Đề cương SHPTTB K79 PDF

 MỤC LỤC Nội dung Glucid 2 Lipid 7 Các loại phân tử quan Acid amin,...

 MỤC LỤC Nội dung Glucid 2 Lipid 7 Các loại phân tử quan Acid amin, Peptid và Protein 10 trọng trong tế bào Hemoglobin 22 Acid Nucleic 24 Ứng dụng trong công nghệ sinh học 29 Cấu tạo của tế bào nhân sơ và nhân thực 36 Cấu tạo và chức năng của màng sinh học 44 Vận chuyển ion và phân tử nhỏ qua màng 47 Vận chuyển nội bào bằng túi 50 Tế bào học Truyền tín hiệu và thụ thể màng tế bào 52 Năng lượng của tế bào 56 Chu trình tế bào nhân thực 64 Liên kết tế bào 70 Tế bào ung thư 73 😊 Trong quá trình soạn đề cương có thể có một vài sai sót, mong các bạn thông cảm và hãy inbox Page để ad cập nhật lại nhé Chúc các bạn ôn tập tốt!!! #From_ad_with_love VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 1  GLUCID I.​ Định nghĩa -​ Polyhydroxy aldehyde (PA) => Aldose -​ Polyhydroxy ceton (PC) => Cetose -​ Dẫn xuất của PA và PC II.​ Vai trò -​ Cung cấp năng lượng (glucose, tinh bột) -​ Dự trữ năng lượng (glycogen) -​ Cấu tạo: +​ Ribose (ARN), deoxyribose (ADN) +​ Peptidoglycan, glycolipid, glycoprotein (Màng TB, thành TB) +​ Glycosaminoglycan, proteoglycan (Ngoại bào) -​ Tham gia vào quá trình nhận diện tế bào: +​ Glycolipid, glycoprotein +​ Proteoglycan III.​ Phân loại -​ Monosaccarid: +​ Đường đơn (ose) +​ 3-7 C +​ Aldose và Cetose -​ Oligosaccarid: +​ 2-14 monosaccarid +​ Liên kết glycosid (là liên kết acetal, không có tính khử) -​ Polysaccarid: +​ Chục - nghìn đơn vị +​ Chia thành 2 loại: PS thuần - chỉ có 1 loại mắt xích (VD: tinh bột, cellulose, glycogen, …) PS tạp - có từ 2 loại mắt xích trở lên (VD: peptidoglycan, inulin,...) IV.​ Monosaccarid 1.​ Biểu diễn dạng hình xương cá: VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 2  -​ Xét vị trí nhóm OH ở C bất đối cách xa nhóm carbonyl nhất: D phải L trái -​ Đa số Monosaccarit trong cơ thể có cấu hình D -​ Chỉ đồng phân D mới có tác dụng sinh học 2.​ Biểu diễn dạng vòng: a)​ Dạng anomer: Xét OH gắn với C bên cạnh O trong vòng ( nhóm OH hình thành từ nhóm carbonyl ở dạng xương cá) => a khác phía, b cùng phía b)​ Đồng phân epimer: -​ C bất đối là C gắn với 4 nhóm khác nhau -​ Các đồng phân epimer khác nhau ≥ 1 cấu hình C bất đối VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 3  3.​ Monosaccarid quan trọng 4.​ Dẫn xuất monosaccarid: -​ Đường acid: Thay thế nhóm CH2OH bằng COOH- làm tăng mức độ phân cực (liên hợp các chất kém phân nước tạo thành chất thân nước hơn) -> tăng độ tan trong nước -> đào thải các chất qua đường nước tiểu -​ Đường amin: Cấu tạo glycosaminoglycan, 1 số kháng sinh -​ Đường khử oxy: Cấu tạo ADN -​ Liên kết glycosid: là liên kết acetal, không có tính khử VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 4  V.​ Disaccarid 1.​ Maltose -​ Tạo bởi 2 α-D-Glucose -> liên kết α-1,4-glycosid -​ Enzyme thủy phân: Maltase (2 G) cung cấp năng lượng 2.​ Lactose -​ Tạo bởi β-D-Glucose + β-D-Galactose -> liên kết β-1,4-Glycosid -​ Enzyme thủy phân: Lactase (Thiếu Lactase -> không dung nạp Lactose -> cần bổ sung Lactase/ dùng sản phẩm loại bỏ Lactose) 3.​ Saccarose -​ Tạo bởi α-D-Glucose + β-D-Fructose -> liên kết glycosid VI.​ Polysaccarid 1.​ Polysaccarid thuần -​ Tinh bột: cung cấp năng lượng +​ Tinh bột biến tính: Thay đổi độ nhớt, dính, nhiệt độ hồ hóa,...; Tinh bột acetyl hóa, phosphat hóa, oxy hóa…; Tá dược độn, rã, dính -​ Glycogen: dự trữ năng lượng -​ Cellulose: cấu tạo thành tế bào, mô thực vật do độ bền cơ học, tính đàn hồi +​ Nhuận tràng: không tan trong nước (có trong rau xanh) -> chất xơ; tan trong nước (có trong hoa quả) -> bao quanh cholesterol, thải ra ngoài qua nước tiểu -​ Chitin: +​ N-acetylglucosamin liên kết bằng β-1,4 glycosid +​ Polysaccarid phổ biến thứ 2 sau cellulose +​ Ứng dụng: Chitin -> Chitosan Hệ vận chuyển thuốc Tá dược độn Sạch nước Mỹ phẩm Chống nhiễm khuẩn 2.​ Polysaccarid tạp a)​ Inulin -​ β-D-fructose liên kết với nhau bằng β-2,1-glycosid, phần đầu có phân tử glucose -​ Chức năng: Nguồn dự trữ glucid ở thực vật, chất xơ hòa tan, giảm cảm giác đói, giảm hấp thu cholesterol b)​ Peptidoglycan VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 5  -​ Tạo bởi Glucid + Peptid -​ Chức năng: Cấu tạo thành tế bào vi khuẩn (Gr(+): 30-95%, Gr(-): 5-20%) -​ Kháng sinh Penicillin ức chế tổng hợp Peptidoglycan c)​ Glycosaminoglycan -​ Acid hyaluronic: +​ Giữ ẩm, tạo dịch ở khớp và thủy tinh dịch ở mắt +​ Cấu tạo Matrix ngoài tế bào, sụn, gân -​ Condroitinsulfat: Cấu tạo sụn, tổ chức liên kết (gân, da, van tim, thành động mạch) -​ Heparin: Chống đông máu d)​ Proteoglycan -​ Tạo bởi Protein + Glucid -​ Chức năng: Tạo tính co giãn, tính nhớt, độ trơn tại các khớp, tổ chức liên kết và mô nâng đỡ e)​ Glycoprotein và Glycolipid -​ Chức năng: cấu tạo màng tế bào -​ Glycoprotein: +​ Mucin (lõi protein gắn oligosaccarid): chất nhầy niêm mạc đường sinh dục, tiêu hóa, tiết niệu +​ Erythropoietin: kích thích tủy sống sản sinh hồng cầu -​ Vai trò của Oligosaccarid trong nhận diện và kết dính ở bề mặt tế bào: +​ Nhận diện: virus, vi khuẩn, độc tố, đại thực bào +​ Phần tận cùng của chuỗi oligosaccarid của nhiều glycoprotein +​ Quyết định sự tồn tại của một số protein (VD: Ceruloplasmin) +​ Là vị trí gắn với một số vi khuẩn, virus… (VD: virus cúm) VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 6  LIPID I.​ Đại cương 1.​ Khái niệm -​ Lipid là các phân tử/ hợp chất sinh học không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ. 2.​ Phân loại -​ Este của acid béo và alcol + Tiền chất/ Dẫn xuất -​ Amid của acid béo và amino alcol + Tiền chất/Dẫn xuất -​ Lipid đơn giản -​ Lipid phức tạp -​ Tiền chất và dẫn xuất của lipid 3.​ Vai trò -​ Cung cấp, dự trữ năng lượng -​ Vitamin (A, D, E, K) -​ Cấu tạo +​ Màng tế bào: +​ Lớp mỡ dưới da và bao quanh 1 số cơ quan +​ Tổ chức thần kinh +​ Licoprotein +​ Coenzym -​ Cách điện, cách nhiệt -​ Điều hoà: Hormon steroid, eicosanoid => Rối loạn chuyển hoá lipid: Béo phì, xơ vữa động mạch, đái tháo đường,.. II.​ Acid béo 1.​ Định nghĩa: Là những acid monocarboxylic 2.​Đặc điểm -​ Có số carbon chẵn (4 - 36) ( do được sinh tổng hợp từ các mẫu 2C ) -​ Bão hoà hay không bão hoà -​ Mạch thẳng hay vòng, không phân nhánh -​ Có thể chứa nhóm -OH -​ Hầu hết acid béo trong tự nhiên là sản phẩm thuỷ phân của lipid -​ Nhiệt độ sôi tăng theo mạch C, giảm theo số liên kết đôi, chủ yếu có cấu hình cis -​ Do có tương tác Van Der Waals lớn nên chất béo có thể rắn hoặc lỏng 3.​ Danh pháp đơn giản của acid béo VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 7  Số C trong mạch: số lk đôi ( delta­vi­ tri lk đôi) III.​ Alcol 1.​ Alcol thẳng -​ Alcol không có nitơ: Glycerol tạo liên kết este với acid béo -​ Alcol có nitơ: Glycerol tạo liên kết amid với acid béo 2.​ Alcol vòng: -​ Có trong mọi tế bào (TBTK) -​ Cấu tạo màng tế bào, lipoprotein -​ Là tiền chất cấu tạo: Hormon steroid, acid mật, vitamin D IV.​ Lipid đơn giản - Glycerid 1.​ Cấu tạo hoá học: Glycerid = Glycerol + Acid béo -​ 1 AB => Monoglycerid (MG) -​ 2 AB => Diglycerid (DG) -​ 3 AB => Triglyceird (TG) Glycerid trong tự nhiên: -​ MG, DG chiếm tỷ lệ nhỏ, phần lớn là TG -​ TG hầu hết là TG hỗn hợp\ 2.​ Tính chất lý học -​ Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ +​ Glycerid chứa nhiều acid béo no ở thể rắn +​ Glycerid chứa nhiều acid béo không no ở thể lỏng +​ Nhiệt độ nóng chảy giảm khi số lượng acid béo không no và mạch ngắn tăng 3.​ Tính chất hoá học -​ Phản ứng thuỷ phân -​ Phản ứng tự OXH (peroxy hóa lipid) V.​ Lipid phức tạp 1.​ Phospholipid ​ Glycerophospholipid +​ Acid phosphatidic +​ Phosphatidyl - Ethanolamin (Cephalin) => Tham gia cấu tạo màng tế bào, đặc biệt là tế bào thần kinh +​ Phosphatidyl - Cholin (Lecithin) -​ Có nhiều trong các tế bào của cơ thể (gan, não), lòng đỏ trứng gà VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 8  -​ Là chất hoạt động bề mặt mạnh ở trong phổi => Tránh hiện tượng kết dính phế nang -​ Còn dùng làm thuốc bổ gan, tá dược viên nang mềm +​ Phosphatidyl-serin: Chiếm 5% GPL của não +​ Phosphatidyl-inositol -​ Là tiền thân của 2 chất truyền tin nội bào quan trọng: Diacylglycerol (DAG) và Inositol triphosphat (IP3) ​ Lysophospholipid => Quan trọng trong chuyển hoá phospholipid ​ Plasmalogen => Ở não và cơ, chiếm 10% tổng số phospholipid ​ Sphingolipid => Có nhiều trong tổ chức não và thần kinh 2.​ Glycopid X Tên glycopid Vai trò H Ceramid Glc. Glucosylceramid​ Màng tế bào (Glucosylcerebrosid) Gal. Galactosylceramid CT não, TK (Galactosylcerebrosid) OligoSac Gangliosid - Màng TB TK ( gắn độc tố cholera ) - Quyết định nhóm máu VI.​ Lipid lưỡng cực - Phospholipid -​ MTB có thành phần cấu trúc cơ bản là lớp phospholipid kép -​ Micelle: Hấp thụ lipid và Vit A, D, E, K => Hấp thu ở ruột non -​ Liposome: +​ Hình cầu +​ Màng lipid kép +​ Chứa nước => Tăng tác dụng, giảm độc tính VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 9  ACID AMIN - PEPTID - PROTEIN I.​ Acid Amin 1.​ Khái niệm: -​ Acid amin là: Dẫn xuất của acid hữu cơ trong đó 1 hay nhiều nguyên tử H được thay thế bằng nhóm amin +​ Acid amin = đơn vị cấu tạo Protein 2.​ Acid amin chuẩn: a.​ Danh pháp: 20 acid amin chuẩn(standard) b.​ Cấu tạo: -​ Tất cả các aa chuẩn là acid L-α-amin (Glycin không có hoạt tính quang học vì R là H) +​ R không phải H → Cacbon bất đối c.​ Phân loại: -​ Theo cấu tạo:(7 nhóm) VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 10  +​ Acid amin mạch hở (5): +​ Acid amin chứa nhóm OH (3): +​ Acid amin chứa S (2): +​ Acid và amin của chúng (4): VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 11  +​ Acid amin kiềm (3): +​ Acid amin chứa nhân thơm (4): +​ Nhóm imin (1): -​ Theo độ phân cực nhóm R: +​ Không phân cực (8): Ala, Ile, Leu, Met, Phe, Pro, Trp, Val +​ Phân cực (11): Asp, Glu, Arg, Asn, Cys, Gln, His, Lys, Ser, Thr, Tyr VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 12  -​ Theo độ phân cực và cấu tạo nhóm nhóm R: +​ Nhóm có R béo, không phân cực (7): Gly, Ala, Val, Ile, Leu, Pro, Met +​ Nhóm có R phân cực, không mang điện (5): Ser, Thr, Cys, Asn, Gln +​ Nhóm có nhân thơm (3) : Phe, Tyr, Trp +​ Nhóm có R mang điện (+) (3) : Lys, Arg, His +​ Nhóm có R mang điện (-) (2): Asp, Glu -​ Theo giá trị dinh dưỡng: +​ Nhóm aa không thay thế (aa thiết yếu) (8): Met,Val, Trp, Ile, Phe, Thr, Leu,Lys (với trẻ thêm: Arg, His) ( Mẹo nhớ: Muốn vào trường y phải thi lại lý) +​ Nhóm aa có thể thay thế (aa không thiết yếu) (12): Gly, Ala, Ser, Tyr, Cys, Asp, Asn, Glu, Gln, Arg, His, Pro 3.​ Acid amin không chuẩn -​ Không tham gia cấu tạo protein. Tồn tại dưới dạng tự do -​ Trong protein (5): Collagen, Prothrombin, Myosin, Elastin, Glutathion-peroxydase -​ Không trong protein: Ornithin, Citrulin… a.​ Aa không phải là α-aa -​ β-Alanin: Thành phần của Vit B5/CoA Carnosin -​ 𝛄-aminobutyrat (GABA): Dẫn truyền TK -​ Taurin: Muối mật -​ β- amino isobutyric: sản phẩm chuyển hóa Pyr.nu b.​ Aa cấu hình D -​ D-Ala: Thành phần màng tế bào vi khuẩn -​ D-Glu: Thành phần của 1 số kháng sinh VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 13  4.​ Tính chất a.​ Tính chất lưỡng tính: -​ Trong tế bào, aa thường ở dạng lưỡng cực +​ có thể nhận proton (base) +​ có thể cho proton (acid) → Ứng dụng: Tách aa ( SK trao đổi ion, HPLC, HVE…) => Định tính, Định lượng acid amin b.​ Một số tính chất khác: -​ Phản ứng hóa học đặc trưng của acid amin +​ Phản ứng Ninhydrin : ​ Sản phẩm cho màu xanh tím (Prolin cho màu vàng) ​ Độ nhạy: < 1 μg +​ Fluorescamin: ​ Sản phẩm huỳnh quang VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 14  ​ Độ nhạy: ≈ ng → Ứng dụng: Định tính acid amin -​ Tính chất của 1 số aa đặc biệt: = aa nhỏ nhất → thâm nhập các cấu trúc “khó” của Protein Tính khử → Dimer hóa → Cystin (lk S-S) tạo cấu trúc Protein Vòng imidazol = tăng hoạt động xúc tác enzym -​ Tryptophan, Phenylalanin có khả năng hấp thụ UV (λ max = 280 nm) II.​ Peptid 1.​ Định nghĩa: -​ Peptid là những hợp chất gồm 2 hay nhiều acid amin nối với nhau bằng các liên kết peptid được tạo thành do phản ứng loại nước giữa nhóm chính α-amin của một acid amin với nhóm carboxyl của acid amin thứ 2. 2.​ Phân loại -​ Theo số lượng acid amin/phân tử (n) +​ n < 10: dipeptid (n=2), tripeptid (n=3), tetrapeptid (n=4) +​ 10 < n < 20: oligopeptid (là peptid gồm một số ít acid amin) VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 15  +​ 20 < n < 1000: polypeptid (đôi khi gọi lẫn với protein, gồm nhiều acid amin có trọng lưỡng phân tử < 10000 D. 3.​ Danh pháp -​ Nguyên tắc: đọc tên peptid theo các gốc acid amin từ đầu N - tận (N - terminal) đến đầu C - tận (C - terminal) và giữ nguyên tên acid amin ở cuối. 𝑛−1 -​ Tên peptid = ∑ tên của gốc aai + tên aan 𝑖=1 -​ Tên của gốc aai = Tên aa - in (ic) + yl -​ VD: Pentapeptid: seryl glycyl tyrosyl alanyl leucin -​ (Ngoại lệ: Asn, Cys, Gln, Trp: tên của gốc aai = tên aa + yl) -​ VD: 4.​ Tính chất -​ Peptid có một nhóm amin tự do và một nhóm carboxyl tự do nên cũng có các tính chất của các nhóm này như của acid amin. -​ Các peptid cũng có đường cong chuẩn đặc trưng và điểm đẳng diện khác nhau. -​ Trong dung dịch, peptid ở dạng ion và cũng thể hiện tính lưỡng tính. -​ Các phản ứng hóa học đặc trưng: +​ Phản ứng thủy phân: liên kết peptid có thể thủy phân bằng một acid mạnh như HCl 6N hay một base để cho các acid amin. Ngoài ra liên kết peptid còn bị cắt bởi enzym thủy phân protein gọi là protease. +​ Phản ứng đặc trưng: phản ứng Biuret +​ Pi và đường cong chuẩn đặc trưng 5.​ Ứng dụng Tên peptid Số acid amin Hoạt tính sinh học Glutathione 3 Tham gia vào hoạt động của nhiều enzym Encephalin 5 Peptid của não, ức chế cảm giác đau Oxytocin 9 Hormon hậu yên, kích thích co tử cung Vasopressin 9 Hormon hậu yên, kích thích trao đổi muối nước Bradykinin 9 Tương tư hormon, ức chế viêm ở tổ chức Gramicidin 10 Kháng sinh sản xuất từ Bacillus brevis Glucagon 29 Hormon tuyến tụy, tăng đường huyết VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 16  Insulin 51 Hormon tuyến tụy, hạ đường huyết β-Lipotropin 91 Hormon trung yên, kích thích giải phóng acid béo mô mỡ III.​ Protein -​ Khái niệm: Là những phân tử có một hay nhiều chuỗi polipeptid có trọng lượng phân tử (M) > 10.000 D -​ Số lượng acid amin (n) trong protein > 1000D: n = M/110 -​ Protein người chứa khoảng 16%N theo trọng lượng -​ Protein là sản phẩm dịch mã của gen => Đặc trưng cho từng loài, từng cá thể -​ Protein thực hiện nhiều chức năng sinh học quan trọng -​ Protein có liên kết peptid => Định tính bằng phản ứng Biuret 1.​ Phân loại protein: a.​ Theo hình dạng Phân biệt dựa vào tỷ lệ trục chiều dài trên chiều ngang (F) -​ Protein hình cầu (F < 10): Đặc trưng bởi chuỗi polipeptid gập lại và cuộn chặt (Insulin, Albumin, Hemoglobin, enzyme…) -​ Protein sợi (F > 10): Đặc trưng bởi các chuỗi hay nhóm chuỗi polipeptid xoắn lại thành sợi hay nhiều sợi xoắn nối với nhau (Keratin, Myosin, Collagen, Fibriogen…) b.​ Theo thành phần cấu tạo -​ Protein đơn giản (Homoprotein): Chỉ gồm aa -​ Protein phức tạp (Heteroprotein): Gồm aa và nhóm ngoại (Lipoprotein, Glycoprotein…) c.​ Theo độ hoà tan -​ Protein hoà tan (Albumin, Ig, Lipoprotein, Ferritin…) -​ Protein không hoà tan (Keratin, Collagen, Myosin…) d.​ Theo khả năng chịu nhiệt -​ Protein chịu nhiệt: (Papain, Taq polymerase…) -​ Protein không chịu nhiệt e.​ Theo chức năng sinh học (7 nhóm) -​ Cấu trúc: Có vai trò làm bền vững cấu trúc của tổ chức (Collagen, Elastin, Keratin, cơ xương…) -​ Vận động, co thắt (Actin, Myosin…) -​ Bảo vệ: Có khả năng chống lại sự xâm nhập của các loài khác hay bảo vệ cơ thể không bị tổn thương (Ig, Fibrinogen, Thrombin…) -​ Dinh dưỡng và dự trữ (Ovalbumin, Cesein, Ferritin…) VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 17  -​ Vận chuyển (Hb, LP, Albumin, Transporter…) -​ Điều hoà, xúc tác (Hormon, Enzym…) -​ Tiếp nhận tín hiệu (Rhodopsin, Receptor,...) 2.​ Các bậc cấu trúc của phân tử protein -​ 1 phân tử protein có 1 tính chất - 1 cấu trúc -​ Cấu trúc protein được hình thành và duy trì nhờ 5 loại liên kết +​ Mạnh ​ Peptid ​ Disulfid: Tạo bởi cys-cys (oxy hoá 2 nhóm SH → S-S), thường có ở protein ngoại bào, không có trong protein nội bào +​ Yếu ​ Hydro: Liên kết giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn hơn ​ Kỵ nước (Van der Waals): Liên kết giữa các gốc R không phân cực của aa ​ Ion (cầu muối) -​ Yếu tố ảnh hưởng tương tác giữa các aa trong protein: Liên kết peptid và gốc R của aa a)​ Cấu trúc bậc 1 -​ Mô tả: Số lượng, trình tự aa và số lượng, vị trí liên kết S-S trên mặt phẳng -​ Quyết định tính chất sinh học của protein -​ Đột biến gen => Thay đổi số lượng, trình tự aa => Protein mất hoạt tính => 1400 bệnh lý (di truyền) b)​ Cấu trúc bậc 2 -​ Là chỉ sự sắp xếp có quy luật trong không gian của các aa đứng cạnh nhau trong từng đoạn của một chuỗi polypeptid -​ 3 kiểu cấu trúc phổ biến: +​ Xoắn α: ​ Là cấu trúc bậc 2 phổ biến nhất, bền nhất, được ổn định nhờ liên kết hydro giữa nhóm -NH và nhóm -CO của các aa trong cùng một chuỗi polipeptid ​ Chiều xoắn phải bền vững hơn và hay gặp hơn trong protein ​ Prolin và một số aa có R cồng kềnh hay tích điện có xu hướng phá vỡ xoắn +​ Xoắn β: ​ Khoảng cách giữa các aa cạnh nhau lớn hơn so với dạng xoắn ​ Gốc R nằm ở vị trí gấp khúc ​ Liên kết Hydro có thể hình thành trong cùng một chuỗi hay giữa các chuỗi VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 18  +​ Khuỷu β ​ Gặp ở đầu nối 2 đoạn cạnh nhau của cấu trúc do chuỗi polypeptid chuyển hướng đột ngột ​ Gồm 4 aa ​ Gly và Pro thường gặp trong cấu trúc này c)​ Cấu trúc bậc 3 -​ Mô tả cấu trúc không gian cả chuỗi polypeptid (tất cả protein có cấu trúc bậc 3) -​ Myoglobin (dự trữ oxy trong cơ) +​ 153aa, 8 vòng xoắn α +​ 1 hem chứa Fe2+ (gắn với O2) +​ Lõi chỉ chứa các aa không phân cực, vỏ chứa cả aa phân cực và không phân cực -​ Porin +​ Lõi thân nước +​ Vỏ kị nước d)​ Cấu trúc bậc 4 -​ Mô tả cấu trúc không gian của các chuỗi polypeptid trong phân tử protein -​ Hemoglobin: 2 tiểu đơn vị α, 2 β -​ Phức hợp insulin: 6 phân tử insulin VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 19 → Cấu trúc không gian giúp thể hiện tính chất/ chức năng sinh học của protein → Phá vỡ cấu trúc không gian, protein mất hoạt tính (Sự biến tính protein) 3. Tính chất lý hóa của protein a)​ Tính chất lưỡng tính -​ Có nhóm cho proton (R-NH3+) -​ Có nhóm nhận proton (R-COO-) b)​ Tình chất hoà tan, kết tủa -​ Tính chất hòa tan +​ Phần lớn protein hòa tan trong dung dịch muối loãng. Protein dạng sợi thường tan trong những dung dịch muối đậm đặc hơn. +​ Trong nước protein tồn tại dưới dạng kẹo, khuếch tán chậm, không đi được qua màng bán thấm. +​ Protein hòa tan được là nhờ có lớp áo nước và các tiểu phân protein tích điện cùng dấu -​ Tính chất kết tủa +​ Khi làm mất lớp áo nước và trung hòa về điện tích thì protein sẽ tích tụ lại và gây tủa. +​ Các loại phản ứng kết tủa nguyên tính chất của protein: ​ Thuận nghịch: không làm thay đổi cấu trúc không gian của protein → Giữ nguyên tính chất của protein ​ Không thuận nghịch: Làm thay đổi cấu trúc không gian của protein → Làm mất các tính chất của protein +​ Các phương pháp kết tủa protein: ​ Thuận nghịch: Diêm tích (NaCl, (NH4)2SO4), dung môi hữu cơ (ở t° thấp) ​ Không thuận nghịch: Vật lý (t°, UV), hoá học (A, B mạnh, muối KL nặng, dung môi hữu cơ, acid hữu cơ, ure). c)​ Tính biến tính -​ Biến tính là sự phá huỷ cấu trúc không gian đủ lớn làm mất chức năng của protein -​ Các tác nhân gây biến tính Protein: VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 20 VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 21  HEMOGLOBIN ❖​Chức năng: vận chuyển 𝑂2 và 𝐶𝑂2 I.​ Cấu trúc phù hợp với chức năng: -​ Cấu trúc bậc 4: 4 tiểu đơn vị -​ Mỗi tiểu đơn vị: chuỗi polypeptid (globin) + hem -​ Cấu trúc tiểu đơn vị của Hemoglobin giống Myoglobin: +​ 153 aa +​ 8 đoạn xoắn α (70%) +​ Lõi chỉ chứa aa không phân cực, không có aa mang điện (trừ 2 His) +​ Vỏ chứa cả aa phân cực và không phân cực 2+ +​ 1 hem chứa 𝐹𝑒 1.​ Hem: 2+ -​ Vòng porphyrin + 𝐹𝑒 -​ Vòng porphyrin: 4 nhân pyrol gắn với nhau bởi 4 cầu methenyl 2+ -​ Khi chưa có 𝑂2: 𝐹𝑒 tạo 5 liên kết phối trí (mạnh) với 5 phối tử: 4N của vòng porphyrin, 1N của His trong chuỗi polypeptid 2+ -​ O2 liên kết phối trí (thuận nghịch) với 𝐹𝑒 2.​ Globin: -​ Vai trò: +​ Tăng độ tan của Hem 2+ +​ Bảo vệ 𝐹𝑒 2+ +​ Tăng khả năng gắn đặc hiệu 𝐹𝑒 - 𝑂2 3.​ Hemoglobin phù hợp hơn Myoglobin để vận chuyển oxi: -​ Đường cong sigma: +​ 𝑂2 gắn vào một vị trí làm tăng khả năng gắn 𝑂2 của các vị trí khác +​ Giải phóng 𝑂2 từ một vị trí làm tăng khả năng giải phóng 𝑂2 từ các vị trí khác ❖​ Đặc điểm của sự kết hợp Hb - 𝑂2: Thuận nghịch, điều hòa bởi cơ chế dị lập thể (allosteric) II. Yếu tố ảnh hưởng tới liên kết Hb-𝑂2 VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 22  -​ Vận chuyển 𝑂2 từ phổi đến mô +​ Hb có ái lực thấp với 𝑂2 khi HC tới mô +​ Hb có ái lực cao với 𝑂2 khi HC tới phổi 1.​ Ảnh hưởng của 2,3-Bisphosphoglycerat -​ Hb dạng R vận chuyển 𝑂2 tới các cơ quan: 2,3-Bisphosphoglycerat (BPG),𝐶𝑂2, + 𝐻 ở các cơ quan liên kết với Hb tại các vị trí khác nhau khác 𝑂2 → kéo gần 4 chuỗi globin → làm bền vững cấu dạng T của Hb, giải phóng 𝑂2 + + -​ 𝑂2-Hb + BPG/𝐶𝑂2/𝐻 → BPG/𝐶𝑂2/𝐻 -Hb + 𝑂2 → Điều hoà kiểu allosteric/ dị lập thể 2.​ Ảnh hưởng của CO 2+ -​ CO gắn cùng vị trí với 𝑂2 (𝐹𝑒 ) -​ So với 𝑂2, CO có ái lực với Hb gấp ∼ 200 lần -​ 1 pt CO gắn vào Hb khiến Hb chuyển thành dạng R → ngăn cản giải phóng 𝑂2 + 3.​ Ảnh hưởng của 𝐻 -​ Cơ chế phân tử: +​ pH thấp → imidazol proton hóa → cầu muối +​ Cầu muốn ổn định cấu dạng T → Tăng giải phóng 𝑂2 4.​ Ảnh hưởng của 𝐶𝑂2 -​ Cơ chế phân tử: + +​ Tạo ra 𝐻 +​ Tạo carbamat ở đầu N tận của các chuỗi polypeptid của 4 tiểu đv → Tạo cầu muối → ổn định cấu dạng T III. Một số tình trạng bệnh lý liên quan hemoglobin: -​ Tăng methemoglobin -​ Thiếu máu hình cầu liềm VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 23  ACID NUCLEIC I.​ Nucleosid, Nucleotid 1.​ Cấu tạo Nucleosid: Base N + Pentose Nucleotid: Base N + Pentose + Gốc phosphate = Nucleosid + Gốc phosphate -​ Base N: Chú ý: Adenin không có nguyên tử O -​ Pentose: Đường 2’ deoxyribose hoặc ribose -​ Liên kết giữa pentose và Base N được gọi là liên kết Glycosid ( 1’-1 hoặc 1’9) -​ Liên kết giữa pentose và nhóm phosphate được gọi là liên kết ester 2.​ Danh pháp Base Nucleosid Nucleotid Purin Adenin A Adenosin Adenylat Deoxyadenosin Deoxyadenylat Guanin G Guanosin Guanylat Deoxyguanosin Deoxyguanylat Pyrimidin Cytosin C Cytidin Cytidylat Deoxycytidin Deoxycytidylat Thymin T Thymidin Thymidylat VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 24  Deoxythymidin Deoxythymidylat Uracil U Uridin Uridylat 3.​ Vai trò Nucleotid -​ Tham gia cấu tạo AN: Các dẫn xuất 5'monophosphat của A,T,C,G,U -​ Cung cấp Q: Các dẫn xuất di và triphosphat của A, C, G, U, Hypoxanthin (ADP; ATP; GDP; GTP; UDP; UTP) -​ Truyền tín hiệu thông tin/ Hormone (Chất truyền tin thứ 2): Các dẫn xuất monophosphat dạng vòng (3’- 5’) của A, C, G (cAMP, cCMP, cGMP) -​ Là các chất trung gian/ chuyển hoá -​ Tham gia cấu tạo coenzyme: NAD+ , NADP+, FAD+ II.​ Acid Nucleic -​ Acid Nucleic (Polinucleotid) là các polymer mạch dài với monomer là các nucleotid -​ Quy ước +​ Chuỗi Polinucleotid được đọc theo chiều từ 5’ đến 3’ (chiều sens) -​ 5’ có gốc phosphat với 2 chức acid tự do -​ 3’ chứa 1 OH tự do ở 3’ của đường +​ Dùng kí hiệu để biểu diễn trình tự chuỗi polinucleotid VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 25  -​ Acid nucleic: * ADN: Acid 2’- deoxyribonucleic * ARN: Acid ribonucleic III.​ ADN 1.​ Đặc điểm -​ Đường pentose: Deoxyribose -​ Base tạo Nu. : A,G,T,C -​ 1 phân tử ADN gồm 2 chuỗi polynucleotid 2.​ Đặc tính chuỗi -​ Tính đối song: +​ 2 sợi song song, ngược chiều nhau +​ Nối với nhau = liên kết H -​ Quy luật bổ sung: Base purin - Base pyrimidine ( A = T ; G ≡ C ) => Số A = T, G = C => Biết trình tự của một chuỗi thì biết được chuỗi kia => Tiềm năng cho sự sửa sai: Sai ở mạch 1, dựa vào mạch 2 để sửa => Tỷ số AT/GC quyết định nhiệt độ nóng chảy của ADN => Quy luật bổ sung giải thích hoàn toàn, chặt chẽ cơ chế bảo tồn thông tin di truyền -​ Tính xoắn cuộn +​ Xoắn kép Helix là dạng điển hình (B-ADN) +​ Khung đường-phosphat phân bố bên ngoài, các base N bên trong +​ Được ổn định bởi 2 liên kết yếu: Liên kết H và liên kết kị nước của Base N -​ Rãnh nhỏ và rãnh lớn: Độ rộng không như nhau Hiện tượng Topoisomer -​ Là hiện tượng thay đổi cấu trúc xoắn của phân tử ADN: Không thay đổi số lượng cặp base/ số nguyên tử trong phân tử, chỉ khác nhau về chiều xoắn và số vòng xoắn VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 26  -​ Topoisomerase: Nhóm enzym xúc tác thay đổi cấu trúc siêu xoắn của phân tử ADN => Đích tác dụng của nhiều thuốc 3.​ Đặc tính chủng loại -​ Sinh vật khác nhau, cá thể khác nhau => ADN khác nhau -​ Khác nhau: Độ dài chuỗi - Dạng - Nơi khu trứ - Trình tự Virus Procaryot Eucaryot 1 ft ADN (ARN): Rất ADN vi khuẩn + Plasmid Mỗi NST: 1 ADN rất dài ngắn, không tự tái thiết Dạng vòng Dạng vòng Thẳng Bào tương Nhân, ty thể => Ứng dụng: Chẩn đoán bệnh, xác định huyết thống, giám định ADN, gen dược học 4.​ Chức năng sinh học -​ Làm khuôn, tham gia quá trình sao chép -​ Làm khuôn, tham gia quá trình phiên mã -​ Mã hoá thông tin cấu tạo Protein -​ Chứa đựng thông tin di truyền ( ADN tái bản bán bảo tồn ) 5.​ Ứng dụng -​ Đột biến ADN => Bệnh lý ( di truyền, quái thai, ung thư,...) -​ ADN đích tác dụng của nhiều thuốc -​ Hướng điều trị của tương lai: Điều trị gen -​ Dược hiện đại: Sản xuất thuốc bằng công nghệ tái tổ hợp IV.​ ARN 1.​ Đặc điểm -​ Đường pentose: Ribose -​ Base tạo Nu: A,G,U,C -​ 1 phân tử ARN gồm 1 chuỗi polynucleotid 2.​ Tính chất -​ Quy luật kết đôi base: Giữa 2 ARN, trên cùng 1 ARN -​ Rất kém bền, bị thuỷ phân bởi kiềm => Khác biệt với ADN -​ Có thể sao chép ngược để tạo ADNc => Ứng dụng: RT - PCR VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 27  3.​ Chức năng: Trực tiếp tham gia sự tổng hợp Protein 4.​ Các loại ARN và chức năng sinh học Loại ARN Cấu trúc Chức năng sinh học mARN Mạch đơn, thẳng -​ Chiếm tỷ lệ: ~5%​ Làm khuôn, tham gia quá trình dịch mã -​ Mang mã (codon) di truyền của ADN => Ribosom => Tổng hợp Protein -​ Cấu tạo: có mũ ở đầu 5’, mã mở đầu (AUG), mã kết thúc (UAA, UGA, UAG), đuôi poly A -​ Đời sống ngắn rARN Mạch đơn, xoắn kép -​ Chiếm tỷ lệ lớn nhất: ~80% cục bộ -​ Vai trò: tạo ribosom, nơi tổng hợp Protein (gắn mARN, tARN, mã mở đầu) tARN -​ Cấu trúc đặc biệt -​ Chiếm tỷ lệ: ~15% (hoa nhép) -​ Vai trò: Hoạt hoá và vận chuyển acid amin -​ 3’OH (đầu CCA): tương ứng tới ribosom; Mang đối mã và nhận Điểm gắn acid biết mã tương ứng trên mARN amin -​ Bộ 3 đối mã (anticodon): Bộ 3 mã hoá quy định gắn acid amin nào V.​ Tính chất của acid nucleic và ứng dụng -​ Phân cực và mang điện âm -​ Hấp thụ UV: Bước sóng cực đại tại 260nm => Ứng dụng trong định tính và định lượng acid nucleic -​ Cắt liên kết phosphodieste bởi enzym +​ Cắt bởi các nuclease +​ Cát bởi các enzym giới hạn => Thuận tiện cho cắt nối, ghép gen => Công nghệ ADN tái tổ hợp và công nghệ gen -​ Phân li thuận nghịch, tính biến tính và hồi tính của ADN -​ ADN bền vững, ARN không bền VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 28  ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SINH HỌC CNSH là các thao tác trong các hệ thống sống, sinh vật sống hoặc các thành phần của chúng để tạo ra và phát triển các sản phẩm có ích. I.​ Đại cương về nhân bản ADN -​ Gắn đoạn ADN hay gen đích (ngoại lai) vào vector nhân bản (cloning vector), sau đó chuyển vào TB hoặc cơ thể sống để tạo ra nhiều bản sao của đoạn ADN hoặc gen đích trên. -​ 2 mục đích chính: +​ Tạo nhiều bản sao của một gen hoặc đoạn ADN +​ Sản xuất số lượng lớn protein do gen mã hóa 1.​Các công cụ chính a.​Vector nhân bản (Thể mang gen) ⇒ Phân tử ADN nhỏ có thể mang đoạn ADN hoặc gen đích (ngoại lai) vào tế bào chủ để nhân lên (sao chép) đoạn ADN hoặc gen mục tiêu với số lượng lớn ​ Đặc điểm: -​ Có thể chèn, gắn các đoạn DNA ngoại lai -​ Có thể tự nhân lên (sao chép) độc lập, không phụ thuộc vào bộ gen của TB chủ. -​ Có kích thước nhỏ để xâm nhập tế bào chủ -​ Có những vị trí được cắt bởi E giới hạn ​ Vector nhân bản phổ biến: plasmid ​ Plasmid: Là một loại ADN vòng nhỏ, thường được sử dụng trong các thí nghiệm di truyền. Plasmid có khả năng tự nhân bản và thường chứa các gen kháng kháng sinh để chọn lọc tế bào mang plasmid. b.​Enzym giới hạn (endonuclease giới hạn) -​ Khái niệm: là các endonuclease có nguồn gốc vi khuẩn, cắt phân tử ADN từ giữa phân tử một cách đặc hiệu. -​ Nguồn gốc: V. Arber lần đầu tiên chứng minh được rằng có các enzym đặc biệt hoạt động bên trong tế bào vi khuẩn, chúng có khả năng phân biệt VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 29  ADN của tế bào chủ với ADN lạ của phage. Các enzym này hạn chế khả năng sinh sản của phage trong tế bào vi khuẩn bằng cách phân hủy chúng một cách đặc hiệu, do đó, được gọi là các enzym giới hạn. -​ Tên gọi: Tên gọi của các enzym giới hạn thường bắt đầu với 3 chữ cái đầu tiên là tên Latin của vi khuẩn sinh ra enzym đó, chữ đầu tiên là chữ thứ nhất của tên giống, và hai chữ cái sau là tên loài (ví dụ: Haemophilus influenzae, tên enzym giới hạn của nó bắt đầu là Hin). Ngoài ra, nhiều khi tên chủng có thể được dùng, trong trường hợp HindII, thì ký hiệu “d” xuất phát từ chủng Rd. Chỉ số cuối cùng của tên enzym được đánh số I nếu vi sinh vật đó chỉ sản sinh ra một loại RE, còn nếu có hơn một loại enzym giới hạn thì được đánh số II, III theo ký hiệu kế tiếp. -​ Phân loại: 3 nhóm, dựa vào khả năng nhận biết và cắt 1 trình tự xác định trên ADN. +​ Enzym giới hạn nhóm I được cùng một protein mang cả hai hoạt tính (endonuclease và methyltransferase) có trình tự nhận biết đặc biệt, cắt ADN ngẫu nhiên. +​ Enzym giới hạn nhóm II có endonuclease và methyltransferase được mang bởi 2 loại protein khác nhau, có trình tự nhận biết đặc hiệu, vị trí cắt cũng đặc hiệu và nằm trong vùng nhận biết, thể hiện sự đối xứng quay kép. Kết quả của những đoạn ADN với một trình tự xác định. +​ Enzym giới hạn nhóm III được cùng một loại protein mang cả hai hoạt tính, có vị trí nhận biết đặc hiệu. -​ Một số ứng dụng: +​ Dùng enzyme cắt giới hạn để xử lý sản phẩm PCR và plasmid để tạo nên plasmid tái tổ hợp +​ Sử dụng enzyme cắt giới hạn trong quy trình PCR kết hợp điện di AND trên gel agarose để phát hiện đột biến điểm liên quan đến hiện tượng kháng thuốc ở bệnh nhân +​ Đóng vai trò rất quan trọng trong các quy trình kỹ thuật tiên tiến nhất hiện nay: quy trình Real-time PCR trong phát hiện methyl hóa DNA, quy trình VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 30  microarray trong sàng lọc bất thường di truyền thai nhi và quy trình giải trình tự thế hệ mới (NGS) c.​ADN ligase -​ Chức năng: Dùng để nối đoạn ADN đích với vector nhân bản đã cắt bởi cùng E giới hạn → ADN tái tổ hợp. -​ Các bước tạo ADN tái tổ hợp +​ B1. Cắt tại vùng giới hạn của vector nhân bản +​ B2. Bắt cặp bổ sung đoạn DNA đích với vector nhân bản +​ B3. Nối liền bằng ADN ligase → ADN tái tổ hợp 2.​Quy trình cơ bản của nhân bản ADN -​ B1. Cắt (bởi cùng loại E giới hạn), thu nhận đoạn ADN hoặc gen (đích) và vector nhân bản -​ B2. Tích hợp (chèn) đoạn ADN hoặc gen (đích) vào vector nhân bản (VD: tạo plasmid tái tổ hợp) -​ B3. Chuyển vector nhân bản vào vật chủ -​ B4. Tạo nhiều bản sao của đoạn ADN hoặc gen (đích) -​ B5. Biểu hiện gen (đích) đã nhân bản, tạo protein II.​ Nhân bản ADN & Ứng dụng 1.​ Nhân bản ADN -​ Tạo ra nhiều gen đích (mục tiêu): nhằm nghiên cứu cơ bản hoặc tạo ra cơ thể với khả năng chuyển hóa mới. VD: gen kháng sâu bệnh,… -​ Tạo ra sản phẩm protein có giá trị 2.​ Các ứng dụng trong Y - Dược a.​Trị liệu gen người (liệu pháp gen) -​ Sự sửa đổi gen người để phòng, điều trị bệnh +​ Thay thế gen đột biến gây bệnh bằng bản sao bình thường. +​ Bất hoạt hoặc “im lặng" một gen đột biến hoạt động không bình thường. VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 31  +​ Đưa một gen mới vào cơ thể để chữa bệnh -​ Tiềm năng lớn trong việc điều trị các rối loạn do khiếm khuyết gen b.​Tạo vaccin -​ Vaccin là thuốc chứa kháng nguyên tạo cho cơ thể khả năng đáp ứng miễn dịch được dùng với mục đích phòng bệnh, chữa bệnh. +​ Vaccine thế hệ đầu tiên: vaccine toàn sinh vật – hoặc sống và suy yếu, hoặc dạng đã bị tiêu diệt: vaccine đậu mùa và bại liệt. +​ Vaccine thế hệ thứ 2: kháng nguyên protein. VD: vaccine uốn ván, bạch hầu, viêm gan B. +​ Vaccine thế hệ thứ 3: vaccine RNA và DNA. VD: vaccine Covid-19 của Pfizer, Moderna c.​Tạo protein làm thuốc và thực phẩm chức năng -​ Protein điều trị bệnh được tổng hợp với số lượng lớn -​ Các gen đích được đưa vào tế bào nuôi cấy hoặc cơ thể sinh vật để tạo ra protein điều trị. -​ VD: insulin, hormon tăng trưởng, kháng thể, vaccin… III.​ Các ứng dụng khác của công nghệ sinh học 1.​ Kỹ thuật PCR * Ứng dụng của kỹ thuật PCR - Chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm trên người: Dựa trên cơ sở phát hiện vi khuẩn hoặc virus lây nhiễm như HIV, bệnh lao (TB), Viêm gan (HBV), Viêm gan C (HCV), Ung thư cổ tử cung (HPV)… - Phân tích pháp y: Xác định dấu vân tay di truyền, xét nghiệm DNA, quan hệ huyết thống, điều tra tội phạm… - Hỗ trợ các công nghệ khác/CNSH: công nghệ gen, protein, nano… 2.​ Công nghệ giải trình tự gen và ứng dụng -​ Xét nghiệm gen để xác định các bệnh lý di truyền -​ Y học cá thể hóa VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 32  3.​ Công nghệ tế bào gốc * Tế bào gốc: “nguồn nguyên liệu ban đầu” để sản sinh ra nhiều loại tế bào khác nhằm thực hiện những chức năng hỗ trợ cho cơ thể. * Đặc điểm của tế bào gốc: có khả năng sinh sản không hạn định, khả năng biệt hóa thành các tế bào khác trong các điều kiện phù hợp. ⇒ Ứng dụng của công nghệ tế bào gốc trong Y Dược - Phân tích cơ chế bệnh lý: những tế bào xương, dây thần kinh, cơ tim,... được tạo ra bởi tế bào gốc trưởng thành → có thể xác định được tình trạng và chuyển biến của bệnh. - Tái sinh tế bào mới để thay thế những tế bào bệnh lý: bệnh đái tháo đường, bệnh Alzheimer, chấn thương vùng cột sống, bệnh Parkinson, bệnh tim, đột quỵ, viêm xương khớp,... - Tầm soát mức độ an toàn của thuốc mới: kiểm soát những phản ứng phụ hoặc thành phần của thuốc có thể gây phản ứng phụ, thử nghiệm thuốc trên tế bào gốc của người bệnh. 4.​ Công nghệ sinh học nano (Nanobiotechnology) - Công nghệ nano (nanotechnology): công nghệ liên quan đến thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet. - CNSH nano ứng dụng trong nghiên cứu y-sinh học: khám phá thuốc, thiết bị phân phối thuốc, công cụ chuẩn đoán, liệu pháp và vật liệu sinh học mới. - Cơ chế nano bạc tiêu diệt vi khuẩn: +​ Phá hủy chức năng của thành tế bào vi khuẩn +​ Bất hoạt enzyme +​ Biến tính DNA, protein VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 33 IV.​ Vấn đề đạo đức trong nghiên cứu và ứng dụng CNSH 1. Biến đổi gen và GMO -​ Đạo đức về thực phẩm biến đổi gen: Việc sản xuất thực phẩm biến đổi gen (GMO) có thể gây ra lo ngại về an toàn thực phẩm, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Cần phải đảm bảo rằng các sản phẩm GMO được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đưa ra thị trường. -​ Quyền lợi của nông dân: Việc sử dụng hạt giống GMO thường đi kèm với các quyền sở hữu trí tuệ, làm cho nông dân phụ thuộc vào các công ty lớn và có thể dẫn đến sự mất đa dạng sinh học. 2. Nghiên cứu gen và liệu pháp gen -​ Sửa đổi gen: Việc chỉnh sửa gen có thể giúp điều trị bệnh, nhưng cũng đặt ra câu hỏi về việc liệu có nên thay đổi gen di truyền của con người hay không, đặc biệt là khi liên quan đến sự phát triển của các thế hệ sau. -​ Bất bình đẳng trong y tế: Các liệu pháp gen có thể rất đắt đỏ và không phải ai cũng có cơ hội tiếp cận, dẫn đến sự bất bình đẳng trong chăm sóc sức khỏe. 3. Phân tích ADN và quyền riêng tư -​ Quyền riêng tư gen: Việc phân tích ADN để chẩn đoán bệnh hoặc xác định danh tính có thể xâm phạm quyền riêng tư cá nhân. Cần có quy định rõ ràng về cách thức dữ liệu gen được thu thập, lưu trữ và sử dụng. -​ Sử dụng dữ liệu ADN: Các công ty có thể sử dụng dữ liệu gen cho các mục đích thương mại mà không có sự đồng ý rõ ràng của cá nhân, gây ra lo ngại về quyền kiểm soát thông tin cá nhân. 4. Khám phá sinh học và động vật -​ Thí nghiệm trên động vật: Nghiên cứu sinh học thường liên quan đến việc sử dụng động vật thí nghiệm. Cần có sự cân nhắc về phúc lợi động vật và việc giảm thiểu đau khổ cho chúng. VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 34  -​ Biến đổi sinh vật: Việc tạo ra các sinh vật biến đổi có thể gây ra hệ quả không lường trước được đối với hệ sinh thái và đa dạng sinh học. 5. Ảnh hưởng đến xã hội -​ Chọn lọc tự nhiên và tiến hóa: Công nghệ sinh học có thể can thiệp vào quá trình chọn lọc tự nhiên, ảnh hưởng đến sự tiến hóa của các loài và hệ sinh thái. -​ Tác động văn hóa: Việc áp dụng công nghệ sinh học có thể gây tranh cãi trong các cộng đồng có quan điểm văn hóa và tôn giáo khác nhau về sự can thiệp vào tự nhiên. ⇒ Cần có các quy định rõ ràng để đảm bảo rằng nghiên cứu và ứng dụng CNSH diễn ra một cách có đạo đức và an toàn. Các quy định này phải được cập nhật thường xuyên để phản ánh sự phát triển của công nghệ. ⇒ Cần có các chương trình giáo dục để nâng cao hiểu biết của công chúng về công nghệ sinh học, giúp mọi người có khả năng tham gia vào các cuộc thảo luận về đạo đức và chính sách liên quan. VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 35  CẤU TẠO TẾ BÀO I.​ Tế bào nhân sơ Prokaryote 1.​ Cấu trúc tế bào nhân sơ -​ Tế bào Prokaryote có kích thước nhỏ, đường kính khoảng 0,2 - 2,0 μm, chiều dài khoảng từ 2,0 - 8,0 μm. -​ Vi khuẩn là nhóm sinh vật duy nhất có cấu trúc từ loại tế bào này. 2.​ Đặc điểm chung -​ Đa số là đơn bào (vi khuẩn và vi sinh vật cổ), 1 số loài tế bào gắn với nhau sau khi phân chia tế bào. -​ Kích thước: điển hình dao động từ 0,5 - 5,0 μm (rất nhỏ) -​ Tỷ lệ S/V (diện tích bề mặt/thể tích tế bào) lớn nên tốc độ trao đổi chất với môi trường nhanh -​ Hình dạng thường gặp: +​ Hình cầu +​ Hình que +​ Hình xoắn 3.​ Cấu tạo và chức năng a)​ Lông -​ Cấu tạo: +​ Nằm ngoài cùng. +​ Nhìn giống sợi tóc. +​ Có bản chất là protein. -​ Chức năng: +​ Giúp TB nhân sơ bám dính vào nhau hoặc bám lên cơ chất +​ Lông giới tính (dài hơn nhưng số lượng ít hơn lông thông thường): kéo 2 TB lại gần nhau trước khi trao đổi ADN thông qua tiếp hợp (conjugation). b)​ Roi -​ Cấu tạo: +​ Phần nhô ra và kéo dài giống roi VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 36  +​ Có bản chất là protein. -​ Chức năng: Cơ quan vận động của tế bào: giúp TB nhân sơ di chuyển có hướng – sự hướng động: chuyển động ra xa hoặc tiến lại gần nguồn kích thích. c)​ Vỏ màng nhầy -​ Cấu tạo: +​ Có ở một số tế bào vi khuẩn +​ Nằm ở ngoài cùng, bao bọc thành tế bào +​ Có bản chất là polysaccharide hoặc protein -​ Chức năng: +​ Giúp TB bám dính vào các TB khác hoặc bám dính vào cơ chất +​ Bảo vệ TB khỏi sự mất nước +​ Bảo vệ vi khuẩn tránh khỏi sự tấn công của các tế bào miễn dịch. d)​ Thành tế bào -​ Cấu tạo: +​ Nằm giữa màng nhầy và màng sinh chất +​ Ở vi khuẩn: gồm nhiều phân tử peptidoglycan +​ Ở VSV cổ: chứa nhiều loại polysaccharide và protein, không có peptidoglycan -​ Chức năng: +​ Bảo vệ TB +​ Duy trì hình dạng TB +​ Chọn lọc những chất vào ra TB -​ Thành TB: nhuộm gram +​ Gram (+): gồm một lớp peptidoglycan dày, thành phần tương đối đồng nhất, khi nhuộm sẽ bắt màu xanh tím. +​ Gram (-): gồm một lớp peptidoglycan mỏng và một lớp màng ngoài, thành phần và cấu trúc khá phức tạp, khi nhuộm sẽ bắt màu đỏ tía. e)​ Màng tế bào -​ Cấu tạo: +​ Nằm giữa thành và tế bào chất +​ Cấu tạo lớp kép phospholipid, protein và glucose +​ Khác nhau ở VK gram + và gram - => Lipid màng đóng vai trò quan trọng trong kháng kháng sinh của vi khuẩn -​ Chức năng: +​ Bảo vệ tế bào khỏi các tác nhân có hại +​ Là hàng rào thấm chọn lọc để duy trì và kiểm soát các chất vào và ra khỏi tế bào +​ Thực hiện sự giao tiếp giữa các tế bào f)​ Tế bào chất VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 37  -​ Cấu tạo: Thành phần chủ yếu là nước, enzyme, muối và các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác (Bào tương - chất keo bán lỏng) -​ Chức năng: +​ Nơi diễn ra các phản ứng sinh hóa, đảm bảo duy trì các hoạt động sống của tế bào +​ Nơi chứa các hạt dự trữ (Đường, lipid) và ribosome g)​ Ribosomes -​ Cấu tạo: +​ Gồm protein và rARN +​ Ribosome 70S, bao gồm một tiểu đơn vị nhỏ (30S) và một tiểu đơn vị lớn (50S) -​ Chức năng: +​ Là nhà máy tổng hợp protein của tế bào h)​ Vùng nhân (Nucleoid) -​ Cấu tạo: +​ Không có màng nhân bao bọc, chỉ có một vùng nhân chứa một phân ADN kép mạch thẳng nhưng không có protein histone, và nhiều ADN plasmid -​ Chức năng: +​ Mang thông tin di truyền điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào i)​ Plasmid -​ Trong tế bào chất ngoài vùng chất -​ Là những vòng ADN nhỏ có khả năng nhân lên độc lập, ~10 genes/plasmid -​ R-plasmid mang gen kháng kháng sinh, có thể truyền từ VK này sang VK khác bằng con đường tiếp hợp II.​ Tế bào nhân thực Eukaryote 1.​ Cấu tạo: a)​ Vách tế bào: -​ Cấu tạo gồm: Cacbohydrat, cellulose, hemixellulose, pectin; lignin; glucoprotein; protein; trong quá trình sống TB vỏ ngoài cơ quan thấm thêm suberin, sáp, cutin... -​ Chức năng: +​ Tạo hình dạng tế bào +​ Bảo vệ +​ Nâng đỡ +​ Trao đổi chất +​ Điều tiết nước tế bào +​ Truyền tín hiệu VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 38  b)​ Màng sinh chất: -​ Cấu tạo: Màng kép phospholipid, protein, cacbonhydrate -​ Chức năng: +​ Vận chuyển vật chất qua màng. +​ Điều hoà tổng hợp và lắp ráp các sợi xellulose cấu tạo vách TB. +​ Tiếp nhận và vận chuyển các tín hiệu từ môi trường ngoài vào trong TB, từ đó TB xử lý thông tin rồi đưa ra phản ứng phù hợp c)​ Tế bào chất (Nguyên sinh chất): ❖​ Phân biệt -​ Chất tế bào (bào tương, cơ chất tế bào) (cytosol); -​ Tế bào chất (cytoplasm): chất tế bào + bào quan (không gồm nhân) -​ Tế bào trần (protoplasm): tế bào thực vật tách bỏ vách tế bào -​ Cấu tạo: +​ Thành phần hoá học của tế bào chất rất đa dạng và nhiều biến động. +​ Trong TB điển hình chứa: Nước 70-85%; Chất khô 15-30%, trong đó protein 75%; Lipit 15 - 20%; -​ Đặc tính: TBC là một hệ keo protein, là khả năng chuyển hóa sol (lỏng) - gel (bán lỏng), có độ nhớt, có tính đàn hồi, khả năng ngưng kết, vận động. -​ Chức năng: Được gọi là cơ chất của sự sống: +​ Duy trì hình dạng tế bào ở động vật +​ Bao bọc và chống sự kết dính các bào quan +​ Hệ đệm nơi diễn ra nhiều phản ứng TĐC (đường phân); sinh tổng hợp protein +​ Bảo vệ vật chất di truyền của tế bào +​ Vận chuyển vật chất nội bào tế bào +​ Truyền tin từ ngoại bào đến các bào quan +​ Đảm bảo sự thích ứng với môi trường d)​ Các bào quan: -​ Không bào: +​ Cấu tạo: Như bọc chứa dịch bào gồm: Axit hữu cơ, đường, axit amin, protein, vitamin, các sắc tố, các chất dự trữ, sản phẩm của các phản ứng trao đổi chất.... +​ Chức năng: Đa chức năng và rất quan trọng trong TB: ​ Điều tiết áp suất thẩm thấu của tế bào. ​ Kiểm soát thể tích và sức trương của TB. ​ Điều tiết quá trình trao đổi nước và các chất vô cơ, hữu cơ trong TB. ​ Phân giải các hợp chất cao phân tử thành các phân tử thấp VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 39  ​ Nơi dự trữ vật chất (protein, dầu...) của 1 TBTV. -​ Ty thể: +​ Cấu tạo: Gồm màng ngoài bao bọc ty thể và màng trong gấp nếp thành gờ răng lược ăn sâu vào phần cơ chất (matrix) và trên các gờ này tập trung nhiều E hô hấp. Chứa TTDT ngoài nhân ADN vòng và các protein, enzyme, lipit.... +​ Chức năng: là trung tâm hô hấp của TB -​ Lạp thể (lục lạp): Tập trung nhiều ở lá cây và các cơ quan còn non có màu xanh lục +​ Cấu tạo: ​ Màng ngoài, màng trong bao bọc bên ngoài và màng thylakoid chứa sắc tố diệp lục (chlorophylls) và bộ máy quang hợp ​ Cơ chất stroma: chứa nhiều enzym quang hợp; chứa ADN và ribosome +​ Chức năng: Quang hợp, di truyền qua tế bào chất -​ Lưới nội chất (LNC) (ER): +​ Cấu tạo: Gồm hệ thống các ống, xoang, túi có màng dày 5-6nm, có thể có các riboxom đính vào gọi là LNC hạt, hoặc không có gọi là LNC trơn +​ Chức năng: ER trơn ER hạt -​ Tổng hợp lipid -​ Chứa ribosome tham gia -​ Chuyển hóa carbohydrate tổng hợp protein; -​ Khử độc (thuốc và các chất -​ Cung cấp protein độc) (glycoprotein) cho màng TB -​ Dự trữ canxi để thực hiện -​ Tham gia cấu trúc vi lưới nội các chức năng như co cơ, chất - con đường vận chuyển truyền tin TB... các chất nội bào -​ Tương tác giữa các TB qua sợi liên bào -​ Chứa các Enzym tổng hợp polysacarit -​ Ribosome: +​ Cấu tạo: Hạt tròn bám ER hạt, ɸ 20- 30nm. Gồm hai cấu trúc dưới phân tử nucleoprotein tiểu phần lớn (large ribosomal subunit) và tiểu phần nhỏ (small ribosomal subunit) ​ Eukaryote : ribosome có hệ số lắng khi ly tâm là 80S, gồm hai 60S và 40S ​ Prokaryote và lục lạp, ti thể có hệ số lắng khi ly tâm là 70S, gồm 2 tiểu phần 50S và 30S VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 40  +​ Chức năng: Ribosome là trung tâm tổng hợp protein của TB. -​ Bộ máy Golgi: +​ Cấu tạo: Gồm các thể lưới, túi, bóng xếp liền nhau thành bó. +​ Chức năng: ​ Chế biến protein được vận chuyển từ lưới nội chất đến như biến đổi glucoprotein và glucose hóa các protein có cấu trúc vách TB ​ Sản xuất enzym tiêu hóa nội bào ​ Vận chuyển và bảo quản lipid ​ Hình thành lysosome +​ Lysosome: Chứa các enzyme thực hiện tiêu hóa nội bào; dung giải các TB chết, các hợp chất không cần thiết trong TB. Có mặt rất nhiều ở cơ quan bài tiết. -​ Lysosome: +​ Cấu tạo: Là một túi chứa các enzyme thủy phân để tiêu hóa các đại phân tử như protein, chất béo, acid nucleic, polysaccharides. +​ Chức năng: Chứa các enzyme thực hiện tiêu hóa nội bào. Dung giải các TB chết, các hợp chất không cần thiết trong TB =>Có mặt rất nhiều ở cơ quan bài tiết -​ Vi thể: là một nhóm bào quan có trong những tế bào thực vật, sinh vật nguyên sinh và động vật. +​ Là các thể có hình cầu, ɸ 0.2-1.5μm. Cấu tạo từ một màng đơn của lớp kép phospholipid bao bọc cơ chất bên trong chứa chất nền nội bào gồm protein và enzyme. +​ Ở động vật có xương sống, vi thể đặc biệt tập trung tại hai cơ quan gan và thận +​ Các bào quan thuộc họ vi thể bao gồm: peroxisome, glyoxysome, glycosome và hydrogenosome. ​ Peroxisome: Chứa các enzym truyền hydro từ các cơ chất khác nhau đến oxi, tạo thành peroxide và chuyển nó thành nước → Chức năng: Giải độc; Chuyển hóa lipid ​ Glyoxysome: Là những peroxisome đặc biệt tìm thấy ở thực vật và nấm mốc → Chức năng: biến đổi dạng lipid lưu trữ thành carbohydrate cần thiết cho sự sinh trưởng của thực vật. Ngoài những chức năng mặc định của một loại peroxisome, glyoxysome còn chứa các enzyme then chốt của chu trình glyoxylate ​ Glycosomes: chứa glycogen và proteins → Chức năng: Tham gia quá trình đường phân, thu hồi purine, quá trình oxy hóa beta của axit béo và tổng hợp lipid ether VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 41  ​ Oleosomes: là bào quan ở TV được bao bọc bởi lớp màng đơn phospholipid → Chức năng: dự trữ lipid, lipid này sẽ được chuyển hóa thành đường khi hạt nảy mầm nhờ sự tham gia của glyoxysome e)​ Bộ khung tế bào: -​ Vi ống: +​ Cấu tạo: từ các tubulin, ống rỗng +​ Chức năng: ​ Duy trì hình dạng tế bào ​ Vận động tế bào (như lông rung hoặc lông roi) ​ Hình thành thoi phân bào giúp cho sự phân li của NST trong quá trình phân chia TB ​ Chuyển động của các bào quan -​ Vi sợi: +​ Cấu tạo: Protein như sợi actin (màu đỏ hình bên) +​ Chức năng: ​ Duy trì hình dạng tế bào (yếu tố chịu lực căng) ​ Vận động tế bào (như chân giả) ​ Phân chia tế bào (hình thành rãnh phân cắt) ​ Tham gia quá trình co cơ ​ Tham gia vận động dòng tế bào chất và sự chuyển động của các bào quan ​ Tạo mối liên hệ giữa các tế bào nhờ hình thành các sợi liên kết và cầu nối tế bào -​ Sợi trung gian: +​ Cấu tạo: từ các protein keratin khác nhau, các sợi siêu xoắn thành dây cáp +​ Chức năng: ​ Duy trì hình dạng tế bào (yếu tố chịu lực căng) ​ Neo giữ nhân và một số bào quan khác ​ Hình thành các phiến lót màng nhân f)​ Nhân tế bào: -​ Cấu tạo: +​ Hình cầu hoặc ovan kéo dài, ɸ ~ 10μm. +​ Màng nhân: Gồm 2 lớp màng kép phospholipid bao bọc chất nhân bên trong +​ Lỗ nhân nằm trên màng ɸ 400 Å thực hiện sự trao đổi chất giữa nhân và TBC VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 42  +​ Hạch nhân (nucleolus): Có chứa chất nhiễm sắc cuộn lại nằm ở trung tâm của nhân, bắt màu sẫm khi nhuộm nhân. Đây là nơi tổng hợp ribosome của TB +​ Chất nhiễm sắc (NST) chứa protein 50‐80%, loại Histon và không Histon); ADN 5‐10%;ARN 0.5‐ 3.3%; còn lại lipit và các chất khác -​ Chức năng: +​ Lưu giữ TTDT của TB +​ Truyền TTDT thông qua cơ chế tái bản ADN. +​ Là trung tâm điều hòa điều khiển các hoạt động sống của TB thông qua quá trình sinh tổng hợp protein. VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 43  CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÀNG SINH HỌC I.​ Tổng quan màng tế bào Màng tế bào là ranh giới tách tế bào sống với môi trường bao quanh tế bào 1.​ Chức năng của màng tế bào -​ Bảo vệ, ngăn cách tế bào với môi trường bên ngoài -​ Kiểm soát các chất ra vào tế bào: Có tính thấm chọn lọc -​ Tiếp nhận thông tin từ môi trường và truyền tín hiệu vào trong tế bào -​ Quy định hình dạng tế bào phù hợp với chức năng của chúng 2.​ Cấu trúc màng tế bào -​ Cấu tạo bởi lipid, protein, carbohydrate (Lipid, protein là vật liệu chính) -​ Lipid màng tế bào là các phân tử lưỡng phân, phospholipid chiếm số lượng lớn nhất → Tạo bộ khung chính của màng tế bào -​ Các phospholipid và protein màng được sắp xếp theo “ Mô hình khảm lỏng” (Fluid mosaics) II.​ Lipid màng 1.​ Cấu tạo -​ Gồm 3 loại lipid: Phospholipid (Đa số), glycolipid, cholesterol -​ Lớp màng phospholipid là các phân tử lưỡng phân (Đặc điểm điển hình) +​ Đầu ưa nước (Đầu phân cực gắn với nhóm phosphat) +​ Đuôi kỵ nước (2 mạch acyl béo ester hóa với 2 nhóm hydroxyl của glycerol phosphat) → Ứng dụng: Tạo các hạt micelle đóng gói các chất thân dầu bên trong; Tạo các liposome vận chuyển thuốc tới đích, hạn chế độc tính 2.​ Tính lỏng của màng tế bào a)​ Phụ thuộc -​ Lớp phospholipid của màng: +​ Các phospholipid có thể di chuyển trong lớp lipid kép của màng → Tính lỏng của màng +​ Độ bão hòa của các đuôi acid béo: Càng nhiều acid béo no thì độ nhớt của màng càng cao -​ Nhiệt độ môi trường: +​ Nhiệt độ thấp: Tính lỏng của màng giảm +​ Nhiệt độ cao: Tính lỏng của màng tăng -​ Cholesterol → Đệm nhiệt độ cho mpanfg +​ Ở nhiệt độ ~ 37 độ C: Cholesterol làm giảm tính lỏng của màng +​ Ở nhiệt độ mát: Cholesterol duy trì tính lỏng của màng (Ngăn chặn sự bó chặt các phân tử phospholipid) VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 44  b)​ Ảnh hưởng Tính lỏng của màng ảnh hưởng tới tính thấm chọn lọc và protein màng → Ảnh hưởng tới chức năng của màng -​ Khi màng cứng lại: Tính thấm chọn lọc của màng thay đổi, các protein của màng có thể bị bất hoạt -​ Khi màng quá lỏng: Không thể hỗ trợ hoạt động chức năng của các protein màng → Để thích nghi với môi trường sống, sinh vật khác nhau có thành phần lipid màng khác nhau 3.​ Glycolipid -​ Là các phân tử lipid gắn với các phân tử đường, tập trung ở phía ngoài màng tế bào -​ Vai trò: +​ Thành phần giúp nhận biết tế bào +​ Vị trí xâm nhập của một số vi khuẩn, virus, độc tố III.​ Protein màng 1.​ Tổng quan -​ Màng tế bào có tính khảm lỏng: Lipid thể hiện tính lỏng, protein thể hiện tính khảm -​ Tính khảm: Protein gắn vào lớp nền lỏng phospholipid -​ Protein màng xác định hầu hết các chức năng của màng -​ Loại tế bào khác nhau thì bộ protein màng khác nhau -​ Mỗi loại màng có một bộ tổ hợp protein khác nhau -​ Phần lớn đích tác dụng của thuốc hiện nay là protein màng 2.​ Phân loại a.​ Protein xuyên màng -​ Các protein xuyên màng xuyên qua lõi kỵ nước của lớp phospholipid kép +​ Vùng xuyên qua lớp phospholipid của protein là vùng kỵ nước (Cấu tạo từ một hoặc nhiều mạch acid amin không phân cực, thường là các chuỗi xoắn α +​ Phần phân cực của protein xuyên màng (Đầu C, đầu N) nằm ra bên ngoài lớp phospholipid kép -​ VD: Thụ thể (Có chức năng tiếp nhận tín hiệu) b.​ Protein ngoại vi -​ Không gắn vào màng phospholipid kép → Luôn phải gắn với 1 protein xuyên màng khác → Gắn lỏng lẻo trên bề mặt màng VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 45  -​ VD: Protein ngoại vi có chức năng truyền tín hiệu bên trong tế bào chất gắn với thụ thể khi có phân tử tín hiệu gắn vào thụ thể c.​ Protein neo vào lipid màng -​ Chỉ gắn vào một phía của lớp phospholipid kép -​ Các protein tan trong nước liên kết cộng hóa trị với lipid của màng (Lipid neo) 3.​ Chức năng -​ Vận chuyển (VD: Protein kênh, Protein mang,...) -​ Truyền tín hiệu (VD: Protein G,...) -​ Mối nối giữa các tế bào -​ Hoạt tính enzyme (VD: Enzyme) -​ Nhận biết tế bào (VD: Glycoprotein,...) -​ Gắn vào bộ khung tế bào và chất nền ngoại bào (ECM) IV.​ Carbohydrate màng -​ Thường ngắn, các chuỗi phân nhánh chỉ có ít hơn 15 đơn vị đường +​ Một số liên kết cộng hóa trị với lipid → Glycolipid +​ Hầu hết liên kết cộng hóa trị với protein → Glycoprotein -​ Chức năng +​ Chuỗi phân nhánh chĩa ra bên ngoài → Vị trí xâm nhập của một số vi khuẩn, virus, độc tố +​ Carbohydrate ngoài màng tế bào khác nhau giữa các loài, giữa các cá thể cùng loài, giữa các loại tế bào khác nhau của cùng một cá thể → Phân biệt được tế bào này với tế bào khác VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 46  VẬN CHUYỂN ION VÀ PHÂN TỬ NHỎ QUA MÀNG I.​ Tính thấm chọn lọc của màng -​ Màng tế bào xác định ranh giới vật lý và hóa học giữa tế bào và môi trường bên ngoài -​ Màng bào quan phân tách bào quan và nội bào quan, tế bào chất → Màng có tính thấm chọn lọc, có vai trò +​ Rào chắn kiểm soát các chất đi qua +​ Ống dẫn, vận chuyển chọn lọc một số chất 1.​ Vai trò rào chắn -​ Chỉ số ít chất khí và chất tan phân tử nhỏ, không tích điện có khả năng khuếch tán qua lớp kép phospholipid -​ Các phân tử phân cực (Glucose và các đường khác) không dễ thấm qua màng -​ Các phân tử không phân cực có thể hòa tan trong lớp kép lipid và nhanh chóng thấm qua màng 2.​ Vai trò ống dẫn -​ Hầu hết các ion và phân tử nhỏ qua màng được điều phối bởi các protein xuyên màng -​ Các protein xuyên màng có vai trò như kênh dẫn, bơm để vận chuyển các phân tử nhỏ và ion qua khoang kỵ nước của màng 3.​ Mục đích của tính thấm chọn lọc (bán thấm) của màng -​ Duy trì sự khác biệt cần phải có giữa thành phần +​ Dịch ngoại bào và bào tương (Đối với tế bào) +​ Bào tương và nội bào quan (Đối với bào quan) → VD: [Na+] trong máu và dịch ngoại bào là 150mM [Na+] trong bào tương là 15mM [H+] trong lysosome cao gấp trăm lần so với trong bào tương -​ Vận chuyển những chất cần thiết vào tế bào và đào thải những chất cần loại bỏ II.​ Vận chuyển thụ động 1.​ Đặc điểm của vận chuyển thụ động -​ Vận chuyển thụ động (Passive transport) là sự khuếch tán của một chất qua màng mà không cần tiêu tốn năng lượng -​ Sự khuếch tán của các chất tan xuôi theo chiều gradient nồng độ, từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp -​ Môi chất khuếch tán xuôi theo gradient nồng độ riêng, không chịu tác động bởi sự khác biệt nồng độ của chất khác VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 47  2.​ Các kiểu vận chuyển thụ động a.​ Khuếch tán đơn giản (Diffusion) -​ Tốc độ khuếch tán của một chất qua màng phospholipid kép phụ thuộc vào: +​ Gradient nồng độ: Gradient nồng độ càng lớn, cơ chất dịch chuyển qua lớp màng kép càng nhanh +​ Độ kỵ nước: Được xác định bằng hệ số phân bố K (Hệ số cân bằng khuếch tán của cơ chất giữa dầu và nước) → Hệ số K càng lớn (Càng thân dầu), tốc độ qua màng càng nhanh +​ Kích thước của chất: Càng nhỏ càng dễ khuếch tán -​ Sự thẩm thấu (Osmosis): Là sự khuếch tán của nước qua màng có tính thấm chọn lọc +​ Nước khuếch tán qua màng từ nơi có nồng độ chất tan thấp tới nơi có nồng độ chất tan cao cho đến khi nồng độ chất tan ở cả 2 phía màng bằng nhau +​ Sự cân bằng nước giữa giữa tế bào và môi trường là điều sống còn với mỗi SV +​ Tính trương của 1 dung dịch ​ Đẳng trương (Isotonic): Lượng nước vào và ra khỏi TB cân bằng → Thể tích TB bình thuờng ​ Ưu trương (Hypertonic): TB mất nước vào môi trường → TB teo lại, có thể chết ​ Nhược trương (Hypotonic): Nước vào TB nhanh hơn đi ra → TB phình lên, có thể vỡ b.​ Khuếch tán tăng cường (Facilitated diffusion) -​ Vận chuyển các chất xuôi chiều gradient nồng độ, không tiêu tốn năng lượng -​ Gia tăng sự vận chuyển nước và các chất tan ưa nước bằng cách cung cấp đường đi hiệu quả nhưng không làm thay đổi hướng vận chuyển -​ Hai loại protein tham gia khuếch tán tăng cường: Protein kênh, protein mang +​ Protein kênh ​ Cung cấp hành lang thuận lợi cho phép phân tử, ion đặc hiệu/ các phân tử nhỏ ưa nước đi qua ​ VD: Aquaporin (Kênh dẫn nước): Tăng vận chuyển nước qua màng Kênh ion: Kênh chức năng như các cổng, mở hoặc đóng để đáp ứng lại các kích thích điện hoặc kích thích hóa học → Có tính chọn lọc với ion được vận chuyển +​ Protein mang ​ Giữa phân tử và thay đổi hình dạng để vận chuyển các phân tử qua màng VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 48  ​ Chỉ vận chuyển đặc hiệu của một/một số chất ​ VD: GLUT (Protein vận chuyển glucose) → 14 loại GLUT khác nhau, trong đó GLUT 4: +​ Biểu hiện ở tế bào cơ và tế bào mỡ +​ Được vận chuyển từ màng túi nội bào tới màng tế bào nhờ insulin → Giảm glucose trong máu III.​ Vận chuyển chủ động 1.​ Đặc điểm của vận chuyển chủ động -​ Vận chuyển chủ động (Active transport) là sự vận chuyển của một chất qua màng cần tiêu tốn năng lượng -​ Các chất tan được vận chuyển ngược chiều gradient nồng độ, từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao -​ Giúp tế bào duy trì nồng độ bên trong của các chất tan khác biệt với nồng độ các chất đó ngoài môi trường -​ Các protein vận chuyển chủ động đều là các protein màng (2 loại) +​ Bơm ATP (Vận chuyển chủ động sơ cấp - Primary active transport) +​ Thể vận chuyển (Vận chuyển chủ động thứ cấp - Secondary active transport) 2.​ Các kiểu vận chuyển chủ động a.​ Bơm ATP -​ Nhóm các protein mang sử dụng năng lượng giải phóng từ phản ứng thủy phân cắt nhóm phosphate cuối cùng của ATP → Vận chuyển ion và các phân tử nhỏ qua màng ngược chiều gradient nồng độ -​ Có hoạt tính là ATPase (Thủy phân ATP → ADP + Pi) -​ Bao gồm: +​ Bơm Na+/K+ ATPase: vận chuyển 3 ion Na+ ra ngoài và 2 ion K+ vào trong tế bào mỗi khi thủy phân một phân tử ATP → tạo ra điện thế màng tế bào, mặt trong màng tế bào tích điện âm +​ Bơm ABC (ATP-binding cassette transporters)/ protein vận chuyển ABC b.​ Thể vận chuyển: Gồm 2 loại -​ Thể đồng chuyển: 2 chất đi cùng chiều (SGLT1, SGLT2,...) -​ Thể nghịch chuyển: 2 chất đi ngược chiều (Kênh Na+/Ca2+,...) VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 49  VẬN CHUYỂN NỘI BÀO BẰNG TÚI I.​ Đặc điểm chung của vận chuyển bằng túi -​ Là hình thức vận chuyển cho phép các phân tử có kích thước lớn có thể đi qua được màng tế bào -​ Là kiểu vận chuyển tích cực, cần năng lượng (ATP) -​ Bản chất của túi vận chuyển là một bọc được bao bọc bằng màng kép phospholipid -​ Có 2 con đường vận chuyển bằng túi: +​ Con đường nhập bào: Hình thành các túi để đưa các chất bên ngoài vào trong tế bào/bào quan +​ Con đường xuất bào: Hình thành các túi để đưa các chất bên trong ra khỏi tế bào -​ Vật chất trong túi được giải phóng nhờ sự dung hợp của màng túi và màng đích II.​ Con đường nhập bào (Endocytosis) 1.​ Khái quát -​ Trong quá trình nhập bào, tế bào lấy các đại phân tử hoặc các vật chất khác vào trong tế bào bằng cách hình thành các túi từ màng tế bào -​ Quy trình chung: Tạo túi → Vận chuyển vào tế bào → Dung hợp với lysosome → Tiêu hoá/ phân huỷ/ biến đổi => Tế bào sử dụng 2.​ Phân loại: 3 kiểu nhập bào a.​ Thực bào (Phagocytosis) -​ Định nghĩa: Là hình thức vận chuyển các chất rắn (virus vi khuẩn, mảnh vụn tế bào) từ ngoài vào trong màng tế bào -​ Tính đặc hiệu cao -​ Cơ chế +​ Hình thành túi bao bọc toàn bộ “nuốt” toàn bộ “Hạt thức ăn” +​ Dùng chân giả bọc lại bao gói “Hạt thức ăn” trong túi có màng bao bọc tạo thành túi không bào hoặc phagosome. Không bào dung hợp màng với lysosome để tiêu hoá “Hạt thức ăn” -​ Mục đích +​ Đáp ứng miễn dịch (các đại thực bào) +​ Chết theo chương trình (apoptosis): Phân huỷ các tế bào chết +​ Lấy chất dinh dưỡng cho tế bào +​ Quá trình virus xâm nhập vào tế bào vật chủ b.​ Ẩm bào (pinocytosis) -​ Định nghĩa: Là hình thức hấp thụ chất lỏng chứa các chất hoà tan như chất dinh dưỡng, hormone, enzyme và ion… -​ Không đặc hiệu về các chất vận chuyển VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 50  -​ Cơ chế: +​ Túi ẩm bào cũng hoà màng với lysosome để tiêu hoá các chất trong túi -​ Mục đích: +​ Giám sát miễn dịch +​ Lấy chất dinh dưỡng: Hấp thụ các giọt lipid +​ Làm sạch dịch ngoại bào c.​ Nhập bào nhờ thụ thể trung gian -​ Định nghĩa: Là hình thức tế bào hấp thụ các phân tử liên kết với thụ thể ở bề mặt bên ngoài của tế bào -​ Tính đặc hiệu chất vận chuyển cao -​ Cơ chế: Các thụ thể đặc hiệu tập trung thành cụm ở một vùng trên màng tế bào → các chất gắn/ phân tử tín hiệu gắn vào thụ thể, lõm sâu vào tế bào chất tạo thành hố bao → hố bao có lớp vỏ protein bao khép lại thành túi bao → vào sâu trong tế bào, protein bao tách ra khỏi túi bao, túi bao trở thành túi nội bào → bơm H+ đưa H+ từ trong tế bào chất vào túi nội bào làm pH trong túi nội bào giảm xuống → các chất gắn được giải phóng khỏi các thụ thể → túi nội bào tách thành 2 phần, 1 phần chứa các thụ thể tự do, 1 phần chứa các chất gắn đặc hiệu → phần chứa các thụ thể tự do trở lại màng để tái sử dụng, phần chứa chất gắn đặc hiệu hòa màng với lysosome để tiêu hóa. -​ Mục đích +​ Hấp thụ chất tế bào cần: Hormone, protein, chất trao đổi +​ Biến đổi/ phân huỷ những hợp chất dư thừa của tế bào/cơ chế +​ Điều hoà quá trình truyền tín hiệu xuyên màng +​ Hấp thụ virus III.​ Con đường xuất bào (Exocytosis) -​ Là hiện tượng tế bào tiết ra các dạng vật chất bằng cách dung hợp các túi với màng tế bào -​ Giai đoạn: Bao gói chất tiết → Dung hợp màng → Phóng thích chất tiết ra ngoài -​ Ví dụ: Tiết mồ hôi, tuyến tụy, tuyến tiêu hóa → Tuyến ngoại tiết VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 51  TRUYỀN TÍN HIỆU TẾ BÀO I.​ Tín hiệu giữa các tế bào 1.​ Khái niệm -​ Không có tế bào nào sống ở trạng thái tách biệt. Trao đổi thông tin là đặc tính cơ bản của mọi tế bào -​ Là cách giao tiếp giữa các cấu trúc trong một tế bào hoặc giữa tế bào với nhau hay với cấu trúc khác trong cơ thể, giúp các cấu trúc và tế bào liên lạc với nhau để phối hợp hoạt động và để có phản ứng thích hợp với những thay đổi của môi trường -​ Tín hiệu liên lạc giữa các tế bào là các phân tử hoá học (các chất khí, peptid, protein, hormone…) (chủ yếu) hoặc các kích thích vật lý: Ánh sáng, va chạm, nhiệt, sóng âm… 2.​ Phân loại phân tử tín hiệu: (Dựa vào khoảng cách mà phân tử tín hiệu hoạt động) a.​ Nội tiết (endocrine) -​ Phân tử tín hiệu được tổng hợp và vận chuyển qua hệ tuần hoàn → Tác động lên tế bào đích ở nơi khác tín hiệu được tổng hợp -​ VD: Insulin tiết ra ở tuyến tụy tác dụng lên tế bào mô mỡ b.​ Cận tiết (paracrine) -​ Phân tử tín hiệu chỉ tác động lên các tế bào đích ở cự ly gần -​ VD: 1 Tế bào thần kinh giải phóng dẫn truyền xung thần kinh (acetylcholin) tác động lên tế bào TK lân cận hoặc 1 TB cơ (kích thích hoặc ức chế cho cơ) c.​ Tự tiết (autocrine) -​ Tế bào đáp ứng với chính phân tử tín hiệu mà chúng giải phóng ra -​ VD: Dạng tín hiệu đặc trưng ở tế bào ung thư: các tế bào ung thư sản xuất quá mức và tiết ra các yếu tố ảnh hưởng (GF - growth factor) → Kích thích sự tăng sinh không kiểm soát → Hình thành khối u II.​ Quá trình truyền tín hiệu Chia thành 3 giai đoạn: Tiếp nhận → Truyền tin → Đáp ứng 1.​ Giai đoạn 1: Tiếp nhận a.​ Định nghĩa: -​ Là giai đoạn liên kết giữa thụ thể (Receptor) với các phân tử tín hiệu (Ligands) bên ngoài tế bào và sau đó truyền tín hiệu thông qua một chuỗi các “Công tắc On - Off” phân tử đến các đường dẫn tín hiệu bên trong b.​ Đặc điểm -​ Có tính đặc hiệu: Mỗi loại thụ thể chỉ liên kết với một loại phân tử tín hiệu hoặc một nhóm các phân tử tín hiệu có cấu trúc tương đồng -​ Phụ thuộc vào các yếu tố VITAMIN DƯỢC - TEAM HỌC TẬP TND 52  +​ Lực liên kết giữa phối tử và thụ thể +​ Độ tương hợp cấu trúc không gian phân tử giữa bề mặt tương tác của phối tử và thụ thể -​ Các phân tử tín hiệu đóng vai trò “On - Off” thụ thể theo nhiều cách khác nhau, phổ biến nhất trong tế bào là quá trình phosphorylation c.​ Các loại thụ thể -​ Thụ thể trên màng tế bào (Cell surface receptors) +​ Thụ thể kênh ion ​ Là một nhóm các protein kênh ion xuyên màng có khả năng liên kết với phối tử để mở kênh cho phép các ion như Na+, K+, Ca2+ và/hoặc Cl- đi qua màng để đáp ứng với sự liên kết của chất truyền tin hoá học (phối tử) ​ VD: Chất truyền dẫn thần kinh +​ Thụ thể với liên kết enzyme ​ Là các phân tử protein enzyme xuyên màng xúc tác phản ứng phosphoryl hoá ​ Cơ chế: Bình thường protein enzyme tồn tại dạng monomer, và bất hoạt. Khi phối tử liên kết với protein enzyme làm hai monomer kết hợp lại với nhau thành dạng dimer. Dạng này có hoạt tính xúc tác phản ứng tự phosphoryl hoá (autophosphorylation) và quá trình truyền tín hiệu xảy ra +​ Thụ thể bắt cặp với protein G