VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT QUA MÀNG

I. ĐẠI 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. Đây 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. Đơn 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,

a. Vận chuyển phân tử
b. Vận chuyển khối lớn:
- Xuất bào
- Nhập bào

Âm bào
Nhập bào thụ thể
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 (tốc độ khuếch tán còn phụ
thuộc vào diện tích khuếch tán và đoạn đường đi). Độ 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 được thực hiện qua bất
kỳ vị trí nào của màng lipid kép. Phân tử khuếch tán “hoà tan” vào thành phần lipid
của màng và bằng cách đó lọt qua màng.
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

(dưới tác dụng của
enzym carbonic anhydraza). H
+
liên kết với Hemoglobin (Hb), còn HCO
3
-
khuếch tán
qua màng qua trung gian protein trở ra huyết tương. Như vậy, CO
2
được vận chuyển
khỏi mô dưới dạng ion hòa tan trong huyết tương của máu tĩnh mạch.
 Ở mao mạch phổi, HCO
3
-
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 CO
2
giảm thấp), ion HCO
3
-
kết hợp trở lại với H
+
và tạo thành CO
2
+ H
2
O. Nồng độ CO
2
+
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. Đây là

protein xuyên màng có tâm gắn K
+
phía ngoại bào và các tâm gắn Na
+
, 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


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.

- Protein kênh (chanel): là protein xuyên
màng làm nhiệm vụ trung gian vận chuyển
giống protein tải. Protein kênh 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.

 Protein kênh 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 10
6
ion đi qua!)
 Kênh ion thường không mở liên tục, mà có cơ chế mở và đóng kênh.
Bình thường kênh ở trạng thái đóng, khi có tác nhân tác động lên màng, kênh
mở ra tạm thời rồi đóng lại ngay. Tác nhân gây 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.

 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. Đối 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

hầu hết các tế bào, trong khi thực bào chỉ xảy ra ở một số loại tế bào. a. Âm bào:

 Âm 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. Âm 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.

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. Cholesterol 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. Đại 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.

 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. Đại 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 10
11
hồng cầu bị thực bào và tiêu hủy.’
_____________

Từ khóa

Gradient - Vận chuyển tích cực, thụ động - Hiệp vận, đồng vận, đối vận - Khuếch

Chọn B nếu (1) đúng, (2) đúng, (1) và (2) không có liên quan nhân quả.
Chọn C nếu (1) đúng, (2) sai.
Chọn D nếu (1) sai, (2) đúng.
Chọn E nếu (1) sai