Trình bày cấu trúc và chức năng của màng sinh chất, đồng thời giải thích cơ chế vận chuyển các chất qua màng theo cả hai dạng vận chuyển thụ động và vận chuyển tích cực. Liên hệ cơ chế này với các quá...

1. Cấu trúc của màng sinh chất - Mô hình “thủy động khảm” (fluid mosaic model): • Lớp kép phospholipid: phần đầu ưa nước (hydrophilic) hướng ra ngoài và vào trong tế bào, phần đuôi kỵ nước (hydrophobic) ở giữa. • Cholesterol chen giữa các phân tử phospholipid, điều chỉnh độ linh động và tính thấm của màng. • Protein màng: – Protein xuyên màng (integral membrane protein) tạo kênh, bơm, thụ thể. – Protein ngoại vi (peripheral protein) liên kết với bề mặt trong hoặc ngoài màng, tham gia truyền tín hiệu, bám khung tế bào. • Đường – protein/lipid (glycoprotein/glycolipid) tập trung ở mặt ngoài, tham gia nhận diện tế bào và liên kết tế bào. 2. Chức năng chính của màng sinh chất - Rào chắn chọn lọc: ngăn cản xâm nhập, giữ thành phần nội môi ổn định. - Trao đổi chất: vận chuyển chất dinh dưỡng vào, chất thải ra. - Truyền tín hiệu: thụ thể màng nhận hormone, chất dẫn truyền thần kinh. - Kết nối, nhận diện tế bào: glycoprotein/glycolipid tham gia nhận dạng mô, miễn dịch. 3. Cơ chế vận chuyển qua màng A. Vận chuyển thụ động (không tiêu tốn ATP) 1. Khuếch tán đơn giản - Chất hòa tan trong lipid (O₂, CO₂, steroid) từ nơi nồng độ cao → nơi nồng độ thấp. 2. Thẩm thấu (osmosis) - Nước di chuyển qua kênh aquaporin hoặc khe giữa hai phospholipid, từ nơi áp suất thẩm thấu thấp → cao. 3. Khuếch tán tăng cường (facilitated diffusion) - Qua kênh ion hoặc protein vận chuyển (carrier): • Kênh ion mở/đóng theo điện thế màng hoặc tín hiệu hóa học (Na⁺, K⁺, Cl⁻). • Carrier protein thay đổi hình dạng để đưa phân tử (glucose, aa) qua màng. B. Vận chuyển tích cực (tiêu tốn ATP) 1. Vận chuyển tích cực nguyên phát (primary active transport) - Bơm Na⁺–K⁺-ATPase: bơm 3 Na⁺ ra ngoài, 2 K⁺ vào trong, duy trì điện thế màng. - Ca²⁺-ATPase, H⁺-ATPase… 2. Vận chuyển tích cực thứ cấp (secondary active transport) - Dựa vào gradient ion do bơm nguyên phát tạo ra: • Đồng vận chuyển (symport): Na⁺ và glucose cùng vào tế bào (ví dụ ở tế bào ruột, ống thận). • Đối vận chuyển (antiport): Na⁺ vào, Ca²⁺ hoặc H⁺ bị bơm ra ngoài (ví dụ Na⁺–Ca²⁺ exchanger). 4. Liên hệ với các quá trình sống a. Trao đổi chất - Vận chuyển glucose, acid amin, ion qua màng để tổng hợp ATP, phân giải chất hữu cơ và bài tiết sản phẩm chuyển hóa. b. Dẫn truyền xung thần kinh - Giai đoạn khử cực (depolarization): kênh Na⁺ mở, Na⁺ khuếch tán nhanh vào trong. - Giai đoạn tái phân cực (repolarization): kênh K⁺ mở, K⁺ ra ngoài; Na⁺–K⁺-ATPase phục hồi nồng độ ion ban đầu. - Điện thế nghỉ được duy trì bằng hoạt động liên tục của bơm Na⁺–K⁺. c. Duy trì cân bằng nội môi - Thẩm thấu và vận chuyển ion điều hòa áp suất thẩm thấu, thể tích tế bào. - Bơm H⁺, HCO₃⁻ ở thận duy trì pH máu. - Vận chuyển Ca²⁺ vào và ra lưới nội chất/tế bào điều chỉnh co cơ, tiết hormone. Tóm lại, màng sinh chất với cấu trúc plasma phospholipid và đa dạng protein cho phép tế bào chọn lọc, chủ động hoặc thụ động trao đổi chất, đồng thời truyền tín hiệu thần kinh và giữ vững nội môi để đảm bảo mọi hoạt động sống.