Bài giảng Sinh học đại cương A1 - Chương 2: Cấu trúc và Chức năng của Màng tế bào

ein màng:
– Vận chuyển
– Xúc tác (enzyme)
– Dẫn truyền tín hiệu
– Nhận dạng tế bào – tế bào
– Cầu nối giữa các tế bào
– Gắn với khung xương tế bào và với dịch ngoại 
bào (ECM)
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
(a) Vận chuyển (b) Xúc tác (c) Truyền tín hiệu
ATP
Enzymes
Dẫn truyền tín hiệu
Phân tử tín hiệu
Thụ thể
(d) Nhận dạng tế bào
Glyco-
protein
(e) Cầu nối tế bào (f) Gắn với khung 
xương tế bào và với 
dịch ngoại bào (ECM)
Vai trò của các Carbohydrate trên màng
• Các tế bào nhận diện nhau bằng cách gắn vào các
phân tử trên bề mặt màng, thường là các
carbohydrate
• Các carbohydrate trên màng có thể liên kết với các
lipid tạo thành glycolipid hoặc với các protein tạo
thành glycoproteins
• Các carbohydrate trên mặt ngoài của màng khác
nhau giữa các loài, giữa các cá thể, thậm chí giữa
các tế bào trong cùng một cơ thể
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự tổng hợp màng
• Màng có mặt trong và mặt ngoài khác nhau
• Sự phân bố bất đối xứng của các proteins, lipids,
và carbohydrates trong màng tế bào được xác định
khi màng được tạo thành từ lưới nội chất và hệ
Golgi
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
5ER
1
Glycoproteins 
xuyên màng
Protein 
tiết
Glycolipid
2
Hệ Golgi
Túi 
chuyên 
chở
3
4
Protein 
tiết
Glycoprotein 
xuyên màng
Màng tế bào:
Mặt trong
Mặt ngoài
Glycolipid màng
Sự trao đổi chất qua màng
• Sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường xung
quanh được kiểm soát bởi màng tế bào
• Màng tế bào có tính thấm chọn lọc
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Tính thấm của lớp phospholipid kép
• Các phân tử kỵ nước (không phân cực) như các
hydrocarbons có thể hòa tan trong lớp lipid kép và
đi qua màng nhanh chóng
• Các phân tử phân cực như đường khó đi qua màng
hơn
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Các Protein chuyên chở
• Các protein chuyên chở (Transport proteins) cho
phép các chất ưa nước đi qua màng
• Một số protein chuyên chở được gọi là các protein
kênh (channel proteins) tạo thành một kênh ưa
nước cho phép một số phân tử và ion đi qua
• Một loại protein kênh được gọi là aquaporins hỗ
trợ sự di chuyển của nước qua màng
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
• Một số proteins khác được gọi là protein tải
(carrier proteins), có thể thay đổi hình dạng,
chuyển vị điểm gắn các chất từ phía này sang phía
khác của màng để đưa các chất này đi ngang qua
màng
• Mỗi phân tử protein chuyên chở có tính đặc hiệu
đối với các chất được chuyên chở
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự khuếch tán (Diffusion)
• Sự khuếch tán là xu hướng các phân tử phân bố
cách đều nhau trong một khoảng không gian xác
định
• Mặc dù mỗi phân tử di chuyển một cách ngẫu
nhiên, sự khuếch tán của một tập hợp phân tử được
biểu hiện bằng sự dịch chuyển theo một hướng
• Ở trạng thái cân bằng động (dynamic equilibrium),
sự di chuyển của các phân tử theo hướng này bằng
với sự di chuyển của các phân tử theo hướng ngược
lại
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
6Phân tử phẩm màu Màng
NƯỚC
Khuếch tán Khuếch tán
(a) Khuếch tán của 1 chất tan
Cân bằng
(b) Khuếch tán của 2 chất tan
Khuếch tán Cân bằng
Cân bằngKhuếch tán Khuếch tán
Khuếch tán
• Trong môi trường có nhiệt độ và áp suất không đổi, 
các chất khuếch tán theo chiều gradient nồng đồ, 
tưc là di chuyển từ nơi có nồng độ cao đén nơi có 
nồng độ thấp hơn
• Tốc độ khuếch tán tùy thuộc vào bản chất của chất 
khuếch tán: chất khí  chất lỏng  chất rắn
• Sự khuếch tán của một chát qua màng sinh học 
được gọi là sự vận chuyển thụ động (passive 
transport) vì chúng không cần tế bào cung cấp năng 
lượng
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự thẩm thấu (Osmosis) và sự thẩm tách (Dialysis)
• Sự thẩm thấu là sự khuếch tán của nước qua một 
màng thấm chọn lọc
• Nước khuếch tán qua màng từ vùng có nồng độ chất 
tan thấp (lượng nước nhiều) đến vùng có nồng độ 
chất tan cao hơn (lượng nước ít)
• Sự thẩm tách là sự khuếch tán của các phân tử chất 
tan qua màng thấm chọn lọc.
• Các chất tan khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến 
nơi có nồng độ thấp hơn
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Nồng độ dung 
dịch đường 
thấp hơn
H2O
Màng thấm 
chọn lọc
Nồng độ dung dịch 
đường bằng nhau
Thẩm thấu
Nồng độ dung 
dịch đường cao 
hơn
Áp suất thẩm thấu (Osmotic pressure)
• Áp suất thẩm thấu của một dung dịch biểu hiện lực 
hút nước của dung dịch đó.
• Dung dịch có nồng độ càng cao 
 áp suất thẩm thấu càng lớn và ngược lại
– Hai dung dịch đẳng trương  áp suất thẩm thấu 
bằng nhau
– Dung dịch nhược trương < Dung dịch ưu trương
Áp suất thẩm thấu < Áp suất thẩm thấu
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
7Cân bằng nước
• Tính trương (Tonicity) là khả năng một dung dịch 
làm cho tế bào hút nước hoặc mất nước
• Dung dịch đẳng trương (Isotonic solution): nồng 
độ dung dịch bên ngoài bằng với nồng độ dịch bào; 
lượng nước đi vào và đi ra khỏi tế bào bằng nhau
• Dung dịch ưu trương (Hypertonic solution): nồng 
độ dung dịch bên ngoài lớn hơn bên trong tế bào; tế 
bào mất nước
• Dung dịch nhược trương (Hypotonic solution): 
nồng độ dung dịch bên ngoài nhỏ hơn bên trong tế 
bào; tế bào hút nước
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Dung dịch nhược trương Dung dịch đẳng trương Dung dịch ưu trương
H2O H2OH2O
H2O
Tiêu bào Bình thường Teo bào
(a) Tế bào động vật
H2OH2OH2OH2O
Trương nước Bình thường Co nguyên sinh
Dung dịch nhược trương Dung dịch đẳng trương Dung dịch ưu trương
(b) Tế bào thực vật
50 µm
(a) Hút nước
Không bào co bóp 
(b) Thải nước
Không bào co bóp 
Khuếch tán có trợ lực (Facilitated Diffusion)
• Trong sự khuếch tán có trợ lực có sự tham gia của 
các protein chuyên chở trong sự vận chuyển thụ 
động các chất qua màng tế bào
• Các protein kênh:
– Aquaporins: trợ giúp cho sự khuếch tán của nước
– Kênh ion (kênh có cổng): đóng hoặc mở khi đáp 
ứng một kích thích
• Các protein tải
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
DỊCH NGOẠI BÀO
Protein kênh Chất tan
DỊCH BÀO
Một protein kênh 
8Protein tải Chất tan
(b) Một protein tải
Vận chuyển tích cực
• Khuếch tán có trợ lực vẫn là một quá trình vận
chuyển thụ động vì các chất di chuyển theo chiều
nồng độ và không cần cung cấp thêm năng lượng
• Tuy nhiên một số protein chuyên chở có thể vận
chuyển các chất đi ngược chiều gradient nồng độ
• Sự vận chuyển tích cực (active transport) cần
được cung cấp năng lượng, thường là ATP.
• Sự vận chuyển tích cực được tiến hành nhờ các
protein đặc hiệu trong màng tế bào
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
• Vận chuyển tích cực cho phép tế bào duy trì sự 
khác biệt về gradient nồng độ với môi trường xung 
quanh
• Bơm Na+ - K+ (sodium-potassium pump) là một loại 
trong hệ thống vận chuyển tích cực
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
2
DỊCH NGOẠI BÀO [Na+] cao
[K+] thấp
[Na+] thấp
[K+] cao
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
DỊCH BÀO
ATP
ADP
P
Na+
Na+
Na+
P
3
6 5 4
P
P
1
Vận chuyển thụ động 
Khuếch tán Khuếch tán có trợ lực
Vận chuyển tích cực 
ATP
Bơm ion (Ion Pump)
• Điện thế màng (Membrane potential) là sự chênh 
lệch điện thế giữa hai phía trong và ngoài màng tế 
bào
• Hiệu điện thế này được tạo ra do sự khác biệt trong 
phân bố các ion dương và âm ở hai phia trong và 
ngoài màng
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
9• Có hai lực kết hợp, được gọi chung là khuynh độ 
hóa điện (electrochemical gradient), dẫn đến sự 
khuếch tán của các ion qua màng tế bào:
– Lực hóa học (gradient nồng độ của các ion)
– Lực tĩnh điện (ảnh hưởng của điện thế màng đến sự 
chuyển động của các ion)
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
• Một bơm sinh điện (electrogenic pump) là một 
protein chuyên chở tạo ra hiệu điện thế qua màng
• Bơm Na – K là bơm sinh điện chính của tế bào 
động vật
• Bơm sinh điện chính của tế bào thực vật, nấm, và vi 
khuẩn là bơm proton (proton pump)
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
DỊCH NGOẠI BÀO 
H+
H+
H+
H+
Bơm proton 
+ 
+ 
+ 
H+
+ 
+ 
H+
–
–
–
–
ATP
DỊCH BÀO 
–
Sự đồng vận chuyển (Cotransport)
• Sự đồng vận chuyển xảy ra khi sự vận chuyển tích 
cực một chất gián tiếp dẫn đến sự vận chuyển của 
một chất khác
• Thực vật thường dùng gradient của ion hydrogen 
được tạo ra bởi bơm proton để vận chuyển tích cực 
các chất dinh dưỡng vào trong tế bào
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Bơm proton 
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
ATP
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
Khuếch tán 
của H+
Sucrose-H+
đồng vận chuyển 
Sucrose 
Sucrose 
Xuất bào và nhập bào (exocytosis and endocytosis)
• Nước và các phân tử nhỏ di chuyển qua màng tế 
bào thông qua lớp phospholipid hoặc nhờ các 
protein chuyên chở
• Các đại phân tử như polysaccharide và protein, đi 
qua màng nhờ các túi chuyên chở
• Hình thức chuyên chở này cần dược cung cấp năng 
lượng
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
10
Xuất bào (Exocytosis)
• Trong sự xuất bào, các túi chuyên chở di chuyển về 
phía màng, hợp nhất với màng và phóng thích các 
chất bên trong ra ngoài
• Nhiều loại tế bào tiết dùng hình thức xuất bào để 
phóng thích các sản phẩm
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Nhập bào (Endocytosis)
• Trong sự nhập bào, tế bào thu nhận các đại phân tử 
bằng cách thanh lập các túi chuyên chở từ màng tế bào.
• Có ba kiểu nhập bào:
– Thực bào (Phagocytosis)
– Ẩm bào (Pinocytosis)
– Nhập bào qua trung gian thụ thể (Receptor-
mediated endocytosis)
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
THỰC BÀO
DỊCH BÀODỊCH NGOẠI BÀO 
Giả túc
Thức ăn 
Túi 
chuyên 
chở 
Vi khuẩn
Giả túc của 
amoeba 
1 µm ẨM BÀO 
Màng 
Túi 
chuyên 
chở 
0.5 µm 
NHẬP BÀO QUA TRUNG GIAN THỤ THỂ
Thụ thể
Ligand
0.25 µm