3.10 Độ lỏng của màng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nó
Độ lỏng chính xác của các màng tế bào có tầm quan trọng sinh học. Thí dụ, một số quá trình vận chuyển và các hoạt tính enzyme có thể bị ngừng lại khi độ nhớt của màngtăng lên quá ngưỡng. Độ lỏng của một lớp màng kép lipid phụ thuộc vào cả thành phần cấu tạo và nhiệt độ, điều này đã được chứng minh trong các nghiên cứu màng tổng hợp.Một màng kép được tổng hợp từ chỉ một loại phospholipid những thay đổi từ trạng thái lỏng, trạng thái mà các chuỗi hydrocarbon của phân tử phospholipid sắp xếp chưa có trậttự sang trạng thái kết tinh tức là trạng thái gel, trạng thái mà các chuỗi hydrocarbon của phân tử phospholipid dãn dài ra và sắp xếp có trật tự. Lực tương tác Van der Waals giữachúng đạt cực đại nên chặt chẽ, tại một nhiệt độ đặc thù. Sự thay đổi trạng thái này gọi là sự chuyển pha. Nhiệt độ chuyển pha sẽ thấp khó kết tinh nếu các chuỗi hydrocarbon ngắnhay có các liên kết đơi. Các chuỗi hydrocarbon ngắn sẽ giảm sự tương tác giữa các chuỗi carbon với nhau, còn các liên kết đơi dạng cis tạo các chỗ uốn làm cho chúng khó có thểgói chặt vào nhau. Các vi khuẩn, nấm men và một số sinh vật khác có nhiệt độ cơ thể thay đổi thất thường, phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường nên chúng đã điều chỉnh thành phầnacid béo của màng để duy trì độ lỏng liên tục của màng. Ví dụ, khi nhiệt độ giảm xuống thì các acid béo có nhiều liên kết đơi kiểu cis được tổng hợp ở Escherichia coli, tỷ lệ acid béono trên acid béo không no ở màng giảm từ 1,6 xuống 1,0 khi nhiệt độ giảm từ 420C xuống 270C.Lớp kép lipid của rất nhiều màng không chỉ bao gồm các phospholipid mà còn chứa cholesterol và các glycolipid. Màng sinh chất của sinh vật nhân chuẩn chứa lượng lớncholesterol, có thể có tỉ lệ 1:1 so với phospholipid về số phân tử. Phân tử cholesterol giúp tăng cường các thuộc tính cố định của lớp kép lipid. Chúng tự định hướng trong lớp képvới các nhóm hydroxyl của chúng tạo liên kết hydro và nằm sát với các nhóm đầu phân cực của các phospholipid. Các vòng steroid dạng phiến cứng nhắc của chúng tương tác vớicác chuỗi hydrocarbon và một phần làm bất động – những vùng chuỗi hydrocarbon gần các nhóm phân cực nhất hình 3.11b. Bằng việc giảm tính linh động của một số ít các nhómCH2 đầu tiên của các chuỗi hydrocarbon của các phân tử phospholipid, cholesterol đã làm giảm khả năng biến dạng của vùng này và do đó giảm tính thấm của nó đối với các phân tửnhỏ có thể tan trong nước. Mặc dù cholesterol có khuynh hướng làm giảm tính lỏng của màng, nhưng ở nồng độ cao được thấy ở hầu hết màng sinh chất của tế bào nhân chuẩn, nócũng ngăn cản khơng cho các chuỗi hydrocarbon tiến lại gần nhau và kết tinh. Bằng cách này cholesterol kìm hãm sự chuyển pha của lipid màng.Các thành phần lipid của vài loại màng sinh học được so sánh trong bảng 3.3. Chú ý rằng các màng sinh chất của vi khuẩn thường bao gồm một loại phospholipid chính vàkhông chứa cholesterol. Sự bền vững cơ học của những màng này được tăng cường bởi thành tế bào phủ phía trên nó, ngược lại các màng sinh chất của hầu hết các sinh vật nhânchuẩn thì đa dạng hơn, khơng chỉ chứa một lượng lớn cholesterol mà còn chứa một hỗn hợp các phospholipid.3.11 Các phân tử sphingolipid và cholesterol tụ lại thành từng đám microdomain là Rafts của màngNhư chúng ta đã biết, màng sinh chất thể hiện tính bất đối xứng cao về sự phân bố của các thành phần lipid và protein ở hai lớp đơn phân tử lipid leaflet của màng kép lớp lipidlipid bilayer. Mặc dù các phân tử lipid vẫn có hiện tượng di động “nhào lộn” mục 3.8, nhưng sự phân bố phân tử lipid vẫn không phải ngẫu nhiên. Các glycosphingolipidcerebrosides, gangliosides ln ln có các nhóm acid béo bão hồ với mạch cac bon khá dài có xu hướng kết hợp với các hệ thống cấu trúc vòng của cholesterol có các chuỗiphospholipid thường khơng bão hồ để hình thành các tập hợp bền chặt và ổn định hơn. Tập hợp microdomain sphingolipid-cholesterol thường nằm ở mặt ngồi của lớp đơn phântử của màng sinh chất có thể nhìn thấy rõ nhờ kính hiển vi ngun tử lực Atomic – force Microspopy –AFM và nổi lên so với vùng “biển” phospholipid bao quanh, được gọi làRafts của màng.Các Rafts lipid của màng sinh chất thường rất giầu hai lớp protein tích hợp của màng integral proteins. Đó là các protein được mỏ neo vào lipid màng bằng liên kết cộng hốtrị với hai acid béo bão hồ chuỗi dài và các loại protein gắn mỏ neo với GPI Glycosyl phoshatidylinositol. Mỗi một Raft có đường kính khoảng 50nm và chứa khoảng vài ngànphân tử sphingolipid và từ 10 đến 50 protein xuyên màng. Một số thụ thể và các protein truyền tín hiệu dường như nằm tách biệt với các Raft của màng.Một lớp protein tích hợp màng được gọi là caveolin liên kết với cholesterol tạo ra lực uốn cong lớp lipid kép vào bên trong của màng, hình thành nên các hang động nhỏcaveolae trên bề mặt của tế bào. Caveolae tham gia vào nhiều chức năng của màng như sự lưu thông của các phân tử trong màng và sự biến đổi tín hiệu từ ngoài vào trong tế bào đểtạo ra đáp ứng tế bào. Caveolae là những Raft lipid bất thường, chúng gồm cả lớp lipid đơn của màng lipid kép trong đó lớp đơn phía trong chứa các domain hình cầu của proteinmàng gọi là caveolin, nhơ về phía tế bào chất trong khi lớp lipid ngoại bào thường chứa Raft sphingolipid – cholestorol liên kết với các protein mỏ neo vào gốcglycosylphosphatidylinositol GPI. Các receptor dành cho insulin và các yếu tố sinh trưởng khác cũng như một số protein liên kết với GTP và các protein kinase liên quan đếntruyền tín hiệu qua màng đều được định vị trong các Raft lipid và ở cả Caveola.Hình 3.13 Các Microdomain Rafts trong màng sinh chấtSự kết hợp bền vững của các sphingolipid và cholesterol ở lớp ngoài của màng lipid kép tạo ra một vi khu vực microdomain làm cho vùng này dày hơn so với các vùng khácvà chứa nhiều protein tích hợp liên kết với glycosyl phosphatidyl inositol GPI bằng liên kết giữa nhóm carboxyl của protein với tận cùng ethanolamin của GPI. Nhờ kính hiển vinguyên tử lực Atomic force Microscopy người ta đã phát hiện ra các Raft vùng nhạt nhô cao so với nền thấp hơn bao quanh chỉ chứa phospholipid Theo Saslowsky D.E.et al.2002. J. Biol. chem 277: 26966 – 26970.Tóm tắt chương 3Màng sinh học được cấu thành bằng lớp kép các phân tử lipid liên tục trên đó có nhiều phân tử protein đa dạng gắn vào. Lớp kép lipid này ở trạng thái lỏng, với các phân tử lipidriêng rẽ có thể khuếch tán nhanh chóng trong lớp đơn của chúng. Hầu hết các loại phân tử lipid đơi khi có thể khuếch tán ngang từ lớp đơn này sang lớp đơn kia của màng. Các phântử lipid màng là lưỡng tính, và vài loại trong số chúng các phospholipid có thể ngay lập tức lắp ráp thành các tấm kép khi được đặt trong nước; các lớp kép lipid hình thành nên cáckhoang được đóng kín có thể được hàn gắn lại nếu bị rách. Có 3 loại phân tử lipid màng chủ yếu là phospholipid, cholesterol, và glycolipid – Các thành phần lipid của hai lớp đơntrong và ngoài của lớp kép là khác nhau, thể hiện tính bất đối xứng cả về thành phần cấu tạo và cách sắp xếp phản ánh các chức năng khác nhau của hai phía của màng tế bào.Mơ hình khảm lỏng về màng sinh học cho biết màng sinh chất luôn bao gồm hai thành phần cơ bản là lớp phân tử lipid kép chứa đựng các loại phân tử protein xuyên màng vàbao vùng ngoại vi màng. Các protein màng tế bào đóng vai trò quan trọng trong hoạt động sống của tế bào như vận chuyển, thụ thể, các enzym hoạt động trao đổi chất và truyềnthông tin giữa các tế bào.Các phân tử Sphingolipid và cholesterol tụ lại với nhau thành từng đám microdomain nhô cao hơn các vùng bao quanh của màng chỉ chứa phospholipid thông thường. Cácmicrodomain được gọi là Raft của màng. Nhờ kỹ thuật hiển vi nguyên tử lực AFM người ta đã phát hiện ở trong Raft thường chứa các protein tích hợp Caveolin tạo ra các hangđộng Caveola lõm xuống trên mặt ngoài của màng sinh chất. Nhiều Raft của màng thườngchứa các receptor dành cho Insulin và các yếu tố sinh trưởng, cũng như các protein liên kết GTP, Kinase và cả các protein và Caveolin.
NộI Dung:
Các sự khác biệt chính giữa pH và chất đệm là pH là thang đo logarit trong khi dung dịch đệm là dung dịch nước.
Chúng ta có thể sử dụng độ pH của chất lỏng để xác định xem nó là axit hay bazơ. Nó cũng hữu ích trong việc xác định khả năng đệm của bộ đệm. Dung dịch đệm chứa hỗn hợp axit yếu và bazơ liên hợp của nó, hoặc ngược lại. Do đó, nó có xu hướng chống lại sự thay đổi độ pH của dung dịch.
1. Tổng quan và sự khác biệt chính 2. pH là gì 3. Buffer là gì 4. So sánh song song - pH so với Buffer ở dạng bảng
5. Tóm tắt
PH là gì?
pH là thang đo logarit mà chúng ta sử dụng để xác định độ axit hoặc tính bazơ của dung dịch nước. Nó là logarit cơ số âm 10 của nồng độ ion hydro được đo bằng đơn vị mol / L. Nếu chúng ta biểu thị nó chính xác hơn, chúng ta nên sử dụng hoạt độ của các ion hydro thay vì nồng độ. Thang đo pH có các số từ 0 đến 14. Các dung dịch có pH nhỏ hơn 7 có tính axit và nếu pH cao hơn 7 thì đó là dung dịch bazơ. Độ pH 7 cho biết dung dịch trung tính, tức là nước tinh khiết.
Phương trình xác định độ pH như sau:
pH = nhật ký10[aH +]
Ở đây “a” là hoạt động của các ion hydro [H+]. Giá trị pH phụ thuộc vào nhiệt độ của dung dịch vì nhiệt độ có thể làm thay đổi hoạt động của một loại hóa chất. Do đó, khi đưa ra độ pH của dung dịch nước, chúng ta nên chỉ ra nhiệt độ mà độ pH đo được chính xác. Chúng tôi sử dụng thang đo pH để xác định chất lượng của nước, đất, v.v.
Buffer là gì?
Chất đệm là dung dịch nước có xu hướng chống lại sự thay đổi của pH. Dung dịch này chứa hỗn hợp của một axit yếu và bazơ liên hợp của nó hoặc ngược lại. Độ pH của các dung dịch này thay đổi một chút khi thêm axit mạnh hoặc bazơ mạnh.
Axit yếu [hoặc bazơ] và bazơ liên hợp của nó [hoặc axit liên hợp] ở trạng thái cân bằng với nhau. Sau đó, nếu chúng ta thêm một số axit mạnh vào hệ thống này, cân bằng chuyển dịch về phía axit và nó tạo thành nhiều axit hơn bằng cách sử dụng các ion hydro giải phóng từ axit mạnh được thêm vào. Do đó, mặc dù chúng tôi mong đợi sự gia tăng của các ion hydro khi thêm axit mạnh, nhưng nó không tăng nhiều như vậy. Tương tự, nếu chúng ta thêm một bazơ mạnh, nồng độ ion hydro sẽ giảm ít hơn so với lượng dự kiến cho lượng kiềm được thêm vào. Chúng ta có thể đo khả năng chống lại sự thay đổi pH này như là dung lượng đệm. Dung lượng đệm đo khả năng chống lại sự thay đổi pH của dung dịch đệm khi bổ sung OH– các ion [một bazơ]. Chúng ta có thể cho nó trong một phương trình như sau:
β = dn/ d [pH]
trong đó β là dung lượng đệm, dn là lượng bazơ được thêm vào một phần nhỏ và d [pH] là kết quả của sự thay đổi nhỏ trong độ pH.
Khi xem xét các ứng dụng của chất đệm, các dung dịch này là cần thiết để giữ độ pH chính xác cho hoạt động của enzym trong sinh vật. Hơn nữa, chúng được sử dụng trong các ngành công nghiệp trong quá trình lên men, thiết lập các điều kiện chính xác cho thuốc nhuộm, trong phân tích hóa học, hiệu chuẩn máy đo pH, v.v.
Sự khác biệt giữa pH và dung dịch đệm là gì?
pH là thang đo logarit mà chúng ta sử dụng để xác định độ axit hoặc tính bazơ của dung dịch nước trong khi dung dịch đệm là dung dịch nước có xu hướng chống lại sự thay đổi của pH. Đây là sự khác biệt chính giữa pH và chất đệm. Hơn nữa, độ pH là một thang đo rất quan trọng trong hóa học. Chúng ta có thể đo pH của dung dịch bằng máy đo pH hoặc thông qua phương pháp thực nghiệm. Hơn nữa, chúng tôi sử dụng thang đo pH để xác định chất lượng của nước, đất, ... Mặt khác, việc sử dụng dung dịch đệm là để duy trì độ pH chính xác cho hoạt động của enzym, trong quá trình lên men trong các ngành công nghiệp, để thiết lập độ chính xác điều kiện cho thuốc nhuộm, trong phân tích hóa học, hiệu chuẩn máy đo pH, vv Chúng tôi đo dung lượng đệm của đệm bằng cách sử dụng phân tích hóa học.
Tóm tắt - pH so với Buffer
pH là một thang đo cơ bản mà chúng ta sử dụng trong hóa học để đo độ cơ bản r độ axit của dung dịch. Chất đệm là dung dịch hóa học có thể chống lại sự thay đổi của pH. Do đó, sự khác biệt giữa pH và dung dịch đệm là pH là thang logarit trong khi dung dịch đệm là dung dịch nước.