Sinh học - Vận chuyển các chất qua màng tế bào

Vận chuyển các chất qua màng tế bào Các tế bào để thực hiện được chức năng của mình thì luôn cần trao đổi chất với môi trường bên ngoài (của tế bào). Chúng cần nhận O2 và các chất dinh dưỡng cũng như thải ra CO2 và các chất thải từ các chuyển hóa. Có 2 cơ chế vận chuyển các chất qua màng tế bào: vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động giúp tế bào trong việc này. 1. Vận chuyển thụ động (khuếch tán) Vận chuyển thụ động hay khuếch tán là phương thức vận chuyển các chất theo gradient nồng độ, nghĩa là các chất được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Do vậy không cần năng lượng ATP. Khuếch tán gồm 2 loại: khuếch tán đơn giản và khuếch tán qua kênh protein. O2, CO2 là những chất tan trong lipid, vì vậy chúng có thể khuếch tán trực tiếp qua màng tế bào – gồm đa phần là phospho lipid (miễn là có sự chênh lệch về nồng độ giữa trong và ngoài tế bào). Đây là sự khuếch tán đơn giản Sự khuếch tán đơn giản này diễn ra ở các phế nang của phổi. Mao tĩnh mạch mang máu giàu CO2 đến các phế nang, tại đây do có sự chênh lệch về nồng độ nên CO2 khuếch tán từ máu → phế nang, CO2 được tống ra ngoài thông qua động tác thở ra. Đồng thời nồng độ O2 trong phế nang cao hơn trong máu (nhờ động tác hít vào) nên O2 lại được khuếch tán từ phế nang vào máu, máu trở nên giàu O2 sẽ trở về tim để tim bơm đi khắp cơ thể. Các chất còn lại, muốn vào hay ra khỏi tế bào thì đều cần một kênh protein đặc hiệu ở trên màng tế bào. Ví dụ kênh Na+ có vai trò vận chuyển ion Na+, kênh K+ giúp vận chuyển ion K+ nếu không có những kênh protein này thì các ion trên không thể ra vào tế bào được. Loại vận chuyển này gọi là khuếch tán qua kênh protein Nồng độ Na+ ngoài tế bào là 142 mEq/L, nồng độ Na+ bên trong tế bào chỉ là 10 mEq/L nên Na+ có xu hướng khuếch tán từ ngoài vào trong tế bào. Kênh Na+ đảm nhiệm vai trò này. Hình tròn đỏ là “cánh cổng” của kênh. Khi cổng mở thì các ion Na+ sẽ đi qua kênh để vào bên trong tế bào. Khi cổng đóng thì các ion Na+ sẽ không đi qua được. 2 Vận chuyển chủ động Không phải lúc nào các chất cũng được vận chuyển theo chiều của gradient nồng độ. Đôi khi, vì một lý do nào đó, chúng phải di chuyển ngược chiều của gradient nồng độ - từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao, để thực hiện được điều này màng tế bào phải có những “máy bơm” – bản chất là các protein xuyên màng – để bơm các ion đi vào, đi ra tế bào ngược chiều gradient nồng độ. Chúng ta cùng xem cách vận hành của bơm Na+ K+ ATPase để hiểu hơn về loại vận chuyển này. Nồng độ ion Na+ ở ngoài tế bào (142 mEq/L) cao hơn bên trong (10 mEq/L). Ngược lại nồng độ ion K+ ở trong tế bào (140 mEq/L) lại cao hơn bên ngoài (4 mEq/L). Trong trường hợp này máy bơm sẽ giúp các ion di chuyển ngược chiều gradient nồng độ Bước 1: 3 ion Na+ bên trong tế bào bám vào bơm Bước 2: 3 ion Na+ đó được bơm ra ngoài tế bào (đi ngược chiều nồng độ của Na+), cần năng lượng ATP Bước 3: 2 ion K+ bên ngoài bám vào bơm Bước 4: 2 ion K+ đó được bơm vào trong tế bào (ngược chiều nồng độ của K+), cần năng lượng ATP Bơm Na+ K+ ATPase đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành điện thế nghỉ của màng tế bào (điện thế nghỉ là gì chúng ta sẽ cùng thảo luận ở những chương sau) Bơm H+ K+ ATPase ở dạ dày Dạ dày gồm nhiều tuyến, mỗi tuyến dạ dày được cấu thành từ nhiều loại tế bào, trong đó có một loại tế bào có tên là tế bào thành (parietal cell), trên màng của nó có bơm H+ K+ ATPase, bơm ion H+ vào dịch vị (chứa đầy trong lòng tuyến) để tạo pH ~ 1 cho dịch vị dạ dày. Dịch vị có vai trò trong việc tiêu hóa protein. Bơm vận chuyển chủ động còn có vai trò trong việc hình thành sự co cơ giúp ta vận động, làm việc; trong quá trình tái hấp thu một số chất ở thận; trong việc vận chuyển đường glucose vào trong tế bào... Trong điều trị, bệnh nhân được dùng thuốc, các phân tử thuốc muốn vào tế bào cũng nhờ 2 phương thức vận chuyển như trên. Mọi thắc mắc, góp ý vui lòng gửi về gmail: Sharringkienthucy@gmail.com Chúng tôi xin chân thành cảm ơn