Bài giảng Tế bào học thực vật - Chương 1+2 - Phạm Thị Ngọc

Nội dung text: Bài giảng Tế bào học thực vật - Chương 1+2 - Phạm Thị Ngọc

1. 7/18/15 2) Tính linh hoạt của các protein màng • Các phân tử protein có khả năng chuyển động quay và chuyển dịch trong màng. Bình thường, các phân tử protein phân bố khá đồng đều. Nhưng khi có sự thay đổi nào đấy của môi trường, ví dụ như hạ thấp độ pH, sự kích thích của kháng thể thì các phân tử protein chuyển động tạo nên những tập hợp.VD: sự di chuyển của các phân tử protein tạo thành mũ kháng nguyên ở tế bào limpho. 3) Kiểm soát tính linh hoạt của màng • Tính linh hoạt của màng, đặc biệt là tính linh hoạt của các protein màng được kiểm soát bởi các nhân tố bên ngoài và bên trong. Sự kiểm soát ngoài là do các tác nhân của môi trường ngoại bào. VD: lectin kích thích sự hợp nhóm của các glycoproteit màng. • Sự kiểm soát linh hoạt của màng tùy thuộc vào hệ thống bộ xương tế bào gồm các vi sợi và vi ống nằm sát màng, liên kết với màng qua các protein rìa trong của màng. CHỨC NĂNG CỦA MÀNG SINH CHẤT 2.3. SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG Tế bào chất Roi tế bào c Chức năng enzyme Chức năng b thu nhận và truyền đạt thông tin a Liên kết với các vi sợi và môi trƣơng ngoại bào e Chức năng nối kết f Chức năng nhận d Chức năng biết tế bào vận chuyển Cytoskeleton Tế bào chất Figure 4.8 11
2. 7/18/15 a) Khuyếch tán 2.3.1. Sự vận chuyển vật chất không chi • Thực hiện qua lớp kép lipid và qua kênh phí năng lượng protein (protein channel) • Khuyếch tán • Điều kiện: • Thẩm thấu Kích thước của phân tử • Sự vận chuyển dễ dàng thông qua protein Tính chất của phân tử chuyên chở Gradien nồng độ a) Khuyếch tán qua lớp kép lipit b) Thẩm thấu • Là hiện tượng nước và các chất hòa tan trong nó thấm qua màng. • Hoạt động nhờ cơ chế tạo lỗ hoặc khe do sự di chuyển họp nhóm của các protein có trong màng 12
3. 7/18/15 Tế bào trong điều kiện đẳng trƣơng (isotonic) • Quá trình khuyếch tán và thẩm thấu qua màng để vào trong tế bào phụ thuộc vào sự chênh lệch nồng độ các chất giữa môi trường trong và môi trường ngoài tế bào. • Cmtn > Cmtttb môi trường ưu trương • Cmtn = Cmtttb môi trường đẳng trương • Cmtn < Cmtttb môi trường nhược trương Tế bào trong môi trƣờng nhƣợc trƣơng Tế bào trong môi trƣờng ƣu trƣơng (Hypotonic) (Hypertonic) c) Sự vận chuyển dễ dàng Các dạng protein chuyên chở • Thực hiện nhờ các protein chuyên chở (transport protein) • Bơm protein (pumps) • Vận chuyển những phân tử có kích thước lớn hoặc phân cực • Kênh protein (channels) • Không tiêu tốn năng lượng, hoạt động dựa trên sự • Protein mang (carriers) chênh lệch gradien nồng độ • Các protein mang là các protein nằm tại màng, được sử dụng làm chất chuyên chở bằng cách gắn với chất được chuyên chở nhờ phần có hình thù bổ trợ đặc trưng và chuyển chúng vào tế bào chất. Hoạt tính này cũng tương tự như enzyme – cơ chất, nhưng khác ở chỗ chất được chuyên chở không bị làm thay đổi cấu trúc 13
4. 7/18/15 Protein mang Cơ chế hoạt động của protein mang • Các protein mang thay đổi thù hình từ một phía của màng (khi gắn với chất chuyên chở) và trở lại thù hình ban đầu ở phía kia của màng (khi đã giải phóng chất chuyên chở) Sự vận chuyển dễ dàng Sự vận chuyển dễ dàng Glucose đƣợc vận chuyển qua màng nhờ protein GLUT Vận chuyển ion qua inophore Vận chuyển đƣờng, amino axit, các phân tử protein nhỏ qua protein mang Sự vận chuyển thụ động 2.3.2 Hoạt động của các protein mang 1. Vận chuyển đơn hƣớng (uniport) VD: Sự vận chuyển glucose từ môi trường ngoại bào vào tế bào chất qua kênh protein (khi nồng độ glucose ở môi trường ngoài cao hơn nội bào) 14
5. 7/18/15 Hoạt động của các protein mang Hoạt động của các protein mang 2. Vận chuyển đồng hƣớng (Symport) 3. Vận chuyển đối hướng (antiport) Uniport Symport Antiport mitochondrial VD: Sự vận matrix chuyển đồng thời 4 Gluco – Na A+ từ A B A ATP  3 xoang ống thận ADP vào tế bào chất adenine nucleotide translocase B 2.3.3 Sự vận chuyển tích cực qua màng • Là phương thức vận chuyển chất qua màng chống lại gradien nồng độ, có tiêu phí năng lượng ATP do tế bào cung cấp • Tế bào phải chi phí khoảng 10 - 20% số năng lượng ATP cho sự vận chuyển chủ động qua màng • Thực hiện thông qua các protein mang (carrier protein) Các dạng bơm hoạt tải a) Hoạt tải ion + • Na+/K+ • Cơ chế: 3 ion Na liên kết vào phần protein xuyên màng (Na+ - K+ ATPase) làm biến đổi • H+ hình thể của phức hệ này, phức hệ mới tạo 2+ • Ca thành liên kết với 1 phân tử ATP, phân giải thành ADP+P. • P được gắn vào phức hệ làm biến đổi cấu hình của chúng, nhờ vậy phức hệ sẽ vận chuyển được 3 ion Na+ ra phía bên ngoài màng. Sau đó phức hệ lại kết hợp ngay với 2 ion K+. • P được giải phóng ra khỏi phức hệ để phức hệ trở lại trạng thái ban đầu, kết quả là 2 ion K+ được dẫn truyền từ ngoài vào trong. 15
6. 7/18/15 b) Hoạt tải glucose Cơ chế: ion Na+ được bơm chủ động ra ngoài để duy trì nồng độ Na+ bên ngoài cao hơn bên trong tế bào. Do đó ion Na+ có khuynh hướng khuếch tán trở lại phần trong tế bào qua 1 kênh trên màng, đồng thời dẫn truyền vào một phân tử đường. Gradien khuếch tán thúc đẩy Na+ đi vào là lớn khiến cho các phân tử đường được kéo vào thậm chí ngược gradient nồng độ đường. 2.3.4. Sự nhập bào, thực bào và xuất bào a) Sự nhập bào (Endocytosis) • Sự nhập bào và xuất bào là sự vận chuyển các • Là sự hình thành các bóng nội chất qua màng sinh chất trong đó có sự thay đổi bào có đường kính rất bé, và tái tạo của màng tế bào để tạo nên các bóng khoảng 0,1µm, do sự lõm vào và hoặc túi (dạng không bào - vacuoles) tách ra của một phần màng có chứa một chất rắn hoặc dịch • Đối với các phân tử lớn, hoặc cá thể rắn, hoặc lỏng. lỏng thì tế bào sử dụng hình thức nhập bào • Có 2 dạng nhập bào: (Endocytosis) để chuyển tải chúng vào trong tế  Ẩm bào (pinocytosis) bào, và hình thức xuất bào (Exocytosis) để chuyển tải chúng ra khỏi tế bào.  Nhập bào thụ quan (Receptor- mediated pinocytosis) 16
7. 7/18/15 Ẩm bào Nhập bào thụ quan • Là hiện tượng bắt giữ • Là dạng nhập bào trong đó có có tạo thành các bóng nhập bào có áo bao quanh, do sự lõm vào và tách ra và đưa vào tế bào các một phần màng đặc biệt có chứa nhóm thụ quan giọt chất lỏng ngoại (receptor). bào mà các chất hòa • Cơ chế: Phần màng sinh chất có chứa các thụ quan tan trong đó giống như (receptor) đặc trưng khi tiếp xúc với chất gắn đặc trưng (ligand) sẽ lõm vào tế bào chất do tác động của một thành phần dịch ngoại mạng lưới clathrin được hình thành ngay dưới màng. bào. Các phân tử thụ quan liên kết đặc trưng với các chất gắn (chất hóa học mang thông tin) và được bao bởi • Các bóng ẩm bào trơn bóng nhập bào. không có áo bao • Clathrin là một protein gồm ba mạch polypeptit dài và 3 quanh. mạch polypeptit ngắn xếp thành kiềng 3 chân. Nhập bào thụ quan 17
8. 7/18/15 b) Sự thực bào (phagocytosis) • Là các hiện tượng tạo thành các thể thực bào Phagocytosis (phagosome) – là những bóng có kích thước lớn (1-2 µm) có màng bao bọc và chứa các phần tử rắn, vi khuẩn hoặc mảnh vỡ tế bào. • Cơ chế:  Khi vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể, chúng sẽ bị opsonin hóa, nghĩa là bị gắn vào bề mặt các kháng thể - opsonin. Các tế bào thực bào nhận biết các vi khuẩn có mang opsonin nhờ thụ quan màng đặc trưng (thụ quan Fc) và qua thụ quan – opsonin, vi khuẩn bị gắn chặt vào màng tế bào thực bào.  Nằm cạnh thụ quan là kênh ion có nhiệm vụ vận chuyển natri, và phức hệ Fc – ligand sẽ làm hoạt hóa kênh ion.  Do đó một lượng natri sẽ xâm nhập vào tế bào. Điện thế màng bị hạ thấp làm hoạt hóa sự thực bào – tức là sự chuyển dạng của màng cùng phần ngoại sinh chất nằm dưới màng tạo nên bóng thực bào. • Các thể thực bào vào tế bào chất sẽ liên kết với các lizosome và biến thành các phagolizosome. c) Sự xuất bào (exocytosis) 2.4. SỰ TRAO ĐỔI THÔNG TIN QUA MÀNG 2.4.1. Hormone và thụ quan màng • Màng sinh chất thu nhận các tín hiệu khác nhau • Thụ quan màng là những protein hoặc glycoprotein (ví dụ các hormone đặc thù) nhờ các protein đặc đặc trưng khu trú trong màng. trưng khu trú ở trong màng đóng vai trò là các • Chúng có khả năng thay đổi hình thù không gian và thụ quan màng (membrane receptor), vì vậy tế liên kết đặc trưng với các chất mang tín hiệu thông bào có khả năng đáp ứng kịp thời đối với tác tin (thường gọi là chất gắn ligand). động của các nhân tố môi trường. • Khi phức hệ thụ quan – chất gắn được hình thành • Các thông tin đến từ môi trường hoặc đến từ tế chúng sẽ phát động những tín hiệu sinh lý như: mở bào khác thường ở dạng các tín hiệu hóa học. các kênh ion để vận chuyển các ion, kích hoạt các enzyme, hoạt hóa các protein trong dây truyền trao đổi chất của tế bào, hoặc hoạt hóa các gen. 18
9. 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 2.4.2. Cơ chế truyền đạt thông tin qua màng b) Các chất hòa tan trong lipit a) Các chất hòa tan trong nước • Chất gắn (VD hormone adrenarin) liên kết với thụ quan • Các chất mang thông tin là các chất hòa màng đặc trưng. • Thông tin được truyền qua chất trung gian là protein G khu tan trong lipid (hormone steroid, vitamin D, trú trong màng kèm với thụ quan (có tên gọi là G bởi vì retinoid ) sẽ được vận chuyển qua màng protein này được hoạt hóa bởi GTP – guanozintriphotphat). • Protein được hoạt hóa sẽ phát động chuỗi phản ứng của tế vào tế bào chất. Ở đây chúng sẽ liên kết bào như: điều hòa điện thế màng (mở hoặc đóng các kênh ion), kích hoạt (hoặc ức chế) các phản ứng sinh hóa liên với các thụ quan nội bào tạo thành phức quan đến sự sinh trưởng và tăng sinh tế bào, làm hoạt hóa hệ hormone – thụ quan nội bào. các gen. • Hoạt động thu nhận thông tin và truyền thông tin nhờ các • Phức hệ này sẽ đi vào nhân tế bào và có thụ quan màng được tế bào điều chỉnh để thích nghi với trạng thái của tế bào cũng như với thay đổi của môi trường. tác động hoạt hóa các gen. 2.5. SỰ PHÂN HÓA CỦA MÀNG SINH CHẤT, LỚP VỎ TẾ BÀO b) Các kết nối vững chắc (thể nối hay thể 2.5.1. Một số biểu hiện về phân hóa của màng sinh chất dây chằng) (desmosome): là kiểu kết nối a) Các cầu nối gian bào hay nối kết thông thương trong đó có sự thay đổi hình dạng màng (junction - gap): là những nối kết giữa hai tế bào cạnh sinh chất, có sự tham gia của protein liên nhau mà ở đó hai màng sinh chất tiếp cận nhau sít đến đến mức không thể phân biệt được hai màng. Vì kết và cả sự tham gia của phức hệ vi sợi khoảng gian bào chỉ khoảng 2 – 3nm, như thể các cầu tế bào chất làm cho nối kết ổn định và nối thông thương giữa hai tế bào tạo nên bởi 7 lớp gồm 4 lớp kỵ nước và 3 lớp ưa nước. Các cầu nối có vững chắc. được là nhờ sự liên kết của protein – connexin tạo nên c) Các nối kết tế bào chất hay cầu nối sinh các kênh thông thương tồn tại trong màng của cả hai tế bào. chất (plasmodesma) Plasmodesma Thành tế bào thực vật 19
10. 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Cellulose và thành tế bào thực vật 20