trao đổi chất trong tế bào - thông tin tế bào

TRAO ĐỔI CHẤT QUA MÀNG SINH CHẤT
I. Khái niệm trao đổi chất qua màng tế bào
- Trao đổi chất qua màng tế bào là quá trình vận chuyển các chất ra, vào tế bào qua màng tế bào.
- Màng sinh chất bao bọc và bảo vệ toàn bộ phần bên trong của tế bào, ngăn cách chúng
với phần bên ngoài tế bào.
- Màng sinh chất kiểm soát sự vận chuyển các chất đi vào và đi ra khỏi tế bào. Màng
sinh chất còn đóng vai trò quan trọng trong sự tương tác, truyền thông tin giữa các tế bào.
- Các phân tử protein nằm xen kẽ trong lớp lipid kép của màng sinh chất tạo thành cấu trúc "khảm lỏng".
- Các phân tử phospholipid có đuôi kị nước quay vào nhau, phía giữa hai lớp, làm ổn
định cấu trúc màng. Các đầu ưa nước quay ra phía ngoài hoặc phía trong màng, tiếp
xúc với môi trường nước xung quanh. Chúng chỉ cho một số phân tử nhất định đi qua dễ dàng.
→ Màng sinh chất có tính thấm chọn lọc.
- Các phân tử sterol nằm xen kẽ giữa các phân tử phospholipid có vai trò đảm bảo tính lỏng của màng.
→ Màng sinh chất có sự mềm dẻo, linh hoạt.
- Các phân tử protein sắp xếp khác nhau gồm:
• Protein xuyên màng (phân tử xuyên qua lớp phospholipid).
• Protein bám màng hoặc rìa màng (phân tử chỉ bám vào phân tử protein khác).
- Carbohydrate liên kết với phân tử protein và lipid tạo thành các phân tử glycoprotein
và glycolipid đóng vai trò làm tín hiệu nhận biết, tham gia tương tác, truyền thông tin giữa các tế bào.
II. Các cơ chế trao đổi chất qua màng tế bào
1. Vận chuyển thụ động
- Vận chuyển thụ động là kiểu khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ chất tan cao đến
nơi có nồng độ chất tan thấp - xuôi chiều gradient nồng độ, vì vậy không cần tiêu tốn năng lượng.
- Các chất có thể khuếch tán qua lớp kép phospholipid hoặc qua các protein xuyên màng.
a. Khuếch tán đơn giản
- Khuếch tán đơn giản là sự khuếch tán của
các chất qua lớp phospholipid.
- Do lớp kép phospholipid có tính kị nước,
không phân cực nên chỉ những chất không
phân cực và có kích thước nhỏ mới có thể đi qua. - Tốc độ khuếch tán qua lớp
kép phospholipid phụ thuộc vào:
• Bản chất của chất khuếch tán.
• Sự chênh lệch nồng độ các chất bên trong và ngoài màng.
• Thành phần hoá học của lớp kép phospholipid.
b. Khuếch tán tăng cường
- Những chất không thể khuếch tán qua lớp kép phospholipid của màng tế bào có thể
ra, vào tế bào nhờ các kênh chuyên biệt - protein xuyên màng.
→ Đây là khuếch tán tăng cường.
- Các protein xuyên màng làm nhiệm vụ vận chuyển các chất được chia thành nhiều loại:
• Protein kênh: tạo nên các đường ống hay các lỗ trên màng cho từng loại chất đi qua.
• Protein màng: cấu hình biến đổi khi chúng liên kết với chất cần vận chuyển.
- Khuếch tán qua các kênh protein có tính
đặc thù cao vì mỗi kênh chỉ có thể vận
chuyển những chất nhất định.
Khuếch tán qua lớp kép phospholipid và khuếch tán qua kênh protein xuyên màng c. Thẩm thấu
- Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng tế bào.
- Tốc độ thẩm thấu của nước phụ thuộc vào áp suất thẩm thấu của tế bào.
- Dựa vào nồng độ chất tan trong dung dịch có dung môi là nước, người ta chia môi
trường bên trong và bên ngoài tế bào thành các loại:
• Ưu trương: môi trường bên ngoài chứa nồng độ chất tan cao hơn tổng nồng độ chất tan trong tế bào.
• Đẳng trương: môi trường bên ngoài có nồng độ chất tan bằng nồng độ các chất tan trong tế bào.
• Nhược trương: môi trường bên ngoài tế bào chứa nồng độ chất tan thấp hơn
tổng nồng độ chất tan trong tế bào.
Môi trường ưu trương
Môi trường đẳng trương
Môi trường nhược trương
Nồng độ chất tan MT > Nồng độ chất tan MT = TB
Nồng độ chất tan MT < TB TB
Nước đi ra ngoài MT = nước Nước đi ra ngoài MT Nước đi vào trong TB đi vào TB TB bị co lại TB giữ nguyên hình dạng
TB bị trương lên, có thể vỡ
2. Vận chuyển chủ động
- Vận chuyển chủ động là kiểu vận
chuyển các chất qua màng từ nơi có
nồng độ chất tan thấp tới nơi có
nồng độ chất tan cao (ngược chiều
gradient) và cần tiêu tốn năng lượng. Vận chuyển chủ động
3. Vận chuyển vật chất nhờ biến dạng màng tế bào
- Các phân tử lớn như protein, polysaccharide,... được vận chuyển trong các túi được
hình thành từ màng thông qua sự nhập bào và xuất bào.
→ Đây cũng là một dạng vận chuyển chủ động và tiêu tốn năng lượng.
Quá trình nhập bào và xuất bào
- Trong quá trình nhập bào, tế bào có thể vận chuyển các phân tử lớn hay thậm chí cả tế
bào khác (sự thực bào) hoặc một lượng lớn chất lỏng (sự ẩm bào).