TRƯỜNG ……………….
KHOA………………

TIỂU LUẬN CAO HỌC
Đề tài
Sinh học phân tử cao
học
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
MỞ ĐẦU 3
NỘI DUNG 4
1. Những đặc điểm cơ bản của màng tế bào 4
1.1. Đặc điểm chung của màng tế bào 4
2. Các protein màng 6
2.1. Protein xuyên màng (intrinsic protein) 6
2.2. Protein bề mặt màng (peripheric protein) 7
2.3. Vai trò chung của các protein màng 7
3. Protein mang vµ vai trß cña nã trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn c¸c chÊt qua mµng tÕ
bµo 8
3.1. C¸c protein vËn chuyÓn qua mµng 8
3.1.1. Protein mang 8
3.1.2. Protein kªnh 10
3.2. Qu¸ tr×nh vËn chuyÓn c¸c ion vµ ph©n tö nhá nhê protein mang qua mµng tÕ bµo
10
3.2.3. Protein mang vµ sù vËn chuyÓn tÝch cùc 13
KẾT LUẬN 15
TÀI LIỆU THAM KHẢO 16
2
MỞ ĐẦU
Màng sinh chất không phải là một hàng rào thụ động trong trao đổi

- Các protein đặc hiệu tạo nên các chức năng chuyên biệt của màng.
Các protein đóng vai trò là các bơm, kênh, thụ thể, các bộ máy chuyển đổi
năng lượng và các enzym. Các protein màng được gắn vào lớp lipid kép,
tạo ra môi trường thích hợp cho hoạt động của chúng.
- Màng được cấu thành bởi các cấu tử không liên kết cộng hoá trị với
nhau. Thành phần protein và các phân tử lipid được liên kết nhau bởi nhiều
tương tác không cộng hoá trị, chúng mang tính hợp tác. Đó là tương tác
kị nước, tương tác ion, liên kết hyđro, lực Vandecvan.
- Màng không đối xứng, hai bề mặt của một màng sinh chất thường
khác nhau về thành phần và tính chất của các phân tử lipid và protein.
- Màng là các cấu trúc lỏng. Các phân tử lipid khuếch tán nhanh chóng
trong mặt phẳng của màng, và các protein cũng vậy, trừ khi chúng bị neo
4
bởi các tương tác đặc hiệu. Ngược lại, đôi khi chúng cũng có thể quay
ngược lại qua màng. Màng có thể được coi là dung dịch hai chiều của các
protein và lipid có định hướng.
- Hầu hết các màng đều phân cực về điện, với phía trong màng tích điện
âm (thường là - 60 mV). Điện thế màng đóng vai trò rất quan trọng trong
việc vận chuyển, chuyển hoá năng lượng, và đặc tính dễ bị kích thích.
1.2 Chức năng chung của màng tế bào
- Duy trì hình dạng tế bào, che chắn và bảo vệ tế bào.
- Tham gia vào quá trình phân chia tế bào. Cụ thể màng tế bào
được nối với các nhiễm sắc thể tham gia vào phân chia tế bào.
- Tham gia vào phản ứng kết dính, màng tế bào có vai trò nhận biết và
thực hiện chức năng tương tác giữa các tế bào.
- Chức năng enzym: Sự xúc tác của các enzym trong hệ thống enzym
gắn mỏ neo vào màng (màng ti thể, màng lục lạp). Tạo ra năng lượng sinh
học, các phản ứng năng lượng trên màng và truyền năng lượng (màng ti thể,
màng lục lạp).
- Tham gia truyền tín hiệu quang hoá và tín hiệu điều hoà trao đổi chất

Hình 1. Protein rìa màng và protein xuyên màng
Ví dụ: Protein “băng 3” tìm thấy trong màng hồng cầu là một protein
xuyên màng mười hai lần, các phần xuyên qua lớp kép lipid bằng các chuỗi
6
xoắn anpha. Protein này bao gồm 930 acid amin và có vai trò rất quan trọng
trong chức năng vận chuyển O2 và CO2 của hồng cầu.
2.2. Protein bề mặt màng (peripheric protein)
Các protein này thường liên kết với lớp lipid kép thông qua liên kết
cộng hoá trị với một phân tử photpholipid và nằm ở bề mặt ngoài màng sinh
chất hoặc bề mặt trong của màng (phía cytosol).
- Các protein bề mặt ngoài màng thường liên kết với gluxit cộng hoá trị
tạo nên các glycoprotein.
- Protein bề mặt trong màng phía tế bào chất thường liên kết với các
protein tế bào chất như ankyrin và qua ankyrin liên hệ với bộ khung tế
bào (Cytoskeleton) tạo ra hệ thống neo màng và điều chỉnh hình dạng tế bào.
2.3. Vai trò chung của các protein màng
Một số chức năng sinh học điển hình của các protein màng có thể được
liệt kê như sau:
- Chức năng cấu trúc: Tham gia vào thành phần cấu trúc của màng
(cùng với phospholipid). Trong khi photpholipid tạo nên tính linh hoạt, dễ
thay đổi hình dạng của màng thì protein lại giúp cho màng có được tính ổn
định tương đối.
- Chức năng vận chuyển vật chất qua màng: Phần lớn các protein màng
đóng vai trò là các kênh vận chuyển vật chất giữa môi trường bên trong và
môi trường bên ngoài, có thể là kênh vận chuyển thụ động (các lỗ protein
vận chuyển nước) hoặc kênh vận chuyển chủ động (còn gọi là các bơm ion
như: bơm Ca
2+
, bơm Na
+

chất vận chuyển chủ yếu: mang (carrier) và kênh (channel). Protein
mang liên kết với cơ chất của chúng với sự đặc hiệu cao, xúc tác sự vận
chuyển với tốc độ dới xa các giới hạn khuyếch tán tự do, và đợc bão hòa
trong khả năng nh là các enzyme; có vài nồng độ cơ chất cao hơn, sự tăng
nồng độ nh thế cũng không làm tăng tốc độ của hoạt động.
Kênh (channel) nói chung cho phép sự chuyển qua màng lớn hơn so
với sự chuyển bằng protein mang, tốc độ đến gần giới hạn của sự khuếch
tán tự do. Các kênh tỏ ra kém đặc hiệu cấu hình so với chất mang và thờng
không bão hòa. Hầu hết các kênh là phức hợp olygometric của một vài tiểu
đơn vị riêng biệt, trong khi đó một vài protein mang có chức năng nh là
monomeric protein. Sự phân loại nh protein mang hoặc protein kênh là sự
phân biệt chủ yếu nhất trong các chất vận chuyển. Trong mỗi loại đó là các
siêu họ các loại khác nhau đợc xác định không chỉ bởi các tần suất lặp lại
chủ yếu mà còn bởi cấu trúc bậc hai của chúng.
8
Bảng 1. Hệ thống phân loại chất vận chuyển
Chú thích: Ba nhóm chính tơng ứng với các nhóm 1, 2, 3
Vài kênh đợc cấu trúc chủ yếu các đoạn qua màng xoắn , các kênh
khác bằng cấu trúc barrel (bảng 1). Trong các protein mang, một vài
khuyếch tán dễ dàng đơn giản theo chiều xuống gradient nồng độ, chúng là
siêu họ uniporter. Những cái khác (vận chuyển tích cực) có thể hớng các cơ
chất qua màng theo chiều ngợc gradient nồng độ, một số sử dụng năng lợng
cung cấp trực tiếp bằng các phản ứng hóa học (vận chuyển tích cực sơ cấp)
9
và số khác thì liên quan với sự vận chuyển ngợc chiều một cơ chất và sự vận
chuyển xuôi chiều của cơ chất khác (sự vận chuyển tích cực thứ phát.
3.1.2. Protein kênh
Protein kênh (channel protein), trên một phơng diện khác, nó không
liên kết với chất tan, chúng tạo ra các lỗ thân nớc, nó kéo dài qua lớp lipit
kép. Khi các kênh này mở, chúng cho phép các chất tan đặc biệt (thờng là

chuyển bởi protein mang có thể vừa bị động vừa tích cực, ngợc lại vận
chuyển bởi kênh thờng là bị động (Hình 3).
Hình 3. Sự vận chuyển bị động xuống theo gradient điện hoá với
vận chuyển tích cực ngợc với gradient điện hoá
3.2.2. Ionophor có thể sử dụng nh là công cụ để tăng cờng khả năng
thấm của màng đối với ion đặc biệt
Ionophor là các phân tử nhỏ, nó hoà tan trong lớp lipit kép và tăng cờng
khả năng thấm của ion vô cơ. Hầu hết chúng đợc tổng hợp bởi vi khuẩn nh là
một vũ khí sinh học để chống lại đối thủ cạnh tranh hay kẻ gây hại. Chúng đ-
ợc các nhà tế bào học sử dụng rộng rãi để tăng tính thấm ion của màng trong
việc nghiên cứu lớp lipit kép tổng hợp, tế bào hoặc bào quan.
Có 2 nhóm ionophor: Mobile ion carrier và chennel former (Hình 4).
Cả 2 nhóm đều hoạt động bằng cách bảo vệ sự xâm nhập các ion vận chuyển
sao cho nó có thể xâm nhạp vào bên trong phần sơ nớc của màng lipíd kép.
Vì ionophor không kết nối với nguồn năng lợng, chúng cho phép sự chuyển
động có bao bọc của các ion xuôi theo gradient điện hoá của chúng.
11
Hình 4. Mobile ion carrier và channel forming ionophor
Valinomycin là một ví dụ cho mobile ion carrier. Nó là một polymer
vòng, vận chuyển K
+
xuống theo chiều xuống gradient điện hoá bằng cách
gắn K
+
lên một phía của màng, khuyếch tán qua lớp lipíd kép và giải phóng
ra phía kia.
Ionophor A23187 là một ví dụ khác về mobile ion carrier, nhng nó
vận chuyển ion hoá trị 2 nh Ca
2+
và Mg

, đây là cơ sở tồn tại của tế bào.
3.2.3. Protein mang và sự vận chuyển tích cực
Quá trình một protein mang chuyển một phân tử chất tan qua lớp lipít
kép tơng đơng với một phản ứng enzym cơ chất và protein mang đã tập
trung giống nh các enzym liên kết màng đặc biệt. Mỗi một protein mang
chứa một hay nhiều hơn một vị trí lên kết đặc trng với chất mang (cơ chất).
Khi chất mang đã bão hoà nghĩa là khi tất cả các vị trí liên kết đã bị chiếm
hết, thì tốc độ vận chuyển đạt tối đa. Tốc độ này gọi là Vmax, nó đặc trng
cho chất mang riêng biệt. Thêm vào nữa mỗi protein mang có một hằng số
liên kết đặc trng của nó. K
M
cân bằng nồng độ chất tan khi tốc độ vận
chuyển bằng giá trị số tối đa (Hình 6).
Hình 6. Động học của khuyếch tán đơn giản so với
khuyếch tán điều khiển bằng chất mang
Cũng nh đối với enzyme, sự liên kết chất tan có thể bị khoá bởi chất ức
chế cạnh tranh (chúng cạnh tranh chiếm các vị trí tơng tự và có thể hay
không có thể vận chuyển bởi các chất mang) hoặc các chát ức chế không
cạnh tranh ( chúng liên kết vào vị trí khác và làm thay đổi cấu trúc của chất
mang). Ngợc với các enzyme cơ chất bình thờng, các chất tan đã đợcvận
chuyển thờng không bị thay đổi hoá trị do protein mang.
Vài protein mang vận chuyển một cách đơn giản từ phía này của màng
đến phía khác của màng ở một tỷ lệ đã xác định nh trên bởi Vmax và K
M
.
Chúng đợc gọi là uniporter, những protein khác động học phức tạp hơn, chức
năng nh là một chất vận chuyển kép đôi trong đó chất vận chuyển của một
chất tan phụ thuộc vào sự kích thích hay sự vận chuyển bình thờng của chất
tan thứ hai, vừa trong hớng tơng tự (symport) hoặc trong hớng ngợc lại
(antiport) (Hình 7).

lipít thì sẽ có nhiều A gắn vào protein mang ở cấu hình pong và sẽ có sự vận
chuyển A xuống theo chiều gradient điện hoá.
Protein mang, nay đã đợc biết là một protein vắt qua màng nhiều lần,
nó không giống với quan niệm cho rằng chúng luôn luôn lộn vòng trong
màng hay con thoi lui tới qua lớp lipít kép nh chúng ta đã có lần quan niệm
trớc đây.
Nh chúng ta sẽ thảo luận sau đây, nó đòi hỏi 1 sự thay đổi nhỏ trong
mô hình đợc chỉ ra trong hình 8. Để liên kết protein mang với nguồn năng l-
ợng (nh là sự thuỷ phân ATP, hoặc một gradient ion để bơm ion ngợc
gradient điện hoá.
Trong thực tế, so sánh vài protein mang vi khuẩn với protein màng
động vật có vú phù hợp với ý kiến cho rằng cần phải có khác nhau chút ít
trong mô hình phân tử giữa protein mang vận chuyển tích cực và protein
mang vận chuyển bị động. Vài protein trong vi khuẩn sử dụng năng lợng
giữ trong gradient H
+
qua màng nguyên sinh để điều khiển việc vận chuyển
các loại đờng khác nhau thì cũng có cấu trúc tơng tự nh protein mang vận
chuyển glucoza bị động ở tế bào động vật. Điều đó gợi ý một mối quan hệ
tiến hoá giữa các protein mang đó và cho tầm quan trọng của đờng nh là
một nguồn năng lợng quan trọng. Điều này cũng không ngạc nhiên nếu siêu
họ các chất vận chuyển dờng này là chất vận chuyển cổ điển.
KT LUN
Dũng cỏc ion v cỏc phõn t nh c vn chuyn qua mng t bo
nh cỏc protein mang thc hin chc nng ca cỏc bm ion.
Cỏc bm ion thc hin vai trũ sinh hc trờn bng c ch vn chuyn
tớch cc, cú s dng nng lng t s phõn hy phõn t ATP bng chớnh
hot ng enzym ATPase ca chỳng (bm Na
+
-K

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS. TS. Nguyễn Hoàng Lộc (Chủ biên) (2007), Giáo trình sinh
học phân tử, Nxb Đại học Huế.
2. GS. TS. Đỗ Ngọc Liên (2007), Sinh học phân tử màng tế bào (Tập
1). Nxb Đại học quốc gia Hà Nội.
3. GS. TS. Đỗ Ngọc Liên (2007), Sinh học phân tử màng tế bào (Tập
2). Nxb Đại học quốc gia Hà Nội.
4. Hoàng Văn Mại (2007), Sinh học phân tử màng tế bào. Nxb Đại học
Vinh.
5. Đái Duy Ban & Đỗ Đính Hồ (1986), Sinh học phân tử của màng tế
bào, Nxb Y học.
6. Võ Thị Phương Lan (2006), Giáo trình sinh học phân tử tế bào và
ứng dụng, Nxb Giáo dục,. 191tr.
16
7. Hoàng Đức Cự (1998), Sinh học đại cương : Sinh học phân tử - tế
bào, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội, 178tr.
8. Lê Đức Trình (2001), Sinh học phân tử của tế bào, Nxb Khoa học và
Kỹ thuật, 264tr.
9. Nguyễn Như Hiền. (2009), Công nghệ sinh học (Tập 1: Sinh học
phân tử và tế bào - cơ sở khoa học của công nghệ sinh học), Nxb
Giáo dục, 227tr.
17