3. VẬN CHUYỂN QUA MÀNG TẾ BÀO (TRANSPORT ACROSS CELL MEMBRANES)

đặc điểm chung Vận chuyển xuôi chiều (downhill)

• Khuếch tán đơn giản (simple diffusion)

• Khuếch tán hỗ trợ (facilitated diffusion)
  → Không cần năng lượng trao đổi chất.

Vận chuyển ngược chiều (uphill) diễn ra bằng

Vận chuyển ngược chiều (uphill) diễn ra bằng vận chuyển tích cực (active transport):

• Vận chuyển tích cực nguyên phát (primary active transport): cần năng lượng trực tiếp (ví dụ ATP).

• Vận chuyển tích cực thứ cấp (secondary active transport): dùng năng lượng gián tiếp (dựa vào gradient do bơm nguyên phát tạo ra).

Phân loại theo có/không có protein chuyên chở (carrier)

• Simple diffusion: không cần protein – chất tự khuếch tán qua màng.

• Facilitated diffusion, primary active transport, secondary active transport: có protein xuyên màng làm “carrier” → gọi chung là carrier‑mediated transport.

hình thức vận chuyển có carrier đều có ba đặc điểm chung:

• Bão hòa (Saturation)

  • Protein vận chuyển có số vị trí gắn (binding sites) hạn chế.

  • Ở nồng độ chất thấp → nhiều vị trí trống → tỉ lệ vận chuyển tăng mạnh.

  • Ở nồng độ chất cao → hết vị trí trống → tỉ lệ vận chuyển đạt tối đa gọi là transport maximum (Tₘ).

• Tính lập thể định hướng (Stereospecificity)

  • Vị trí gắn chỉ nhận đúng hình dạng phân tử.

  • Ví dụ: Protein vận chuyển chỉ nhận D‑glucose (tự nhiên), không nhận L‑glucose.

• Cạnh tranh (Competition)

  • Các chất hóa học tương tự có thể tranh chỗ gắn.

  • Ví dụ: D‑galactose (đường gần glucose) có thể gắn vào transporter, làm ức chế vận chuyển D‑glucose.

Tiếng Anh

Electrochemical gradient

Downhill transport

Uphill transport

Simple diffusion

Facilitated diffusion

Tiếng Việt

Gradient điện-hóa

Vận chuyển xuôi chiều

Vận chuyển ngược chiều

Khuếch tán đơn giản

Khuếch tán hỗ trợ

Khuếch tán đơn giản là

là một quá trình vận chuyển chất lỏng xảy ra do chuyển động nhiệt ngẫu nhiên của các phân tử.

Nó mô tả cách các chất hòa tan di chuyển từ vùng có nồng độ cao hơn sang vùng có nồng độ thấp hơn cho đến khi nồng độ trở nên đồng đều

Cơ chế và Đặc điểm khuếch tán đơn giản

Không cần chất mang protein và không phân biệt đồng phân

Di chuyển theo gradient điện hóa và không tốn năng lượng

Tiếp tục cho đến khi đạt cân bằng nồng độ

việc không phân biệt được đồng phân ở khuếch tán đơn giản có ảnh hưởng gì không ?

lực chuyển động của khuếch tán đơn giản là từ đâu ?

• đối với chất không tích điện => gradient nồng độ

• đối với các chất tích điện như ion => nồng độ và điện thế

• Các Yếu tố Ảnh hưởng đến Tốc độ Khuếch tán (Flux - J) Tốc độ khuếch tán tịnh (flux) phụ thuộc vào nhiều yếu tố

• gradient nồng độ

• Hệ số phân vùng (K):

  • Mô tả độ hòa tan của chất hòa tan trong dầu so với nước.

  • Hệ số K càng cao, chất hòa tan càng dễ hòa tan trong lớp lipid kép của màng tế bào.

  • Các chất hòa tan không phân cực thường có hệ số phân vùng cao

  

• Hệ số khuếch tán (D):

  • Phụ thuộc nghịch với kích thước phân tử chất hòa tan và độ nhớt của môi trường.

  • Các chất hòa tan nhỏ trong dung dịch không nhớt có hệ số khuếch tán lớn nhất và khuếch tán dễ dàng nhất

  • η: Độ nhớt của môi trường, đặc trưng cho khả năng chống lại sự chảy của chất lỏng và ảnh hưởng đến sự di chuyển của các hạt.

  

• Độ dày của màng (ΔX): Màng càng dày thì quãng đường chất hòa tan phải khuếch tán càng lớn và tốc độ khuếch tán càng thấp

• Diện tích bề mặt (A): Diện tích bề mặt màng càng lớn thì tốc độ khuếch tán càng cao

Các biến này có thể được kết hợp thành một thuật ngữ duy nhất gọi là độ thấm (P), với công thức P = (K*D)/ΔX. Từ đó, tốc độ khuếch tán tịnh được đơn giản hóa thành: J = P A (CA - CB)

ảnh hưởng của hiệu điện thế đến vận chuyển thụ động

• Nếu có hiệu điện thế qua màng, nó sẽ thay đổi tốc độ khuếch tán của ion.

• Ví dụ, khi K⁺ khuếch tán vào vùng có điện tích dương → bị chậm lại; nếu vào vùng có điện tích âm → được tăng tốc.

• Hiệu quả này có thể cộng hưởng hoặc hủy bỏ với gradient nồng độ tùy hướng của điện thế và dấu ion.

  • Cùng chiều → tăng lực đẩy chung.

  • Ngược chiều → có thể triệt tiêu nhau.

Tiềm năng khuếch tán (diffusion potential)

vận chuyển chủ động nguyên phát là giì -

• vận chuyển ngược chiều gradient nồng độ - từ thấp đến cao

• cần năng lượng: ATP thuỷ phân taoh DTP và gốc photphat ()giải phóng năng lượng gốc photphat cuối cùng )

• hosphate này còn bám vào protein vận chuyển, khởi đầu chu trình phosphoryl hóa–khử phosphoryl của bơm.

Na⁺–K⁺ ATPase (Na–K Pump)

phân bố

chức năng

tính điện sinh học

cơ chế

ức chế bởi

• Phân bố: có ở màng tất cả tế bào.

• Chức năng: bơm 3 Na⁺ ra ngoài (ICF → ECF) và 2 K⁺ vào trong (ECF → ICF) mỗi chu trình → duy trì [Na⁺] nội bào thấp và [K⁺] nội bào cao .

• Tính điện sinh học: do tỉ lệ 3:2, bơm tống nhiều ion dương ra ngoài hơn đưa vào, tạo hiệu điện thế (electrogenic).

• Cơ chế:

  1. E₁ state: mặt gắn Na⁺ hướng vào ICF, ái lực cao với Na⁺ → 3 Na⁺ gắn.

  2. ATP → ADP + Pi, enzyme chuyển sang trạng thái E₁–P.

  3. Đổi cấu hình → E₂–P: ái lực với Na⁺ thấp, Na⁺ được thải ra ngoài; đồng thời ái lực với K⁺ cao → 2 K⁺ gắn.

  4. Pi rời enzyme → về trạng thái E₂ → 2 K⁺ giải phóng vào ICF → enzyme sẵn sàng cho chu kỳ mới.

• Ức chế: Cardiac glycosides (ouabain, digitalis) bám vào dạng E₂–P, ngăn chuyển về E₁ → tăng [Na⁺] nội bào, giảm [K⁺] nội bào .

Ca²⁺ ATPase (Ca Pump)

loại vận chuyển

phân loại

có ở

chức năng

cơ chế

• Plasma‑membrane Ca ATPase (PMCA):

  • Có ở màng tế bào → bơm 1 Ca²⁺ ra ECF/ngược gradient.

  • Giúp giữ [Ca²⁺] nội bào rất thấp.

• SERCA (SR/ER Ca ATPase):

  • Có ở lưới nội sinh cơ (SR) và lưới nội chất (ER).

  • Bơm 2 Ca²⁺ từ ICF vào lòng SR/ER mỗi ATP → dự trữ Ca²⁺ trong bào quan.

  • Cơ chế E₁/E₂ tương tự Na–K ATPase, nhưng đặc hiệu Ca²⁺ .

H⁺–K⁺ ATPase (H–K Pump)

thuộc loại vận chuyển nào

phân bố

ức chế bởi

• Phân bố:

  • Tế bào thành vị ở dạ dày → bơm H⁺ từ ICF vào lòng dạ dày (làm acid dịch vị).

  • Tế bào α-intercalated ở ống góp thận → tái hấp thu K⁺ và bài tiết H⁺.

• Ức chế: Omeprazole ức chế H–K ATPase dạ dày → giảm tiết H⁺, điều trị loét .

tổng hợp chi tiết các bơm ATPase nguyên phát (Primary Active Transporters):

Bơm (Pump)	Vị trí phân bố	Tỉ lệ (Stoichiometry)	Chức năng chính	Electrogenic	Cơ chế (tóm tắt)	Chất ức chế
Na⁺–K⁺ ATPase	Màng tất cả tế bào	3 Na⁺ ra ngoài : 2 K⁺ vào trong	Duy trì [Na⁺] nội bào thấp, [K⁺] nội bào cao; hỗ trợ điện thế nghỉ màng	Có	1. E₁ (hướng nội bào): gắn 3 Na⁺ → ATP → ADP+Pi → E₁–P2. Chuyển sang E₂–P (hướng ngoại bào): phóng thích 3 Na⁺, gắn 2 K⁺3. Giải phóng Pi → E₂ → phóng thích 2 K⁺ → trở về E₁	Cardiac glycosides (ouabain, digitalis)
PMCA (Ca²⁺ ATPase)	Màng tế bào chung	1 Ca²⁺ ra ngoài : 1 ATP	Duy trì [Ca²⁺] nội bào rất thấp, điều hòa tín hiệu Ca²⁺	Không	Tương tự Na–K ATPase nhưng đặc hiệu Ca²⁺: E₁ (ICF) gắn 1 Ca²⁺ → ATP → E₁–P → chuyển sang E₂–P (ngoại bào) → phóng thích Ca²⁺ → E₂ → trở về E₁	—
SERCA (SR/ER Ca ATPase)	Lưới nội sinh cơ (SR) và lưới nội chất (ER)	2 Ca²⁺ vào SR/ER : 1 ATP	Tích trữ Ca²⁺ trong nội bào quan, điều hòa co cơ và tín hiệu nội bào	Không	Tương tự PMCA, nhưng mỗi ATP bơm 2 Ca²⁺ từ bào tương vào lòng SR/ER; E₁ gắn Ca²⁺ (ICF) → ATP → E₁–P → E₂–P phóng thích Ca²⁺ vào SR/ER → E₂ trở về E₁	—
H⁺–K⁺ ATPase	– Tế bào thành vị dạ dày– Tế bào α‑intercalated ống góp thận	1 H⁺ xuất bào (lòng dạ dày/ống góp) : 1 K⁺ nhập tế bào : 1 ATP	– Acid hóa dịch vị (dạ dày)– Bài tiết H⁺ và tái hấp thu K⁺ (thận)	Không	E₁ (ICF) gắn H⁺ → ATP → E₁–P → chuyển sang E₂–P (lòng dạ dày/ống góp) → phóng thích H⁺, gắn K⁺ → Pi rời → E₂ → phóng thích K⁺ → trở về E₁	Omeprazole (ức chế dạ dày)

vận chuyển tích cực thứ cấp (Secondary Active Transport)

• vận chuyển một chất ngược chiều gradient nồng độ

• dựa trên dòng vận chuyển của một chất tan khác

• có tính đặc hiệu, không phải chất nào cũng vượt qua được

secondary active transport phân loại

• đi cùng chiều với chất tan => contransport = symport

• đi ngược chiều chất tan => countertransport = antiport = exchange

ức chế bơm Na⁺/K⁺ ATPase bằng

bằng thuốc ouabain

Ví dụ cụ thể: 2 loại secodary active transport

Loại vận chuyển	Ví dụ	Ý nghĩa
Đồng vận chuyển (Symport)	Na⁺–Glucose cotransport tại tế bào biểu mô ruột	Hấp thu glucose từ lòng ruột vào máu
Đối vận chuyển (Antiport)	Na⁺–Ca²⁺ exchanger tại tim	Thải Ca²⁺ ra ngoài tế bào tim để điều hòa co bóp

Nguyên lý hoạt động của Na⁺–glucose cotransporter (SGLT1):

• trên tb ruột có protein vận chuyển SGLT1

• gồm 2 vị trí gắn đặc hiệu của NA+ và glucose

• NA+ và Glu gắn vào vị trí đặc hiệu (cần cả 2 mới vận chuyển được)

• pro thay đổi cấu hình => vận chuyển vào trong tb ruột

• bên trong tb ruột : NA+ đc đẩy cùng với kênh Na+/k+ + glu được vận chuyển thụ động qua màng đáy bên

Osmosis – Sự thẩm thấu . định nghĩa, nguyên nhân,

• sự di chuyển của nước qua màng bán thấm (màng chỉ cho nước đi qua)

• do sự chênh lệch áp suất thẩm thấu do sự khác nhau của nồng độ chất tan

• đi từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nồng độ chất tan cao

Phân biệt osmosis với khuếch tán (diffusion):

Osmosis	Diffusion
Do chênh lệch áp suất thẩm thấu (pressure gradient)	Do chênh lệch nồng độ của chính phân tử khuếch tán
Di chuyển của nước	Di chuyển của chất tan hoặc khí
Qua màng bán thấm	Không nhất thiết cần màng hoặc qua màng bán thấm

Osmolarity – Độ thẩm thấu

Định nghĩa:

Osmolarity = g × C

Osmolarity là nồng độ của các tiểu phân thẩm thấu (osmotically active particles) có trong dung dịch.

Trong đó:

• g: số lượng tiểu phân có hoạt tính thẩm thấu sinh ra từ mỗi phân tử chất tan.
  → phụ thuộc vào việc chất tan có phân ly hay không và mức độ phân ly.

• C: nồng độ mol của chất tan (mmol/L).Đơn vị: osmoles/L hoặc milliosmoles/L (mOsm/L).

Trên thực tế, g thường ? lý thuyết. tại sao ?

Trên thực tế, g thường < lý thuyết do các ion có thể liên kết với nước hoặc với nhau, giảm số tiểu phân tự do → giảm tác dụng thẩm thấu thực tế.

Dịch truyền đẳng trương với huyết tương (≈ 300 mOsm/L) như NaCl 0.9% → ?

• Dịch truyền đẳng trương với huyết tương (≈ 300 mOsm/L) như NaCl 0.9% → không gây thay đổi thể tích tế bào.

Dung dịch (NaCl 0.45%) →

• Dung dịch nhược trương (NaCl 0.45%) → nước đi vào tế bào → tế bào trương lên.

Dung dịch (NaCl 3%) →

• Dung dịch ưu trương (NaCl 3%) → hút nước ra khỏi tế bào → điều trị phù não.

Định nghĩa

• Osmolality

• Osmolarity

. Định nghĩa

• Osmolality
  – Là số mol các hạt hoạt động thẩm thấu (osmoles) trên mỗi kilôgam nước (Osm/kg H₂O).

• Osmolarity
  – Là số mol các hạt hoạt động thẩm thấu trên mỗi lít dung dịch (Osm/L hoặc mOsm/L).
  

Khi nào dùng mỗi chỉ số

• Osmolality

• Osmolarity

• Osmolality
  – Thông dụng trong lâm sàng (huyết thanh, nước tiểu) vì giá trị ổn định hơn khi đo ở nhiệt độ khác nhau.
  – Ví dụ: osmolality huyết thanh bình thường ≈ 285–295 mOsm/kg H₂O.

• Osmolarity
  – Dùng nhiều trong sách giáo khoa để giảng giải khái niệm; ít dùng trong xét nghiệm thực tế.

Osmolality = ?
Osmolarity = ?

Osmolality = số hạt thẩm thấu/kg nước
Osmolarity = số hạt thẩm thấu/L dung dịch
Về giá trị số, hai chỉ số gần như bằng nhau vì 1 kg nước ≈ 1 L nước.

Áp suất thẩm thấu là

là lực được tạo ra khi nước di chuyển qua màng bán thấm do nồng độ chất tan 2 bên màng khác nhau

di chuyển từ nơi nồng độ chất tan thấp đến cao

Công thức tính áp suất thẩm thấu (van’t Hoff equation)

Hệ số phản xạ (Reflection coefficient – σ) trong các trường hợp

σ

sigma = 1

sigma = 0

0 < sigma < 1

σ	Mô tả
σ = 1	Màng hoàn toàn không thấm chất tan → chất tan giữ lại toàn bộ → áp suất thẩm thấu tối đa. VD: protein huyết tương, albumin.
σ = 0	Màng hoàn toàn thấm tự do chất tan → không tạo áp suất thẩm thấu. VD: urê.
0 < σ < 1	Màng thấm một phần → áp suất thẩm thấu có nhưng giảm sút. VD: NaCl qua màng sinh học.