Để lại bình luận tại Guyton và Hall Textbook of Medical Physiology
KHUẾCH TÁN (Phần I)
Tất cả các phân tử và ion trong dịch cơ thể người, bao gồm các phân tử nước và các chất hòa tan đều luôn luôn chuyển động theo nhưng cách khác nhau. Chuyển động của những phân tử này được các nhà vật lí hay gọi là chuyển động nhiệt (heat) – nhiệt độ càng cao, chuyển động càng lớn – và chuyển động không bao giò ngừng lại trừ khi ở nhiệt độ không tuyệt đối. Khi một phân tử A chuyển động, tiếp cận đến một phân tử B nào đó, lực tĩnh điện và các lực hạt nhân khác của phân tử A đẩy phân tử B, truyền một lượng động năng của phân tử A đến phân tử B. Kế tiếp, phân tử B nhận động năng, trong khi phân tử A di chuyển chậm lại, do mất một lượng động năng. Như trong hình 4-3, một phân tử đơn lẻ va chạm với nhiều phân tử khác, đầu tiên theo hướng này sau đó theo hướng khác và khác nữa vân vân, sự va chạm ngẫu nhiên hàng ngàn lần mỗi giây. Sự chuyển động liên tục này của các phân tử trong chất lỏng hoặc chất khí được gọi là sự khuếch tán (diffusion).
Khuếch tán của ion cũng theo cách giống như của các phân tử, thậm chí các phân tử keo cũng khuếch tán theo cách tương tự, ngoại trừ việc các hạt keo di chuyển chuyển chậm hơn phân tử rất nhiều do kích thước lớn của chúng.
KHUẾCH TÁN QUA MÀNG TẾ BÀO
Khuếch tán qua màng tế bào được chia thành 2 loại nhỏ là: khuếch tán đơn giản (simple diffusion) và khuếch tán có gia tốc (facilitated diffusion). Khuếch tán đơn giản nghĩa là các chuyển động của phân tử hoặc ion xảy ra qua các lỗ trên màng tế bào (membrane opening) hoặc qua khe liên phân tử (intermolecular spaces) mà không có sự tương tác với protein mang (carrier proteins) trên màng tế bào. Tốc độ khuếch tán được xác định bởi lượng chất sẵn có (substance), tốc độ chuyển động các phân tử (velocity) và số lượng, kích thước của các lỗ trên màng tế bào mà qua đó các phân tử hoặc ion có thể đi qua.
Khuếch tán có gia tốc yêu cầu sự tương tác với protein mang. Protein mang này tạo đường đi cho các phân tử và ion đi qua màng tế bào nhờ các liên kết hóa học với chúng và tách chúng ra khi đi qua màng tế bào.
Khuếch tán đơn giản có thể diễn ra qua màng tế bào bằng hai con đường: (1) qua các khe trên lớp lipid kép nếu chúng có thể tan trong lipid và (2) qua các kênh chứa nước xuyên màng như trên hình 4-2.
Khuếch tán của các chất tan trong lipid qua lớp lipid kép. Một yếu tố quan trọng để xác định sự khuếch tán của một chất qua lớp lipid kép nhanh bao nhiêu đó là khả năng tan trong lipid của chúng (lipid solubility). Ví dụ, độ tan trong lipid của oxy, nito, carbon dioxide và rượu đều cao và tất cả các chất này có thế hòa tan trong lớp lipid kép và khuếch tán qua màng tế bào giống cách mà các chất tan trong nước xảy ra trong dung môi là nước. Tốc độ khuếch tán của những chất này tỉ lệ thuận với độ tan trong lipid của chúng. Đặc biệt một lượng lớn oxy có thể được vận chuyển theo cách này; vì vậy, oxy có thể được vận chuyển vào bên trong tế bào giống như thể màng tế bào không tồn tại vậy.
Khuếch tán của nước và các chất không tan trong lipid qua kênh proten (channel proteins). Mặc dù nước thì rất không tan trong lipid của màng tế bào, nhưng chúng có thể đi qua các kênh trong phân tử protein xuyên màng. Nhiều màng tế bào trong cơ thể có chứa các khe rỗng proteins (pores) gọi là aquaporins mà chỉ cho phép nước đi nhanh qua màng tế bào. Các aquaporins này có độ chuyên hóa cao (highly specialized) và có ít nhất 13 loại khác nhau ở các tế bào khác nhau ở động vật có vú.
Tốc độ mà các phân tử nước có thể khuếch tán qua hầu hết màng tế bào là rất lớn. Ví dụ, tổng lượng nước mà khuếch tán theo mỗi hướng (ra và vào) qua màng hồng cầu trong mỗi giây khoảng 100 lần thể tích của hồng cầu.
Những phân tử không tan trong lipid có thể qua các lỗ kênh (pores) giống như các phân tử nước nếu chúng tan trong nước và đủ nhỏ. Tuy nhiên, khi chúng trở nên lớn hơn, khả năng đi qua màng của chúng suy giảm nhanh chóng. Ví dụ, đường kính của phân tử urea chỉ lớn hơn khoảng 20% so với nước, chỉ thế thôi làm khả năng đi qua màng của chúng giảm khoảng 1000 lần so với nước. Ngay cả khi như thế, với tốc độ khổng lồ của nước đi qua màng tế bào đã nói trên, thì lượng urea qua màng vẫn cho phép vận chuyển nhanh trong vài phút.
KHUẾCH TÁN QUẢ CÁC LỖ PROTEIN (PROTEIN PORES) VÀ KÊNH PROTEIN (PROTEIN CHANNEL)- TÍNH THẤM CHỌN LỌC VÀ CỔNG KÊNH (GATING OF CHANNEL)
Dưới hình ảnh cấu trúc lại theo không gian ba chiều của các lỗ protein và kênh protein cho thấy một đường ống xuyên từ ngoại bào đến nội bào. Vì thế, các chất có thể di chuyển nhờ khuếch tán đơn giản theo những lỗ và kênh này xuyên qua màng tế bào.
Các lỗ hình thành nhờ các protein trên màng tế bào hình thành nên một ống mở qua màng và luôn luôn mở. Tuy nhiên, đường kính của các lỗ và đện tích của nó chỉ cho phép một vài phân tử có thể đi qua. Ví dụ, lỗ protein aquaporin hay kênh nước (water channel), cho phép nước đi nhanh qua màng tế bào nhưng không cho phân tử khác đi qua. Ít nhất 13 loại khác nhau được tìm thấy ở các tế bào khác nhau trên cơ thể con người. Aquaporin cho lỗ hẹp chỉ cho phép nước khuếch tán qua màng tế bào. Lỗ quá hẹp để các ion bị hydrate hóa đi qua. Như đề cập ở chuong 30 và 76, mật độ của vài kênh aquaporin (ví dụ: aquaporin-2) trên màng tế bào thì không hằng định mà thay đổi theo tình trạng sinh lí.
Các kênh protein phân biệt nhau bởi 2 đặc điểm quan trọng: (1) chúng thường thấm chọn lọc với một số chất nhất định và (2) nhiều kênh có thể đóng mở bởi cổng được điều hòa bởi tín hiệu điện (cổng điện thế (voltage-gated channels)) hoặc các chất hóa học liên kết với kênh (kênh ligand). (còn tiếp)
Harrison’s Principles of Internal Medicine là bộ sách kinh điển gối đầu giường của các thế hệ sinh viên và bác sĩ y khoa. Bản mới nhất xuất bản lần thứ 20 là bản mới nhất hiện nay với nhiều cập nhật và thông tin mới.
Nguyên lý y học nội khoa Harrison được đánh giá là một trong những tài liệu tham khảo có mức độ tin cậy, học thuật cũng như sự chuyên nghiệp về tính khoa học. Nắm bắt những tiến bộ vượt bậc và những phát triển trong lĩnh vực nội khoa, ấn bản lần thứ 20 của Harrison cung cấp cho người đọc một cập nhật trọn vẹn các nội dung thiết yếu liên quan đến cơ chế sinh bệnh, các thử nghiệm lâm sàng, phương pháp chẩn đoán hiện đại và các tiếp cận hình ảnh, guidelines thực hành dựa trên những chứng cứ và phương pháp điều trị mới nổi hiện nay đã được phê chuẩn.