Chương 5
SỰ TRAO ĐỔI VẬT CHẤT GIỮA TẾ BÀO
VÀ MÔI TRƯỜNG
Màng tế bào đóng vai trò vận chuyển vật chất ra vào tế bào, tiếp nhận và truyền đạt
thông tin từ ngoài vào, duy trì một môi trường riêng cho tế bào so với môi trường. Màng bào
quan thì duy trì một môi trường riêng cho bào quan so với bào tương. Sự vận chuyển qua
màng tế bào được chia làm hai loại lớn: VẬN CHUYỂN VÀ ẨM THỰC BÀO
1. Vận chuyển thấm
Bao gồm vận chuyển thụ động, vận chuyển có trung gian và vận chuyển chủ động.
1.1 Vận chuyển thụ động - còn gọi là khuếch tán đơn thuần
Một số vật chất có phân tử nhỏ hòa tan trong nước, hòa vào lớp lipit kép của màng, đi
qua nó rồi hòa với dung dịch nước ở phía bên kia màng. Quá trình này có rất ít sự đặc hiệu. Ví
dụ về loại chất này là ethanol. Một số khí như oxy và CO2 cũng khuếch tán đơn thuần.
1.1.1 Đặc điểm của vận chuyển thụ động
- Chất vận chuyển không bị biến đổi hóa học
- Chất ấy không kết hợp với một số chất khác
- Vận chuyển không cần năng lượng
- Phụ thuộc vào gradient nồng độ hay điện thế (bên cao chuyển sang bên thấp)
- Vận chuyển là hai chiều, cân bằng giữa trong và ngoài tế bào
1.1.2 Điều kiện ảnh hưởng đến sự khuếch tán
- Độ lớn của chất (càng lớn qua càng chậm)
- Độ hòa tan các chất trong lipit (càng dễ hòa tan, càng dễ qua như alcol, aldehyt,
glycerol, các thuốc gây mê, ...)
87
Hình 5.1. Sơ đồ vận chuyển vật chất qua màng
- Gradient nồng độ :
+ Môi trường nhược trương: nồng độ chất hòa tan trong môi trường thấp hơn trong tế
bào: tế bào trong đó (động vật) sẽ bị trương bào rồi tan bào.
+ Môi trường ưu trương: nồng độ chất hòa tan trong môi trường cao hơn trong tế bào:
tế bào trong đó (động vật) sẽ bị teo và nếu là thực vật sẽ bị co nguyên sinh.
+ Môi trường đẳng trương: nồng độ chất hòa tan ở hai phía màng bằng nhau, môi

đơn của sinh vật đều là quay phải “D” trừ một vài ngoại lệ, đường L-glucose không vào được)
liên kết tạm thời với permease, permease biến dạng và đẩy glucose vào hồng cầu. Năng lượng
dùng cho vận chuyển không phải là của tế bào mà là từ gradient hóa học của glucose. Sự vận
chuyển glucose là hai chiều nhưng vì khi glucose vào đến bào tương là photphoryl hóa để
chuyển ngay thành glucose 6-photphat nên không ra được, một số ít phân tử glucose còn lại
tạo nên một môi trường nội bào nhược trương về glucose để thu hút thêm glucose vào tiếp.
(Một số anion như Cl
-
và HCO3
-
cũng được vận chuyển có trung gian)
Permease còn đưa cả một số đường đơn quay phải “D” khác không phải là glucose,
tần suất có thấp hơn so với tần suất đưa glucose, vì thế mà permease mang cái tên chung hơn :
D-hexose permease.
1.2.3. Vận chuyển một số anion qua màng:
Các ion Cl
-
và HCO
3
-
cũng vào màng hồng cầu nhờ vận tải viên protein tên là Band
3
,
1 protein xuyên màng có nhiều chức năng trong đó có việc vận chuyển Cl
-
và HCO
3
-
. Band
3

Na
+
: vận tải viên tên là K
+
Na
+
ATPaza.
Hồng cầu cũng như hầu hết tế bào động vật có yêu cầu K
+
cao và Na
+
thấp hơn so với
môi trường cho nên thường xuyên có sự bơm Na
+
ra và K
+
vào.
Nồng độ Na
+
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. Ðây là protein xuyên màng có tâm gắn K
+


bào cơ và trên
màng của tế bào
hồng cầu. Ở hồng cầu nó đẩy Ca
++
ra khỏi hồng cầu. Ở tế bào cơ nó bơm Ca
++
vào lưới nội
sinh chất thì cơ duỗi, khi bơm trả lại Ca
++
cho bào tương cơ thì cơ co. Ca
++
ATPaza cần Mg
++
để hoạt động.
- Ví dụ thứ ba là cái bơm protein (H
+
): tên nó là hệ thống vận chuyển proton phụ
thuộc ATP. Gặp ở màng tiêu thể phụ trách việc duy trì độ pH axit của tiêu thể bằng cách bơm
H
+
vào tiêu thể. Gặp màng thylacoit của lục lạp phụ trách tạo một gradient điện hóa giữa hai
phía của màng thylacoit do sự chênh lệch lớn về ion H
+
.
90
Hình 5.4. Vận chuyển chủ động
Chất mang
Ion cần vận
chuyển
Năng lượng

tích ion bào tương khác với điện tích ion môi trường làm cho giữa hai bề mặt của màng có
một hiệu số điện thế. Khi không có kích thích thì điện thế này ở trạng thái nghỉ tức là âm và
bằng mấy chục mV (tế bào thần kinh :-70 mV, cơ vân: -90 mV, cơ trơn :-50 mV). Sự kích
thích bằng hóa lý có thể mở đường cho ion ra vào ồ ạt làm mất trạng thái nghỉ, sang trạng thái
có thế năng mạnh. Các hiện tượng này làm cơ sở cho sự hình thành các luồng thần kinh và sự
co cơ.(Trong phạm vi một bài về vận chuyển chưa đề cập đến từng vai trò của từng loại lớn)
Gradient Na
+
cung cấp năng lượng cho vận chuyển chất khác:
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 glucose từ khoang ruột được hấp thu vào tế bào nhờ cơ
chế đồng vận với Na
+
, trong đó cả Na
+
và glucose 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
+

thức: ẩm bào (pinocytosys), nội thực bào (endocytosys), thực bào (phagocytosys) và ngoại tiết
bào (exocytosys).
91