Bài 11. Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

THÔNG TIN
GIỮA CÁC TẾ BÀO
nguyen thi nhung
- Các tế bào biết “nói” và biết “nghe”.
- Ngôn ngữ đó gọi là “thông tin” – “tín hiệu”
- Thông tin có bản chất hóa học (tan trong nước hoặc lipit)

II. Các thông tin (chất gắn – ligand)
- Các chất tan trong nước:
+ Vô cơ: Ca2+
+ Hữu cơ: aa, peptit
+ Kháng nguyên, hoocmon, nhân tố sinh trưởng, chất trung gian thần kinh.
- Các chất tan trong lipit:
hoocmon steroit (cooctizon, ostrogen, progesteron…)
4 nhóm tín hiệu trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào:
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction) – truyền tin
Đáp ứng
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng

- Các tế bào dùng “tai” để nghe
- “Tai” gọi là thụ quan, nằm trong màng hoặc trong TBC (có thể trong nhân).
- Thụ quan bản chất là protein hoặc glicoprotein.

Thụ quan có khả năng thay đổi hình thù không gian và liên kết với thông tin tạo:
“Thụ quan – chất gắn”
có thể phát động hiệu ứng sinh lí
Mở kênh ion
Kích hoạt enzim
Hoạt hóa pr trong dây truyền TĐC
Hoạt hóa gen
Thụ quan gồm:
1) Thụ quan màng
2) Thụ quan nhân
1) Thụ quan màng

- Đối với chất hòa tan trong nước: không đi trực tiếp qua màng nên cần thụ quan màng
- Có nhiều loại thụ quan màng
Thụ quan liên kết Pr G
Thụ quan-tirozinkinaza (thụ quan ez)
Thụ quan-kênh ion
1) Thụ quan màng

a) Thụ quan liên kết pr G
Là pr đặc hiệu xuyên màng, hoạt động nhờ sự hỗ trợ của pr G.
Thụ quan này xuyên màng 7 lần, cấu trúc bậc 2 xoắn α, đầu NH2 thò ra ngoài, đầu COOH thò vào trong
1) Thụ quan màng

Protein G:
Là đại phân tử pr nằm phía trong màng TB, cấu tạo gồm 3 tiểu phần: α (45kDa), β (35kDa), γ (97kDa).
- Tiểu phần α gắn được với GTP hoặc GDP (ĐV có vú có khoảng 20 loại α)
G α – GDP: dạng bất hoạt
G α – GTP: dạng hoạt động
Tiểu phần β, γ giúp pr G bám vào mặt trong của màng

1) Thụ quan màng
1) Thụ quan màng

Thường thì α làm nhiệm vụ tách khỏi pr G để hoạt hóa adenylyl cyclase, β và γ tạo thành dimer (β γ) ko tách khỏi pr G và thụ thể.
Một số trường hợp dimer cũng tha gia hoạt hóa (cổng K+ ở tim).
α, β, γ đc kết hợp lại với nhau tạo prG (trừ TH bị biến tính)
- Bình thường receptor không có hoạt tính sinh học, chỉ khi liên kết với ligand đặc hiệu mới trở thành dạng có hoạt tính.
Phức hệ Ez- cơ chất và receptor-ligand có gì giống và khác?
Đều theo kiểu chìa khóa ổ khóa, phải đặc hiệu với nhau. Nhưng khác: khi ez gắn với cơ chất nó thể hiện hoạt tính xúc tác làm biến đổi cơ chất. Còn receptor ko làm biến đổi ligand mà chỉ nhận tín hiệu từ ligand
1) Thụ quan màng
Cơ chế:
Khi thông tin lk với thụ quan đặc hiệu trên màng
Ban đầu tiểu phần α gắn với GDP, sau đó được photphoryl hóa thành Gα_GTP (dạng hoạt động).
Gα_GTP đến kích hoạt enzim adenylyl cyclase, sau đó ez này xúc tác tạo AMP vòng từ ATP (chất truyền tin thứ 2)
AMP vòng tiếp tục kích hoạt các phản ứng chức năng của tế bào.
1) Thụ quan màng
Như vây: - HM là chất truyền tin thứ nhất (TB này  TB khác)
- AMP vòng (cAMP), GMP vòng (cGMP), Ca2+ … là những chất truyền tin thứ 2 (truyền tin bên trong 1 TB)

1) Thụ quan màng
Receptor liên kết với protein-G
a. Hệ thống G-protein ở dạng bất hoạt: Khi không có tín hiệu chuyên biệt cho receptor, cả 3 protein ở dạng bất hoạt. Protein G có gắn 1 phân tử GDP.
b. Hệ thống G-protein ở dạng hoạt động: 1. khi tín hiệu gắn vào receptor, receptor thay đổi hình dạng để gắn với protein G. 2. Một phân tử GTP thay thể phân tử GDP. 3. Protein-G di chuyển dọc bên trong màng để hoạt hóa enzyme. 4. Enzyme xúc tác các phản ứng tiếp theo để gây đáp ứng của tế bào.
Receptor liên kết với protein-G
c. Hệ thống G-protein vẫn đang ở dạng hoạt động
d. Hệ thống G-protein trở lại dạng bất hoạt: Protein xúc tác phản ứng thủy phân GTP và tách ra khỏi pen enzyme (có thể tái sử dụng). Cả 3 protein trở lại trạng thái gắn với màng như lúc ban đầu.
b) Thụ quan enzim (thụ quan-tirozinkinase)
1) Thụ quan màng
- Thụ quan này là Pr xuyên màng có đầu ngoài đặc trưng với chất gắn, đầu trong có chức năng như là ez có hoạt tính kinase.
Là receptor có chứa các loại acid amin: tyrosin, serin, threonin có khả năng phosphoryl hóa  dây chuyền phosphoryl hóa
Các nhân tố tăng trưởng, neurotropin, insulin,… hoạt động thông qua receptor này.
Kinase là enzim xúc tác phản ứng chuyển nhóm photphat từ ATP đến aa tirozin của một Pr cơ chất
Nói cách khác: Thụ quan-tirozinkinase là các thụ thể trên màng sinh chất có chức năng gắn nhóm photphat vào aa tirozin
Đặc điểm:
Một phức hệ thụ quan-tirozinkinase có thể đồng thời hoạt hóa nhiều con đường truyền tin khác nhau  TB điều khiển và điều phối đc nhiều hđ khác nhau.
Một chất gắn duy nhất có thể kích hoạt nhiều con đường.
Khi thụ quan bất thường có thể hoạt động ngay cả khi ko có chất gắn nguyên nhân gây ra ung thư
Receptor liên kết với protein kinase
Hệ tyrosine kinase bất hoạt: Khi không có các phân tử tín hiệu, recepror tyrosine kinase tổn tại ở dạng 2 chuỗi polypeptide đơn xuyên màng tế bào
Hệ tyrosine kinase hoạt động: tín hiệu gắn vào, 2 chuỗi polypeptide tạo thành dạng dimer, họat hóa phần có mang hoạt tính tyrosine kinase, phosphoryl hóa các phân tử Tyrosine. Tyrosine được hoạt hóa sẽ hoạt hóa các protein khác, gây đáp ứng tế bào.
Ví dụ: Hệ tyrosine kinase
Cơ chế
Khi chưa có ligand: thụ thể ở dạng những chuỗi polipeptit riêng rẽ (mỗi chuỗi đều có vị trí gắn ligand).
Ligand-thụ thể:  2 chuỗi kết hợp với nhau  phức kép.
Hoạt hóa vùng kinase: mỗi một kinase tirozin sẽ bổ sung nhóm photphat của ATP vào tirozin của chuỗi khác
Thụ thể đc hoạt hóa: các Pr truyền tin bất hoạt trong TB nhận ra  LK vào 1 aa tirozin  Pr thành dạng hoạt hóa kích hoạt con đg truyền tin  đáp ứng TB
Receptor tạo kênh chuyển ion
Là các protein tạo lỗ trên màng, cho phép hoặc khóa sự di chuyển của một số ion đi qua màng
Các chất dẫn truyền thần kinh hoạt động theo cơ chế này
3. Receptor tạo kênh chuyển ion
Tín hiệu gắn đặc hiệu lên receptor


(b) Hình dạng receptor thay đổi, mở kênh xuyên màng tế bào. Ion di chuyển qua kênh, sự thay đổi nồng độ ion dẫn đến đáp ứng của tế bào


(c) Tín hiệu tách khỏi receptor, kênh ion đóng lại

(a)
(b)
(c)
2) Thụ quan nhân
Là các protein nằm bên trong tế bào
Các hormone steroid (testosteron, ostrogen) tác động lên tế bào thông qua các receptor này.
(1) Hormone testosterone đi qua màng tế bào
(2) Testosterone gắn và họat hóa receptor trong bào tương
(3) Phức hợp R-H đi vào nhân, gắn với các gen chuyên biệt
(4) Kích thích quá trình sao mã tạo mRNA
(5) mRNA được dịch mã tạo các protein chuyên biệt
IV. KHUẾCH ĐẠI TÍN HiỆU
Là đặc điểm quan trọng của con đường dẫn truyền tín hiệu
2 cơ chế khuếch đại chính, thông qua
Chất truyền tin thứ hai
Protein kinase
IV. KHUẾCH ĐẠI TÍN HiỆU
4.1 Protein kinase
Protein kinase xúc tác phản ứng chuyển nhóm Phosphate từ ATP sang một phân tử protein
Protein được hoạt hóa cũng là protein kinase, tiếp tục tác động lên các protien kinase khác
Một protein kinase có thể hoạt hóa nhiều protein kinase tiếp sau đó
Khuếch đại tín hiệu
Protein cuối hoạt hóa được rất nhiều protein, gây ra đáp ứng của tế bào
IV. KHUẾCH ĐẠI TÍN HiỆU
4.2 Chất truyền tin thứ hai
Là những phân tử nhỏ, không phải là protein, họat động như những chất trung gian trong con đường dẫn truyền tín hiệu
Có 2 loại chất truyền tin thứ hai quan trọng:
AMP vòng
Ion Calcium
IV. KHUẾCH ĐẠI TÍN HiỆU
4.2. Chất truyền tin thứ hai
AMP vòng

Phân tử epinephrine gắn với receptor, thông qua protein G, hoạt hóa enzyme adenylyl cyclase.

Adenylyl cyclase chuyển ATP thành AMP vòng, nhanh chóng khuếch tán vào tế bào, gây ra các phản ứng tiếp theo trong con đường dẫn truyền tín hiệu

IV. KHUẾCH ĐẠI TÍN HiỆU
4.2. Chất truyền tin thứ hai
Ion Calcium
Tế bào duy trì [Ca2+] thấp trong bào tương bằng cơ chế vận chuyển chủ động Ca2+ ra khỏi tế bào

Các bơm Ca2+ giữ [Ca2+] cao trong ti thể và lưới nội chất

Khi [Ca2+] trong bào tương tăng lên, các bơm Ca2+ được họat hóa, tạo nên một loạt các phản ứng khác, cuối cùng gây co cơ, hoặc phóng thích các chất dẫn truyền thần kinh, …
IV. KẾT THÚC DẪN TRUYỀN TÍN HiỆU
Sau khi thông tin được chuyển đi để tác động lên các quá trình của tế bào, con đường dẫn truyền tín hiệu phải được kết thúc.
Nếu không kết thúc quá trình dẫn truyền tín hiệu, tế bào mất khả năng đáp ứng với các tín hiệu mới, hoặc tăng trưởng không kiểm soát, dẫn đến ung thư.
3 giai đoạn chính:
Gây suy yếu tín hiệu thứ nhất
Hấp thụ trở lại phức hợp tín hiệu – receptor
Loại bỏ chất truyền tin thứ hai

IV. KẾT THÚC DẪN TRUYỀN TÍN HiỆU
Gây suy yếu tín hiệu thứ nhất
1. Chất dẫn truyền thần kinh trở lại đầu cuối của axon để tái sử dụng hoặc chuyển vào tế bào đệm
2. Các enzyme gây bất họat chất dẫn truyền thần kinh
3. Chất dẫn truyền thần kinh khuếch tán ra khỏi khe synap
IV. KẾT THÚC DẪN TRUYỀN TÍN HiỆU
Hấp thụ trở lại phức hợp tín hiệu – receptor
Phức receptor – tín hiệu di chuyển đến các hố được bao phủ bởi protein clathrin. Sau đó, receptor tách khỏi tín hiệu. Tín hiệu đi vào lysosome hoặc lưới golgi và bị phân giải. Các túi nhỏ có chứa receptor vận chuyển đến màng tế bào, hòa vào màng để tái tại lại các receptor
IV. KẾT THÚC DẪN TRUYỀN TÍN HiỆU
Loại bỏ chất truyền tin thứ hai
Khi tín hiệu bị loại khỏi receptor, chất truyền tin thứ hai nhanh chóng bị phân hủy, kết thúc quá trình dẫn truyền tín hiệu
Các HM nhận cAMP là chất truyền tin thứ 2
Canxitonin
Chorionic gonadotropin
Corticotropin
Epineprine (adrenalin)
Các HM kích thích bao noãn
Glucagon
Lipotropin
8) Các HM tạo thể vàng
9) Các HM kích thích TB tạo sắc tố đen
10) Norepineprine (noradrenalin)
11) Các HM tuyến cận giáp
12) Các HM kích thích tuyến giáp
13) Vasopressin
Như vậy:

cAMP có ảnh hưởng rất lớn đến nhiều quá trình diễn ra trong tế bào
VD: - Phân giải nhiên liệu dự trữ
- Tăng bài tiết acid ở màng dạ dày
- Giảm ngưng kết tiểu cầu
- Gây mở kênh ion Cl-
- …

cAMP kích thích sự photphoryl hóa của nhiều pr đích bởi pr kinase
cAMP hoạt hóa pr kinase A (PKA)
KNA gồm 2 chuỗi điều hòa R
2 chuỗi xúc tác C
Tại sao chất truyền tin thứ 2 vẫn là cAMP mà các đáp ứng trong tế bào lại khác nhau?
- Khi không có cAMP, phức hệ R2C2 bất hoạt.
Khi cAMP liên kết với chuỗi R, làm giải phóng chuỗi C (phần có hoạt tính ez lên chính nó.
PKA hoạt hóa sẽ phosphoryl hóa gốc Serine và Threonine đặc hiệu nhiều pr ở TB đích làm thay đổi hoạt tính của chúng.
VD: + Trong trao đổi glycogen: sự phosphoryl hóa 2ez nhờ PKA
Phân giải glycogen
Ức chế tổng hợp glycogen
- VD2: Sự truyền tin qua xinap giữa 2 nơron TK ở ốc sên biển đc tăng cường bởi serotonin (1 chất dẫn truyền TK đc gp’ ra từ TB bên cạnh).
Serotonin_thụ thể hoạt hóa adenylyl cyclase cAMP tănghoạt hóa PKAphosphoryl hóa kênh K+  đóng lại  tăng kích thích TB đích
Câu hỏi: Nghiên cứu cho thấy tác dụng của adrenalin khi truyền tĩnh mạch như sau:
Với tim-mạch: tăng tần số và lực co bóp tim
Với hô hấp: KT hô hấp, giãn phế quản.
Tiêu hóa: giảm bài tiết ruột, tăng lưu lg máu tạng
Chuyển hóa: giảm tiết insulin, tăng tiết glucagon, tăng phân giải glycogen tăng đường huyết
Ức chế co tử cung khi mang thai…
Theo em tại sao lại có sự đáp ứng khác nhau đó? Em kết luận đc điều gì?
GHR ?
THỤ QUAN HOOCMON TĂNG TRƯỞNG
Khi HM GH bám vào thụ quan của nó  R thay đổi cấu trúc, sắp xếp làm cho phân tử JAK2 (janus kinase 2) nằm trên màng tiến lại gần nhau.
Tạo đk cho p/ư phosphoryl hóa xảy ra  kéo theo sự phosphoryl hóa của 1 loạt các phân tử tirozin kinase kề bên.
Tạo đk cho nơi bám của các ptử STAT.
STAT sau khi đc hoạt hóa đi vào nhân và điều hòa hđ các gen liên quan
ER ?
THỤ QUAN HOOCMON ESTROGEN
Là 1 receptor nội bào
Là 1 yếu tố FM gắn kết ADN ở các TB đích chịu tđ của estrogen.
Gồm ER1 và ER2 đc mã hóa bởi 2 gen khác nhau: ESR1, ESR2 trên NST 6.
Khi ko có HM thì Receptor bất hoạt.
Khi có: phức hợp này gắn vào vị trí đặc hiệu/ ADN đc gọi là yếu tố đáp ứng estrogen (ERE)
Sau khi gắn lên ERE/ADN, “HM_thụ quan” gắn vào Coativation protein và hoạt hóa nhiều gen liên tiếp.
Tạo ra nhiều mARN  nhiều Pr theo những con đg chuyển hóa khác nhau.