Vận chuyển thụ động qua màng bào tương

2013-04-11 08:07 AM

Khuếch tán đơn giản, là hình thức khuếch tán trong đó các phân tử vật chất được vận chuyển, từ nơi nồng độ cao đến nồng độ thấp.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Sự vận chuyển qua màng được thực hiện thông qua 3 hình thức chính: (1) vận chuyển thụ động (passive transport), không tiêu tốn năng lượng, (2) vận chuyển chủ động (active transport), cần tiêu tốn năng lượng và (3) hình thức vận chuyển bằng các túi (vesicular transport).

Khuếch tán đơn giản (simple diffusion)

Khuếch tán đơn giản là hình thức khuếch tán trong đó các phân tử vật chất được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp và không tiêu tốn năng lượng.

Sự khác biệt về nồng độ của một chất 2 bên màng bào tương tạo nên một gradient nồng độ. Sự khác biệt này làm cho các phần tử chất đó đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp cho tới khi đạt tới sự cân bằng động ở hai bên màng mà không đòi hỏi phải cung cấp năng lượng.

Hình: Sự khuếch tán qua màng bào tương.

a. khuếch tán qua lớp lipid kép; b. khuếch tán qua kênh.

1. dịch ngoại bào; 2. màng bào tương; 3. bào tương; 4. lớp phospholipid kép; 5. H₂O, O₂, CO_2,N_2,các steroid, vitamin trong mỡ, glycerol, rượu, ammonia; 6. kênh; 7. lỗ; 8. protein xuyên màng.

Sau khi đã đạt được cân bằng, sự khuếch tán của các phân tử vẫn được tiếp tục duy trì tuy nhiên nồng độ của chúng ở hai bên màng không thay đổi.

Hiện tượng này phụ thuộc vào động năng (kinetic energy) của các phần tử nên sự khuếch tán sẽ xảy ra nhanh hơn khi (1) nhiệt độ tăng, (2) gradient nồng độ lớn và (3) vật thể có kích thước nhỏ.

Các phân tử tan trong lipid như oxygen, doxide carbon, nitrogen, các steroid, các vitamin tan trong lipid như A, D, E và K, glycerol, rượu và ammonia có thể đễ dàng đi qua lớp phospholipid kép của màng bào tương theo cả 2 phía bằng hình thức này (hình). Tốc độ khuếch tán của chúng tỷ lệ thuận vào khả năng tan trong lipid của các phân tử.

Các phần tử có kích thước nhỏ không tan trong lipid cũng có thể khuếch tán qua màng theo hình thức này thông qua các kênh (hình 4), như các ion natri (Na+), ion kali (K+), ion calci (Ca2+), ion clo (Cl-), ion bicarbonate (HCO3-) và urê. Tốc độ khuếch tán của chúng tỷ lệ thuận với kích thước phân tử, hình dạng và điện tích của các phần tử.

Nước không những dễ dàng đi qua lớp phospholipid kép mà còn khuếch tán qua các kênh này.

Hiện tượng thẩm thấu (osmosis)

Hiện tượng thẩm thấu là hiện tượng vận chuyển thụ động của các phân tử nước từ nơi có nồng độ nước cao (có nồng độ chất hòa tan thấp) tới nơi có nồng độ nước thấp (có nồng độ chất hòa tan cao). Một dung dịch có nồng độ các chất hòa tan càng cao thì áp lực thẩm thấu càng lớn và ngược lại.

Gradient áp lực thẩm thấu được hình thành hai bên màng do sự có mặt của các chất hoà tan với các nồng độ khác nhau ở mỗi bên.

Dưới tác động của áp lực thẩm thấu nước sẽ di chuyển từ nơi có áp lực thẩm thấu thấp đến nơi có áp lực thẩm thấu cao để đạt đến sự cân bằng áp lực thấm thấu.

Bình thường áp lực thẩm thấu ở trong tế bào cân bằng với áp lực thẩm thấu trong dịch ngoại bào nhờ đó thể tích của tế bào duy trì được sự hằng định một cách tương đối, trong khi đó áïp lực thẩm thấu của huyết tương lại cao hơn so với dịch kẻ bao quanh các thành mao mạch, sự khác biệt này làm nước sẽ di chuyển từ phía mô kẻ và trong lòng mao mạch. Các tình huống làm giảm áp lực thẩm thấu của huyết tương sẽ làm ứ trệ nước trong dịch kẻ và dịch ngoại bào.

Hiện tượng khuếch tán qua trung gian (facilitated diffusion)

Hiện tượng khuếch tán qua trung gian (hình 5) là hiện tượng khuếch tán của các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp nhờ vai trò trung gian của các protein đóng vai trò chất vận chuyển trên màng bào tương. Tốc độ của kiểu khuếch tán này phụ thuộc vào sự khác biệt về nồng độ của chất được vận chuyển ở hai bên màng và số lượng của các chất vận chuyển đặc hiệu.

Trong cơ thể các ion, urê, glucose, fructose, galactose và một số vitamin không có khả năng tan trong lipid để đi qua lớp phospholipid kép của màng sẽ di chuyển qua màng theo hình thức này.

Ví dụ: Glucose là một trong những chất quan trọng đối với hoạt động sống của tế bào được vận chuyển vào theo hình thức khuếch tán qua trung gian để đi vào trong tế bào, quá trình này diễn ra theo các bước trình tự như sau:

Hình: Sự khuếch tán qua màng trung gian.

1. dịch ngoại bào; 2. màng bào tương; 3. bào tương; 4. protein xuyên màng; 5. gradien nồng độ.

Glucose gắn vào chất vận chuyển đặc hiệu ở phía bên ngoài màng, các chất vận chuyển này khác nhau tùy theo từng loại tế bào.

Chất vận chuyển thay đổi hình dạng.

Glucose đi qua màng và giải phóng vào trong tế bào, tại đây enzyme kinase sẽ gắn một nhóm phosphat vào phân tử glucose để tạo thành glucose 6-phosphate. Phản ứng này giúp duy trì nồng độ glucose trong tế bào luôn luôn ở mức thấp tạo điều kiện cho glucose luôn luôn được vận chuyển vào bên trong.

Bài viết cùng chuyên mục

Ô xy của tế bào: sự chuyển hóa và sử dụng

Càng tăng nồng độ của ADP làm tăng chuyển hóa và sử dụng O2 (vì nó kết hợp với các chất dinh dưỡng tế bào khác nhau) thì càng tăng giải phóng năng lượng nhờ chuyển đổi ADP thành ATP.

Điều hòa hoạt động của tim bằng cơ chế thần kinh

Cơ chế điều hòa hoạt động tim thông qua phản xạ thần kinh và thể dịch, là yếu tố đặc biệt quan trọng để tăng cung lượng tim khi mạng ngoại vi giám, tăng tuần hoàn tĩnh mạch.

Receptor: sự thích nghi và chức năng dự báo receptor tốc độ

Sự thích ứng của các loại thụ thể khác nhau cho thấy sự thích nghi nhanh chóng của một số thụ thể và sự thích ứng chậm của những thụ thể khác.

Trung tâm hô hấp: điều hòa chức năng hô hấp

Các trung tâm hô hấp bao gồm các nhóm tế bào thần kinh nằm song song hai bên ở hành tủy và cầu não của thân não. Nó được chia thành ba nhóm noron chính.

Tủy sống: tổ chức hoạt động chức năng vận động

Mỗi đốt tủy có hàng triệu neurons trong chất xám. Đặt sang một bên các neuron trung gian truyền tín hiệu cảm giác, chúng ta có 2 loại neurons còn lại: neurons vận động tại sừng trước tủy sống và các neurons liên hợp.

Vùng vận động sơ cấp: chức năng vận động của vỏ não và thân não

Vỏ não vận động được chia làm 3 vùng nhỏ, mỗi vùng lại có bản đồ hình chiếu riêng cho các nhóm cơ và có những chức năng riêng biệt: vùng vận động sơ cấp, vùng tiền vận động, vùng vận động bổ sung.

Chức năng thưởng và phạt của hệ limbic

Hiện tượng kích động được kìm hãm bởi các xung động ức chế từ nhân bụng của vùng dưới đồi. Hơn nữa, hải mã và vùng vỏ limbic trước, đặc biệt là hồi đài và hồi dưới thể chai giúp kìm hãm hiện tượng kích động.

Hệ thần kinh trung ương: so sánh với máy tính

Trong các máy tính đơn giản, các tín hiệu đầu ra được điều khiển trực tiếp bởi các tín hiệu đầu vào, hoạt động theo cách tương tự như phản xạ đơn giản của tủy sống.

Dịch vào ra của cơ thể: cân bằng trong trạng thái ổn định

Dịch trong cơ thể rất hằng định, bởi vì nó liên tục được trao đổi với môi trường bên ngoài cũng như với các bộ phận khác trong cơ thể.

Cơn nhịp nhanh nhĩ: rối loạn nhịp tim

Nhanh nhĩ hay nhanh bộ nối (nút), cả hai đều được gọi là nhịp nhanh trên thất, thường xảy ra ở người trẻ, có thể ở người khỏe mạnh, và những người này thông thường có nguy cơ nhịp nhau sau tuổi vị thành niên.

Điều hòa vận động: vai trò của phản xạ gân

Các thụ thể ở gân cũng có đáp ứng động và đáp ứng tĩnh giống như suốt cơ, đáp ứng mạnh mẽ với sự thay đổi đột ngột trương lực cơ rồi ngay sau đó giảm xuống, đáp ứng một cách yếu hơn nhưng bền vững hơn để duy trì trạng thái trương lực cơ mới.

Khả năng duy trì trương lực của mạch máu

Khả năng thay đổi trương lực của tĩnh mạch hệ thống thì gấp khoảng 24 lần so với động mạch tương ứng bởi vì do khả năng co giãn gấp 8 lần và thể tích gấp khoảng 3 lần.

Nồng độ canxi và phosphate dịch ngoại bào liên quan với xương

Tinh thể xương lắng đọng trên chất căn bản xương là hỗn hợp chính của calcium và phosphate. Công thức chủ yếu của muối tinh thể, được biết đến như là hydroxyapatit.

Áp suất thẩm thấu keo của dịch kẽ

Về mặt định lượng, người ta thấy trung bình áp suất thẩm thấu keo dịch kẽ cho nồng nồng của protein là khoảng 8 mmHg.

Các chuyển đạo trước tim (chuyển đạo ngực): các chuyển đạo điện tâm đồ

ECG của tim người khỏe mạnh như ghi lại từ sáu chuyển đạo ngực tiêu chuẩn. Vì các mặt của tim là gần với thành ngực, mỗi chuyển đạo ngực ghi lại chủ yếu là điện thế của hệ cơ tim ngay bên dưới điện cực.

Cơ tâm thất của tim: sự dẫn truyền xung động

Các cơ tim bao phủ xung quanh tim trong một xoắn kép, có vách ngăn sợi giữa các lớp xoắn; do đó, xung động tim không nhất thiết phải đi trực tiếp ra ngoài về phía bề mặt của tim.

Thông khí thở: sự thích nghi của những người ở vùng cao

Cho dù những người ở đồng bằng có thể chuyển lên sống ở vùng cao trên 10 năm, nhưng vẫn không thể thích nghi tốt với độ cao băng những người bản xứ xét về mọi khía cạnh.

Ống bán khuyên nhận biết sự quay đầu

Khi dừng quay đột ngột, những hiện tượng hoàn toàn ngược lại xảy ra: nội dịch tiếp tục quay trong khi ống bán khuyên dừng lại. Thời điểm này, vòm ngả về phía đối diện, khiến tế bào lông ngừng phát xung hoàn toàn.

Chuyển động mắt theo đuổi: chú ý các đối tượng chuyển động

Nếu một đối tượng chuyển động lên xuống kiểu sóng với tốc độ vài lần mỗi giây, mắt đầu tiên có thể không chú ý vào nó. Tuy nhiên, sau một giây hoặc lâu hơn, mắt bắt đầu cử động bằng cách giật.

Tế bào ung thư ở cơ thể người

Xét rằng hàng nghìn tỷ tế bào mới được hình thành mỗi năm ở người, một câu hỏi hay hơn có thể được hỏi tại sao tất cả chúng ta không phát triển hàng triệu hay hàng tỷ tế bào đột biến ung thư.

Cơ chế sinh lý điều nhiệt cơ thể

Điều hoà thân nhiệt là quá trình cơ thể điều chỉnh, cân đối cường độ sinh nhiệt và thải nhiệt sao cho nhiệt độ trung tâm duy trì gần điểm chuẩn 37oC. Khi nhiệt độ cơ thể tăng cao hơn mức này, tốc độ thải nhiệt cao hơn sinh nhiệt để đưa thân nhiệt trở về 37oC.