Tài liệu phục vụ thi HSG quốc gia môn sinh học

Tru?ng THPT Chuyín Hă Nam
CÁC LOẠI BƠM CÓ TRÊN MÀNG SINH HỌC TẾ BÀO
Người thực hiện: Lê Tuấn Anh -c3k51

[email protected]
Nội dung báo cáo gồm
Bom ion Na+-K+ ATPase

Bom Ca2+ ATPase

Bom proton ATP synthase
Bom ion Na+ -K+ ATPase
Bơm Na + / K +-ATPase được phát hiện bởi nhà khoa họcJens Christian Skou vào năm 1957 tại Sở Sinh lý học, Đại học Aarhus, Đan Mạch.
Năm 1997, ông được nhận giải Nobel Hóa học.
1. Lịch sử ra đời ?
2. V? tr�, c?u tr�c c?a bom
2.1 V? trí
Tập trung ở các thành phần màng ( như màng tế bào thần kinh, màng các mô, các cơ quan như gan, thận, cơ, mô não, mô các tuyến,...)
2.2 Cấu trúc
Là một loại prtein gồm 4 đơn vị cấu thành( tetramer) liên kết kiểu 2α-2β, có khối lượng phân tử 270 Kdal
Đơn vị lớn α (95 Kdal) có chứa một phần có chức năng cố định và thủy phân ATP, liên kết với ion Na+, một phần liên kết với K+ và các chất steroid cường tim
Đơn vị bé β(40 Kda) là một glycoprotein, bổ trợ hoạt động của tiểu phần α
Mô hình bơm Na+,K+ATPase
2.3 Co ch? ho?t d?ng c?a bom
Bước 1: Với sự có mặt của ion Mg2+ bơm (tiểu phần α đã gắn với ATP) sẽ liên kết với 3 ion Na+ nằm trong tế bào chất.
Bước 2: ATPase được kích thích hoạt hóa bởi ion Mg2+,...đồng thời xúc tác cho quá trình thủy phân ATP, tạo ra năng lượng, tiểu phần α bị phosphoril hóa.
Bước 3: Bơm thay đổi hình dạng làm bộc lộ ion Na+ ra mặt ngoài màng.
Bước 4: Tiểu phần α bị dephosphoril hóa, giải phóng 3 ion Na+ ra mô trường ngoại bào, đồng thời liên kết với 2 ion K+
Bước 5: Bơm lấy lại hình dạng ban đầu, chuyển và giải phóng 2 ion K+ vào dịch nội bào, sẵn sàn cho chu trình mới.
Hoạt động của bơm được điều khiển bởi một hệ thống phức tạp các con đường truyền tín hiệu nội bào, đặc biệt là các hormon.


Hoạt động của bơm trên màng tế bào
2.4 Ch?c nang c?a bom
Hoạt động của bơm Natri-Kali giúp đảm bảo sự cân bằng giữa quá trình đẩy và hút các chất qua màng, giữ cho áp suất thẩm thấu trong tế bào ổn định, tế bào không bị trương và chết.

Điện thế màng được tạo ra bởi bơm Na+-K+ATPase là cơ sở cho sự dẫn truyền thần kinh và hoạt động cơ.

Sự loại bỏ Na+ ra khỏi tế bào bởi bơm Na+-K+ATPase cũng cung cấp lực kích thích sự hoạt động của các kênh vận chuyển khác để đưa glucose, các acid amin và một số dưỡng chất vào tế bào.

II. Bom Ca2+ ATPase
1. Vị trí, cấu trúc của bơm
1.1 Vị trí
Bơm này thường gặp ở lưới SER của tế bào cơ và trên màng của tế bào hồng cầu.

Bơm canxi màng sinh chất dạng 1 (PMCA1): phân bố trong các mô và các tế bào

Bơm canxi màng sinh chất dạng 2 (PMCA2): loại này được tìm thấy chủ yếu ở hệ thần kinh trung ương, ở các mô cơ quan có chức năng đặc hiệu.

Bơm canxi màng sinh chất dạng 3 (PMCA3): loại này được tìm thấy với mức độ cao nhất trong vỏ não và tiểu não.

Bơm canxi màng sinh chất dạng 4 (PMCA4): chiếm 80% thành phần bơm canxi màng sinh chất của hồng cầu.
2.2 Cấu trúc của bơm

cấu trúc của bơm ion canxi lưới cơ tương

Bơm Ca2+ ATPase lưới cơ tương có hai chuỗi polypeptid đơn với khối lượng 110 Da, gồm hai tiểu đơn vị:

Tiểu đơn vị lớn (trọng lượng gần 100.000 dalton) là tiểu đơn vị xúc tác

- Tiểu đơn vị nhỏ kết hợp với đường (glycosylated) vẫn chưa rõ chức năng. Tiểu đơn vị lớn là chuỗi polypeptit chắc chắn



2.3 C�c d?ng bom canxi
Bơm Ca2+ ATPase màng sinh chất (PMCA) đẩy canxi ra khỏi tế bào.

Bơm Ca2+ ATPase lưới nội chất và lưới cơ tương có chức năng cô lập canxi trong xoang của các bào quan nội bào.

Bơm canxi của con đường kích thích bài tiết (SPCA).

2.4 Ho?t d?ng c?a bom canxi ? lu?i co tuong


Hai ion canxi từ dịch bào của tế bào cơ liên kết với các vị trí ái lực cao của bơm đồng thời thủy phân ATP để lấy năng lượng cho bơm

Bước tiếp theo là bơm canxi vào trong xoang

Sau đó liên kết P- ATPase sẽ được thuỷ phân và bơm quay về dạng ban đầu

Vanadat kìm chế sự vận chuyển ion Ca và hoạt động của enzym ATPase
.
Sự kiểm soát của chu trình phản ứng được đảm bảo bởi sự kết cặp giữa các vị trí liên kết canxi với vị trí phosphoryl hoá.

Bệnh tiểu đường liên quan đến SARCA
- Ion Ca2+ là một yếu tố quyết định chức năng của tế bào β đảo tuỵ.
- Nồng độ bất thường của ion canxi nội bào là một thiếu hụt chung trong cả hai týp bệnh tiểu đường.
- Sự trao đổi ion canxi khác nhau cũng đã được nghiên cứu là do ảnh hưởng tới chức năng tế bào β đảo tuỵ, qua đó ảnh hưởng tới cả sự tổng hợp insulin.

2.5 Một số dạng bệnh lý có liên quan đến bơm ion canxi


Bệnh Hailey- Hailey và bệnh Darier
Bệnh Hailey- Hailey
- Là một kiểu bệnh đột biến trội thể nhiễm sắc. - Bệnh này gây ra bởi sự đột biến trên gen ATP2C1 là gen mã hoá cho một bơm ion canxi khác thường.




B?nh Darier
- B?nh n�y g�y ra s? k?t dính n?i b�o t?o ra nh?ng v?t b?ng r?p c?a bi?u bì.
- B?nh Darier l� do nh?ng d?t bi?n tr�n gen ATP2A2, m?t gen m� hố cho bom ion canxi lu?i n?i ch?t/ lu?i co tuong thu?c b? m�y Golgi.

III. Bom proton ATP synthase
Bơm này giải thích cơ chế enzym của quá trình tổng hợp ATP được hai nhà bác học tìm ra
Paul D. Boyer
John E. Walker
1. V? trí
Đây là enzyme màng
Tìm thấy ở :
- Màng plasma tế bào vi khuẩn
- Màng thylacoid của lục lạp
- Màng bên trong ty thể của tế bào nhân thật
2. C?u t?o
Gồm có hai phần F0 và F1
Phần đầu F1 là phần ưa nước nhô ra từ màng nằm trong cơ chất, chứa đựng các phân tử xúc tác, thực hiện sự tổng hợp và thuỷ phân ATP. Bao gồm 3 chuỗi α xen kẽ nhau và các tiểu phần ß.

Phần dải làm nhiệm vụ liên kết F1 vào Fo.

F0 là một kênh proton, kéo dài hết độ dày của màng, là thành phần kỵ nước nằm ở trên màng. Thực hiện sự vận chuyển proton.
Mô hình lắp ghép các đơn vị của ATPsynthase
3. Co ch? ho?t d?ng c?a bom
Đầu tiên là do có gradien ion Hydro
Ion Hydro (Protons ) được vận chuyển về một phía của màng
Sau đó protons được di chuyển trong kênh của động cơ enzyme bằng các tiểu phần protein quay
ATP synthase là bơm proton làm việc theo kiểu hai chiều
Mở cấu trúc:
ATP được giải phóng, chu trình bắt đầu
Cấu trúc đóng:
ADP, Pi liên kết chặt,
tạo
ATP
Mở cấu trúc
Cấu trúc mở,
ADP, Pi liên kết yếu
4. Ch?c nang c?a bom
Tạo ra ATP từ ADP và photphat vô cơ (Pi)

ADP + Pi + năng lượng từ sự vận chuyển H+ qua màng ATP

Bơm phụ trách việc duy trì pH của tiêu thể bằng cách bơm
ion H+ vào tiêu thể

Ở màng thylakoit của lục lạp bơm tạo một gradient điện
hóa giữa hai phía của màng thylakoit


THANK FOR YOUR ATTENTION !!!
THE END!!!