Cơ chế của vận chuyển
ion và giả thuyết về cấu
trúc lỗ của màng tế bào
1. Cơ chế của vận chuyển ion
Ngày nay, người ta cho rằng cơ chế
phân tử tham gia vào sự vận
chuyển các ion là có ở chính trong
màng của tế bào. Điều đó được
chứng minh bằng các dẫn liệu sau:
Các hồng cầu bị tiêu huyết hoàn
toàn mất hết dịch chứa ở trong cơ
thể hấp thụ lại được các dung dịch
tương ứng có chứa các ion và ATP
và sự vận chuyển Na+ và K+ xảy
ra giống như trong hồng cầu lúc
đầu.
Từ sợi trục (axon) khổng lồ của
mực (f = 0,5mm), người ta tách hết
các chất chứa ở trong và bơm đầy
vào sợi các dung dịch có các chất
điện ly khác nhau. Trong mô hình
này chỉ còn lớp màng cảm ứng còn
chất chứa đã lấy hết, ta vẫn quan
sát thấy hiện tượng vận chuyển ion
chống lại gradien nồng độ và có thể
ghi được điện thế tĩnh và cả điện
thế động với sự dẫn truyền xung
động. Qua đây, chứng tỏ rằng yếu
tố vận chuyển ion qua màng phải
có trong cấu trúc màng.
2. Giả thiết về cấu trúc lỗ của
màng tế bào
Nhờ phương pháp nguyên tử đánh
dấu, người ta đã chứng minh được
rằng sự xâm nhập của các ion vào
tế bào không phải luôn luôn có kèm
theo hiện tượng thẩm thấu. Do đó
mà có giả thiết cho rằng màng tế
bào tồn tại các lỗ có tích điện và
nhờ các lỗ này mà sự trao đổi ion
có thể thực hiện được. Theo giả
thuyết này thì trong màng tế bào,
bên cạnh các lỗ không tích điện,
còn có thể có các lỗ mang điện âm
hoặc điện dương. Có lẽ các lỗ này
được tạo thành chính là do các
phân tử protein và một phần là các
lipid ưa nước, trong đó, chúng có
thể liên kết với Na+ và các phân tử
phân cực.
Dấu điện tích của các lỗ chứa đầy
nước này được xác định bằng tỷ lệ
số điện tích dương (ví dụ nhóm
anion) và tích điện âm (ví dụ nhóm
cacboxin).
Thời gian gần đây, giả thuyết về
cấu trúc lỗ của màng tế bào đã
được xác minh bởi nhiều thí
nghiệm với các phân tử không tích
điện, không hòa tan trong pha lipid
(ure, focmanit, glyxerin...). Tốc độ
vận chuyển của các chất đó tùy
thuộc vào kích thước phân tử và
vào điện tích chứa các lỗ trên bề
mặt màng. Người ta đã xác định
đường kính của lỗ ở các màng sinh
học khác nhau, kích thước của lỗ
thay đổi từ 3,5 - 8Å.
Diện tích chung quanh của lỗ ở
hồng cầu chiếm chừng 0,06% bề
mặt tế bào. Điều đó chứng tỏ rằng
chỉ có một phần nhỏ bề mặt tham
gia vào sự trao đổi ion mà thôi.
3. Sự vận chuyển chất nhờ hệ
thống permease
Kích thước bé của các lỗ trên màng
chỉ cho các phân tử bé đi qua, còn
các phân tử lớn rất cần thiết cho
hoạt động sống của tế bào không đi
qua được. Như vậy, đối với phântử
lớn phải có cơ chế vận chuyển khác