắt thường. Kích thước của các bào quan trong tế bào còn nhỏ hơn nhiều lần, do đó, lịch sử nghiên cứu tế bào gắn liền với sự phát triển của các phương tiện kỹ thuật cùng các ngành vật lý và hoá học. Ngưỡng thấy của mắt người: Hình 1, Hình 2


* Kính hiển vi quang học (KHVQH) (Hình: kính hiển vi quang học) được sáng chế khoảng giữa thế kỷ XVII và Robert Hook (1655) quan sát được các hốc trống trong thân cây bấc, ông gọi là "khoang" (cell = khoang = tế bào). Giữa thế kỷ XIX, "Học thuyết tế bào " ra đời (Schleiden và Schwann) với luận điểm cơ bản "cơ thể động và thực vật được cấu tạo bởi các tế bào có nhân". Vào lúc này, các nhà khoa học chỉ biết rằng tế bào gồm có màng, nguyên sinh chất và nhân.


* Kính hiển vi điện tử (KHVÐT) ra đời (gồm KHVÐT xuyên (Hình: vi nhung mao tế bào ruột non dưới kính hiển vi điện tử xuyên) và KHVÐT quét (Hình: Hồng cầu người hình đĩa lõm hai mặt dưới kính hiển vi điện tử quét)) trong những năm 30 thế kỷ XX, cho phép quan sát các bào quan nhỏ bên trong tế bào. Tuy nhiên, cả KHVQH và KHVÐT chỉ cho phép nghiên cứu các cấu trúc bất động mà thôi. Trong thực tế, cấu trúc sinh học luôn vận động và chỉ có trong vận động chúng mới thể hiện đầy đủ chức năng sinh học của mình.

* Máy siêu ly tâm ra đời (1926- Svedberg) cùng các phương pháp hoá lý khác như sắc ký, điện di, lọc phân tử ... cho phép phân tách, tách chiết các thành phần riêng biệt của tế bào. Nhờ đó có thể nghiên cứu khối lượng, kích thước, thành phần hoá học của chúng và thực hiện các mô hình trộn chúng trở lại với nhau để xác định các sản phẩm của chúng (hệ thống tái lắp ráp). Việc theo dõi, xác định các sản phẩm sinh học được thực hiện nhờ các quá trình đánh dấu qua việc sử dụng các chất đồng vị phóng xạ và phương pháp phóng xạ tự chụp hoặc bằng phương pháp hoá mô miễn dịch.


* Cuối thập niên 70, phương pháp tái tổ hợp ADN ra đời, nhờ đó, người ta có thể lập được "bản đồ gen", giải mã một gen lạ nhanh chóng hoặc đưa một gen mong muốn vào tế bào, sản xuất ra các sản phẩm của gen với một khối lượng lớn ... Các lĩnh vực này tạo thành ngành di truyền, ngành công nghệ gen phục vụ trong y học, dược học, nông nghiệp, môi sinh ...

* Như vậy, sinh học phát triển được là nhờ nhiều phương pháp. Mỗi phương pháp có những ưu và khuyết điểm riêng, nhưng tất cả chúng cho phép ta có một cái nhìn tổng quát về sự sống. II. ÐỐI TƯỢNG VÀ MỤC TIÊU MÔN HỌC: Ðịnh nghĩa: Tế bào là đơn vị cấu tạo và chức năng nhỏ nhất của cơ thể sống (Hình: Tế bào và các bào quan).


Các học thuyết về tế bào: * Tất cả các cơ thể sống được cấu tạo bởi tế bào và các thành phần của nó * Tất cả các tế bào đều giống nhau về mặt cấu trúc hoá học * Các tế bào mới được thành lập từ sự phân chia của các tế bào đã có sẵn * Hoạt động của cơ thể sống là tập hợp các hoạt động và tương tác giữa các tế bào của cơ thể. Tế bào có các thuộc tính chủ yếu sau: * Tính vận động: sự vận động sinh học bao gồm cả nghĩa cơ học lẫn chuyển hoá, thay đổi không ngừng các cấu trúc; * Tính sinh sản: là khả năng tạo ra những phiên bản mới (copy) với tính chất tương tự chính mình; * Tính cảm ứng: là khả năng thu nhận thông tin từ tương tác với môi trường xung quanh và tự mình biến đổi, đáp ứng với điều kiện của môi trường; * Tính phức hợp: tế bào được cấu tạo từ các phân tử polyme sinh học, trong đó các monome phân bố không tuần hoàn trên chuỗi polyme. * Như vậy, đối tượng của tế bào học là nghiên cứu các thuộc tính trên của tế bào, nhưng là một công việc nghiên cứu tổng hợp tất cả các thuộc tính mà không phải là việc nghiên cứu từng thuộc tính riêng rẽ. Thông qua nghiên cứu, khoa học về tế bào tìm hiểu bản chất của sự sống, do đó nó cung cấp nền tảng cho các khoa học về sức khoẻ và bệnh tật của con người và môi trường. Mục tiêu môn học: 1. Mô tả được tế bào như đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản nhất của sự sống; 2. Mô tả được các bào quan với cấu tạo và chức năng bình thường của chúng; 3. Giải thích được mối quan hệ chặt chẽ giữa cấu trúc và chức năng của các bào quan, để nêu được sự biến đổi của cấu trúc hay chức năng sẽ dẫn đến các rối loạn của cơ thể; 4. Nắm được nguyên tắc - ý nghĩa của các phương pháp nghiên cứu và sản phẩm của khoa học về tế bào để trong điều kiện cụ thể có thể chỉ định hoặc triển khai các phương pháp và sản phẩm đó. III. MỘT SỐ VẤN ÐỀ CHUNG CỦA SINH HỌC TẾ BÀO-PHÂN TỬ: 3.1. Sự tiến hóa tế bào từ Procaryot đến Eucaryot * Toàn bộ sinh giới có hai loại tế bào là Procaryot (tế bào nhân sơ) và Eucaryot (tế bào nhân hoàn chỉnh). Một số tính chất phân biệt giữa hai loại tế bào này như sau: So sánh tế bào Procaryot và Eucaryot


Ðặc điểm Procaryot Eucaryot

Màng nhân Nhiễm sắc thể Số lượng Cấu trúc Histon, nucleosom Trạng thái của đa số gen Tổng hợp ARN và protein Các bào quan có màng (Ti thể, Lưới nội Bào, Golgi, Tiêu thể...) Trung thể, thoi vô sắc Bộ xương tế bào Ribosom

- Ít Vòng - Mở Ðồng thời - - - 70S

+ Nhiều Tuyến tính + Ðóng Tách rời + + + 80S

* Từ Procaryot đến Eucaryot là một bước tiến hóa rất dài của sinh giới, trong đó vấn đề then chốt nhất là chất liệu thông tin di truyền. Các cấu trúc mới như màng nhân, thoi vô sắc, nhiễm sắc thể tuyến tính có sự ngưng tụ ADN-protein vv... đều nhằm chung mục đích là giúp cho tế bào Eucaryot duy trì được một bộ máy thông tin di truyền khổng lồ so với Procaryot. Theo thuyết tiến hóa, tế bào Eucaryot được hình thành từ những tế bào tương tự Procaryot. Ở tế bào Procaryot, ta thấy một số đoạn màng bào tương lõm vào tế bào chất, như những cấu trúc sơ khai của hệ thống các màng nội bào. Còn ở tế bào Eucaryot, các phân tử ADN hình vòng vẫn còn tồn tại trong các bào quan lớn như ty thể và lạp thể có hai lớp màng bao quanh. Các bào quan này cũng chứa ribosom 70S và hệ thống tổng hợp protein kiểu Procaryot. Một giả thuyết đã được đưa ra rằng trong quá khứ, đã xảy ra sự cộng sinh giữa tế bào thủy tổ của Eucaryot với các tế bào Procaryot. Sự cộng sinh này ngày càng chặt chẽ đến mức các thành phần Procaryot trở thành bào quan của tế bào kiểu mới - Eucaryot, nhưng mỗi bên vẫn có bộ máy thông tin di truyền tương đối độc lập. * Trong chương trình học, chúng ta sẽ đi sâu nghiên cứu cấu trúc và chức năng của các bào quan và bản thân tế bào Eucaryot. 3. 2. Vật chất - Năng lượng và Thông tin Tế bào có ba dòng vận động lớn là vật chất, năng lượng và thông tin. Nói cho chính xác hơn, thì quá trình sống có thể được nghiên cứu một cách tương đối riêng rẽ trên ba bình diện nói trên. Ðây cũng là thuộc tính của bất kỳ cấu trúc và chức năng sinh học nào. a. Vật chất hay vật liệu xây dựng: bao gồm các phân tử nhỏ và các đại phân tử. Chúng ta sẽ phân tích kỹ hơn thành phần cấu tạo hóa học của các tế bào trong bài tiếp theo. Ở đây chỉ giới thiệu vắn tắt các nhóm phân tử vật chất chủ yếu của tế bào. * Ðường (sugars). Các phân tử đường hiểu theo nghĩa rộng bao gồm các loại đường đơn (monosaccharides) và phân tử bao gồm từ hai gốc đường trở lên (di-, oligo- và polysaccharides). Các phân tử đường đóng vai trò cung cấp nhiên liệu (năng lượng) cho tế bào, nhưng cũng tham gia vào cấu trúc đại phân tử AND, ARN, cấu trúc màng, các glycoprotein thụ thể, enzym v.v...


* Lipid. Lipid (phospholipid, cholestrrol, glycolipid...) là thành phần quan trọng nhất của các màng sinh chất (màng bào tương và màng nội bào). Ngoài ra, lipid có thể tồn tại dưới dạng các hạt nhỏ phân tán trong bào tương và trong máu, và tham gia vào việc cung cấp năng lượng cho tế bào. * Acid amin và protein. Có 20 loại acid amin cơ bản cấu tạo nên các đại phân tử protein. * Nucleotid và acid nucleic. Nucleotid bao gồm gốc baz nitơ, gắn với gốc đường riboz hay deoxyriboz, các gốc đường này được phosphoryl hóa (gắn gốc phosphat). Khác với acid amin trong protein, nucleotid trong ADN hay ARN chỉ gồm 4 loại (A, T, G, X hay A, U, G, X). * Nước và chất điện giải vô cơ. Phân tử nước có tính chất rất đặc biệt. Chúng là các lưỡng cực, có thể tạo ra liên kết hydro với nhau. Các liên kết này mặc dù chỉ mang tính tạm thời và luôn luôn phá vỡ và rồi lại hình thành lại, nhưng nhờ ở số lượng rất lớn, chúng làm cho nước trong tế bào duy trì trạng thái tinh thể lỏng. Tinh thể lỏng này có cấu trúc khá xốp, với nhiều khoảng trống. Kích thước các khoảng trống này khá phù hợp với kích thước chuỗi xoắn alpha của protein. Nhờ vậy, chỉ có trong môi trường nước các phân tử protein mới được ổn định và thực hiện các chức năng sinh học của chúng. Trên bề mặt của các đại phân tử, các cấu trúc màng và bào quan khác, các phân tử nước lưỡng cực được phân cách khá chặt. Lớp nước này, thông qua các liên kết hydro, lại ảnh hưởng đến cấu trúc lỏng của môi trường nước ở xa hơn, cũng như tới các cấu trúc đại phân tử, màng và bào quan khác. Mặc dù các tương tác này rất yếu, nhưng nhờ ở số lượng nhiều, chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong các đáp ứng của tế bào như một thể thống nhất. b. Năng lượng. Mọi phản ứng sinh hóa và quá trình sinh học ở mức tế bào, cận tế bào đều kèm theo tiêu tốn năng lượng tự do và dẫn đến xu hướng tỏa nhiệt, phá hủy các trật tự vật chất trong tế bào. Do vậy tế bào luôn luôn cần được bổ sung năng lượng. Năng lượng này được cung cấp dưới dạng hóa năng của adenozin triphosphat (ATP) là phân tử nhỏ được tổng hợp chủ yếu trong ty thể. Ðường và mỡ được tế bào nhập khẩu từ máu và dịch ngoại bào, chúng có nguồn gốc từ thức ăn, hoặc từ các mô dự trữ (gan, cơ, mô mỡ). c. Thông tin. Các cấu trúc cũng như quá trình sinh học trong tế bào thường tuân theo một trật tự không gian và thời gian chặt chẽ. Trật tự này phản ánh đặc tính thông tin của hệ thống sống. "Kho tàng thông tin" chính của tế bào nằm trong nhân, "bản gốc" của thông tin luôn được cất giữ trong nhân, chỉ có các "bản sao" (mARN được chép ra nhiều bản) là được gởi ra bào tương để điều khiển các quá trình sinh học của tế bào. Thông tin từ các bản sao này được nhân tiếp lên nhiều lần nữa dưới dạng sắp xếp các acid amin trên chuỗi polypeptid của protein. Các protein có thể thực hiện rất nhiều chức năng khác nhau. Khác với bản gốc thông tin (AND), các bản sao và bản dịch thông tin (ARN và protein) chỉ tồn tại trong một thời gian giới hạn. Ðể duy trì hoạt động tế bào, một dòng thông tin phải được duy trì thường xuyên từ nhân ra bào tương. Ðiều này được phản ánh trong "Học thuyết trung tâm" của Sinh học phân tử như sau: ADN ---> ARN ---> Protein * Tế bào còn thu nhận thông tin từ môi trường xung quanh (ví dụ các hormon, các dược phẩm...) và qua đó điều chỉnh hoạt động của mình. Thông tin này không tồn tại dưới các dạng văn bản quy định cấu trúc của đại phân tử, mà là các tín hiệu tác động chọn lọc lên các thụ thể đặc hiệu. Các thụ thể này có thể thông qua hệ thống các chất truyền tin thứ hai (c-ATP, proteinkinaza...) để tác động trở lại các thành phầm của tế bào, kể cả tới nhân. Nhân đáp ứng các thông tin ngược dòng này không phải bằng cách thay đổi cấu trúc gen của mình, mà bằng cách đóng hay mở các gen khác nhau.


Cả ba dòng vận động vật chất, năng lượng và thông tin có liên quan mật thiết với nhau. IV. TÓM TẮT: Tế bào là đơn vị cấu tạo và chức năng cơ bản của cơ thể sống. Việc nghiên cứu tế bào thực hiện dựa trên sự phát triển của của các khoa học khác. Sự phát triển của khoa học về tế bào lại phục vụ cho các khoa học về y tế, nông nghiệp, môi sinh ... Các vấn đề thường được đặt ra trong nghiên cứu là: (1) Quá trình tiến hoá từ Prokaryote đến Eukaryote; (2) Sự vận động của ba dòng vật chất, năng lượng và thông tin Ðối tượng nghiên cứu của khoa học về tế bào là 4 thuộc tính của nó: vận động, sinh sản, cảm ứng và sự phức hợp trong cấu tạo. Mục tiêu chính của môn học là nắm vững cấu trúc và chúc năng của từng bào quan qua đó nêu bật mối liên hệ chặt chẽ giữa cấu trúc và chức năng. Từ khoá: Kính hiển vi quang học - Kính hiển vi điện tử (xuyên, quét) - Học thuyết tế bào - Phương pháp phân tách và tái lắp ráp - Phương pháp phóng xạ tự chụp - Phương pháp hoá mô miễn dịch - Phương pháp tái tổ hợp AND - Tính vận động - Tính sinh sản - Tính cảm ứng - Tính phức tạp - Prokaryote - Eucaryote - Vật chất - Năng lượng - Thông tin Tài liệu tham khảo: 1. James D.Watson: Molecular Biology of The Cell, 1995, third edition, Garland Publishing Inc., p.477-506 2. Baudhuin: Cytologie,1997, Université Catholique de Louvain 3. W. E. Ganong: Review of Medical Physiology, thirteen edition, Lange medical book, 1991, p.10-26

MÀNG SINH CHẤT1. ÐỊNH NGHĨA

2. LIPID CỦA MÀNG

2.1. CẤU TẠO: PHOSPHOLIPID, CHOLESTEROL, GLYCOLIPID

2.2. TÍNH CHẤT: TÍNH TỰ KHÉP KÍN TÍNH LỎNG

3. PROTEIN CỦA MÀNG:

3.1. PROTEIN XUYÊN MÀNG

3.2. PROTEIN CẬN MÀNG


4. GLUCID CỦA MÀNG

4.1. GLYCOPROTEIN

4.2. PROTEOGLYCAN

5. CÁC TÍNH CHẤT CỦA MÀNG

TÍNH TỰ KHÉP KÍN, TÍNH LỎNG, TÍNH BẤT ÐỐI XỨNG

MỤC TIÊU: 1. Thuộc và phân tích được định nghĩa 2. Kể tên các loại lipid của màng và phân tích đặc điểm cấu trúc của chúng 3. Kể tên các loại protein của màng và phân tích đặc điểm cấu trúc của chúng 4. Kể tên các loại glucid của màng và phân tích đặc điểm cấu trúc của chúng 5. Giải thích được hai tính chất của màng 6. Giải thích được cấu trúc bất đối xứng của màng I. ÐỊNH NGHĨA: (Hình: Sơ đồ hình ảnh 3 chiều của màng tế bào)

* Màng vô cùng quan trọng đối với sự sống của tế bào. Màng bào tương bao bọc tế bào, xác định giới hạn của nó và duy trì sự khác biệt rõ rệt giữa môi trường bên trong tế bào (còn gọi là bào tương) và môi trường bên ngoài tế bào (còn gọi là môi trường ngoại bào). Màng nội bào ở lưới nội sinh chất, Golgi, ty thể và các bào quan có màng khác của tế bào Eukaryote duy trì sự khác biệt giữa môi trường bên trong mỗi bào quan và dịch bào tương. * Ðịnh nghĩa: Dù có nhiều chức năng khác nhau, mọi màng sinh chất đều có một cấu trúc chung: chúng đều gồm một lớp cực mỏng các phân tử lipid và protein gắn với nhau bằng các liên kết phi hoá trị cùng một ít glucid ở mặt ngoài tế bào. Các màng tế bào đều là những cấu trúc động và lỏng, trong đó phần lớn các phân tử có thể di động khắp bề mặt của màng. Hình: Màng sinh chất với các phân tử lipid, protein và glucid


Hình: Màng sinh chất dưới kính hiển vi điện tử xuyên

II. LIPID CỦA MÀNG: * Lipid tạo thành cấu trúc cơ bản của màng và quyết định những tính chất quan trọng như tính tự khép kín, tính lỏng và tính bất đối xứng của màng. Có thể nói, lipid là thành phần chủ yếu thực hiện chức năng và cấu trúc của màng. * Lipid màng bao gồm ba loại chính: phospholipid, cholesterol và glycolipid. * Các phân tử lipid màng có đặc điểm lưỡng tính, chứa cả hai thành phần ưa nước và kỵ nước. Chúng sắp xếp thành hai lớp, quay đuôi kỵ nước vào nhau, hướng đầu ưa nước về hai phía bề mặt của màng. Hình: Sơ đồ sắp xếp các phân tử lipid , hình 3 chiều


2.1. Phospholipid * Phân tử phospholipid gồm ba thành phần: (1) Gốc amin và gốc acid phosphoric có thể điện ly tạo thành ion dương và âm (thành phần "ưa nước"); (2) Hai gốc acid béo không tan trong nước (thành phần "kỵ nước"); (3) Gốc glycérin liên kết thành phần ưa nước và kỵ nước. Hình: Phân tử phospholipid* Màng tế bào Eukaryot chứa nhiều loại phospholipid khác nhau, bao gồm 4 loại chính, chúng khác nhau chủ yếu ở gốc amin: + Phosphatidyl-cholin + Phosphatidyl-ethanolamin

Hình: Sơ đồ phân tử Phosphatidyl-ethanolamin+ Phosphatidyl-serin + Sphingomyelin (gốc amin cũng là cholin) * Các gốc amin đều tích điện dương, điện tích này được trung hoà bởi điện tích âm của gốc phosphat. Riêng serin có chứa thêm một điện tích âm, do đó phân tử phosphatidyl-serin không trung hoà về điện mà lại tích điện âm.


2.2. Cholesterol * Chỉ có ở màng tế bào Eukaryot, tỷ lệ có khi chiếm tới trên 40% lipid của màng (tương đương phospholipid). * Cholesterol có kích thước nhỏ hơn phospholipid, thành phần ưa nước chỉ ở mức độ phân cực mà không phân ly, do vậy cholesterol dễ dàng hơn trong việc chuyển động đổi chỗ giữa hai lớp lipid. Hình: Phân tử cholesterol

2.3. Glycolipid * Chỉ chiếm tỷ lệ vài phần trăm trong thành phần lipid của màng, có ở nhiều loại tế bào khác nhau, đặc biệt ở tế bào thần kinh. 2.4. Tính tự khép kín của màng * Màng có cấu trúc liên tục, khi bị phân đoạn thì các bờ rìa luôn luôn có xu hướng tự khép lại với nhau. Tính chất này là do thành phần lipid quyết định. * Do có chứa thành phần kỵ nước nên mỗi phân tử lipid riêng biệt không thể tan trong môi trường nước, nhưng khi có nhiều phân tử lipid thì chúng có thể liên kết với nhau thành các cấu trúc có thể tan trong nước: đó là micelle và liposom.


* Trong cấu trúc micelle, các đuôi kỵ nước liên kết với nhau thành một khối, bao bọc bên ngoài là các đầu ưa nước. Nhờ có bề mặt phân cực, hạt micelle phân tán được trong môi trường nước như những giọt mỡ nhỏ li ti. Ðây chính là kiểu cấu trúc của các hạt lipoprotein vận chuyển trong máu. * Cấu trúc liposom tạo ra các nang, bên trong chứa môi trường nước, toàn bộ nang này cũng tồn tại bền vững trong môi trường nước. Nang được bao bọc bởi một lớp màng lipid gồm hai lớp phân tử, sao cho bề mặt của màng cả từ hai phía đều được che phủ bởi các đầu ưa nước. Ðây chính là mô hình cấu tạo màng lipid kép của tế bào. Ý nghĩa sinh học: * Nhờ tính tự khép kín mà màng luôn có xác định ranh giới rõ ràng với môi trường; * Màng có thể thực hiện được các quá trình thực bào và xuất bào; * Màng phải được tổng hợp trên cơ sở màng sẵn có. 2.5. Tính lỏng * Tính chất lỏng cũng do thành phần lipid quyết định. Mặc dù khi liên kết với nhau, các chuỗi kỵ nước có xu hướng hình thành một cấu trúc tinh thể, nhưng là một "tinh thể lỏng". Tính chất thể hiện trước hết qua chuyển động của các phân tử lipid: * Chuyển động đổi chỗ cho phân tử lipid bên cạnh, cùng lớp. chuyển động này có tần suất khoảng 1/107 giây. * Chuyển chổ sang lớp đối diện (flip-flop): muốn thực hiện điều này, không những phân tử phải quay đuôi kỵ nước 1800 mà còn phải đưa phần ưa nước chuyển động xuyên qua lớp "mỡ" (acid béo). Vì vậy, tần suất chuyển động này rất thấp (1 lần/tháng). Màng tế bào chứa enzym đặc biệt xúc tác cho chuyển động này. * Chuyển động quay quanh trục * Tính lỏng phụ thuộc vào: * Nhiệt độ: nhiệt độ tăng thì tính lỏng tăng theo

Hình: Sơ đồ minh hoạ tính lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ


* Thành phần hoá học của các lipid: đuôi kỵ nước ngắn thì tính lỏng tăng, tỷ lệ cholesterol tăng thì tính lỏng giảm. Ý nghĩa sinh học: * Nhờ có tính lỏng, màng bào tương có tính mềm dẻo, đàn hồi và bền vững, nó có thể biến dạng, gấp nếp trong các chuyển động (chuyển động giả túc). * Có thể tự tổng hợp và thực hiện các quá trình hợp màng như nhập bào, xuất bào ... * Nhiều quá trình enzym: diễn ra trên bề mặt màng với hoạt tính cao nhưng với trật tự nhất định. Hình: Chuyển động giả túc trong quá trình thực bào: toàn cảnh, thò giả túc, bắt mồi, đưa vào TB


III. PROTEIN MÀNG: * Tỷ lệ về mặt khối lượng giữa protein/lipid màng khoảng 1/1, nhưng protein có phân tử lớn hơn lipid nhiều, nên xét về mặt số lượng thì trung bình trên màng cứ 50 phân tử lipid mới có 1 phân tử protein. Do đó, có thể ví protein như những "hòn đảo" trên "đại dương"chất béo mà các "hòn đảo" này có kích thước và gồm nhiều loại khác nhau. Chúng có thể được phân thành hai loại chính: protein xuyên màng và protein cận màng.

Hình: Sự phân bố của các "hòn đảo" prôtêin trên "đại dương" chất béo

3.1. Protein xuyên màng * Protein xuyên màng bao gồm thành phần kỵ nước và thành phần ưa nước. * Thành phần kỵ nước không phân cực nên có thể nằm chìm trong lớp lipid màng, và 1 protein có thể chứa một hay nhiều đoạn kỵ nước nên có thể "xuyên màng" một hay nhiều lần. * Thành phần ưa nước thì phân cực và hay tích điện, do đó có thể "nổi" trên bề mặt màng (trong hoặc ngoài). Hình: Protein xuyên màng


3.2. Protein cận màng * Protein cận màng không có thành phần kỵ nước nên chỉ nằm trên bề mặt, nó có thể gắn với màng thông qua: - Liên kết phi hoá trị với protein xuyên màng, trường hợp này nó có thể dễ dàng tách khỏi màng nên còn được gọi là protein ngoại màng. - Liên kết hoá trị với một phân tử lipid (proteolipid), do đó được xếp vào loại protein cấu trúc màng giống như protein xuyên màng. IV. ÐƯỜNG CỦA MÀNG: * Chiếm khoảng 2-10% khối lượng màng và có tính chất phân cực nên không thể nằm chìm trong lớp lipid mà chỉ có trên bề mặt và gắn với màng thông qua liên kết hoá trị với lipid màng. * Hợp chất đường của màng gồm hai loại chính: - Glycoprotein - Proteoglycan thực ra cũng là một loại glycoprotein đặc biệt, nó được tế bào tiết ra môi trường xung quanh để tạo thành chất nền quanh các tế bào liên kết (ví dụ tế bào sụn). V. CÁC TÍNH CHẤT CỦA MÀNG: 5.1. Tính lỏng 5.2. Tính tự khép kín 5.3. Tính bất đối xứng: * Tính bất đối xứng của màng thể hiện cả về cấu trúc lẫn chức năng. Xét về mặt cấu trúc, tính bất đối xứng của màng có liên quan cả ba thành phần lipid, protein và đường. * Lớp trong và ngoài màng có các thành phần lipid khác nhau. Ở mặt ngoài, có nhiều phostatidyl-cholin và sphingomyelin chứa tỷ lệ acid béo bão hoà cao nên lớp ngoài ít lỏng hơn so với lớp trong. Mặt trong lại chứa nhiều phosphatidyl-serin tích điện âm nên điện tích trong màng âm hơn so với ngoài. * Ðường chỉ tập trung ngoài màng và tạo thành lớp áo tế bào (glycocalix hay cell coat) * Protein xuyên màng một hoặc nhiều lần tạo cho màng cấu trúc bất đối xứng đồng thời có thể tạo thành kênh cho các phân tử nhỏ ưa nước lọt qua màng hoặc hình thành những tâm hoạt động enzym cho màng. Protein cận màng gồm các protein hoặc luôn nằm phía bào tương hoặc luôn nằm hướng về phía ngoại bào. Từ khoá: Màng bào tương - Màng nội bào - Bào tương - Ngoại bào - Phospholipid - Cholesterol - Glycolipid - Protein xuyên màng - Protein cận màng - Glycoprotein - Proteoglycan - Tính lỏng - Tính liên tục - Tính bất đối xứng - Micelle - Liposom Tài liệu tham khảo: 1. James D.Watson: Molecular Biology of The Cell, 1995, third edition, Garland Publishing Inc. 2. Baudhuin: Cytologie, 1997, Université Catholique de Louvain.


3. W. E. Ganong: Review of Medical Physiology, thirteen edition, Lange medical book, 1991

VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT QUA MÀNG

1. Ðại cươngGradient nồng độ và vận chuyển thụ động - tích cựcÐơn vận và hiệp vận: đồng vận và đối vậnVận chuyển phân tử chất tan và khối lớn2. Vận chuyển phân tử chất tan: Khuếch tán đơn giản Protein trung gian vận chuyển qua màngProtein tải: Thụ động

Tích cực: bơm Na+/K+, bơm H+, gradient Na

Tổn thương do rối loạn VC tích cực

Protein kênhSo sánh protein tải và kênh 3. Vận chuyển phân tử khối lớn: Xuất bào: liên tục hoặc điều khiển

Nhập bào:Ẩm bàoNhập bào qua trung gian thụ thểThực bào

I. ÐẠI CƯƠNG: * Các màng sinh chất đang hoạt động đều có thuộc tính là gây ra một sự chênh lệch về nồng độ của các chất hoà tan giữa hai phía của màng. Ðây là điều kiện cần thiết cho việc thực hiện mọi chức năng của tế bào sống và là kết quả cân bằng động giữa các quá trình trao đổi, vận chuyển vật chất (VCVC) liên tục qua màng. Chênh lệch nồng độ có thể đặc trưng bằng một vectơ gọi là gradient nồng độ và có hướng đi từ phía nồng độ cao đến phía có nồng độ thấp. Gradient nồng độ tạo ra một thế năng. Vật chất có xu hướng tự nhiên trở về thế năng tối thiểu, nghĩa là các chất hòa tan có xu hướng vận động xuôi chiều vectơ gradient nồng độ và triệt tiêu gradient.


Màng sinh chất (MSC) chỉ có thể VCVC ngược chiều gradient và làm tăng trị số các gradient nồng độ qua màng khi được cung cấp năng lượng. Năng lượng tự do do ATP cung cấp được chuyển thành thế năng của gradient nồng độ vật chất qua màng. Thế năng này cũng là một dạng năng lượng tự do và có thể được tế bào sử dụng trong việc thực hiện các công khác nhau. Vì vậy, VCVC qua màng có thể được phân biệt thành vận chuyển tích cực (ngược chiều gradient, cần cung cấp năng lượng) và vận chuyển thụ động (xuôi chiều gradient, không cần cung cấp thêm năng lượng).

* VCVC qua màng còn được phân biệt thành đơn vận hay hiệp vận. Ðơn vận là vận chuyển một chất qua màng một cách độc lập, không kèm vận chuyển chất khác. Hiệp vận là hiện tượng hai phân tử khác nhau được đồng thời qua cùng một vị trí trên màng, trong đó có một chất được vận chuyển ngược chiều gradient, năng lượng cần thiết cho quá trình này được cung cấp từ sự vận chuyển của chất thứ hai xuôi chiều gradient. Như vậy, hiệp vận cũng là một dạng đặc biệt của vận chuyển tích cực nhưng sử dụng năng lượng không do ATP cung cấp. Hiệp vận phân biệt thành đồng vận và đối vận. Nếu hai phân tử vận chuyển cùng chiều (đều từ trong ra ngoài hoặc từ ngoài vào trong), ta có hiện tượng đồng vận. Khi hai phân tử được vận chuyển theo kiểu trao đổi, một từ trong ra, một từ ngoài vào, đó là đối vận.


* Vật chất có thể qua màng dưới dạng phân tử hay ion hoà tan, nhưng cũng có thể dưới dạng hạt không tan hoặc khối khá lớn. VCVC khối lớn chia thành nhập bào và xuất bào (nuốt vào hay tống ra). Nhập bào chia thành ẩm bào (uống, nhập bào không đặc hiệu) và nhập bào qua thụ thể. Một trường hợp đặc biệt của nhập bào qua thụ thể là hiện tượng thực bào (ăn). Vận chuyển khối lớn thực hiện qua cơ chế hợp màng, và được coi là vận chuyển tích cực vì kèm theo tiêu tốn năng lượng do ATP cung cấp. * Tóm tắt phân loại sự vận chuyển vật chất qua màng: 1. Tiêu thụ năng lượng tự do hay không? - Có 1.1. Vận chuyển tích cực - Không 1.2. Vận chuyển thụ động, khuếch tán: 1.2.1.- Khuếch tán đơn giản 1.2.2.- Khuếch tán qua protein trung gian 2. Vận chuyển độc lập hay kết hợp hai chất? - Ðộc lập 2.1.Ðơn vận - Kết hợp 2.2.Hiệp vận: 2.2.1.- Ðồng vận 2.2.2.- Ðối vận 3. Vận chuyển từng phân tử (ion) hay khối nhiều phân tử? 3.1.- Vận chuyển phân tử 3.2.- Vận chuyển khối lớn: 3.2.1.- Xuất bào 3.2.2.- Nhập bào: 3.2.2.1.- Ẩm bào 3.2.2.2.- Nhập bào thụ thể 3.2.2.3.- Thực bào II. VẬN CHUYỂN PHÂN TỬ CHẤT TAN: 1. Khuếch tán đơn giản: Phân tử nhỏ hoà tan có thể khuếch tán đơn giản qua màng lipid kép từ phía nồng độ cao sang nồng độ thấp. Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào độ hoà tan của phân tử trong màng lipid kép và vào gradient nồng độ giữa hai bên màng (nó còn phụ thuộc vào diện tích khuếch tán và đoạn đường đi). Ðộ hoà tan trong màng lipid kép phụ thuộc vào mức độ kỵ nước. Ion và phân tử phân cực có mức độ ưa nước cao, do đó khuếch tán qua màng khó khăn hơn so với các chất không phân cực. Sự khuếch tán tự do


2. Protein trung gian vận chuyển qua màng: Phân tử phân cực và ion không tan trong lipid nên không thể lọt qua màng bằng khuếch tán đơn giản. Chúng chỉ có thể qua màng nhờ protein trung gian trong màng.

Ðây là các protein xuyên màng và có độ đặc hiệu nhất định với chất mà chúng vận chuyển. Ðiều này có nghĩa là mỗi loại protein chỉ vận chuyển một loại phân tử hay ion nào đó. Có hai kiểu hoạt động của protein trung gian vận chuyển:


- Protein tải (carrier, transporter): là protein xuyên màng có tâm gắn phân tử cần vận chuyển và sau khi gắn, chúng thay đổi cấu hình không gian sao cho tâm gắn này được "mở" về phía bên kia của màng.

- Protein kênh (chanel): tạo thành một lỗ hổng xuyên qua màng làm phân tử phân cực hay ion có thể đi qua mà không cần phải tiếp xúc với lipid.

Nhờ protein trung gian vận chuyển nên tốc độ khuếch tán xuôi chiều gradient có thể tăng vọt nhiều lần. Tuy nhiên, khi nồng độ chất cần vận chuyển quá lớn so với số lượng protein trung gian, ta có hiện tượng bão hoà, nghĩa là tốc độ không thể tăng thêm hơn nữa.

a. Protein tải: - Trong vận chuyển thụ động: Ví dụ quá trình vận chuyển và trao đổi ion HCO3

- và H+ ở hồng cầu: Trong mao mạch các mô, nồng độ CO2 cao, chất này khuếch tán tự do qua màng hồng cầu. Trong hồng cầu, nó kết hợp với nước tạo ra HCO3

- và H+ (dưới tác dụng của enzym carbonic anhydraza). H+ liên kết với Hemoglobin (Hb), còn HCO3

-


Ở mao mạch phổi, HCO3- được vận chuyển qua protein tải vào hồng cầu và dưới tác

dụng của enzym carbonic anhydraza (theo chiều ngược lại, vì lúc này nồng độ CO2 giảm thấp) ion này kết hợp trở lại với H+ và tạo thành CO2 + H2 O. Nồng độ CO2 trong huyết tương thấp, do đó CO2 khuếch tán qua màng ra khỏi hồng cầu. Nồng độ HCO3

- trong hồng cầu tiếp tục hạ xuống, ion này lại được protein tải vận chuyển từ huyết tương vào hồng cầu. H+ thì được cung cấp nhờ sự phân ly khỏi Hb.O2. Như vậy, quá trình thải khí carbonic khỏi mô là nhờ khuếch tán (vận chuyển thụ động) từ nơi có nồng độ cao đến nơi thấp hơn, nhưng nhờ enzym xúc tác và protein tải mà diễn ra với hiệu quả cao. - Trong vận chuyển tích cực: Protein tải tham gia vào vận chuyển thụ động khi được cung cấp năng lượng tự do cũng có thể vận chuyển được chất tan ngược chiều gradient nồng độ. Năng lượng có thể lấy từ phản ứng thủy phân ATP, hoặc từ một gradient khác. Trường hợp vận chuyển ngược chiều gradient bằng năng lượng giải phóng ra do phân tử khác vận chuyển xuôi chiều gradient được gọi là hiệp vận. Tuy nhiên đa số được cung cấp năng lượng tự do bởi phản ứng thủy phân ATP, nhiều protein tải đồng thời cũng có hoạt tính ATPaza. Khi được cung cấp ATP và vận chuyển các chất ngược chiều gradient nồng độ, protein tải được gọi là bơm ATPaza: * Bơm Na/K - ATPaza:

Nồng độ Na+ nội bào thấp hơn nhiều so với ngoại bào, còn K+ nội bào cao hơn ngoại bào (10-20 lần). Sự chênh lệch này được duy trì thường xuyên bởi phức hợp protein gọi là bơm Na+/K+ - ATPaza nằm trên màng bào tương. Ðây là protein xuyên màng có tâm gắn K+ phía ngoại bào và các tâm gắn Na+ phía nội bào , tâm ATPaza phía nội bào. Mỗi ATP bị phân hủy bơm được 3 Na+ ra và 2 K+ vào. Quá trình bơm Na+/ K+ ngược chiều gradient nồng độ và thủy phân ATP luôn luôn song hành với nhau, và có thể bị ức chế bởi ouabain khi hoá chất này có mặt ở dịch ngoại bào.


* Bơm H+ - ATPaza: Ðây là protein tải vận chuyển tích cực H+ qua màng kèm theo thủy phân ATP. Bơm H+ tham gia vào việc duy trì môi trường acid trong các tiêu thể nhờ vận chuyển liên tục H+ từ dịch bào tương qua màng tiêu thể. Nó cũng có mặt trên màng bào tương và vận chuyển H+ từ bào tương ra khoang gian bào, nhờ vậy, dù tế bào trong khi trao đổi chất luôn sinh ra acid (CO2, acid lactic...) nhưng vẫn duy trì được pH trung tính. Màng tế bào dạ dày tiết acid chlohydric đặc biệt có bơm H+ rất hoạt động. * Gradient Na+ cung cấp năng lượng cho vận chuyển chất khác: Trong tế bào, nồng độ Na+ thấp hơn nhiều so với ngoài tế bào. Gradient Na+ (gradient điện hoá) như một nguồn thế năng vận chuyển một số phân tử và ion khác nhau nhờ hiệp vận: Na+ xuôi chiều gradient (từ ngoài vào bào tương) kèm theo vận chuyển một chất khác ngược chiều gradient của chất đó. Chẳng hạn glucoza từ khoang ruột được hấp thu vào tế bào nhờ cơ chế đồng vận với Na+, trong đó cả Na+ và glucoza được vận chuyển từ ngoài vào trong qua một protein tải. Trường hợp tế bào cơ tim vận chuyển Ca++ ngược chiều gradient từ bào tương ra gian bào và vào lưới nội cơ tương dựa trên đối vận với Na+ chạy xuôi chiều gradient: Ca++ và Na+ chạy ngược chiều nhau qua cùng một protein tải nằm trên màng bào tương hoặc màng lưới nội cơ tương. - Tổn thương tế bào do rối loạn vận chuyển tích cực: Tế bào sống luôn vận chuyển tích cực để duy trì các gradient nồng độ qua màng. Trong điều kiện thiếu năng lượng, chẳng hạn thiếu oxy, ty thể không sản xuất đầy đủ ATP, bơm ATPaza ngưng hoạt động dẫn đến tổn thương và chết tế bào: - Bơm Na+/K+ ngưng hoạt động, Na+ xuôi chiều gradient lọt vào tế bào, điện tích âm giảm đi, màng bào tương bị khử cực, Cl- dễ dàng lọt vào tế bào. Nồng độ muối bào tương tăng lên, làm tăng áp lực thẩm thấu, hút nước từ ngoài vào, tế bào trương nở, thậm chí có thể vỡ.


- Bơm H+ ngưng hoạt động làm cho bào tương bị axit hoá (pH giảm) trong khi pH tiêu thể tăng lên. Enzym trong tiêu thể có thể lọt ra bào tương gây phá hủy tế bào v.v.... Các tế bào tiêu thụ nhiều ATP như cơ tim và não lại càng nhạy cảm với các rối loạn thiếu oxy. Thiếu oxy nặng (vài chục phút) có thể gây ra những ổ hoại tử trong cơ tim hay não (nhồi máu). b. Protein kênh: Protein kênh là protein xuyên màng làm nhiệm vụ trung gian vận chuyển giống protein tải. Tuy nhiên, có những điểm khác biệt so với protein tải là: - Chỉ có protein kênh vận chuyển ion, không có kênh cho phân tử trung hoà. Vì vậy, chúng thường được gọi là kênh ion. - Kênh ion chỉ vận chuyển thụ động mà không thể vừa thụ động, vừa tích cực như protein tải. - Tốc độ vận chuyển qua kênh lớn hơn nhiều so với protein tải (mỗi giây một kênh có thể cho trên 106 ion đi qua!) - Kênh ion thường không mở liên tục, mà có cơ chế mở và đóng kênh. Bình thường ở trạng thái đóng, khi có tác nhân tác dụng lên màng, kênh mở ra tạm thời rồi đóng lại ngay. Tác nhân mở kênh có thể là điện thế màng, kích thích cơ học, hoặc hoá học như chất trung gian dẫn truyền thần kinh, nucleotid, protein (protein-G), hay một ion khác. Kênh ion đóng vai trò quan trọng trong quá trình khử cực màng tế bào, dẫn truyền xung động thần kinh, thông tin, điều khiển liên tế bào.

III. VẬN CHUYỂN KHỐI LỚN:


* Các đại phân tử như protein, polysaccharid, polynucleotid, hoặc các hạt lớn như vi sinh vật, không qua màng được bằng khuếch tán đơn giản hay protein trung gian vận chuyển. Quá trình vận chuyển từ bào tương ra ngoại bào gọi là xuất bào, còn ngược lại gọi là nhập bào. Trong cả hai trường hợp, chất được vận chuyển bao gồm một khối kích thước lớn, được bao bọc bởi màng lipid kép. Sự vận chuyển đòi hỏi một cơ chế gọi là kết hợp màng, bao gồm giai đoạn dính màng và giai đoạn hòa nhập màng (membrane fusion = adherence + joining)

xảy ra giữa màng bao quanh khối được vận chuyển với màng bào tương. Trong quá trình trên, tính liên tục và bất đối xứng của màng luôn được duy trì. Khối vật chất không bao giờ hòa nhập trực tiếp vào bào tương mà luôn được ngăn cách qua màng. Lớp lipid hướng về phía khối vật chất được vận chuyển luôn tương ứng với lớp ngoài (lớp hướng về phía ngoại bào). 1. Xuất bào: Xuất bào là quá trình vận chuyển khối vật chất được ngăn cách với dịch bào tương từ trước đó bởi một lớp màng nội bào, ra khoang gian bào. Ðối tượng xuất bào gồm các túi chế tiết do Golgi hình thành và thể cặn bã tạo ra từ tiêu thể thứ cấp. Trước hết, xảy ra sự dính giữa hai lớp lipid hướng về dịch bào tương. Sau đó, màng của túi hòa nhập với màng bào tương, nhờ đó khoảng không bên trong túi được mở thông với khoảng gian bào. Xuất bào có hai kiểu: (1) Chế tiết liên tục thấy ở mọi tế bào, trong đó túi được chuyển ra màng và xuất bào ngay; (2) Một số tế bào có cơ chế chế tiết có điều khiển, trong đó các nang kết hợp màng với nhau tạo thành túi dự trữ có kích thước lớn hơn. Túi chuyển động về phía màng, nhưng chỉ xảy ra kết hợp màng khi có tín hiệu điều khiển tác động lên màng. Tín hiệu điều khiển thường tác dụng thông qua kênh ion Ca++. Ion này có thể từ ngoại bào lọt vào bào tương, hoặc được giải phóng từ những cấu trúc dự trữ Ca++ trong tế bào. Nồng độ Ca++ tăng đột ngột nhờ kênh ion tạo thành tín hiệu kết hợp màng, gây xuất bào các chất chứa bên trong túi chế tiết (hormon, enzym tiêu hoá, chất trung gian dẫn truyền thần kinh v.v...). Tín hiệu điều khiển có thể chỉ tác dụng lên một khu vực hạn chế của màng bào tương, và phản ứng chế tiết cũng có thể chỉ xảy ra trên khu vực này của màng.


Số lượng màng nội bào được nhập vào màng bào tương do cơ chế xuất bào có thể rất cao. Ví dụ mỗi tế bào cực ngọn của tụy có diện tích màng ở đỉnh là 30 micromét 2, nhưng khi có tín hiệu chế tiết enzym tiêu hoá, màng phải tiếp nhận thêm đến 900 micromét2 màng của các túi chế tiết. Màng này sau đó được thu hồi vào hệ thống màng nội bào nhờ nhập bào. 2. Nhập bào: Nhập bào là quá trình vận chuyển từ gian bào vào bào tương, trong đó khối vật chất sau khi vào bào tương vẫn được ngăn cách bằng một lớp màng: khối vật chất được cách li nhờ sự dính màng giữa hai lớp lipid phía ngoại bào, sau đó được chuyển hẳn vào bào tương. Có hai kiểu nhập bào: ẩm bào và thực bào. Ẩm bào có thể thấy ở hầu hết các tế bào, trong khi thực bào chỉ xảy ra ở một số loại tế bào. a. Ẩm bào: Ẩm bào là sự nuốt vào một cách không đặc hiệu và thường xuyên các chất dịch và phân tử hoà tan từ dịch ngoại bào vào bào tương. Màng bào tương lõm xuống thành một cấu trúc gọi là lõm mặc áo (coated pit), sau đó bứt vào bên trong nhờ kết hợp màng, tạo thành nang mặc áo (coated vesicle). Lõm và nang mặc áo có kích thước chừng 150 nm. Phía dưới màng có một lớp lưới protein clathrin. Chính lưới này tạo ra lực kéo màng bào tương lõm xuống và xảy ra kết hợp màng.


Một phức hợp clathrin gồm 3 chuỗi polypeptid gắn với nhau thành một hình quạt 3 cánh, gọi là triskelion. Nhiều triskelion liên kết nhau tạo thành mạng lưới hình cầu lót bên dưới màng bào tương, kéo màng lõm xuống rồi bứt ra thành nang mặc áo. Lực kéo do quá trình polyme hoá các triskelion với nhau tạo ra. Nhưng khi nang mặc áo đã tách khỏi màng, lại xảy ra sự phân ly phức hợp clathrin, tạo thành nang trần (uncoated vesicle). Nang này gọi là nang nhập bào (endosom), được vận chuyển hướng đến và nhập vào tiêu thể để tiêu hoá.

Lõm mặc áo chỉ tồn tại khoảng một phút, còn nang mặc áo chỉ trong vài giây. Ẩm bào là cách mà tế bào liên tục hấp thu vật chất từ dịch ngoại bào. Mỗi phút, một nguyên bào sợi nuôi cấy có thể nuốt vào đến 2500 nang. Như vậy, màng ngoại bào bị liên tục chuyển thành màng nội bào và có một quá trình ngược lại (xuất bào) để cân bằng.


b. Nhập bào qua trung gian thụ thể: Lớp lipid ngoài của màng bào tương thường chứa nhiều protein-thụ thể. Tế bào có thể chứa hàng chục loại thụ thể khác nhau trên màng. Do tính lỏng của màng, các thụ thể di động được trên màng, có thể trong trạng thái gắn với phối tử (ligand) của chúng, hoặc là tự do chưa gắn. Nhờ lưới protein clathrin, màng thường xuyên hình thành các lõm và túi mặc áo để hấp thu vật chất ngoại bào. Các lõm này cũng bao gồm luôn cả thụ thể cùng với phối tử của chúng (mỗi lõm có thể chứa khoảng 1000 thụ thể). Nhờ thụ thể mà ngoài thành phần được nuốt vào một cách không đặc hiệu (ẩm bào), tế bào cũng hấp thu luôn các chất tập trung trên bề mặt. Bằng cách này, nhiều chất trong ngoại bào chỉ với nồng độ rất thấp nhưng tế bào vẫn có thể tập trung trong bào tương với nồng độ cao hơn bên ngoài hàng ngàn lần. Sau khi lõm mặc áo hình thành túi mặc áo, mạng lưới clathrin bị phân ly, còn lại nang trần (endosom). Trong endosom, các phối tử phân ly khỏi thụ thể, được hấp thu một phần vào bào tương, hoặc nằm lại để tới các tiêu thể thứ cấp. Các thụ thể có thể tập trung vào một khu vực riêng biệt của màng endosom, vùng này sau đó tách ra thành nang vận chuyển đến nhập màng với màng bào tương. Nhờ đó thụ thể và màng nội bào lại được chuyển ra màng để tái sử dụng. Endosom dịch chuyển dần vào phía trong bào tương, đồng thời chất dịch bên trong dần dần bị axit hoá do các bơm H+ trên màng. Cuối cùng, endosom nhập với tiêu thể sơ cấp, hình thành tiêu thể thứ cấp. Bên trong tiêu thể thứ cấp, các vật chất đã nhập bào sẽ bị các enzym "tiêu hoá" và hấp thu vào dịch bào tương.

Ví dụ: Hấp thu LDL-cholesterol (LDL = low-density lipoprotein = lipoprotein tỷ trọng thấp).nhờ nhập bào qua trung gian thụ thể. Cholesterol là vật chất mà tế bào cần hấp thu để xây dựng màng. Chúng được được tổng hợp trong gan và vào máu dưới dạng hạt kích thước khoảng 22 nm, có chứa cả lipid và protein. Màng các tế bào trong mô có chứa thụ thể của LDL, nhờ đó tế bào hấp thu được hạt LDL bằng nhập bào. Khi LDL được chuyển vào tiêu thể, các ester của cholesterol phân hủy, tạo thành cholesterol tự do để xây dựng màng. Ở một số người do di truyền, gen của thụ thể LDL bị rối loạn. Tế bào hoặc bị thiếu thụ thể LDL, hoặc có nhưng bị mất khả năng tập trung vào các lõm mặc áo. Kết quả là LDL không được hấp thu mà lại lưu thông trong máu. LDL trong máu tăng cao nên lắng đọng trên thành mạch, gây xơ vữa và thu hẹp lòng mạch. c. Thực bào:


Thực bào là một dạng nhập bào đặc biệt, trong đó những hạt khá lớn về kích thước (vi sinh vật, mảnh xác tế bào...) được chuyển vào bên trong bào tương qua cơ chế giả túc và nhập màng. Chỉ có hai loại tế bào thực hiện được chức năng này là đại thực bào và bạch cầu hạt trung tính. Ðại thực bào lưu thông trong máu hoặc tập trung ở một số cơ quan hàng rào ngăn chặn vi sinh vật xâm nhập. Trong gan, tập trung tạo thành những cấu trúc hình ống, dòng máu chảy qua ống sẽ được lọc khỏi các hạt lạ. Thực bào được thực hiện với các hạt có kích thước lớn (250 nm hoặc hơn nữa). Trước hết, các kháng nguyên trên bề mặt của hạt được gắn với kháng thể tương ứng. Hạt kích thước lớn được rất nhiều kháng thể bao bọc xung quanh. Mỗi kháng thể

(immunoglobulin) đều chứa đầu biến động và đuôi hằng định (chuỗi Fc).

Kháng thể nhận biết và gắn với kháng nguyên thông qua đầu biến động.


Chuỗi Fc không tham gia tương tác với kháng nguyên nên ở trạng thái tự do và hướng ra phía ngoài phức hợp kháng nguyên-kháng thể. Sau đó Fc tương tác với thụ thể tương ứng (thụ thể Fc) trên bề mặt đại thực bào hoặc bạch cầu hạt trung tính.

Tương tác Fc-thụ thể có thể bắt đầu từ một điểm tiếp xúc giữa hạt với màng, sau đó lan rộng ra và bao trùm hết bề mặt của hạt. Màng bào tương cùng với dịch bào tương vươn ra và bao trùm toàn bộ bề mặt của hạt lạ được gọi là giả túc, hiện tượng tạo thành giả túc còn được gọi một cách hình ảnh là cơ chế khuy kéo màng (membrane-zippering mechanism).

Ngoài vai trò của Fc-thụ thể theo cơ chế khuy kéo, trong sự chuyển động của màng bào tương để tạo thành giả túc còn có vai trò của mạng lưới protein sợi actin nằm phía dưới màng. Ngoài actin, clathrin cũng được tìm thấy có nhiều trong giả túc. Tuy nhiên vai trò của clathrin trong chuyển động giả túc chưa được sáng tỏ.


Các hạt được thực bào thành túi thực bào (phagosom). Túi này nhập với tiêu thể tạo thành tiêu thể thứ cấp (không bào tiêu hoá). Bên trong tiêu thể thứ cấp các hạt được tiêu hoá, chất hoà tan được chuyển vào dịch bào tương. Màng của không bào tiêu hoá cũng tách ra các túi vận chuyển nhỏ để hoàn trả vật liệu lipit cho màng bào tương. Cuối cùng tiêu thể thứ cấp với vật chất không tiêu hoá tạo thành thể cặn bã và được xuất bào. Cơ chế thực bào đóng vai trò rất quan trọng trong sự đề kháng của cơ thể đối với các tác nhân gây bệnh từ bên ngoài xâm nhập. Ngoài việc bất hoạt và tiêu hủy vi sinh vật, đại thực bào còn làm nhiệm vụ trình diện kháng nguyên của vi sinh vật cho lympho T nhận biết. Lympho T sau khi "nhận diện kháng nguyên" sẽ hoạt hoá và sản xuất kháng thể chống lại kháng nguyên đó. Ðại thực bào còn đóng vai trò trong việc tiêu hủy các tế bào già cũ trong cơ thể. Trung bình mỗi ngày, trong cơ thể người có hơn 1011 hồng cầu bị thực bào và tiêu hủy.

Từ khóa Gradient - Vận chuyển tích cực, thụ động - Hiệp vận, đồng vận, đối vận - Khuếch tán đơn giản - Protein kênh - Protein tải - Nhập bào - Xuất bào - Â? bào - Thực bào Bơm ATPaza: Bơm Na/K, Bơm H+, Gradient Na - Chế tiết liên tục, chế tiết có điều khiển - Lõm mặc áo - Nang mặc áo - Clathrin - Triskelion - Nang trần - Nang nhập bào - Thụ thể - Phối tử - Kháng nguyên - Kháng thể Tài liệu đọc thêm 1. James D.Watson: Molecular Biology of The Cell, third edition, Garland Publishing Inc., 1995. 2. P. Baudhuin: Cytologie, Université Catholique de Louvain, 1997. 3. W. E. Ganong: Review of Medical Physiology, thirteen edition, Lange medical book, 1991. 4. S. Silbernagl, A. Despopoulos: Atlas de poche de Physiologie, 2e édition, Flammarion, 1996

Education

Sinh Hoc Tap 1