Hóa sinh

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và tài liệu về:

Hóa sinh

Hóa sinh hay sinh hóa là môn khoa học nghiên cứu đến những cấu trúc và quá trình hóa học diễn ra trong cơ thể sinh vật. Đây là một bộ môn giao thoa giữa hóa học và sinh học, và lĩnh vực nghiên cứu có một số phần trùng với bộ môn tế bào học, sinh học phân tử hay di truyền học. Viết tắt: Chebi. Nó là một môn học cơ bản trong y khoa và công nghệ sinh học. Với những diễn tiến trao đổi chất diễn ra trong các cơ quan của cơ thể sống, môn học này giúp con người hiểu rõ cơ chế cũng như các thay đổi trong cơ thể sống. hóa sinh học được chia 2 thể loại: hóa sinh tĩnh và hóa sinh động. hóa sinh tĩnh viết về cấu tạo, thành phần của các hợp chất sinh học như chất béo (lipid), vitamin, protein, glucid,... hóa sinh động bàn về sự chuyển hóa cũng như chức năng của các hợp chất sinh học.

Put your story text ARN thông tin

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

"Vòng đời" của một ARN thông tin trong tế bào sinh vật nhân chuẩn. ARN được phiên mã trong nhân tế bào; khi hoàn tất quá trình chế biến, ARN thông tin trưởng thành được vận chuyển đến tế bào chất và dịch mã nhờ ribosome. Đến một thời điểm nhất định, ARN thông tin sẽ bị phân huỷ thành các ribonucleotide.ARN thông tin (tiếng Anh là messenger RNA - gọi tắt: mRNA) là ARN mã hóa và mang thông tin từ ADN (xem quá trình phiên mã) tới vị trí thực hiện tổng hợp protein (xem quá trình dịch mã).

Mục lục [ẩn]

1 "Vòng đời" một ARN thông tin

1.1 Phiên mã

1.2 Chế biến

1.2.1 Tạo tiền ARN thông tin ở sinh vật nhân chuẩn

1.3 Sửa chữa

1.4 Vận chuyển

1.5 Dịch mã

1.6 Phân hủy

2 Cấu trúc ARN thông tin

2.1 Vùng mã hóa

2.2 Vùng không mã hóa

3 ARN thông tin đối mã (anti-sense ARN thông tin)

4 Xem thêm

[sửa] "Vòng đời" một ARN thông tin

Vòng đời của một phân tử ARN thông tin được tính từ khi bắt đầu quá trình phiên mã và kết thúc khi phân tử này bị phân huỷ bởi các RNase. Trong quá trình này, ARN thông tin có thể được chế biến, chỉnh sửa, và được vận chuyển trước khi xảy ra quá trình dịch mã. Những ARN thông tin của sinh vật nhân chuẩn thường phải trải quá nhiều quá trình chế biến và vận chuyển phức tạp hơn nhiều so với ở tế bào sinh vật nhân sơ.

[sửa] Phiên mã

Bài chính: Quá trình phiên mã

Trong quá trình phiên mã, trình tự nucleotide của các gene trên ADN được sao chép lại trên phân tử ARN thông tin nhờ sự hoạt động của ARN polymerase. Quá trình này tương đối giống nhau ở cả tế bào sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn. Điều khác biệt đáng chú ý là ở sinh vật nhân chuẩn, ARN polymerase kết hợp với một số enzyme tham gia vào quá trình chế biến ARN thông tin, điều này cho phép quá trình chế biến ARN thông tin có thể diễn ra ngay khi khởi đầu sự phiên mã. Phân tử ARN thông tin mới đầu được tạo thành có tuổi thọ ngắn, chưa được hoặc chỉ mới xử lý một phần được gọi là tiền ARN thông tin (pre-mRNA) đến khi hoàn thành quá trình chế biến thì gọi là ARN thông tin trưởng thành.

[sửa] Chế biến

Việc chế biến (xử lí) ARN thông tin rất khác nhau giữa sinh vật nhân chuẩn và nhân sơ. ARN thông tin của sinh vật nhân sơ là khá hoàn chỉnh việc phiên mã và không cần chế biến gì (ngoại trừ vài trường hợp hiếm). Còn ARN thông tin của sinh vật nhân chuẩn đòi hỏi xử lí rất nhiều.

[sửa] Tạo tiền ARN thông tin ở sinh vật nhân chuẩn

cộng gốc 5' là quá trình ở đó nucleotid guanin thay đổi được cộng vào đầu 5' của tiền ARN thông tin. Quá trình sửa chữa này là quan trọng cho việc phát hiện và đính kèm đúng của ARN thông tin với ribosome. Nó cũng quan trọng với quá trình ghép và vận chuyển .

Vận chuyển - là quá trình ở đó tiền ARN thông tin được sửa chữa để kéo giãn các chuỗi không mã hóa, gọi là intron; và các chuỗi protein mã hóa được gọi là exons. tiền ARN thông tin được vận chuyển bởi nhiều đường khác nhau, cho phép một gen đơn có thể mã hóa cho nhiều protein, quá trình như vậy được gọi là vận chuyển liên tiếp . Quá trình vận chuyển thường được thực hiện bởi một ARN protein phức, được gọi là spliceosome, nhưng các phân tử ARN cũng có khả năng làm chất xúc tác cho chính quá trình vận chuyển của chúng.

Polyadenylation - là liên kết không phân cực (covalent) của một nửa polyadenylyl với một phân tử ARN. Trong các sinh vật nhân chuẩn, polyadenylation là quá trình mà ở đó phần lớn các phân tử ARN thông tin được kết thúc ở các gốc 3' của chúng . Các đầu viện trợ poly(A) trong ARN thông tin ổn định để bảo vệ nó khỏi quá trình exonucleases. Polyadenylation cũng quan trọng với quá trình kết thúc phiên mã, đưa ARN thông tin ra ngoài hạt nhân và dịch mã nó.

Polyadenylation diễn ra trong và sau quá trình phiên mã ADN vào trong ARN. Sau khi quá trình phiên mã kết thúc, vòng ARN thông tin được phân ra nhờ sự hoạt động của một endonuclease phức gắn với ARN polymerase. Vị trí phân rã được xác định bởi sự xuất hiện của các chuỗi AAUAAA gốc gần chỗ phân rã . Sau khi ARN thông tin được tách ra, 80 đến 250 adenosine còn lại được gắn vào các gốc tự do 3' tại vị trí phân rã .

Một chuỗi (khoảng vài trăm) nucleotid loại adenin được cộng vào các đầu 3' của tiền ARN thông tin nhờ sự hoạt động của một enzyme có tên là polyadenylate (polyA) polymerase . Đuôi PolyA được gắn với bản sao ở đó chứa những chuỗi đặc biệt, ký hiệu AAUAAA . Tầm quan trọng của ký hiệu AAUAAA được chứng minh bởi một sự thay đổi trong mã hóa chuỗi ADN (AATAAA), dẫn đến sự thiếu hụt của hồng cầu. Polyadenylation làm tăng quá trình phân đôi trong quá trình sao chép, vì thế các bản sao cuối cùng dài hơn trong tế bào và dẫn đến việc dịch mã nhiều hơn, tạo ra nhiều protein hơn .

[sửa] Sửa chữa

Trong một vài trường hợp, một ARN thông tin sẽ được sửa chửa, thành phần nucleotide của ARN thông tin lúc này được thay đổi . Một ví dụ trong cơ thể người đó là ARN thông tin apolipoprotein B, ở đó nó được sửa chữa ở một vài mô, nhưng không ở các mô khác . Sự sửa chữa làm ngừng sớm mã gen của bộ ba mã hóa, dẫn đến quá trình dịch mã, sản xuất các protein ngắn hơn.

[sửa] Vận chuyển

Một sự khác biệt khác giữa các sinh vật nhân chuẩn và nhân sơ là ở quá trình vận chuyển ARN thông tin. Do sự phiên mã và dịch mã của các sinh vật nhân chuẩn diễn ra một cách riêng rẽ, các ARN thông tin của sinh vật nhân chuẩn phải được chuyển từ hạt nhân tế bào tới tế bào chất. Các ARN thông tin trưởng thành được phát hiện bởi quá trình sửa chữa của chúng và sau đó được đưa ra thông quá các lỗ chân lông hạt nhân

[sửa] Dịch mã

Bài chính: Quá trình dịch mã

Do ARN thông tin không nhất thiết phải được chế biến hay vận chuyển, quá trình dịch mã bởi ribosome có thể bắt đầu ngay sau khi quá trình phiên mã được thực hiên. Do vậy, người ta nói rằng quá trình dịch mã ở sinh vật nhân sơ là "kép" với quá trình phiên mã, và diễn ra sự " cùng sao chép" .

ARN thông tin của sinh vật nhân chuẩn đã qua quá trính chế biến và vận chuyển tới tế bào chất (ví dụ ARN thông tin trưởng thành) có thể được dịch mã bởi ribosome . Quá trình dịch mã diễn ra tại các ribosomes trôi tự do trong tế bào chất hoặc trực tiếp với túi nội chất bởi các hạt tín hiệu nhận biết . Do vậy, không giống như sinh vật nhân sơ, quá trình dịch mã của sinh vật nhân chuẩn không hoàn toàn song song với quá trình phiên mã .

[sửa] Phân hủy

Sau một khoảng thời gian nhất định, các ARN thông tin phân hủy thành các thành phần nucleotide của nó, thường nhờ sự hỗ trọ của các RNase . Ứng với quá trình chế biến ARN thông tin, ARN thông tin của sinh vật nhân chuẩn được tổng hợp một cách ổn định hơn là ARN thông tin của các sinh vật nhân sơ.

[sửa] Cấu trúc ARN thông tin

[sửa] Vùng mã hóa

Các vùng mã là tổ hợp của các bộ ba mã hóa (codon), thứ được giải mã và dịch mã vào trong protein bởi ribosome. Các vùng mã bắt đầu với bộ ba đầu và kết thúc bởi một trong ba cuối. Trong quá trình mã hóa protein, các thành phần của các vùng mã hóa vẫn hoạt động như các chuỗi bình thường (xem exonic splicing enhancers, exonic splicing silencers)

[sửa] Vùng không mã hóa

Có những đoạn của ARN trước và sau khi các chuỗi khởi động và ngừng của nó không tham gia quá trình dịch mã. Các đoạn này tạo bởi các sợi ADN mẫu, nơi mà ARN được sao chép . Những vùng này, được biết với cái tên 5' UTR và 3' UTR (các cùng không dịch mã 5' UTR và 3'UTR, ở đó ADN và ARN chuyển từ gốc 5' đến gốc 3' và nằm ở đuôi của chuỗi ARN) mã hóa cho các chuỗi không có protein. Tuy nhiên, tầm quan trọng của nó lại ở chỗ các chuỗi đuôi 5' UTR và 3' UTR có thể hấp dẫn với những loại enzyme RNase nhất định, đẩy mạnh hoặc ngăn chặn sự ổn định tương đối của các phân tử ARN. Các UTRs nhấn định có thể cho phép ARN tồn tại lâu hơn trong tế bào chất trước khi phân hủy, dẫn đến việc cho phép chúng sản xuất nhiều protein hơn, trong khi những ARN khác có thể bị phân hủy sớm hơn, dẫn đến vòng đời ngắn hơn và ứng với việc tạo ra số lượng protein ít hơn.

Một vài chức năng cơ sở chứa trong các vùng không mã hóa hình thành một dạng cấu trúc cấp II khi phiên mã vào trong ARN. Những ARN thông tin cấu trúc cơ sở này được gộp vào trong ARN thông tin thông thường . Một số chúng như SECIS cơ sở là mục tiêu để cho các protein kết lại . Một phân loại của ARN thông tin cơ sở, riboswitch, lại trực tiếp liên kết với các phân tử nhỏ, thay đổi sự cuốn gấp của chúng để chỉnh sửa các lớp của phiên mã hay dịch mã . Trong những trường hợp này, ARN thông tin tự chỉnh sửa nó .

[sửa] ARN thông tin đối mã (anti-sense ARN thông tin)

Đối mã ARN thông tin có thể ngăn chặn quá trình dịch mã các gen trong nhiều sinh vật nhân chuẩn, khi các chuỗi đối mã ARN thông tin gắn với các ARN thông tin của gen. Điều này có nghĩa, một gen không biểu lộ như protein nếu nó hiện lên một đối mã ARN thông tin trong tế bào . Điều này có thể là một cơ chế bảo vệ,để chống lại quá trình dịch chuyển retrotransposon, ở đó sử dụng các ARN mạch kép làm trạng thái trung gian, hoặc virut, bởi vì cả hai đều sử dụng ARN thông tin mẫu kép như một hợp chất trung gian . Trong nghiên cứu hóa sinh, hiệu ứng này đã được sử dụng để nghiên cứu chức năng của gen, đơn giản như việc làm ngừng các gen nghiên cứu bằng việc cho thêm các phiên đối mã ARN thông tin. Các nghiên cứu này đã được thực hiện ở loài giun.

here...DNA microarray

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

DNA microarray (còn gọi là DNA chip hay gene chip) là một tấm thủy tinh hoặc nhựa trên đó có gắn các đoạn DNA thành các hàng siêu nhỏ.

Các nhà nghiên cứu sử dụng các con chip như vậy để sàng lọc các mẫu sinh học nhằm kiểm tra sự có mặt hàng loạt trình tự cùng một lúc. Các đoạn DNA gắn trên chip được gọi là probe (mẫu dò). Trên mỗi điểm của chip có hàng ngàn phân tử probe với trình tự giống nhau.

[sửa] Lịch sử ra đời

Còn quá sớm để nói về lịch sử của DNA microarray vì kỹ thuật này tương đối mới và thuộc về tương lai hơn là quá khứ. Đầu tiên phải kể đến các mô tả đầu tiên về cấu trúc DNA của Watson & Crick (1953), cho thấy DNA có thể bị biến tính, phân tách thành hai mạch đơn khi xử lý bằng nhiệt hoặc dung dịch kiềm. Năm 1961, Marmur & Doty mô tả quá trình ngược lại, hồi tính, cơ sở của tất cả các phương pháp PCR và lai phân tử. Điều này gợi ra cách phân tích mối liên hệ trình tự của axit nucleic và các phương pháp phân tích dựa trên lai phân tử phát triển nhanh chóng.

Vào cuối những năm 1960, Pardue & Gall; Jones & Roberson đã tìm ra phương pháp lai in situ có sử dụng mẫu dò đánh dấu huỳnh quang, FISH. Phương pháp cố định các nhiễm sắc thể và nhân trên phiến kính (sao cho DNA tạo thành mạch kép với mẫu dò) ngày nay được sử dụng để đặt DNA lên phiến kính trong phương pháp microarray. Vào thời gian này, hoá học hữu cơ cũng phát triển, cho phép tổng hợp tự động các mẫu dò oligonucleotide vào năm 1979.

Kỹ thuật phân tích sử dụng phương pháp gắn đồng thời nhiều trình tự đích lên một bộ lọc hay màng theo thứ tự, phương pháp thấm điểm (dot blot), được Kafatos và cộng sự (1979) đưa ra. Với kỹ thuật này, các trình tự đích được cố định trên vật đỡ và lai với mẫu dò (thường là trình tự axit nucleic đã đánh dấu). Saiki và cộng sự (1989) đưa ra một cách khác, dot blot ngược, trong đó gắn nhiều mẫu dò theo thứ tự trên màng và đích để phân tích được đánh dấu. Cùng thời gian này, các array đầu tiên với giá thể không thấm nước được tạo ra trong phòng thí nghiệm của Maskos (1991). Đầu những năm 1990, kỹ thuật đánh dấu phát huỳnh quang đa màu được Ried và cộng sự; Balding & Ward giới thiệu.

Vào năm 1993, array chứa các oligonucleotide ngắn, dưới 19 nucleotide được tổng hợp in situ. Năm 1994, Hoheisel và cộng sự tăng mật độ chấm (spot) bằng cách dùng robot để lấy và đặt mẫu dò lên giá thể. Phương pháp tự động hoá này làm tăng tốc độ quá trình, giảm các sai sót chắc chắn mắc phải khi thực hiện những thủ tục có tính lặp lại cao bằng tay, và tăng tính chính xác vị trí, tăng tính đồng hình của các spot mẫu.

Tất cả các thí nghiệm tiên phong ở trên là cơ sở của kỹ thuật array hiện nay. Người ta đánh giá rằng, kỹ thuật này có thể sẽ phát triển đến mức chỉ vài năm nữa có thể so sánh nó với kỹ thuật PCR không thể thiếu trong sinh học hiện nay

Hộp TATA

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Hộp TATA (TATA box) là một đoạn trình tự DNA (yếu tố cis) nằm ở vùng promoter của hầu hết các gene. Đây là vị trí bám của các nhân tố phiên mã hoặc histone (kiềm chế hoạt động của các protein khác). Trình tự thường gặp là 5' TATAAA(A/G) 3'.

Ở sinh vật eukaryote, protein liên kết với hộp TATA được gọi là TBP có chức năng biến tính DNA và bẻ cong phân tử DNA một góc 90°. Vùng trình tự giàu AT thường làm quá trình biến tính xảy ra dễ dàng.

Nhiều gene không có hộp TATA và thường sử dụng nhân tố khởi đầu phiên mã hoặc promoter lõi hạ nguồn (downstream core promoter) để thay thế.

[sửa] Ví trí

Hộp TATA thường nằm ở khoảng 25 bp phía thượng nguồn của điểm khởi đầu phiên mã. Hộp này thường nằm gần trình tự giàu GC.

tôi xin bổ xung 1 chút hay nói chính xác là nói lại cho mọi người dễ hiểu hơn về vị trí của TATA box.

Intron

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Hình vẽ minh hoạ vị trí của các exon và intron trong một gene.Intron là những đọan DNA bên trong một gene nhưng không tham gia vào việc mã hoá protein .Chúng thường xuất hiện trong các loài eukaryoticvà không được tìm thấy trong các loài prokaryotic (Đôi lúc được tìm thấy trong các loài vi khuẩn cổ). Chúng xen giữa các đoạn DNA mã hóa cho sự tổng hợp chuỗi polypeptide được gọi là exon làm cho quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide không thể diễn ra. Sau khi gene tiến hành phiên mã xong, những đọan intron sẽ bị loại bỏ khỏi phân tử mRNA bằng cơ chế xử lý RNA (RNA splicing).Cơ chế này chỉ được thực hiện ở các tế bào Eukaryote (nhân thực).Các đoạn intron này sẽ tự xúc tác cho chính phản ứng cắt nó ra khỏi đoạn mRNA(những đoạn RNA có tính chất như vậy đựơc gọi là ribozyme) từ đó làm cho các đoạn exon gắn lại với nhau và nhờ vậy quá trình dịch mã có thể diễn ra liên tục .Sau đó các mRNA được vận chuyển ra khỏi nhân tế bào. Số lượng và chiều dài của các intron khác nhau tuỳ từng loài. Ví dụ loài cá ''Takifugu rubripes có rất ít intron. Trong khi đó động vật có vú và thực vật có hoa lại có rất nhiều intron, và thậm chí những intron có chiều dài lớn hơn so với các exon thuộc cùng gene.Về nguồn gốc thì chưa rõ ràng. Nhưng một phần được cho là từ những đoạn gene tranposon (gene nhảy), một phần là do sự xâm nhập của các virus cổ khi xâm nhập vào tế bào sinh dục hay phôi giai đoạn sớm thì chúng gắn đoạn gen của chúng vào đoạn gen của chúng ta và chưa biểu hiện ra cho đến khi có một tác động nào đó làm cho chúng biểu hiện và phát bệnh ( kiểu như bệnh HIV/AIDS).Và qua thời gian các đoạn gen này bị đột biến hay do tác nhân ức chế nào đó(có thể là do chính vật chủ ) làm cho chúng bị bất hoạt.Đôi khi các virus ngày nay khi xâm nhập vào cơ thể có thể làm cho các đoạn gene này trở nên hoạt động và gây nên một số bệnh ung thư. Một nhà khoa học cũng đã tiến hành một cuộc thí nghiệm chứng minh cho điều này. Ông đã có tái tạo lại một virus cổ từ bộ gene người. Bài bào đã được đăng trên tạp chí Nature. Các đoạn intron này cũng có thể chứa những "đoạn mã hóa tổ tiên" (old code ) mã hóa cho các biểu hiện đã được bị bất hoạt của tế bào hay con người ví dụ như tế bào tiết chất nhầy (ung thư dạ dày),có "gai",bất tử, tăng sinh nhanh v.v.Theo tài liệu ở sinhhocvietnam.com thì các đoạn intron theo kiểu virus gắn vào chiếm đến 8% bộ gen người Văn bản liên kết. Hiện nay vai trò của intron đã được các nhà khoa học nhìn nhận và đang tiến hành tìm hiểu. Một trong số đó có giả thuyết cho rằng intron có liên quan đến sự biều hiện của gene. Và khi có đột biến nào xảy ra trên intron thì cũng làm thay đổi khả năng biều hiện của gene

Promoter

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Promoter hay vùng (gene) khởi động là trình tự DNA thiết yếu cho phép một gene có thể tiến hành phiên mã tạo mRNA.

Mục lục [ẩn]

1 Các thành phần của Promoter

2 Trình tự Promoter

2.1 Prokaryote

2.2 Eukaryote

3 Động lượng liên kết

[sửa] Các thành phần của Promoter

Phần lõi (Core) promoter

Vị trí khởi đầu phiên mã (TSS)

vị trí khoảng -35

Vị trí bám của RNA polymerase

RNA-polymerase I: phiên mã gene mã hóa cho RNA ribosome

RNA-polymerase II: phiên mã gene mã hóa cho mRNA và một số RNA nhân nhỏ (small nuclear RNA)

RNA-polymerase III: phiên mã gene mã hóa cho RNA vận chuyển và những RNA nhỏ khác

Ví trí bảm của các nhân tố phiên mã

Phần cận biên (Proximal) promoter

vị trí khoảng -250

Điểm bám của một số nhân tố phiên mã đặc biệt

Phần ngoại biên (Distal) promoter

ví trí xa hơn ở phía thượng nguồn (upstream) (ngoại trừ enhancer hoặc các vùng điều hòa không phụ thuộc vị trí và chiều)

Điểm bám của một số nhân tố phiên mã đặc biệt

Promoter là những nhân tố quan trọng phối hợp với enhancer, silencer, nhân tố liên kết trong việc quyết định mức độ biểu hiện của một gene nhất định.

[sửa] Trình tự Promoter

[sửa] Prokaryote

Ở sinh vật prokaryote, vùng promoter chứa hai đoạn trình tự ngắn tại vị trí -10 và -35 thượng nguồn của gene, nghĩa là phía trước gene theo chiều phiên mã. Trình tự tại -10 được gọi là Hộp Pribnow và thường chứa sáu nucleotide TATAAT. Hộp Pribnow là tối cần thiết để khởi động quá trình phiên mã ở prokaryote. Ngoài ra, trình tự -35 thường chứa 6 nucleotde là TTGACA cho phép gene được phiên mã với tần số cao.

Protein liên kết hộp TATA

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

TBP (TATA - Binding Protein) là protein liên kết đặc hiệu DNA với đoạn trình tự của hộp TATA. TBP có chức năng biến tính DNA và bẻ cong phân tử DNA một góc 90°. Điều này cần thiết để khởi động cho cơ chế phiên mã. TBP bám vào rãnh nhỏ của phân tử DNA bằng một cấu trúc nếp gấp beta.

Mục lục [ẩn]

1 Vai trò của TBP

2 Sự nhận biết và liên kết với hộp TATA

3 Họ protein TBP

4 Xem thêm

5 Liên kết ngoài

[sửa] Vai trò của TBP

Trong quá trình phiên mã ở những tế bào eukaryote, TBP là thành phần bắt buộc của nhân tố phiên mã TFIID để khởi động chính xác quá trình này đối với các gene có hay không có hộp TATA. Để hỗ trợ Pol II, một loại RNA polymerase, khi tổng hợp mRNA, TBP thường phải tương tác với một số các protein hỗ trợ, gọi là TBP-associated factors (TAF). Thành phần của nhóm protein TAF có tính đặc hiệu đối với từng gene, tế bào, mô và giai đoạn phát triển.

[sửa] Sự nhận biết và liên kết với hộp TATA

TBP tạo liên kết đặc hiệu với hộp TATA bằng 2 loại tương tác hóa học. Đầu tiên, chuỗi các amino acid giàu lysine và arginine (các amino acid nhóm kiềm) hình thành liên kết với gốc phosphate của những nucleic base. Đây chính là cách thức cơ bản để các protein DBP có thể liên kết với phân tử DNA. Tiếp đến, 4 phenyalanine tại các vị trí đặc trưng (thường là 99, 116, 190, và 207) của TBP sẽ tạo thành cấu trúc kẹp trong không gian nhằm xen cài vào rãnh nhỏ của phân tử DNA. Tương tác này giúp TBP có thể bẻ gập phân tử DNA một cách dễ dàng. Ngoài ra, 2 asparagine nằm đối xứng trong không gian (vị trí 69 và 159) có khả năng hình thành các liên kết hydro với những base đặc hiệu của hộp TATA. Qua đó, TBP có thể nhận biết và tạo liên kết chính xác với vùng hộp TATA.

Natri hypoclorit

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Natri hypoclorit

Tên khác Natri clorat(I)

Nhận dạng

Số CAS [7681-52-9]

PubChem 24340

Số EINECS 231-668-3

Số RTECS NH3486300

Thuộc tính

Công thức phân tử ClNaO

Phân tử gam 74.44 g mol-1

Bề ngoài chất rắn màu trắng

Tỷ trọng 1.11 g/cm3

Điểm nóng chảy 18 °C (ngậm nước)

Điểm sôi 101 °C (decomp.)

Độ hòa tan trong nước 29.3 g/100ml (0 °C)

Các nguy hiểm

MSDS ICSC 1119 (dung dịch,

ICSC 0482 (dung dịch, >10% clo hoạt động)

Phân loại của EU Chất ăn mòn (C)

Nguy hại cho môi trường (N)

Chỉ mục EU 017-011-00-1

NFPA 704

021OX

Chỉ dẫn R R31, R34, R50 (xem Danh sách nhóm từ R)

Chỉ dẫn S S1/2, S28, S45, S50, S61 (xem Danh sách nhóm từ S)

Các hợp chất liên quan

Anion khác Natri clorua

Natri clorit

Natri clorat

Natri peclorat

Cation khác Liti hypoclorit

Canxi hypoclorit

Hợp chất liên quan Axit hypoclorơ

Ngoại trừ khi có ghi chú khác, các dữ liệu được lấy

cho hóa chất ở trạng thái tiêu chuẩn

(25 °C, 100 kPa)

Phủ nhận và tham chiếu chung

Natri hypoclorit là một hợp chất hoá học có công thức NaClO. Dung dịch natri hypoclorit, thường được biết như là chất tẩy trắng, được dùng thường xuyên dưới dạng chất tẩy uế hay là tác nhân tẩy trắng.

Mục lục [ẩn]

1 Sản xuất

2 Đóng gói và bán hàng

3 Các phản ứng

4 Sử dụng

4.1 Chất tẩy

4.2 Chất tẩy uế

4.3 Xử lý nước

4.4 Giải phẫu bên trong răng

4.5 Oxi hoá

5 Cơ chế hoạt động

6 An toàn

7 Chú thích

8 Thư mục

9 Liên kết ngoài

[sửa] Sản xuất

Hypoclorit được sản xuất lần đầu vào năm 1789 bởi Claude Louis Berthollet trong phòng thí nghiệm của ông trên bến cảng Javel ở Paris, Pháp bằng cách dẫn khí clo vào dung dịch natri cacbonat. Chất lỏng thu được, được biết là "Eau de Javel" ("nước Javel"), là một dung dịch natri hypoclorit yếu. Tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả và cách sản xuất thay thế được tìm kiếm. Cách mới là chiết vôi được khử bằng clo (bột tẩy) với natri cacnonat tạo ra lượng nhỏ clo có thể tìm thấy. Cách này thông thường được dùng để sản xuất dung dịch hypoclorit để dùng như là chất khử trùng trong bệnh viện được bán với tên thương mại "Eusol" và "dung dịch Dakin".

Đến gần cuối thế kỉ 19, E. S. Smith lấy được bằng sáng chế sản xuất hypoclorit bằng cách thuỷ phân nước biển để tạo ra natri hydroxit và khí clo rồi sau đó trộn với nhau tạo thành dạng hypoclorit. Cả điện năng và nước biển đều có thể cung cấp với giá rẻ cùng một lúc và những thương nhân mạnh dạn đã nắm được lợi thế để làm thoả mãn sự đòi hỏi của thị trường về hypoclorit. Dung dịch hypoclorit đóng chai được bán với nhiều tên thương mại khác nhau; cái nhãn sớm nhất sản xuất bằng cách này là Parozone.

Ngày nay, một phương pháp cải tiến của cách trên, được biết là phương pháp Hooker, là cách sản xuất natri hypoclorit theo hướng công nghiệp ở mức độ rộng rãi. Theo phương pháp này natri hypoclorit (NaClO) và natri clorua (NaCl) được tạo ra khi dẫn khí clo vào dung dịch natri hydroxit nguội loãng. Nó được chuẩn bị về mặt công nghiệp bằng cách điện phân có màng ngăn nhỏ giữa anôt và catôt. Dung dịch phải giữ ở nhiệt độ dưới 40°C (bằng những cuộn dây làm lạnh) để ngừa sự hình thành natri clorat không được ưa thích.

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

Natri hydroxit và clo được sản xuất về mặt thương mại bằng quá trình chloralkali, và không cần cách ly chúng để chuẩn bị natri hypoclorit.

Do đó clo được giảm thiểu và ôxi hoá đồng thời.

Dung dịch thương mại luôn luôn chứa một lượng đáng kể natri clorua (muối ăn) như một phụ phẩm chính, như ở phương trình trên.

[sửa] Đóng gói và bán hàng

Chất tẩy gia dụng để dùng trong việc giặt ủi quần áo là dung dịch natri hypoclorit 3-6% lúc sản xuất. Nồng độ làm biến đổi từ một công thức thành những chất khác và giảm từ từ theo thời gian.

Dung dịch 12%[1] được dùng rộng rãi trong nhà máy nước cho việc khử trùng nước bằng clo và dung dịch 15%[1] được dùng thường xuyên hơn trong việc tẩy uế nước thải ở nhà máy xử lý. Hypoclorit cao được bán để khử trùng hồ bơi và chứa xấp xỉ 30% canxi hypoclorit. Tinh thể muối còn được bán cho những việc tương tự; muối này thường chứa ít hơn 50% canxi hypoclorit. Tuy nhiên, mức hoạt động của clo là cao hơn.

Nó còn được tìm thấy trên các kệ hàng ở Daily Sanitizing Sprays, với thành phần 0,0095%. [2]

[sửa] Các phản ứng

Natri hypoclorit phản ứng với kim loại từ từ, ví dụ kẽm, để sản xuất ôxit kim loại hay hyđroxit:

NaClO + Zn → ZnO + NaCl

Nó tác dụng với axít clohiđric để giải phóng khí clo:

NaClO + 2 HCl → Cl2 + H2O + NaCl

Nó phản ứng với các axit khác, như axit axetic, để tạo ra axit hypoclorơ:

NaClO + HC2H3O2 → HClO + NaC2H3O2

Nó phân huỷ khi đun nóng hoặc bay hơi thành natri clorat và natri clorua:

3 NaClO → NaClO3 + 2 NaCl

[sửa] Sử dụng

[sửa] Chất tẩy

Ở dạng gai dụng, natri hypoclorit được dùng để loại bỏ chất bẩn ra khỏi quần áo. Nó có công hiệu đặc biệt trên vải cotton, dù chất bẩn dễ bám nhưng cũng dễ tẩy. Thưòng từ 50 đến 250 ml chất tẩy trên một khối được khuyến khích cho máy giắt tiên chuẩn. Đặc tính của chất tẩy gia dụng là hiệu quả cho việc loại bỏ vết bẩn nhưng huỷ hoại dần các loại vải hữu cơ như cotton, và tuổi thọ có ích của các chất liệu này sẽ bị thu ngắn với những chất tẩy thông thường. Natri hydroxit (NaOH) tìm thấy trong chất tẩy gia dụng cũng gây nên vấn đề tương tự. Nó không dễ bay hơi và lượng NaOH dư không được rửa sẽ tiếp tục huỷ hoại dần vải hữu cơ dưới sự có mặt của độ ẩm. Vì những lí do sau, nếu vết bẩn được khoanh vùng, vị trí xử lý sẽ thu lại bất cứ khi nào có thể. Với những khuyến cáo an toàn, nên xử lý qua axit hữu cơ yếu như axit axetic sẽ trung hoà NaOH, và làm bay hơi clo từ hypoclorit dư. Những áo sơ mi cũ và khăn bông mà bị xé rách dễ dàng chứng tỏ cái giá của việc giặt ủi với chất tẩy gia dụng. Nước nóng làm gia tăng hoạt động của chất tẩy, bởi vì tính nhiệt phân của hypoclorit tạo ra muối clorat không mong muốn đôíi với môi trường.

[sửa] Chất tẩy uế

Dung dịch yếu 1% chất tẩy gia dụng trong nước ấm được dùng để làm vệ sinh những bề mặt phẳng trước khi ủ bia hoặc rượu vang. Bề mặt này sau đó phải được rửa sạch để tránh gây mùi cho việc ủ; những phụ phẩm tạo ra khi khử trùng với clo của những bề mặt trên còn gây hại.

Quy định của Chính phủ Mỹ (21 CFR Part 178) thiết bị chế biến thực phẩm và thực phẩm tiếp xúc với bề mặt được làm vệ sinh với dung dịch chứa chất tẩy được cho vào dung dịch thì được cho phép để thoát đi tương ứng trước khi tiếp xúc với thức ăn, và hàm lượng clo trong dung dịch không được vượt quá 200 phần triệu (ppm) (ví dụ, một muỗng súp chất tẩy chuẩn chứa 5,25% natri hypoclorit trên một gallon nước). Nếu nồng độ cao hơn, bề mặt phải được rửa sạch với nước uống sau khi làm vệ sinh.

Dung dịch chất tẩy gia dụng loãng (1 phần chất tẩy: 4 phần nước) có hiệu quả đối với nhiều vi khuẩn và virus, và thường là sự lựa chọn chất tẩy trùng phổ biến nhất cho việc làm vệ sinh trong các bệnh viện (chủ yếu ở Mỹ). Dung dịch này là chất ăn mòn và cần phải được dọn sạch sau đó, cho nên chất tẩy trùng bằng chất tẩy thường đi cùng với chất tẩy trùng bằng ethanol. Thậm chí ở mức độ khoa học, những dung dịch tẩy trùng sản xuất theo quy trình thương mại như Virocidin-X thường có natri hypoclorit như là thành phần hoạt động duy nhất, mặc dù chúng thường chứa các chất hoạt động bề mặt (để ngừa đọng lại thành giọt) và hương thơm (để che mùi thuốc tẩy)[3].

[sửa] Xử lý nước

Để khử trùng giếng hoặc các hệ thống nước, một dung dịch chất tẩy 3% được sử dụng. Cho những hệ thống lớn hơn, natri hypoclorit thì thiết thực hơn vì tỉ lệ thấp hơn được dùng. Tính kiềm của dung dịch natri hypoclorit còn gây ra sự kết tủa của các khoáng chất như canxi cacbonat, cho nên việc khử trùng thường đi cùng với những tác động cản trở. Sự kết tủa còn bảo vệ vi khuẩn, làm cho cách này có phần giảm hiệu quả đôi chút.

Natri hypoclorit đã và đang được dùng để khử trùng nước uống. Một dung dịch cô cạn tương đương khoảng 1 lít chất tẩy gia dụng trên 4000 lít nước được dùng. Khối lượng chính xác phụ thuộc vào tính chất hoá học về nước, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc, và sự có mặt hay vắng mặt của chắt cặn. Cho việc ứng dụng rộng rãi, clo dư được tính toán để xác định liều dùng đúng. Cho việc khử trùng khẩn cấp, Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kì khuyến khích sử dụng 2 ml dung dịch chất tẩy 5% cho 1 lít nước. Nếu không có mùi chất tẩy trong nước được xử lý, 2 giọt nữa được thêm vào.

Việc dùng các chất tẩy trùng có nguồn gốc clo trong hệ thống nước gia đình , dù rộng rãi, đã bắt nguồn cho một số tranh cãi vì sự hình thành một khối lượng nhỏ các chất phụ phẩm có hại như cloroform.

Dung dịch natri hypoclorit có tính kiềm (pH 11) được dùng để xử lý nước thải loãng chứa xyanua (

[sửa] Giải phẫu bên trong răng

Natri hypoclorit bây giờ được dùng trong giải phẫu bên trong răng trong suốt thời gian xử lý đường tuỷ răng. Nó là dược phẩm của sự lựa chọn vì hoạt động hiệu quả của nó trước sinh vật gây bệnh bệnh về tuỷ răng. Về mặt lịch sử, dung dịch Henry Drysdale Dakin 0,5% đã từng được dùng. Nồng độ sử dụng trong giải phẫu bên trong răng ngày nay biến đọng trong khoảng 0,5 đến 5,25%. Ở nồng độ thấp nó sẽ hoà tan chủ yếu trong tế bào chết; trái lại ở nồng độ cao hơn sự hoà tan trong tế bào của nó sẽ tốt hơn nhưng nó còn tan trong tế bào sống, một tác dụng hoàn toàn không mong muốn. Nó được thể hiện các tác dụng y khoa nhưng không gia tăng chắc chắn cho đến khi nồng độ của nó đạt 1%.[4].

[sửa] Oxi hoá

Chất tẩy gia dụng với một chất xúc tác dời pha (phase-transfer catalyst) đã được báo cáo là ôxi hoá rượu thành hợp chất lên hệ carbonyl.[5]

[sửa] Cơ chế hoạt động

Bài chi tiết: Axit hypoclorơ.

[sửa] An toàn

Natri hypoclorit là một chất ôxi hoá mạnh. Sản phẩm của phản ứng ôxi hoá là một chất ăn mòn. Dung dịch này làm bỏng da và huỷ hoại mắt, đặc biệt khi ở dạng cô đặc. Tuy nhiên, theo sự công nhận của NFPA, chỉ những dung dịch hypoclorit nồng độ 40% trở lên mới được coi là một chất ôxi hoá nguy hiểm. Dung dịch có nồng độ dưới 40% được xếp là một chất ôxi hoá có mức độ nguy hiểm trung bình (NFPA 430, 2000).

Nước uống khử trùng bằng clo có thể ôxi hoá những chất hữu cơ gây nguy hiểm, tạo ra trihalomethane (còn gọi là haloform), một chất gây ung thư.

Chất tẩy gia dụng và dung dịch khử trùng hồ bơi được làm cân bằng đặc trưng bởi dung dịch kiềm đáng kể (xút ăn da, NaOH) nư là một phần của các phản ứng sản xuất. Sự tiếp xúc với da sẽ tạo ra nhứng kích thích ăn da hoặc làm bỏng do sự rút mỡ và xà phòng hoà dầu nhờn trên da cùng với sự phá huỷ tế bào. Cảm giác trơn của chất tẩy trên da là do quá trình này.

Natri thiosulfat (hypo) là chất trung hoà clo hiệu quả. Rửa với dung dịch natri thiosulfat nồng độ 5mg/L, sau đó giặt với xà phòng và nước, như vậy đã nhanh chóng loại bỏ dấu vết của clo trên tay.

Hỗn hợp chất tẩy cùng với một số chất tẩy gia dụng khác có thể gây nguy hiểm. Ví dụ, hỗn hợp chất tẩy axit với chất tẩy natri hypoclorit tạo ra khí clo. Hỗn hợp với dung dịch ammonia (bao gồm nước tiểu) tạo ra cloramin.

NH4OH + NaOCl → NaOH + NH2Cl + H2O

Cả khí clo và khí cloramin đều độc. Chất tẩy có thể phản ứng mãnh liệt với hiđrô perôxít và tạo ra khí ôxi::[6]

H2O2 + NaOCl → NaCl + H2O + O2

Thống kê rằng có khoảng 3300 vụ tai nạn cần giúp đỡ về y tế gây ra bởi natri hypoclorit mỗi năm tại các hộ gia đình ở Anh (RoSPA, 2002).

Một nghiên cứu toàn châu Âu gần đây chỉ ra rằng natri hypoclorit và các hợp chất hữu cơ khác (chất hoạt động bề mặt, chất thơm) chứa nhiều sản phẩm tẩy rửa gia dụng có thể tác dụng với nhau để tạo ra những hợp chất chứa clo dễ bay hơi (VOCs).[7] Những hợp chất chứa clo này được toả ra trong suốt những ứng dụng tẩy rửa, một vài trong số chúng thì độc và có thể gây ung thư cho người. Cuộc nghiên cứu này còn chỉ ra sự tập hợp không khí ở trong nhà gia tăng đáng kể (8-52 lần cloroform và 1-1170 lần cacbon tetraclorua, đều vượt mức quy định ở trong nhà) khi sử dụng các sản phẩm có chứa chất tẩy. Sự gia tăng tập trung các chất hữu cơ chứa clo dễ bay hơi thấp nhất đối với các loại chất tẩy bình thường và cao nhất đối với loại "chất lỏng đặc và gel". Sự gia tăng đáng kể các chất loại VOCs trong không khí bên trong nhà (đặc biệt là cacbon tetraclorua và cloroform) cho thấy sử dụng chất tẩy có thể là nguồn mà có lẽ là quan trọng trong thời kì phơi bày hít vào của hợp chất này. Trong khi các tác giả đề nghị dùng những sản phẩm tẩy rửa này có thể gia tăng đáng kể nguy cơ ung thư [8], phần kết luận vẫn có tính giả thuyết:

Nguồn cho mức độ cao nhất của sự tập trung cacbon tetraclorua (có vẻ là quan tâm nhất) là 459 microgam trên mét khối , tương đương 0.073 ppm (phần triệu) hay 73 ppb (phần tỉ). OSHA cho phép mức trung bình khối lượng thời gian là 10 ppm cho một khoảng 8 giờ [9], cao hơn khoảng 140 lần.

Mức tập trung cao nhất cho phếp của OSHA (5 phút phơi nhiễm trên 5 phút trong khoảng thời gian 4 giờ) là 220 ppm [9], gấp hai lần so với mức cao nhất được báo cáo ( từ khoảng cách chứa thêm của một chai của một vật mẫu chất tẩy).

Những nghiên cứu xa hơn về cách dùng những sản phẩm này và các lộ trình có thể khác có thể chỉ thêm khững rắc rối khác nữa. Dù các tác giả trích dẫn sự phá hoại tầng ôzôn gây hiệu ứng nhà kính do những khí này, lượng chỉ rất ít thôi, tạo ra như quy định, nên giảm thiểu sự đóng góp liên quan đến các nguồn khác.

Povidone-iodine

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Povidone-iodine

Tên IUPAC hệ thống

2-Pyrrolidinone, 1-ethenyl-, homopolymer, hợp chất iốt.

Nhận dạng

Số CAS 25655-41-8

Mã ATC D08AG02 D09AA09 D11AC06 G01AX11 R02AA15 S01AX18 QG51AD01

PubChem 410087

Dữ liệu hóa chất

Công thức (C6H9NO)n·xI

Phân tử gam rất nhiều

Dữ liệu dược động lực học

Hiệu lực sinh học ?

Chuyển hóa ?

Bán rã ?

Bài tiết ?

Lưu ý trị liệu

Phạm trù thai sản ?

Tình trạng pháp lý

Dược đồ ?

Povidone-iodine (PVP-I) là một phức hợp hữu cơ của polyvinylpyrrolidone (povidone, PVP) và iốt. PVP-I chứa 9.0% đên 12.0% iốt, tính toán khi khô[1].

Hợp chất này được phát hiện tại Phòng thí nghiệm Công nghiệp Hoá học độc chất tại Philadelphia do H. A. Shelanski và M. V. Shelanski[2]. Họ thực hiện các thí nghiệm trong ống nghiệm (invitro) để biểu diễn tính kháng khuẩn, và phát hiện thấy hợp chất này ít độc hại hơn rượu iốt khi thí nghiệm trên chuột. Các thử nghiệm lâm sàng trên người cho thấy sản phẩm này mạnh hơn các công thức khác của iốt.[3]

PVP-I được bán ra lần đầu vào năm 1955, và trở nên phổ biến trong lĩnh vực sát trùng vết thương

Enzym

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Cấu trúc protein của enzyme TIM. TIM là một enzyme cực kỳ hiệu quả trong quá trình chuyển đổi đường thành năng lượng cho cơ thể.Enzyme là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein.

Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học, với một hiệu suất rất cao, mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Sở dĩ như vậy vì nó có sự hiện diện của chất xúc tác sinh học được gọi chung là enzyme.

Như vậy, enzyme là các protein xúc tác các phản ứng hóa học. Trong các phản ứng này, các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là cơ chất (substrate), enzyme sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau. Tất cả các quá trình trong tế bào đều cần enzym. Enzym có tính chọn lọc rất cao đối với cơ chất của nó.

Hầu hết phản ứng được xúc tác bởi enzym đều có tốc độ cao hơn nhiều so với khi không được xúc tác. Có trên 4 000 phản ứng sinh hóa được xúc tác bởi enzym.

Họat tính của enzym chịu tác động bởi nhiều yếu tố. Chất ức chế là các phân tử làm giảm hoạt tính của enzym, trong khi yếu tố hoạt hóa là những phân tử làm tăng hoạt tính của enzym.

[sửa] Tính chất của enzym

enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộc tính lý hóa của protein. Đa số enzym có dạng hình cầu và không đi qua màng bán thấm do có kích thước lớn.

tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi không phân cực.

không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến tính. môt trường axít hay bazơ cũng làm enzym mất khả năng hoạt động.

enzym có tính lưỡng tính: tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation, anion hay trung hòa điện.

enzym chia làm hai nhóm: enzym một cấu tử (chỉ chứa protein) như pepsin, amylase... và các enzym hai cấu tử (trong phân tử còn có nhóm không phải protein)

Trong phân tử enzym hai cấu tử có hai phần

apoenzym: phần protein (nâng cao lực xúc tác của enzym, quyết định tính đặc hiệu)

coenzym: phần không phải protein (trực tiếp tham gia vào phản ứng enzym), bản chất là những hợp chất hữu cơ phức tạp.

[sửa] Trung tâm hoạt động của enzym

Trong quá trình xúc tác của enzym chỉ có một phần tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động".

Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym.

Trong "enzym 1 cấu tử", các acid amin thường phân bố trên những phần khác nhau của mạch polypeptid nhưng nằm kề nhau trong không gian tạo thành trung tâm hoạt động . Sự kết hợp của các nhóm chức của các acid amin, thường gặp là -SH của cysteine, -OH của serine, vòng imidazol của histidine, w-COOH của aspartie và acid glutamic, -COOH của các acid amin cuối mạch...

Trong "enzym hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết hợp để tạo trung tâm hoạt động, còn có các nhóm chức coenzym và các nhóm ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm hoạt động

Ở enzym chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động

Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzym) và "nền tiếp xúc" (giúp enzym kết hợp đặc hiệu với cơ chất)

Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau.

Các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzym-cơ chất (ES)

E + S → ES → E + P

S:cơ chất

P:sản phẩm

Yêu cầu: E và S phải bổ sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hóa học, có khả năng hình thành nhiều liên kết yếu với nhau. Chúng liên kết sao cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây nên do biến động nhiệt ngẫu nhiên ở nhiệt độ thường.

Trong một số enzym còn có "trung tâm dị không gian" - những phần enzym khi kết hợp với các chất có phân tử nhỏ nào đó sẽ làm biến đổi cấu trúc bậc ba của toàn bộ phân tử enzym làm cấu trúc trung tâm hoạt động thay đổi → biển đổi hoạt tính của enzym.

[sửa] Tính đặc hiệu của enzym

Enzym chỉ tác dụng lên một số cơ chất và một số kiểu nối hóa học nhất định trong phản ứng→tính đặc hiệu

Đặc hiệu lập thể: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân quang học. Enzym cũng thể hiện tính đặc hiệu với các đồng phân hình học: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân cis hoặc trans

Đặc hiệu tuyệt đối: Enzym chỉ có khả năng tác dụng lên một cơ chất nhất định. Cấu trúc trung tâm hoạt động của enzym phải kết hợp chặt chẽ với cấu trúc của cơ chất, một khác biệt nhỏ về cấu trúc của cơ chất cũng làm enzym không xúc tác được.

Đặc hiệu tương đối: enzym có tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử tham gia tạo thành liên kết đó

Đặc hiệu nhóm: Enzym có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định khi một hay hai cấu tử tham gia tạo thành liên kết này có cấu tạo nhất định.

ATPase

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

ATPase là một lớp trong số các enzyme mà nó thực hiện quá trình xúc tác quá trình phân tách ATP thành ADP và giải phóng phốtpho tự do. Phản ứng phân tách này giải phóng ra một năng lượng mà trong đó enzym (trong hầu hết các trường hợp) dùng năng lượng này để điều khiển các phản ứng hóa học khác mà nó không thể thực hiện được ngoài phương pháp đó. Quá trình này là quá trình cơ bản của tất cả các dạng thức của sự sống.

Một vài loại enzym là các protein màng tế bào tổng hợp (nằm bên trong các màng tế bào sinh học) và chuyển các chất tan qua màng tế bào. (Chúng được gọi là các ATPase truyền màng tế bào).

Các ATPase truyền màng tế bào thu nhận rất nhiều các chất cần thiết để trao đổi cho quá trình trao đổi chất của tế bào và bài tiết các độc tố, chất thải và các chất tan mà có thể gây trở ngại cho quá trình xử lý của tế bào. Một ví dụ quan trọng là quá trình trao đổi Na+-K+. Quá trình này tạo ra sự cân bằng về nồng độ ion bên trong và bên ngoài tế bào để tạo ra và duy trì điện thế màng tế bào.

Bên cạnh các quá trình trao đổi đó, các loại khác của ATPase truyền màng bao gồm các đồng vận chuyển và các bơm (tuy nhiên, một vài quá trình trao đổi cũng được gọi là các bơm). Một vài trong số đó, tương tự như Na+/K+ATPase, tạo ra các luồng chuyển dời của các điện tích, số còn lại thì không. Các quá trình này được gọi là các quá trình vận chuyện có tính điện hoặc phi điện.

Việc ghép đôi giữa quá trình thủy phân ATP và quá trình vận chuyển ít nhiều tuân theo phản ứng hoá học nghiêm ngặt mà trong đó số lượng các phân tử hòa tan được vận chuyển khi một phân tử ATP được thủy phân hóa. Ví dụ, 3 ion Na+ đi ra khỏi tế bào và 2 ion KNa+ đi vào trong tế bào mỗi lần ATP thủy phân, xét trong quá trình trao đổi Na+/K+.

Các ATPase truyền màng tạo ra năng lượng thế hóa của ATP để chúng thực hiện các công cơ học: chúng vận chuyển các chất tan theo hướng ngược với hướng chuyển động bình thường theo quy luật nhiệt động lực học của chúng, từ bên ngoài màng tế bào nơi có nồng độ thấp tới bên trong màng tế bào nơi có nồng độ cao. Quá trình này được gọi là quá trình vận chuyển tích cực.

Lấy từ "http://vi.wikipedia.org/wiki/ATPase"

DNA polymerase

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

DNA polymerase 3D structure.DNA polymerase (ADN polymeraza) là một enzyme tham gia chính vào quá trình nhân đôi DNA. Những enzyme này xúc tác cho quá trình polymer hóa các deoxiribonucleotide dựa trên trình tự của một chuỗi DNA khác. Sợi DNA mới được tạo thành sẽ bổ sung với sợi DNA khuôn theo nguyên tắc bổ sung.

Tất cả DNA polymerase đều tổng hợp DNA theo hướng từ đầu 5' đến đầu 3' của DNA (5' và 3' là vị trí của nguyên tử các bon). Cho tới nay, không có enzyme DNA polymerase nào là có khả năng tổng hợp một chuỗi mới (de novo) mà không cần nhóm OH ở đầu 3' có sẵn (tính chất này chỉ có ở những RNA polymerase). Vì lý do này mà DNA polymerase cần đến sự có mặt của các primer, từ đó enzyme DNA polymerase có thể gắn các nucleotid tiếp theo. Các primer chính là các đọan oligonucleic gồm các bazơ của RNA và DNA trong đó hai bazơ đầu tiên luôn là bazơ của RNA. Các primer này được tổng hợp nhờ họat động của một enzyme khác gọi là primase. Enzyme helicase cần thiết cho quá trình tháo xoắn của cấu trúc xoắn kép DNA để trở thành những sợi đơn giúp cho quá trình sao chép DNA diễn ra theo đúng nguyên tắc bán bảo toàn (semiconservative)

Các DNA polymerase thường có tính bảo thủ cao về mặt cấu trúc, nghĩa là cấu trúc bộ phận tham gia xúc tác của enzyme này nhìn chung thay đổi rất ít giữa các loài. Những cấu trúc được bảo lưu này nói lên đặc điểm ưu việt trong quá trình tiến hóa.

DNA polymerase được xem như là holoenzyme vì nó cần có một ion Mg làm vai trò một co-factor giúp cho hoạt động được chuẩn xác. Khi không có nguyên tử Mg này phần còn lại của enzyme gọi là một apoenzyme.

Chỉ có một vài DNA polymerase có khả năng sữa chữa những sai hỏng trên sợi DNA mới tổng hợp trong quá trình nhân đôi. Khi phát hiện một cặp bazơ liên kết không đúng theo nguyên tắc bổ sung, DNA polymerase sẽ trượt ngược trở lại và thực hiện hoạt tính exonuclease để cắt bỏ bazơ ngoài cũng của chuỗi nucleic acid theo hướng 3'-> 5'cho đến vị trí của cặp bazơ sai hỏng (hoạt động này được gọi là họat tính đọc sửa (proofreading)). Sau khi cắt bỏ cặp base sai, enzyme polymerase sẽ thay thế bằng bazơ thích hợp và qua trình sao chép lại được tiến hành.

Một vài loại virus cũng mã hóa những phân tử DNA polymerase đặc biệt có khả năng sao chép chọn lọc DNA của virus thông qua nhiều cơ chế khác nhau. Các retrovirus mã hóa một loại DNA polymerase sử dụng khuôn là RNA để tổng hợp những phân tử DNA, đó là các enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase).

Mục lục [ẩn]

1 Vi khuẩn

2 Eukaryote

3 Xem thêm

4 Liên kết ngoài

[sửa] Vi khuẩn

Vi khuẩn có ba nhóm DNA polymerase:

Pol I: Đóng vai trò trong sữa chữa DNA .

Pol II: Hoạt động như một 5'->3' exonuclease (có thể loại bỏ primer), sau đó tiếp tục kéo dài phân tử DNA để lấp vào chổ khuyết đó.

Pol III: Là polymerase chủ yếu của vi khuẩn (tham gia nhân đôi phân tử DNA), và có họat tính đọc sửa (proofreading).

[sửa] Eukaryote

Cho đến bây giờ ngừoi ta đã phát hiện có 6 nhóm DNA Polymerase chính trong tế bào eukaryote:

Pol α: có vai trò như primase (để tổng hợp RNA primer), và sau đó thực hiên việc kéo dại phân tử DNA từ primer bằng cách gắn các nucleotid vào. Sau đó một vài trăm nucleotid kéo dài đó được cắt bỏ bởi Pol δ và ε

Pol β: có chức năng sửa chữa DNA

Pol γ: sao chép DNA của ty thể

Pol δ: cùng với Pol ε là các polymerase chính ở tế bào eukaryote, nó có thể lấp khoảng trông sau khi cắt bỏ primer nhưng nó không có đặc tính của men 5'->3'

Pol ε: tương tự như Pol δ

Pol ζ.

Không có polymerase nào của eukaryote có thể cắt bỏ primers (hoạt tính 5'->3' exonuclease), chức năng này được thực hiện bởi các enzyme khác. Chỉ các enzyme nảo liên quan đến việc kéo dài phân tử DNA (γ, δ and ε) thì có khả năng đọc sửa proofreading (3'->5' exonuclease).

Còn có các polymerases của các eukaryote được biết đến như: η, θ, ι, κ, λ, và μ. Và các enzyme khác nữa, tuy nhiên danh pháp vẫn chưa rõ ràng

Ribozyme

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Ribozyme hay RNA enzyme là những phân tử RNA có khả năng xúc tác một phản ứng hóa học. Trong tự nhiên, nhiều ribozyme xúc tác cho sự phân cắt của chính nó hoặc của những RNA khác. Ngoài ra, ribosome (một loại ribozyme) xúc tác phản ứng như một aminotransferase.

Một số ribozyme nổi tiếng là RNase P, Intron nhóm I và nhóm II, leadzyme, hairpin ribozyme, ribozyme đầu búa, hepatitis delta virus ribozyme, và tetrahymena ribozyme.

Estrogen

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

'Estrogen'được chiết xuất từ tinh chất mầm đậu tương là một nhóm các hợp chất steroid đóng vai trò là hormon sinh dục nữ chính.

Mục lục [ẩn]

1 Nguồn gốc và bản chất hóa học

2 Dược động học

3 Tác dụng

3.1 Tác dụng lên cơ quan sinh dục nữ

3.2 Tác dụng lên tuyến vú

3.3 Tác dụng lên phái tính thứ phát của người phụ nữ

3.4 Các tác dụng khác

3.5 Ung thư vú

[sửa] Nguồn gốc và bản chất hóa học

Estrogen là một loại hormon do một số cơ quan sinh dục nữ tiết ra. Đó là từ tế bào vỏ trong và tế bào hạt của nang noãn (hay nang trứng), thể vàng (hay còn gọi là hoàng thể) và nhau thai. Các thành phần này đều nằm ở buồng trứng, riêng nhau thai có ở tử cung trong thời kỳ có thai.

Estrogen tồn tại tự nhiên trong cơ thể ở 3 dạng: 17β-estradiol, estron và estriol. Trong đó 17β-estradiol là estrogen được bài tiết nhiều nhất và có tác dụng sinh học mạnh nhất. Còn estriol là estrogen yếu nhất, nó là dạng chuyển hóa của 17β-estradiol và estrone.

Cả ba loại đều có bản chất hóa học là steroid được tổng hợp từ cholesterol.

[sửa] Dược động học

Estrogen trong máu lưu hành dưới 3 dạng: dạng tự do (là dạng hoạt động), dạng gắn với một protein (để lưu hành trong máu), và cuối cùng là dạng liên hợp (để thải ra ngoài).

Estrogen tự do khi đến tế bào đích (tiếng Anh: target cell) sẽ khuếch tán qua màng tế bào để đến kết hợp với một thụ thể (tiếng Anh: receptor) trong bào tương (hay còn gọi là tế bào chất) thành một phức hợp. Phức hợp này sẽ đi vào nhân tế bào, gây ra 2 hiệu quả: sao chép DNA để nhân đôi tế bào và tăng tổng hợp RNA.

Sau đó estrogen rời khỏi thụ thể và ra khỏi tế bào. Thời gian lưu lại trong nhân tế bào tùy thuộc vào loại estrogen - đó là hoạt tính mạnh hay yếu của mỗi loại estrogen.

[sửa] Tác dụng

[sửa] Tác dụng lên cơ quan sinh dục nữ

Estrogen giúp các thành phần của cơ quan sinh dục nữ phát triển:

Estrogen làm tăng lượng máu đến tử cung, làm tăng số lượng cơ tử cung, giúp tử cung lớn và hoạt động tốt. Ở người phụ nữ bị cắt 2 buồng trứng thì tử cung bị teo, cơ tử cung nhỏ xuống và không hoạt động.

Estrogen làm nội mạc tử cung dày lên, tăng trưởng, phát triển các tuyến trong nội mạc. Ở người phụ nữ đang điều trị thường xuyên bằng estrogen sẽ làm nội mạc tử cung phì đại, và nếu ngưng điều trị thì sẽ làm tróc lớp nội mạc, gây chảy máu do ngưng thuốc.

Estrogen gây ra những biến đổi có chu kì của cổ tử cung, của âm đạo theo chu kì kinh nguyệt ở người phụ nữ. Nó tạo môi trường thuận lợi cho tinh trùng dễ dàng xâm nhập vào tử cung, tồn tại và di chuyển được, và vì vậy, nó tạo điều kiện cho sự thụ tinh.

Estrogen hỗ trợ sự phát triển của nang trứng, và khi trứng rụng, estrogen sẽ làm tăng nhu động của vòi trứng để đón lấy trứng dễ dàng và đưa nang trứng vào trong tử cung thuận lợi.

[sửa] Tác dụng lên tuyến vú

Estrogen làm phát triển các ống dẫn ở tuyến vú và đây chính là tác nhân làm tuyến vú người phụ nữ nở to lúc dậy thì. Chúng được gọi là hormon tăng trưởng của tuyến vú.

Estrogen cũng làm quầng vú sậm màu lúc dậy thì.

[sửa] Tác dụng lên phái tính thứ phát của người phụ nữ

Phát triển kích thước của tuyến vú.

Tạo hình dáng người phụ nữ: vai nhỏ, hông to, mỡ đóng ở vú và mông.

Thanh quản người phụ nữ vẫn theo tỷ lệ lúc chưa dậy thì và vì vậy giọng nói vẫn giữ tần số cao.

Cơ thể người phụ nữ có ít lông, nhưng nhiều tóc.

[sửa] Các tác dụng khác

Gần ngày hành kinh cơ thể người phụ nữ tích tụ nước và muối khoáng và có hiện tương tăng cân.

Estrogen làm các tuyến nhờn ở da tiết nhiều dịch vì vậy chất nhờn ở da loãng hơn và có tác dụng chống lại mụn trứng cá.

Estrogen còn có tác dụng làm giảm cholesterol trong huyết tương, giảm nguy cơ bị xơ vữa động mạch ở người phụ nữ. Và người phụ nữ ở lứa tuổi mãn kinh, thì nguy cơ bị bệnh lý này tăng lên vì buồng trứng không còn tiết estrogen nữa.

Tuy nhiên, khi dùng liều lớn estrogen sẽ tăng nguy cơ tạo cục máu đông trong lòng mạch máu và gây hiện tượng tắc mạch.

[sửa] Ung thư vú

Người ta nhận thấy estrogen đẩy mạnh ung thư vú ở chuột trong thí nghiệm, và trên mẫu nuôi cấy các tế bào ung thư vú thì estrogen kích thích các tế bào này tăng trưởng.

Ngày nay, người ta biết tác dụng của nội tiết tố sinh dục lên mô vú một phần là qua trung gian các yếu tố tăng trưởng. Một số yếu tố tăng trưởng đã được xác định có thể là nguyên nhân gây ra những biến đổi mô vú bình thường thành ác tính và kéo dài quá trình ung thư hóa. Thụ thể của mô tuyến vú với estrogen và progesteron và một số yếu tố tăng trưởng cũng đã được nhận dạng. Trong đó thụ thể với estrogen và progesteron rất có giá trị trong việc đánh giá tiên lượng bệnh nhân, chọn lựa phương pháp điều trị. Người ta nhận thấy có khoảng 2/3 các bệnh nhân có thụ thể với estrogen dương tính, và ½ số đó có đáp ứng khi điều trị bằng nội tiết tố ở chỗ kích thước khối bướu thu nhỏ.

Lấy từ "http://vi.wikipedia.org/wiki/Estrogen"

Hormon

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Để biết về huyện thuộc Thành phố Hồ Chí Minh, xem Hóc Môn.

Epinephrine (adrenaline), một loại hóc-môn catecholamineHormon là một chất hóa học được tiết ra bởi một hoặc nhiều tế bào và chúng tác động lên các tế bào trong các bộ phận khác nhau của sinh vật. Chỉ một lượng nhỏ hormon được dùng trong quá trình trao đổi chất của tế bào. Nó là công cụ hóa học truyền các tín hiệu từ tế bào này đến tế bào khác. Tất cả các sinh vật đa bào đều sản xuất hormon; hormon thực vật được gọi là phytohormon. Các hormone trong cơ thể động vật thường được truyền trong máu. Các tế bào phản ứng lại với hormon khi chúng tiếp nhận hormon đó. Hormon gắn chặt với protein tiếp nhận (receptor), tạo ra sự kích hoạt cơ chế chuyển đổi tín hiệu và cuối cùng dẫn đến các phản ứng riêng biệt trên từng loại tế bào.

Các phân tử hormon tuyến nội tiết được tiết trực tiếp vào dòng máu, trong khi các hormon ngoại tiết được tiết vào các ống dẫn và từ đó chúng có thể chảy vào máu hoặc chúng truyền từ tế bào này qua tế bào khác bằng cách khuếch tán.

Cortisol

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Wikipedia tiếng Việt không bảo đảm tính chính xác pháp lý hay học thuật cho các thông tin có liên quan đến y học và sức khỏe con người.

Để có thể áp dụng bất kỳ thông tin nào mà Wikipedia tiếng Việt cung cấp, đề nghị liên hệ và nhận sự tư vấn của các bác sĩ hay các nhà chuyên môn về sức khỏe.

Cortisol

Tên IUPAC hệ thống

11,17,21-trihydroxy-,(11beta)-

pregn-4-ene-3,20-dione

Nhận dạng

Số CAS 50-23-7

Mã ATC H02AB09 (and others)

PubChem 5754

Dữ liệu hóa chất

Công thức C21H30O5

Phân tử gam 362.465

Dữ liệu dược động lực học

Hiệu lực sinh học ?

Chuyển hóa ?

Bán rã ?

Bài tiết ?

Lưu ý trị liệu

Phạm trù thai sản C

Tình trạng pháp lý

Dược đồ Oral tablets, intravenously, topical

Cortisol là một loại hooc môn corticosteroid (corticosteroid là một loại hooc môn loại steroid - tức là loại hợp chất hữu cơ tự nhiên được tổng hợp bởi các tuyến nội tiết trong cơ thể) được sản sinh bởi bộ phận tên là Zona fasciculata trên vỏ não thượng thận (thuộc tuyến thượng thận). Đây là hooc môn vô cùng quan trọng và thường được xem là "hooc môn stress" (hooc môn bắt buộc). Nó làm tăng huyết áp, tăng mức đường huyết và có tác động kháng miễn dịch (tức ngăn cản khả năng miễn dịch trong cơ thể). Trong dược lý học (nghiên cứu tác dụng của thuốc đối với cơ thể), cortisol tổng hợp được xem như hydrocortisone và được dùng như là chất đối kháng để điều trị bệnh dị ứng (đối với thuốc hoặc thức ăn) và các chứng sưng, viêm cũng như dùng làm chất thay thế bổ sung trong các sản phẩm thiếu hụt cortisol. Khi lần đầu được giới thiệu như là thuốc điều trị chứng thấp khớp nó được gọi là hợp chấp E. Cortisol thuộc loại Gluco-corticoids kiểm soát quá trình hydrat-cacbon, chất béo và trao đổi protein và là chất kháng viêm với tác dụng ngăn cản sự giải phóng phốtpho-lipít, giảm hoạt động ưa e-ô-zin và hàng loạt các cơ chế khác.

Insulin

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Hormone Insulin (Công thức hóa học: C257H383N65O77S6; Trọng lượng phân tử: 5808) là một loại hormone do các "tế bào đảo tụy" của tuyến tụy tiết ra với tác dụng chuyển hóa carbonhydrate. Ngoài ra, hormone Insulin còn tác dụng đến chuyển hóa mô mỡ và gan thành năng lượng ATP cung cấp cho các hạot động sống của cơ thể.

[sửa] Thuốc Insulin

"Viết Insulin" - hệ thống kim chích giản tiện cho người dùng insulinInsulin được bào chế nhân tạo dùng điều trị cho bệnh đái tháo đường. Người bị bệnh này hoặc bị thiếu insulin (ĐTĐ loại I) hoặc có đề kháng insulin (loại II). Thuốc insulin thường là thuốc chích dưới da, có nhiều loại nhưng nằm trong hai dạng chính tùy theo tác dụng nhanh hay chậm. Dạng tác dụng nhanh dùng ngay trước bữa ăn, để tăng độ insulin trong cơ thể phù hợp với độ carbohydrate sắp nhập vào. Dạng tác dụng chậm dùng vào buổi tối, để giữ lượng đường trong máu không tăng vọt trong nhiều giờ hôm sau. Liều lượng insulin do đó phải được thay đổi thường lệ. Tăng khi ăn nhiều hơn. Giảm khi hoạt động nhiều hơn (đường là năng lượng dùng trong hoạt động).

Những tác dụng phụ của insulin là:

làm bầm tím hay cứng da thịt chỗ chích thường xuyên.

làm lượng đường hạ quá thấp làm bệnh nhân mệt hay xỉu.

Ti thể

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Dưới kính hiển vi quang học, các ti thể nhìn thành các cấu trúc dạng sợi quan sát. Màng nhân và màng tế bào thì không thể nhìn thấy được.Ti thể (tiếng Anh: mitochondrion (số nhiều: mitochondria)) là bào quan phổ biến ở các tế bào nhân chuẩn có lớp màng kép và hệ gene riêng. Ty thể được coi là trung tâm năng lượng của tế bào vì là nơi chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng tế bào có thể sử dụng được là ATP. Nguồn gốc của ty thể được coi như là một dạng vi khuẩn (xem thêm thuyết nội cộng sinh).

Trong sinh học tế bào, một ty thể (xuất phát từ tiếng Hy Lạp mitos có nghĩa là sợi và khondrion có nghĩa là hạt) là một tiểu thể (hay còn gọi là cơ quan) được tìm thấy trong hầu hết các tế bào sinh vật nhân thực, bao gồm thực vật, động vật, nấm và nhóm đơn bào. Ở một vài nhóm, như là động vật nguyên sinh trypanosoma protozoa, có một ty thể lớn duy nhất, ngoài ra thông thường một tế bào có hàng trăm cho đến hàng ngàn ty thể. Con số chính xác của ty thể phụ thuộc vào mức độ hoạt động chuyển hóa của tế bào: càng nhiều hoạt động chuyển hóa thì càng có nhiều ty thể. Ty thể có thể chiếm đến 25% thể tích của bào tương.

Đôi khi ti thể được miêu tả như "nguồn năng lượng của tế bào ", bởi vì chức năng cơ bản của nó la chuyển đổi các vật chất hữu cơ thành năng lượng dưới dạng ATP (adenosine triphosphate).

Mục lục [ẩn]

1 Cấu trúc ti thể

1.1 Màng ti thể

1.2 Khoang cơ bản của ti thể

2 Chức năng ti thể

2.1 Biến đổi năng lượng

2.1.1 Pyruvate: Chu trình Krebs

2.1.2 NADH và FADH2: Chuỗi vận chuyển điện từ

3 Áp dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể

4 Thuyết nội cộng sinh

5 Xem thêm

6 Liên kết ngoài

[sửa] Cấu trúc ti thể

Thiết đồ cắt ngang của một ty thể, cho thấy: (1) màng trong, (2) màng ngoài, (3) mào ty thể, (4) chất nềnTùy thuộc loại tế bào, ti thể có cấu trúc tổng thể khác nhau. Ở bên phải của ảnh, ti thể giống như hình dạng của xúc xích, có kích thước chiều dài từ 1 đến 4 µm. Trong khi đó ở bên trái của ảnh, ti thể có hình dạng một mạng lưới các ống liên kết nhau có độ phân nhánh cao. Quan sát các ti thể có gắn huỳnh quang ở các tế bào sống cho thấy chúng là các tiểu thể hay bào quan năng động có khả năng thay đổi hình dạng phong phú. Ngoài ra ti thể có khả năng liên kết với ti thể khác hoặc tự phân chia thành hai ti thể khác nhau.

Lớp ngoài của ti thể bao gồm hai màng có chức năng khác biệt nhau: màng ngoài ti thểvà màng trong ti thể. Màng ngoài bao trùm toàn bộ ti thể, tạo nên ranh giới ngoài của nó. Lớp màng trong thì tạo thành các nếp gấp hay còn gọi là mào (cristae), hướng vào tâm. Mào này là nơi chứa các nhà máy hay bộ phận cần thiết cho quá trình hô hấp hiếu khí hay hô hấp ái khí và tổng hợp ATP, và cấu trúc gấp nếp ấy giúp gia tăng diện tích lớp màng trong của ti thể.

Các màng ti thể chia ti thể thành hai khoang khác biệt nhau: khoang "chứa chất cơ bản" nằm bên trong ti thể và khoang "liên màng" hay gian màng nằm giữa lớp màng ngoài và màng trong.

[sửa] Màng ti thể

Màng ngoài và màng trong cấu trúc gồm các lớp phospholipid kép được gắn với các protein, trông giống với màng tế bào điển hình. Tuy nhiên hai màng này có những đặc điểm khác biệt nhau. Lớp màng ngoài bao bọc ty thể bao gồm 50% trọng lượng là phospholipid và chứa các enzyme hay men liên quan đến các hoạt động khác nhau như ôxi hóa của epinephrine (adrenaline), phân hủy của tryptophan, và quá trình tổng hợp kéo dài chuỗi axít béo.

Ngược lại lớp mạng trong của ti thể chứa hơn 100 polypeptide khác nhau, và có tỷ lệ protein/phospholipid cao (lớn hơn 3:1 theo trọng lượng, tương đương với 1 phân tử protêin so với 15 phân tử phospholipid). Ngoài ra, lớp màng trong có nhiều các phân tử phospholipid hiếm như cardiolipin, phân tử này có đặc điểm của màng bào tương vi khuẩn.

Lớp màng ngoài có chứa nhiều các protein tích hợp còn gọi là các porin hay các cổng, chúng có chứa bên trong một kênh tương đối lớn khoản (khoảng 2-3 nm) và cho phép các ion và các phân tử nhỏ di chuyển ra vảo ty thể. Tuy nhiên các phân tử lớn không thể xuyên qua lớp màng ngoài được. Tuy nhiên lớp màng trong không có chứa các cổng porin nên không có tính thấm cao; hầu hết các ion và các phân tử cần phải có chất vận chuyển đặt biệt để di chuyển vào bên trong khoan cơ bản hay khoan chứa chất cơ bản.

[sửa] Khoang cơ bản của ti thể

Bên cạnh các enzymes, ti thể còn chứa các ribosome và nhiều phân tử DNA. Vì vậy ti thể có vật chất di tryền riêng của nó, và các nhà máy để sản xuất ra RNA và protein chính nó. (Xem thêm Tổng hợp protein). DNA không thuộc nhiễm sắc thể này mã hóa cho một số nhỏ peptide của ti thể (13 peptide ở người) và các peptide này được gắn kết vào lớp màng trong, cùng với các polypeptide được mă hóa bởi các gene nằm trong nhân tế bào.

[sửa] Chức năng ti thể

Dù chức năng cơ bản của ti thể là biến các chất hữu cơ thành năng lượng cho tế bào ở dưới dạng ATP, ty thể còn đóng một vai trò quan trọng khoác trong nhiều quá trình chuyển hóa, như là:

Apoptosis, quá trình tế bào chết được lập trình

Tổn thương tế bào thần kinh do thoát các chất trung gian Glutamate

Tăng sinh tế bào

Điều hòa trạng thái oxi hóa khử của tế bào (redox có nghĩa là quá trình oxi hóa khử)

Tổnh hợp nhân Heme

Tổng hợp Steroid

Tạo nhiệt (giúp giữ ấm cho có thể)

Một vài chức năng của ti thể chỉ được thực hiện ở một số loại tế bào đặc hiệu nào đó. Chẳng hạn như ti thể của tế bào gan chứa các enzymes cho phép loại bỏ độc tính của ammonia, đây là chất thải của quá trình chuyển hóa protein. Một sự đột biến các gene điều hòa bất cứ các chức năng này đều có thể gây ra nhiều bệnh ty thể khác nhau.

[sửa] Biến đổi năng lượng

Như miêu tả nêu trên, chức năng cơ bản của ti thể là sản xuất ra ATP. Điều này được thực hiện nhờ quá trình chuyển hóa các sản phẩm chính như phân hủy đường, pyruvate và NADH (Phân hủy đường glycolysis được thực hiện ngoài ty thể, trong bào tương). Quá trình chuyển hóa này được thực hiện theo hai con đường khác nhau, tùy thuộc vào loại tế bảo và có hay không có oxygen.

[sửa] Pyruvate: Chu trình Krebs

Xem chi tiết: Chu trình Krebs

Mỗi phân tử pyruvate được tạo ra từ phân hủy glucose được vận chuyển tích cực qua mạng trong của ty thể, và vào trong khoan cơ bản, tại đây nó được kết hợp với coenzyme A để tạo thành acetyl CoA. Sau khi được tạo thành, acetyl CoA sẽ đi vào chu trình Krebs, hay còn gọi là chu trình tricarboxylic acid (TCA) hay là chu trình axít citric. Quá trình này tạo ra 3 phân tử NADH và 1 phân tử FADH2, tất cả chúng sẽ tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử.

Trong trường hợp có men succinate dehydrogenase, men này bám vào màng trong của ty thể, thì tất cả các men của chu trình Krebs sẽ được hòa tan vào khoan cơ bản của ty thể.

[sửa] NADH và FADH2: Chuỗi vận chuyển điện từ

Xem chi tiết: Chuỗi vận chuyển điện từ

Năng lượng tạo ra từ NADH và FADH2 được chuyển đến oxygen trong các bước của chuỗi vân chuyển điện tử. Các phức hợp protein trong lớp màng trong (NADH dehydrogenase, cytochrome c reductase, cytochrome c oxidase) chúng sẽ thực hiên vận chuyển các năng lương giải phóng đến các bơm proton (H+) để vận chuyển ngược với chiều gradient (nồng độ của protons trong khoang liên màng thì cao hơn trong khoang cơ bản). Một hệ thống vận chuyển tích cực (cần năng lượng) sẽ bơm các proton ngược chiều với hướng vật lý của chúng (theo chiều "ngược lại") từ khoan cơ bản vào khoang liên màng.

Khi nồng độ proton tăng lên trong khoang liên màng sẽ tạo ra một gradient khuyếch tán mạnh. Lối thoát duy nhất cho các proton này đó là qua con đường tổng hơp ATP. Bằng cách vận chuyển các proton từ khoang liên màng ngược vào lại khoang cơ bản, phức hợp tổng hợp ATP có thể tạo ra ATP từ ADP và các phosphate vô cơ (Pi). Quá trình này được gọi là tình trạng thẩm thấu hóa học (chemiosmosis) và đây là ví dụ của quá trình khuếch tán hỗ trợ (facilitated diffusion). Peter Mitchell đã đạt được giải thưởng Nobel về hóa học năm 1978 với công trình chemiosmosis trạng thái thẩm phân hóa học. Sau đó là giải Nobel năm 1997 được trao cho Paul D. Boyer và John E. Walker trong việc làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của tổng hợp ATP.

[sửa] Áp dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể

Xem chi tiết: di truyền ti thể

Bởi vì trứng sẽ hủy ty thể của tinh trùng để thụ tinh, DNA của ty thể của một cá thể chỉ có nguồn gốc từ­ mẹ. Còn những gene khác thì đựoc thừa hường của cả bố lẫn mẹ. Do bởi đặc tính di truyền chỉ tử mẹ của DNA ty thể này mà các nhà khoa học về Di truyền quẩn thể và sinh học tiến hóa thường sử dụng số liệu của chuỗi DNA ty thể để rút ra các kết luận vể gene học và tiến hóa. (Xem thêm: Êva ty thể.)

Tuy nhiên các nghiên cứu mới đây đã đặt ra nghi vấn cho giả thuyết này. Kraytsberg và cộng sự đã chỉ ra rằng các kết hơp vể di truyền ty thể cũng có thể gặp ở người (Tạp chí Science]] 304:981, May 2004, pubmed #15143273).

[sửa] Thuyết nội cộng sinh

Xem chi tiết: Thuyết nội cộng sinh

Ty thể là bào quan không như các bào quan bình thường khác bởi vì vó chứa các ribosome và vật chất di truyền riêng cho chúng. DNA của ty thể có dạng vòng và có các đặc tính khác biệt so với mã di truyền eukaryotic.(giống cấu trúc của procaryork)

Điều này và các băng chứng tương tự đã hỗ trợ cho thuyết nôi cộng sinh - đó là ty thể có nguồn gốc từ các thể nôi cộng sinh endosymbiont prokaryotic. Do đó rộng rãi chấp nhận giả thuyết rằng tổ tiên của ty thể hiện đại là vi khuẩn phụ thuộc, chúng cư ngụ bên trong các tiền thân cổ đại của tất cả các hữu thể eukaryotic. (người ta cho rằng ty thể ở eucaryork có nguồn gốc do sự kí sinh của sinh vật kị khí sống kí sinh)

Cytokine

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Cytokine là các protein hay glycoprotein không phải kháng thể được sản xuất và phóng thích bởi các tế bào bạch cầu viêm và một số tế bào khác không phải bạch cầu. Các protein này hoạt động trong vai trò là các chất trung gian điều hòa giữa các tế bào trong cơ thể. Cytokine khác với các hormone kinh điển vì chúng được sản xuất bởi nhiều loại tổ chức khác nhau chứ không phải bởi các tuyến biệt hóa nào. Cytokine là các protein có trọng lượng phân tử thấp, thường từ 8 đến 30 kDa, trung bình khoảng 25 kDa.

Mục lục [ẩn]

1 Chức năng

2 Lịch sử và thuật ngữ

3 Các họ cytokine chính

3.1 Chemokine

3.2 Họ yếu tố hoại tử khối u

3.3 Họ các Interferon

3.4 Họ các yếu tố kích thích tạo máu (haemopoietin)

4 Các thụ thể của cytokine

4.1 Thụ thể cytokine lớp I

4.2 Thụ thể cytokine lớp II

4.3 Thụ thể của họ TNF

4.4 Thụ thể của Chemokin

5 Cytokine và Hormone

6 Liệu pháp cytokine

7 Tài liệu tham khảo

[sửa] Chức năng

Cytokine là một tập hợp rất nhiều các protein và peptit hòa tan có chức năng là những yếu tố điều hòa thể dịch ở nồng độ rất thấp (mức nanomole đến picomole). Những phân tử này điều hòa các hoạt động chức năng của từng tế bào riêng biệt và của cả tổ chức trong trường hợp sinh lý và bệnh lý. Những protein này cũng làm trung gian điều hòa trực tiếp sự tương tác giữa các tế bào và kiểm soát các quá trình xảy ra trong khoang ngoại bào. Rất nhiều yếu tố phát triển và cytokine hoạt động như những yếu tố giúp tế bào sống sót bằng cách ngăn ngừa hiện tượng chết tế bào theo lập trình.

Cytokine phát huy tác động thông qua các thụ thể đặc hiệu và có thể có các hình thức tác động như sau:

Cận tiết (paracrine): tác động lên các tế bào đích trong không gian lân cận.

Tự tiết (autocrine): cytokine do một tế bào nòa đó tiết ra lại có tác động trực tiếp lên chính nó thông qua các thụ thể trên bề mặt tế bào.

Nội tiết (endocrine): tác động đến các tế bào hay tổ chức ở xa hơn trong cơ thể nhờ cytokine lưu hành trong máu.

Xúc tiết (juxtacrine): chỉ tác động lên các tế bào tiếp xúc với nó.

Có thể phát biểu rằng cytokine là một ngôn ngữ chung của các tế bào trong cơ thể nhằm trao đổi thông tin giữa chúng với nhau.

[sửa] Lịch sử và thuật ngữ

Một số nhà nghiên cứu cho rằng cytokine đầu tiên được phát hiện vào năm 1957. Cytokine này là interferon, được xác định có hoạt tính chống virus (tế bào nhiễm virus có thể phát đi một thông tin đến các tế bào lân cận để các tế bào này có khả năng phòng chống sự nhiễm virus gây bệnh). Tuy nhiên người ta cũng có thể xem chất gây sốt nội sinh, được phát hiện năm 1948, là một cytokine. Chất này được sinh ra trong quá trình nhiễm trùng và kích thích cơ thể sinh nhiệt gây sốt trên lâm sàng.

Thuật ngữ cytokine được Stanley Cohen sử dụng lần đầu tiên vào năm 1974. Thuật ngữ này gồm hai phần : cyto (tế bào) và kine (tiếng Hy lạp kīnein: làm chuyển động, kích thích, hoạt hóa).

Trong những thập niên vừa qua, các nghiên cứu và hiểu biết về vai trò sinh lý cũng như sinh lý bệnh của cytokine đã đạt được những thành tựu đáng kể. Cytokine tham gia vào rất nhiều quá trình sinh học trong cơ thể như tạo phôi, sinh sản, tạo máu, đáp ứng miễn dịch, viêm. Tuy nhiên các phân tử này cũng đóng vai trò khá quan trọng trong các bệnh lý như : bệnh tự miễn, nhiễm trùng huyết, ung thư, các bệnh lý viêm mạn tính (viêm đại tràng mạn, bệnh Crohn, viêm đa khớp dạng thấp, bệnh vảy nến...), viêm gan siêu vi, nhiễm HIV...Các cytokine cũng có thể là các tác nhân trị liệu (yếu tố tạo khóm tế bào hạt được sử dụng trong huyết học) hay là các đích điều trị (như TNF trong bệnh Crohn, viêm đa khớp dạng thấp...).

[sửa] Các họ cytokine chính

[sửa] Chemokine

Tập hợp tất cảc các cytokine có trọng lượng phân tử thấp và có chung đặc tính hóa ứng động. Chemokine là những cytokine được sản xuất trong những giai đoạn sớm nhất của nhiễm trùng. Các phân tử này được phát hiện cách đây không lâu. Chúng phát huy tác dụng hóa ứng động đến các tế bào có khả năng đáp ứng gần đó. Interleukine-8 là chemokine đầu tiên được nghiên cứu rõ ràng và nó là đại diện tiêu biểu của họ này. Tất cảc các chemokine đều có trình tự sắp xếp amino acid giống nhau và các thụ thể của chúng có đến 7 domain xuyên màng. Các tín hiệu của chemokine sau khi gắn với thụ thể sẽ được truyền thông qua protein G.

Chemokine có nguồn gốc từ nhiều laọi tế bào khác nhau của hệ miễn dịch tiên thiên cũng như từ tế bào lympho của hệ miễn dịch tập nhiễm.

Chemokine là yếu tố hóa ứng động ủa bạch cầu: chúng huy động các monocyte, bạch cầu trung tính và các tế bào thực hiện miễn dịch khác lưu hành trong máu đến ổ nhiễm trùng.

[sửa] Họ yếu tố hoại tử khối u

Các cytokine thuộc họ yếu tố hoại tử khối u (tumor necrosis factor: TNF) hoạt động dưới dạng protein tam trùng phân (trimer). Các protein này có nguồn gốc từ bề mặt màng tế bào. Các cytokine thuộc họ này có những tính chất rất khác biệt so với các cytokine thuộc các họ khác.

TNF α là đại diện tiêu biểu cho họ cytokine này. Đây là một yếu ttó hoạt hóa tế bào nội mô mạch máu rất mạnh và tăng tính thấm thành mạch. Hiệu ứng này làm tăng các IgG, bổ thể và các tế bào đi vào tổ chức gây viêm cục bộ. TNF α còn có tác dụng toàn thân như gây sốt, huy động các chất chuyển hóa và gây sốc.

Interleukin-1 có tác dụng hoạt hóa tế bào nội mô mạch máu, hoạt hóa các tế bào lympho, gây tổn thương tổ chức tại chỗ tạo điều kiện cho các tế bào thẩm thực hiện miễn dịch đi vào các vùng này. IL-1 cũng có tác dụng gây sốt và sản xuất IL-6.

Một điều đáng ngạc nhiên là họ TNF, vốn đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong phản ứng viêm và chết tế bào theo lập trình, cũng có chức năng quyết định trong sự phát triển bình thường của các tế bào lympho. Một ví dụ điển hình là vai trò của CD40-ligand đối với vai trò của tế bào CD4.

Fas-ligand, một thành viên khá nổi tiếng của họ TNF, là một cytokine bề mặt màng tế bào, chủ yếu trên tế bào T độc tế bào. Thụ thể của cytokine này là Fas. Fas-ligand gây nên hiện tượng chết tế bào theo lập trình ở những tế bào có thụ thể Fas.

[sửa] Họ các Interferon

Bài chi tiết: Interferon

Các interferon (IFN)là những protein kháng virus được các tế bào sản xuất khi có thể nhiễm một loại virus gây bệnh nào đó. Interferon-α và Interferon-β có ba chức năng chính.

1. Chúng kích thích các tế bào chưa bị nhiễm virus đề kháng với virus thông qua cơ chế hoạt hóa các gene làm hạn chế tổng hợp các ARN thông tin và hạn chế tổng hợp các protein của virus.

2. Các cytokine này kích thích hầu hết các tế bào của cơ thể tăng biểu hiện phức hợp hòa hợp tổ chức chính lớp I (MHC I) nhờ đó các tế bào này đề kháng với tác dụng của tế bào NK. Mặt khác, IFN-α và IFN-β cũng kích thích các tế bào mới nhiễm virus tăng biểu hiện (MHC I) và dễ bị tiêu diệt bởi các tế bào CD8 độc tế bào.

3. Những phân tử này có khả năng hoạt hóa các tế bào NK, nhờ sự hoạt hóa đó mà các tế bào giết tự nhiên (không phân biệt đối tượng) sẽ hoạt động có chọn lọc hơn, nghĩa là chỉ tiêu diệt các tế bào nhiễm virus.

[sửa] Họ các yếu tố kích thích tạo máu (haemopoietin)

Tên gọi thông dụng: Erythropoietin: là một hoạt chất được sản xuất bởi thận có tác dụng kích thích tủy xương tạo hồng cầu. Erythropoietin tổng hợp trong phòng thí nghiệm được gọi là epoetin alfa hay epoetin beta. Ngày nay, erythropoietin không chỉ được biết như là một yếu tố kích thích tạo máu mà còn có chức năng quan trọng như bảo vệ tế bào (cytoprotective), bảo vệ thần kinh (neuroprotective) và đặc biệt là chống chết tế bào theo lập trình.

[sửa] Các thụ thể của cytokine

Các thụ thể (receptor) của cytokine thuộc nhiều họ protein thụ thể khác nhau do chúng có cấu tạo khác nhau.

[sửa] Thụ thể cytokine lớp I

Nhóm thụ thể này còn được gọi là họ thụ thể của các chất kích thích tạo máu. Đây là một nhóm thụ thể có đông thành viên nhất và được chia thành 3 phân nhóm :

Các thụ thể của erythropoietin, hormone phát triển và IL-3.

Thụ thể của IL-3, IL-5 và GM-CSF.

Thụ thể của IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 và IL-15.

[sửa] Thụ thể cytokine lớp II

Gồm các thụ thể của Interferon-α, Interferon-β, Interferon-γ và IL-10

[sửa] Thụ thể của họ TNF

Thụ thể I và II của các TNF ; các thụ thể CD40, Fas (Apo 1), CD30, CD27.

Thụ thể của yếu tố phát tiển thần kinh.

[sửa] Thụ thể của Chemokin

Gồm các thụ thể được đặt tên CCR1 đến CCR9 và CXCR1 đến CXCR5.

Hầu hết các thụ thể đều gắn trên bề mặt màng thế bào, tuy nhiên cũng có một số thụ thể tự do hòa tan lưu hành trong máu. Các thụ thể này được phóng thích từ bề mặt màng tế bào. Do không gắn vào tế bào nên các thụ thể này khi gắn với các cytokine không phát huy tác dụng sinh học mà ngược lại làm giảm khả năng gắn của các cytokine với tế bào. Ví dụ điển hình là các receptor hòa tan của TNF.

[sửa] Cytokine và Hormone

Mặc dù theo định nghĩa thì cytokine không phải là hormone kinh điển nhưng trên một số phương diện hoạt động sinh học thì các phân tử này giống với các hormone được sản xuất bởi các tuyến nội tiết. Một số hormone có tác dụng giống như hormone kinh điển chẳng hạn chúng có khả năng tác động hệ thống đến các tế bào và cơ quan ở xa. Các ví dụ điển hình có thể thấy khi nghiên cứu vai trò của các cytokine trong các hiện tượng sinh học như viêm, hội chứng đáp ứng viêm hệ thống, nhiễm trùng huyết, đáp ứng viêm pha cấp, lành vết thương và hệ thống thần kinh-miễn dịch. Tuy nhiên các cytokine cũng được phân biệt với các hormone dựa trên những nguyên tắc chính như sau :

Nguồn gốc

Các cytokine được tiết bởi rất nhiều loại tế bào khác nhau trong khi đó một loại hormone chỉ được tiết bởi một loại tế bào đặc biệt đã biệt hóa cao độ cũng như có vị trí cố định. Điều này, tuy nhiên, cũng chỉ có ý nghĩa tương đối giíong như mọi nguyên lý y khoa khác. Ví dụ hormone chống bài niệu không phải chỉ được tiết ởvùng dưới đồi mà đôi khi được tiết bởi tế bào phổi, nhất là trong trường hợp ung thư phổi.

Đích tác động

Các cytokine có rất nhiều tế bào đích khác nhau bao gồm tế bào tạo máu trong khi đó mỗi loại hormone thường chỉ có một loại tế bào đích đặc hiệu.

Hoạt tính

Các cytokine có phổ hoạt tính rất rộng. Trong khi đó các hormone thường chỉ có những hoạt tính nhất định nào đó mà thôi.

Phương thức tác động

Hormone chỉ có một phương thức tác động là nội tiết : tác động đến cơ quan đích ở xa nhờ hormone được máu mang đến cơ quan này. Ngược lại, cytokine có nhiều phương thức tác động khác nhau như cận tiết, tự tiết, tiếp tiết và nội tiết.

Cytokine thườngng cũng không có hoạt tính enzyme mặc dù ngày càng có nhiều ngoại lệ được phát hiện.

[sửa] Liệu pháp cytokine

Bởi các cytokine có vai trò quan trọng như vậy trong đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, trong những thập kỷ vừa qua, các nghiên đã nhằm đến tác dụng điều trị của cytokine như là một tác nhân dược lý hoặc là đích tác động. Các nghiên cứu này tập trung theo các hướng như sau:

Dùng các chất đối vận với các cytokine được xem là có vai trò gây bệnh. Cụ thể là sử dụng các kháng thể kháng cytokine như kháng thể kháng TNF α trong nhiễm trùng huyết hay viêm đa khớp dạng thấp.

Dùng các cytokine để kích thích các hoạt động sinh lý của cơ thể: erythropoietin trong điều trị thiếu máu, các yếu tố kích thích tạo khóm trong điều trị giảm bạch cầu.

Dùng cytokine trong liệu pháp điều hòa miễn dịch.

Dùng cytokine trong điều trị nhiễm virus : ví dụ điển hình là điều trị viêm gan mạn bằng interferon.

Một số liệu pháp tỏ ra rất có triển vọng ở nghiên cứu thực nghiệm trên động vật tuy nhiên lại không có tác dụng trong lâm sàng. Thất bại này có thể là do các cytokine hoạt động lệ thuộc nhau, hoạt động của chúng cũng không giống nhau theo từng giai đoạn bệnh và cơ thể có khả năng bù trừ. Đây là những quá trình cực kì phức tạp mà y học chưa hiểu tường tận. Tuy nhiên, triển vọng của liệu pháp cytokine là rất lớn.

Interferon

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Cấu trúc phân tử của interferon-alpha trong cơ thể ngườiInterferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệ miễn dịch ở hầu hết các động vật nhằm chống lại các tác nhân ngoại lai như virus, vi khuẩn, kí sinh trùng và tế bào ung thư. Nó chỉ được tổng hợp khi có mặt các chất sinh interferon (còn gọi là interferonogen). Interferon thuộc một lớp lớn của glycoprotein được biết đến dưới cái tên cytokine (chất hoạt hoá tế bào). Interferon đóng vai trò quan trọng trong cửa ngõ miễn dịch, nó là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại virus và sự phát triển bất thường của tế bào. Nó là một phần của hệ thống miễn dịch không đặc hiệu (non-specific immune system) và được kích hoạt bởi giai đoạn đầu của quá trình cảm nhiễm trước khi hệ miễn dịch đặc hiệu (specific immune system) có thời gian để phản ứng. Cần phân biệt interferon nội sinh được sinh ra trong cơ thể và interferon ngoại sinh do nuôi cấy tế bào ngoài cơ thể.

Interferon là một loại cytokine, được tế bào sản xuất ra khi tế bào cảm thụ với virus, chất này có đặc tính bằng mọi con đường có thể ức chế sự hoạt động của mARN, dẫn đến ức chế sự sinh sản của virus, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển (sự phân hóa) của các tế bào khối u và tế bào bình thường nhất định nào đó, do vậy interferon được sử dụng như một chất điều trị không đặc hiệu cho mọi nhiễm trùng do virus.

Mục lục [ẩn]

1 Các type Interferon

2 Đặc tính sinh học

3 Sự hình thành interferon

4 Cơ chế hoạt động của Interferon

5 Phân loại và nguồn gốc

6 Vai trò

7 Ứng dụng

7.1 Ứng dụng điều trị của Interferon đối với con người

7.2 Ứng dụng trong thú y

7.2.1 Interferon được sử dụng như là tá dược trong vaccine

7.2.2 Interferon dùng chẩn đoán bệnh

7.2.3 Interferon dùng trong phòng, trị bệnh cho gia súc, gia cầm

8 Một số thành tựu của Interferon trong điều trị bệnh

9 Sản xuất interferon

10 Tham khảo

[sửa] Các type Interferon

Dựa trên các type thụ thể mà nó được truyền qua, các interferon ở người được phân loại thành 3 type chính.

Interferon type I: Tất cả IFN I gắn vào một phức hợp thụ thể đặc biệt ở bề mặt tế bào được biết đến như là thụ thể IFN-α (IFNAR) bao gồm chuỗi IFNAR1 và IFNAR2. Các interferon type I hiện diện ở người là IFN-α, IFN-β and IFN-ω.[1]

Interferon type II: gắn vào IFNGR. Ở người là IFN-γ.

Interferon type III: thông tin qua một phức hợp thụ thể bao gồm IL10R2 (cũng được gọi là CRF2-4) và IFNLR1 (cũng được gọi là CRF2-12). Cách phân loại này ít thông dụng hơn cách phân loại theo type I và type II, và không giống như hai loại trên, hiện tại nó không bao gồm Viết tắt theo ký tự đầu y khoa.[2]

[sửa] Đặc tính sinh học

Interferon là những protein hoặc dẫn xuất của protein có chút ít glucid, với khối lượng phân tử lớn (2,5.104 - 106 dalton). Chúng bền vững trước nhiều loại enzym: ribonucleaza, dezoxyribonucleaza... nhưng bị phân giải bởi proteaza và bị phá hủy bởi nhiệt độ. Đặc tính sinh học quan trọng của interferon là không có tác dụng đặc hiệu đối với virus (interferon được sinh ra do một loại virus có thể kìm hãm sự nhân lên của những virus khác).

[sửa] Sự hình thành interferon

Interferon không phải chỉ sản sinh ra trong các tế bào bị nhiễm virus mà interferon còn được tạo thành khi tế bào bị kích thích bởi một số chất lạ khác như: axit nucleic, vi khuẩn, độc tố của vi khuẩn, rikettsia, nguyên sinh động vật. Vì vậy sự hình thành interferon là do sự kích thích của nguồn thông tin lạ hay dưới tác động của bất cứ nguồn thông tin ngoại lai nào.

Trong các tế bào không bị nhiễm virus, các gen cấu trúc chịu trách nhiệm tổng hợp interferon luôn ở trạng thái không hoạt động, tức là bị kìm hãm, do đó ở tế bào bình thường không tạo nên interferon. Khi virus xâm nhập hoặc các chất kích thích ngoại lai khác vào tế bào, chúng giải tỏa sự kìm hãm và hoạt hóa các gen cấu trúc này, thông tin từ gen cấu trúc này được sao chép thành mARN tương ứng của tế bào và chính mARN này điều khiển việc tổng hợp interferon. Interferon sau khi sinh ra một phần ở lại trong tế bào, còn phần lớn ngấm qua vách tế bào ra ngoài để ngấm vào các tế bào khác.

[sửa] Cơ chế hoạt động của Interferon

Phần lớn RNA và DNA virus điều nhạy cảm với interferon nhưng cơ chế và cường độ tác động thay đổi tùy loại virus.

Interferon chỉ có tác dụng chống virus ở bên trong tế bào, không có tác dụng chống virus bên ngoài tế bào, interferon không trực tiếp mà gián tiếp tác động lên virus. Tác dụng chống virus của interferon thực chất không phải là ngăn cản sự hấp phụ của virus lên vách tế bào cũng như ngăn cản sự xâm nhập của virus vào tế bào, interferon không có tác dụng giải thể virus. Interferon có thể tác dụng theo nhiều cơ chế khác nhau:

Ức chế sự gắn virus vào receptor ở bề mặt tế bào

Ngăn cản sự thoát vỏ bọc của virus

Ức chế sự tổng hơp m RNA

Sự mã hóa các protein virus,...

Đối với nhiều virus, hiệu lực chính của interferon là ức chế sự tổng hợp protein virus.

Sau khi nhiễm virus, tế bào bị cảm ứng và sản sinh ra interferon, interferon không có tác dụng bảo vệ tế bào mẹ mà chỉ bảo vệ các tế bào bên cạnh, ở các tế bào này virus vẫn hấp phụ lên vách tế bào và xâm nhập vào bên trong tế bào, nhưng đến giai đoạn sao chép thông tin của virus thì interferon có tác dụng ức chế, kìm hãm sự tổng hợp mARN của virus, mARN của virus không được tổng hợp thì sự chuyển hóa axit nucleic và protein của virus cũng không tiến hành được, do đó không có hạt virus mới được giải phóng ra. Nguyên nhân là khi interferon ngấm vào tế bào đã gây cảm ứng để hoạt hóa một đoạn gen của tế bào này nhằm tổng hợp ra một chất gọi là protein kháng virus (AVP: antivaral protein), chính protein kháng virus này là nhân tố cản trở sự nhân lên của virus, cụ thể là cản trở phiên dịch thông tin từ mARN.

Các Interferon này kích hoạt 20-30 protein và nhiều chức năng của chúng vẫn chưa được hiểu biết đầy đủ. Tuy nhiên, có 3 protein đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt trạng thái kháng vi rút đã được nghiên cứu rộng rãi. Sự xuất hiện của 1 trong các protein này (2'5' oligo A synthase) dẫn đến sự hoạt hoá thứ hai của chúng (một ribonuclease) có thể phá huỷ mARN (ARN thông tin) và sự xuất hiện của protein thứ 3 (một protein kinase) dẫn đến sự ức chế bước đầu tiên của quá trình tổng hợp protein. Điều này ức chế quá trình tổng hợp protein của virus nhưng cũng làm ức chế tổng hợp protein của tế bào chủ. Vì vậy, các protein này chỉ được tạo ra và hoạt hoá khi cần. Interferon đã kích hoạt sự tổng hợp dạng không hoạt động của các protein này trong tế bào đích. Double- stranded ARN là nhân tố hoạt hoá các protein này. Nó trực tiếp hoạt hoá 2'5' oligo A synthase và protein kinase R và hoạt hoá gián tiếp ribonuclease L. Sự hoạt hoá các protein này đôi khi dẫn đến sự chết của tế bào nhưng ít nhất quá trình cảm nhiễm vi rút đã được ngăn chặn.

a | Type I IFNs that are released during bacterial infections, for example by IFN-producing cells (IPCs), can cause the activation of STAT4 (signal transducer and activator of transcription 4) in natural killer (NK) cells and T helper 1 (TH1) cells. Together with interleukin-18 (IL-18)-derived signals, STAT4 stimulates expression of the IFN- gene. Production of IFN- provides antibacterial immunity, for example by causing macrophage activation. b | A summary of the direct effects of type I IFNs. Type I IFNs make important contributions to the maturation and activation of dendritic cells (DCs). In this way, they influence antigen presentation, T-cell activation, and the development of adaptive immunity. As mentioned above, type I IFNs can also affect T cells and NK cells directly, enhancing their production of IFN- . By decreasing the survival of infected cells, type I IFNs can either limit pathogen spread and enhance antigen presentation by DCs, or can deprive the immune system of important effector cells (for example, macrophages) and exacerbate infection. To enhance innate immunity, signals from the type I IFN receptor contribute to the induction of expression of antimicrobial genes, such as inducible nitric oxide synthase, in macrophages. Type I IFNs can also reduce the rate of epithelial cell invasion by entero-invasive bacteria. This might decrease the number of bacteria that can traverse the epithelial barrier of the gastrointestinal tract. During the uncontrolled inflammation that accompanies massive bacterial infection (sepsis), type I IFNs enhance the lethal effects of lipopolysaccharide.

Bảng so sánh những đặc điểm của interferon và kháng thể miễn dịch Ig

Đặc điểm interferon Kháng thể Cơ chế hình thành Cơ chế tác động

Bản chất Nơi tác dụng Tính chất tác động Tính đặc hiệu loài Đặc hiệu chống mầm bệnh Thời gian xuất hiện Thời gian có hiệu lực Loại hình miễn dịch Ứng dụng Tế bào bị nhiễm virus Chống axit nucleic

Protein Bên trong tế bào Trực tiếp lên virus Có Không có Nhanh sau vài giờ Ngắn, mất ngay Qua trung gian tế bào Can thiệp trực tiếp văcxin vào ổ dịch Tế bào có thẩm quyền miễn dịch Chống bản thân vi khuẩn, virus, protein kháng nguyên Protein Bên ngoài tế bào Trực tiếp lên virus, vi khuẩn Không Có Chậm sau vài ngày Vài tháng đến một năm Miễn dịch dịch thể Có tác dụng phòng bệnh bằng văcxin và kháng huyết thanh

[sửa] Phân loại và nguồn gốc

Có 3 lớp Interferon chính: alpha, beta và gamma. Chúng thường có chung các tác dụng như:kháng vi rút, kháng khối u, hoạt hóa đại thực bào và tế bào lympho NK (Natural Killer), tăng cường sự biểu hiện của các phân tử MHC ( MHC_Major histocompatibility complex- Phức hợp hòa hợp tổ chức chính) lớp I và II.

Interferon alpha và beta được sản sinh bởi nhiều loại tế bào bao gồm tế bào T, B, đại thực bào, nguyên bào xơ, tế bào màng trong, nguyên bào xương và các loại khác. Chúng đều có đặc tính kháng vi rút và đặc tính kháng ung thư. Chúng kích thích cả đại thực bào và tế bào NK.

Interferon gamma có liên quan đến sự điều hòa miễn dịch và phản ứng viêm. Ở người chỉ có duy nhất một loại Interferon gamma. Nó được sản sinh bởi các tế bào T hoạt động và tế bào NK. Interferon gamma cũng có vài tác dụng kháng vi rút và kháng ung thư nhưng tác dụng này rất yếu. Do vậy, Interferon gamma không được sử dụng để điều trị ung thư.

Ngoài ra Interferon gamma cũng được giải phóng bởi các tế bào T hỗ trợ 1 (T helper 1) và các tế bào bạch cầu mới ở vị trí nhiễm trùng - kết quả của phản ứng viêm. Nó cũng kích thích đại thực bào giết vi khuẩn đã được nhận chìm. Interferon gamma được giải phóng bởi tế bào T hỗ trợ 1- cũng có vai trò điều hoà quan trọng đối với phản ứng của tế bào T hỗ trợ 2 (T helper 2). Ngoài 3 loại Interferon thông dụng trên còn có Interferon omega- được các tế bào bạch cầu sản sinh ra ngay tại nơi nhiễm trùng và tại khối u. Cơ thể động vật sản xuất hai loại interferon là interferon I và interferon II. Interferon I có hoạt tính kháng virus bao gồm interferon-α (IFN-α, khối lượng phân tử khoảng từ 17-26 kDa, được bạch cầu sản xuất) và interferon-β (IFN-β, khối lượng phân tử khoảng 21 kDa, được nguyên bào sợi sản xuất). Cả hai loại IFN-α và IFN-β có tác dụng chống lại sự sinh sản của tế bào, đặc biệt là IFN-α, kích thích hoạt động các tế bào diệt tự nhiên (NK) làm tăng biểu hiện các phân tử HLA11 lớp I. IFN-α được ứng dụng để điều trị ung thư có hiệu quả (đặc biệt là ung thư máu ác tính, ung thư biểu mô tế bào thận), điều trị bệnh nhiễm virus viêm gan B và C mạn tính (có thể chữa khỏi từ 40-50% số bệnh nhân). Interferon-γ (IFN-γ, có khối lượng phân tử khoảng 25 kDa, được sản xuất từ các lympho T CD4+12 (h1), T CD8+ và các tế bào NK) hoạt hóa cho sự biểu hiện của các phân tử HLA lớp II, làm thúc đẩy sự biệt hóa các tế bào mono thành các đại thực bào.

Các interferon riêng biệt có các phạm vi hoạt động khác nhau trong các loài khác nhau. Interferon-α đã chứng tỏ hiệu quả chống lại bệnh hairy-cell leukemia và viêm gan C. Ngoài ra, nó còn có hoạt tính chống viêm gan B mạn tính, cũng như điều trị bướu sinh dục và một vài bệnh ung thư như ung thư máu và tủy xương. Thuốc xịt mũi chứa interferon-α cung cấp một số chất bảo vệ chống bệnh cảm lạnh do các rhinovirus gây ra.

Cấu trúc của interferon - α

Cấu trúc của interferon - β

Cấu trúc của interferon - γ

[sửa] Vai trò

Con người đã phát hiện ra rằng: Interferon đóng vai trò là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại virus và sự phát triển bất thường của tế bào. Nhìn chung, Interferon có 7 hoạt tính sau: Kháng virus; Điều hòa miễn dịch; Chống tăng sinh khối; Kích thích sự biệt hóa tế bào; Điều hòa sinh trưởng tế bào; Giải độc; Kháng đột biến. Từ 7 hoạt tính này, con người đã vận dụng vào việc bào chế các loại thuốc chữa bệnh an toàn và hiệu quả.

Các interferon (IFN)là những protein kháng virus được các tế bào sản xuất khi có thể nhiễm một loại virus gây bệnh nào đó. Interferon-α và Interferon-β có ba chức năng chính.

Kích thích các tế bào chưa bị nhiễm virus đề kháng với virus thông qua cơ chế hoạt hóa các gene làm hạn chế tổng hợp các ARN thông tin và hạn chế tổng hợp các protein của virus.

Các cytokine này kích thích hầu hết các tế bào của cơ thể tăng biểu hiện phức hợp hòa hợp tổ chức chính lớp I (MHC I) nhờ đó các tế bào này đề kháng với tác dụng của tế bào NK. Mặt khác, IFN-α và IFN-β cũng kích thích các tế bào mới nhiễm virus tăng biểu hiện (MHC I) và dễ bị tiêu diệt bởi các tế bào CD8 độc tế bào.

Những phân tử này có khả năng hoạt hóa các tế bào NK, nhờ sự hoạt hóa đó mà các tế bào giết tự nhiên (không phân biệt đối tượng) sẽ hoạt động có chọn lọc hơn, nghĩa là chỉ tiêu diệt các tế bào nhiễm virus.

Tác động kháng virus

Nhiều virus chứa ARN hoặc AND bị ức chế bởi IFN. Ví dụ virus AND như: herpes virus loại 1 và 2, cytomegalovirus. Ví dụ virus ARN như: rhinovirus và virus hợp bào phổi. ngoài ra, IFN có tác động hiệp lực với nhiều tác nhân kháng virus. Tuy nhiên, mức độ kháng virus không chỉ phụ thuộc vào loại virus mà còn vào đặc tính của tế bào đích, loại IFN, và tỉ lệ virus nhiễm với số tế bào.

Interferon giúp tế bào đề kháng với sự nhiễm virus bằng cách tác động đến các giai đoạn khác nhau trong chu kỳ nhân bản của virus. Nó có thể ức chế các giai đoạn sớm (ví dụ gắn, nhập bào qua trung gian thụ thể, mất bao, phiên mã), sự dich mã các ARN thông tin, và sự trưởng thành của virus bao gồm cả việc đâm chồi của virion trên màng tế bào. Các bằng chứng khác cho thấy IFN làm giảm khả năng nhiễm của các virion thế hệ sau.

Tác động kháng tế bào

Interferon có thể ức chế sự tăng trưởng của nhiều loại tế bào bình thường và tế bào ung thư in vitro. Tác dụng kháng tăng trưởng IFN chủ yếu có tính kiềm hãm ( ví dụ ngăn cản sự phân bào) hơn là tiêu diệt (ví dụ trực tiếp giết chết tế bào). Tính nhạy cảm với tác dụng ức chế của IFN thay đổi, ngay cả đối với các tế bào có cùng kiểu mô học; điều này có thê do sự khác nhau về số thụ thể IFN hay ái lực của IFN trên thụ thể.

Sự phối hợp các IFN và tác nhân hóa trị liệu có tính hiệp lực hay cộng lực trong việc kháng khối u. sự hiệp lực là kết quả của một chuỗi các yếu tố tương tác phức tạp, bào gồm bản chất ung thư, cơ chế tác động các tác nhân diệt tế bào,và chế độ liều dùng IFN và tác nhân hóa trị liệu. tác động hiệp lực phụ thuộc nhiều vào chế độ sử dụng, ví dụ dùng IFN trước hoặc sau tác nhân hóa trị liệu, hoặc dùng đồng thời. nhiều tác nhân hóa trị liệu không có tác động hiệp lực với IFN. Một khía cạnh quan trọng trong tác động kháng tế bào của IFN là nó có khả năng điều hòa trạng thái biệt hóa của tế bào, có thể là ức chế hay kích thích. Interferon cũng tương tác hiệp lực với các tác nhân ức chế biệt hóa khác. Sự cảm ứng biệt hóa tế bào ung thư có vai trò nhất định trong tác động kháng ung thư của IFN vì mức độ biệt hóa tế bào tỉ lệ nghịch với tốc độ phân bào.

Tác dụng kháng ung thư

Interferon kích thích hệ miễn dịch của cơ thể chống lại khối ung thư. Cơ chế của chúng cho đến nay vẫn chưa được hiểu rõ một cách đầy đủ. Tuy nhiên, nó có thể theo các cơ chế sau: - Trì hoãn hoặc dừng sự phân chia của các tế bào ung thư - Giảm khả năng tự bảo vệ của các tế bào ung thư đối với hệ miễn dịch của cơ thể. - Tăng cường khả năng miễn dịch của cơ thể. Interferon thường được sử dụng để điều trị một số loại ung thư bao gồm: ung thư thận, u hắc tố ác tính, ung thư xương, ung thư hạch, u lympho bào và bệnh bạch cầu.....

Tác động điều hòa miễn dịch

Nhiều chức năng miễn dịch có thể ảnh hưởng bởi IFN. Các đáp ứng miễn dịch có thể qua trung gian tế bào hay kháng thể. Interferon có thể hoạt hóa hay ức chế cả chức năng miễn dịch tế bào và dịch thể: thường nồng độ cao thì ức chế và thấp thì hoạt hóa. Hoạt tính các tế bào NK cũng như hoạt tính diệt và ức chế khối u của đại thực bào có thể được tăng lên đáng kể bởi cả IFN alpha và IFN gamma. Các tế bào miễn dịch khác được hoạt hóa bởi IFN bao gồm lympho bào T, tế bào có hoạt tính tiêu diệt phụ thuộc kháng thể và tế bào Mast. Các interferon của cả ba loại cảm ứng sự biểu hiện của kháng nguyên loại 1 của phức hợp hòa hợp mô chính ( MHC) và IFN gamma cảm ứng sự biểu hiện của kháng nguyên MHC loại 2 . Đặc tính này quan trọng vì kháng nguyên MHC loại 1 đóng vai trò trong sự li giải của các tế bào bị nhiễm virus và tế bào ung thư, do đó làm tăng sự nhận diện bởi các tế bào T độc. Và chúng đều có khả năng hoạt hoá tế bào NK để có thể giết các tế bào bị nhiễm vi rút.

Kháng nguyên MHC loại 2 cần thiết cho đại thực bào hoạt động như tế bào trình diện kháng nguyên (antigen-presenting cell) do đó làm tăng sự phô bày của kháng nguyên đối với tế bào T helper. Interferon còn có thể hoạt hoá đại thực bào chống lại sự nhiễm vi rút (hoạt động kháng vi rút bên trong) và giết các tế bào khác nếu chúng bị nhiễm vi rút (hoạt động kháng vi rút bên ngoài).

Tuy nhiên, cả hai nhóm kháng nguyên MHC đều quan trọng để đạt được đáp ứng tối đa. Tất cả các loại IFN dường như có tác động ức chế sản xuất kháng thể, mặc dù trong một số điều kiện nhất định về liều và thời gian có sự gia tăng sản xuất kháng thể.

[sửa] Ứng dụng

Wikipedia tiếng Việt không bảo đảm tính chính xác pháp lý hay học thuật cho các thông tin có liên quan đến y học và sức khỏe con người.

Để có thể áp dụng bất kỳ thông tin nào mà Wikipedia tiếng Việt cung cấp, đề nghị liên hệ và nhận sự tư vấn của các bác sĩ hay các nhà chuyên môn về sức khỏe.

[sửa] Ứng dụng điều trị của Interferon đối với con người

Interferon alpha và beta đã được sử dụng trong điều trị nhiều bệnh do vi rút gây nên. Hiện nay Interferon alpha được sử dụng hiệu quả trong điều trị viêm gan C cấp và mãn; viêm gan B mãn; HIV.... Công dụng của Interferon-alfa

Interferon-alfa (IFN-α) được sử dụng trong điều trị đa hồng cầu sau khi có những bằng chứng cho thấy hiệu quả của thuốc này trong điều trị một loại bệnh tăng sinh tủy ác tính khác là bệnh lơxêmi kinh dòng hạt. IFN-α có tác dụng ức chế tủy xương nên cũng gây giảm cả hematocrit, số lượng tiểu cầu và bạch cầu trong máu ngoại vi. Ưu điểm của thuốc này là tác dụng được duy trì sau khi ngưng dùng thuốc và không gây chuyển dạng thành ung thư máu và không gây đột biến gen, do đó có thể sử dụng cho những bệnh nhân trẻ tuổi, IFN-α không qua được nhau thai nên có thể dùng được ở phụ nữ có thai.

Tác dụng phụ thường gặp của IFN-α trong giai đoạn đầu dùng thuốc là hội chứng giả "cúm" ( 50-60% bệnh nhân) với các triệu chứng:sốt , đau đầu, đau cơ, buồn nôn, ra mồ hôi,...., các tác dụng phụ trên sẽ giảm dần trong quá trình điều trị, tuy nhiên có thể vẫn còn cảm giác mệt mỏi. Nhưng nếu dùng kéo dài, thuốc có thể gây các triệu chứng tiêu hóa, thần kinh, gan và thận ở 15 - 30% số bệnh nhân, các tác dụng phụ này phụ thuộc vào liều dùng. Liều dùng thông thường của IFN-α là 3 - 5 triệu đơn vị/ngày cho đến khi đạt được mục đích điều trị, sau đó giảm dần liều. Một nhược điểm quan trọng của IFN-α là rất đắt tiền Interferon alpha tái tổ hợp đã được sử dụng trong lĩnh vực điều trị bệnh như: viêm gan siêu vi B, C, bệnh hủi, leishmaniasis, toxoplasmosis, bệnh ung thư như u hắc tố (melanoma) và u bướu thịt Kaposi (Kaposi's sarcoma)...

Công dụng của interferon - gamma

Trị bệnh viêm gan C: Tại Viện Hàn lâm Y học Saint Petersburg và Viện Cúm quốc gia (2006) ở mỗi nơi người ta đã sử dụng gamma - interferon điều trị thử cho 40 bệnh nhân viêm gan C mãn tính tuổi từ 18-50, sau 60 ngày điều trị cho thấy thuốc có tác dụng ức chế virus ở 70% bệnh nhân và 100% bệnh nhân đều cải thiện các chỉ số sinh hóa như giảm bilirubin, ALT, AST và các triệu chứng lâm sàng như đau đầu, sốt, ăn không ngon, vàng da... Hiệu quả điều trị cao hơn khi phối hợp với a - interferon và Ribamidil.

Điều trị viêm gan B:

Tại Bệnh viện số 30 (S.P. Botkin) gamma - interferon được dùng điều trị cho 30 bệnh nhân viêm gan B mạn tuổi từ 18-50, sau 8 tuần ở 76,6% số bệnh nhân có chuyển đổi huyết thanh từ dương sang âm, các chỉ số sinh hóa đặc trưng của bệnh giảm rõ rệt. Thuốc được dung nạp tốt, các phản ứng phụ như sốt giả cúm, đau đầu, mệt mỏi ở tỷ lệ cho phép.

Điều trị bệnh nhân HIV/AIDS:

Tại Viện Y học nhiệt đới Viện Hàn lâm Metnhicop (2006) thuốc được dùng cho 58 bệnh nhân có biểu hiện lao phổi và nhiễm HIV, sau 4 tuần các chỉ số tế bào CD4, CD8 có thay đổi, các triệu chứng lao qua X-quang phổi cải thiện rõ rệt. Thuốc được khuyến cáo dùng phối hợp với interferon sẽ gia tăng hiệu quả kháng virut, nhất là ở bệnh nhân nhiễm HIV giai đoạn sớm. Tác dụng với virut Herpes và các bệnh ung thư: (công trình của Viện nghiên cứu Ivanofixki năm 2003) cho thấy thuốc ức chế rõ rệt hoạt động của virut này. Với cúm A/H5N1: Virut cúm A/H5N1 gây bệnh nặng và tử vong cao cho người vì nó ức chế được khả năng sinh interferon týp 1 (alpha và beta), vì vậy, chỉ có interferon (IFN týp 2) do cơ chế gắn thụ thể khác mới có tác dụng ức chế sự nhân lên của virut cúm gia cầm. Chính vì thế IFN - gamma là vũ khí hữu hiệu trong điều trị cúm A/H5N1

[sửa] Ứng dụng trong thú y

[sửa] Interferon được sử dụng như là tá dược trong vaccine

- Đối với gia cầm: Interferon gamma khi được dùng chung với kháng nguyên có tác dụng tăng cường đáp ứng kháng thể thứ cấp duy trì nồng độ cao trong một thời gian dài. Hơn nữa, việc kết hợp kháng nguyên với Interferon gamma đã làm giảm liều sử dụng vaccine. - Đối với gia súc: Interferon alpha và beta được sử dụng kết hợp với vaccine phòng bệnh lở mồm long móng, hội chứng PRRS..... cho hiệu quả cao.

[sửa] Interferon dùng chẩn đoán bệnh

- Interferon gamma dùng chuẩn đoán: bệnh lao ở bò (Bovine tuberculosis), John's disease, Brucellosis (bệnh do vi khuẩn gây ra)... Ngoài ra còn dùng chẩn đoán bệnh lao, bệnh phong hủi ở người. - Interferon alpha dùng chẩn đoán bệnh IBR (Infectious Bovine Rhinotracheitis).

[sửa] Interferon dùng trong phòng, trị bệnh cho gia súc, gia cầm

Sử dụng Interferon alpha trong việc phòng, trị bệnh cho gia súc, gia cầm là một giải pháp thay thế kháng sinh an toàn- hiệu quả cao.

Interferon alpha cũng có nhiều ứng dụng: được sử dụng như tá dược trong vaccine làm giảm liều lượng và tăng cường hoạt tính của vaccine sử dụng; là tác nhân để chẩn đoán một số bệnh trên gia súc, gia cầm như bệnh lao ở bò (Bovine tuberculosis), bệnh John (bệnh tiêu chảy gây ra bởi vi khuẩn Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis), bệnh Brucella, bệnh IBR (infectious Bovine Rhinotracheitis)...; được dùng để điều trị các bệnh do virus gây ra trên gia súc, gia cầm như bệnh viêm đường hô hấp, bệnh viêm vú, PRRS, TGEV, các bệnh cúm, Marek, Gumboro, viêm gan B..; ngoài ra còn hỗ trợ điều trị với kháng sinh mang lại hiệu quả cao, hạn chế hiện tượng nhờn thuốc của các vi khuẩn gây bệnh. Tuy nhiên, việc ứng dụng sản phẩm này sang lĩnh vực thú y bị hạn chế vì vấn đề giá thành sản phẩm

- Đối với trâu, bò: + Bệnh viêm đường hô hấp: Bovine herpesvirus 1- BHV 1 là nguyên nhân gây nên bệnh viêm đường hô hấp trên truyền nhiễm do vi rút ở bò- đây là một bệnh phổ biến trên toàn thế giới với các triệu chứng điển hình như sốt, sảy thai và kèm theo các triệu chứng hô hấp khác. Khi bò mắc bệnh này nếu được điều trị sớm với Interferon alpha thì sẽ giảm triệu chứng lâm sàng, giảm tỉ lệ chết do nhiễm khuẩn kế phát. + Bệnh viêm vú: Liệu pháp sử dụng kháng sinh chỉ mang lại hiệu quả vừa phải nên việc kết hợp điều trị với Interferon đã mang lại hiệu quả cao hơn, giảm hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn và vấn đề tồn dư kháng sinh trong sản phẩm chăn nuôi. + Bệnh do Salmonella: Điều trị kết hợp với Interferon alpha đã làm giảm nhiễm trùng máu, giảm sốt, hạn chế tiêu chảy và tỉ lệ chết.

- Đối với lợn: Interferon alpha được sử dụng như là một chất tăng cường tác dụng của hệ miễn dịch không đặc hiệu trong trường hợp con vật mắc các bệnh truyền nhiễm do vi rút ví dụ như PRRS vi rút, TGEV- Transmissible gastroenteritis Virus, ...

- Đối với gia cầm: + Tăng sức đề kháng với bệnh truyền nhiễm do Salmonella, E.coli... + Ứng dụng hiệu quả trong điều trị các bệnh do virut gây ra như: cúm, Marek, Gumboro, viêm gan B do vi rút ở gia cầm.

[sửa] Một số thành tựu của Interferon trong điều trị bệnh

Khi chưa có kháng sinh hữu hiệu chống virus, Interferon được xem là liệu pháp lý tưởng chống các bệnh do virus gây ra. Thuốc tiêm ở dạng đông khô, đóng lọ liều cao 3-5 triệu đơn vị quốc tế đang được sử dụng hiệu quả trong điều trị viêm gan siêu vi B-C mãn tính. Các thực nghiệm lâm sàng ở New York (Mỹ - 1979), Pháp (1998), Đà Lạt, Bệnh viện Bạch Mai và Học viện Quân y (Việt Nam - 1999) đều cho kết quả khả quan. Thuốc có tác dụng loại trừ virus gây nhiễm, chuyển đổi huyết thanh, cải thiện men gan và ngăn ngừa ung thư tiến triển. Interferon đã được sử dụng thành công để điều trị cúm (từ 1972), chống virus Herpes trong ghép thận (1979), ung thư xương, ung thư vú, u tủy và u lympho bào (năm 1979 ở Mỹ với tỷ lệ chữa khỏi đạt 40 -70%). Năm 1989 cũng ở Mỹ, thuốc được dùng cho bệnh nhân ung thư bàng quang, ung thư vú và u hắc tố. Ở Hy Lạp (1998) chữa khỏi cho 5/10 bệnh nhân ung thư máu. Các bệnh ung thư xương, vòm họng, phổi, não, u hắc tố và cả viêm gan D mãn tính khi dùng Interferon cũng cho kết quả khả quan. Interferon còn phụ trợ AZT trong điều trị bệnh AIDS hiện nay. Trong dịch SARS vừa qua, Bộ Quốc phòng Mỹ đã thành lập 2 đơn vị nghiên cứu các dạng thuốc phòng chống, trong đó có một đơn vị sử dụng Interferon. Năm 2003, Viện Vaccin Nha Trang cũng bắt đầu nghiên cứu sản xuất thuốc nhỏ mũi làm từ Interferon để phòng chống bệnh cúm, các bệnh lây do virus đường hô hấp. Có thể nói, việc sử dụng Interferon làm thuốc điều trị đang mở ra những hứa hẹn to lớn có giá trị khoa học và thực tiễn cao.

[sửa] Sản xuất interferon

IFN alpha 5 được chiết từ E.coli bằng cách acid hóa và trung hòa về pH trung tính. IFN trong dịch chiết được hấp phụ trên silica gel và giải ra bằng cách hạ pH xuống 2,0, bước này làm tăng hoạt tính lên 10 lần. Sắc ký silica gel cũng loại bỏ phần lớn acid nucleic trong phân đoạn không gắn. Sắc ký Matrex Gel Blue A tinh chế thêm 3,3 lần. Tiếp theo, IFN được hấp phụ trên nhựa trao đổi anion (ví dụ DEAE Sepharose) và giải ra với than pH từ 8,0 đến 6,0, làm tăng hoạt tính đặc hiệu lên 10 lần nữa. Dịch giải hấp phụ DEAE Sepharose được tinh chế thêm trên cột kháng thể đơn dòng cố định, YOK Sepharose. Việc giải hấp phụ được tiến hành với sodium citrate 0,1M, pH 2,0. Hoạt tính đặc hiệu cuối cùng đạt được 1,9x108 IU /mg .

tách chiết E.coli bằng nghiền cơ học

kết lắng bằng polyethylenimine

kết lắng với sulfatammon

thẩm tích (tách các thành phần trong chất lỏng)

sắc kí nhờ chất hấp phụ miễn dịch (immunoadsorption) (các kháng nguyên đơn dòng)

Sắc kí nhờ thay đổi các cation Tác dụng phụ: tiêm chích interferon ở liều 1-2 triệu đơn vị hay cao hơn có thể gây hiện tượng "giả cúm" (50-60% bệnh nhân) với các triệu chứng: sốt, đau đầu, đau cơ, buồn nôn, ra mồ hôi,....Các tác dụng phụ trên sẽ giảm dần trong quá trình điều trị, tuy nhiên có thể vẫn còn cảm giác mệt mỏi. Ngoài ra có thể có các xáo trộn thần kinh, tiêu hóa, gan và thận.

Hấp thu chuyển hóa thải trừ: Không hấp thu bằng đường uống. interferon được dùng tiêm dưới da hay tiêm bắp, hấp thu hơn 80% chuyển hóa ở gan thận và thải trừ rất ít ở nước tiểu.

Chống chỉ định: Chống chỉ định trong các trường hợp thiểu năng gan thận nặng, trường hợp bệnh tim nặng, suy tủy, viêm gan mãn tính kèm sơ gan.

Neuraminidase

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Sơ đồ dải neuraminidaseNeuraminidase (sialidase) là một enzyme (EC 3.2.1.18) bản chất glycoprotein và mang tính kháng nguyên có trên bề mặt virus cúm.

Mục lục [ẩn]

1 Phân nhóm

2 Cấu trúc

3 Chức năng

4 Chất ức chế neuraminidase

5 Xem thêm

[sửa] Phân nhóm

Cho đến nay có 9 phân nhóm neuraminidase đã được xác định, chủ yếu xảy ra ở vịt và gà. Các phân nhóm N1 và N2 có liên quan đến các vụ dịch ở người.

[sửa] Cấu trúc

Men neuraminidase có dạng nút lồi hình nấm trên bề mặt virus cúm. Nó có một đầu gồm 4 bán đơn vị hình dạng gần hình cầu trên cùng mặt phẳng, và một vùng kị nước gắn vào bên trong màng virus.

[sửa] Chức năng

Neuraminidase có vai trò hỗ trợ giải phóng virus khỏi tế bào vật chủ. Neuraminidase cắt liên kết giữa gốc sialic acid tận cùng khỏi phân tử carbonhydrate của tế bào và virus, từ đó nó ngăn cản kết tập virus và cho phép phóng thích các hạt virus khỏi tế bào bị nhiễm. Tác dụng của neuraminidase trên niêm mạc đường hô hấp cũng có thể giúp cho virus dễ xâm nhập tế bào biểu mô hơn.

[sửa] Chất ức chế neuraminidase

Chất ức chế chọn lọc neuraminidase, gồm có zanamivir và oseltamivir, được dùng trong dự phòng và điều trị cúm.

Protein

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Hình mô phỏng cấu trúc không gian của myoglobin, trong đó mỗi vòng xoắn alpha được tô các mầu khác nhau. Cấu trúc tinh thể của protein này được Max Perutz và Sir John Cowdery Kendrew xây dựng vào năm 1958, sau đó nhóm tác giả đã được nhận Giải Nobel về hoá học.

Cấu trúc chung của axit amin

Protein (Protit hay Đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axít amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.

Mục lục [ẩn]

1 Cấu trúc của Protein

2 Chức năng của protein

3 Sự biến tính của protein

3.1 Khái niệm sự biến tính

3.2 Tính kỵ nước của protein

3.3 Tính chất của dung dịch keo

3.4 Tính chất điện ly lưỡng tính

4 Tham khảo

5 Liên kết ngoài

[sửa] Cấu trúc của Protein

Axit amin - đơn phân tạo nên protein

Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin. Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin. Người ta đã phát hiện ra được tất cả 20 axit amin trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống. Các axit amin được liệt kê đầy đủ dưới bảng sau:

Tên axit amin Viết tắt Tính chất

Glycine Gly Không phân cực, kỵ nước

Alanine Ala

Valine Val

Leucine Leu

Isoleucine Ile

Methionine Met

Phenylalanine Phe

Tryptophan Trp

Proline Pro

Serine Ser Phân cực, ưa nước

Threonine Thr

Cysteine Cys

Tyrosine Tyr

Asparagine Asn

Glutamine Gln

Aspartic acid Asp Tích điện (axit)

Glutamic acid Glu

Lysine Lys Tích điện (bazơ)

Arginine Arg

Histidine His

Các bậc cấu trúc của protein

Người ta phân biệt ra 4 bậc cấu trúc của protein.

Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi polypepetide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của axit amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein.

Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở gần nhau. Các protein sợi như keratin, Collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.

Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide. Chẳng hạn nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử... Các liên kết yếu hơn như liên kết hyđro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu.

Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hyđro.

[sửa] Chức năng của protein

Loại protein Chức năng Ví dụ

Protein cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén

Protein Enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóa Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, Enzyme Pepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân giải Lipid

Protein Hormone Điều hòa các hoạt động sinh lý Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống

Protein vận chuyển Vận chuyển các chất Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào

Protein vận động Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào

Protein thụ quan Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu

Protein dự trữ Dự trữ chất dinh dưỡng Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amin cho con. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm

[sửa] Sự biến tính của protein

[sửa] Khái niệm sự biến tính

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học... hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng,... các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó, kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu. Đó là hiện tượng biến tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau:

Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử protein

Khả năng giữ nước giảm

Mất hoạt tính sinh học ban đầu

Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do làm xuất hiện các liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza

Tăng độ nhớt nội tại

Mất khả năng kết tinh

[sửa] Tính kỵ nước của protein

Do các gốc kỵ nước của các axitamin(aa) trong chuỗi polipectit của protein huớng ra ngoài các gốc này liên kết với nhau tạo liên kết kỵ nước.

độ kỵ nước có thể giải thích như sau: do các gốc aa có chứa các gốc R- không phân cực nên nó không có khả năng tác dụng với nước.

VD: chúng ta có các aa trong nhóm 7aa không phân cực :glysin, alanin, valin, pronin, methionin, lơxin, isoloxin chúng không tác dụng với nước.

Tính kỵ nước sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính tan của protein. VD: có 7aa liên kết peptit với nhau, trong đó có 3aa không phân cực( kỵ nước ) nếu như các aa này cùng nằm ở 1 đầu thì tính tan sẽ giảm so với khi các aa này đứng sen kẽ nhau trong liên kết đó

[sửa] Tính chất của dung dịch keo

Khi hoà tan protein thành dung dịch keo thì nó không đi qua màng bán thấm.

Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo:

Sự tích điện cùng dấu của các protein.

Lớp vỏ hidrat bao quanh phân tử protein.

Có 2 dạng kết tủa: kết tủa thuận nghịch va không thuận nghịch:

Kết tủa thuận nghịch: sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein vẫn có thể trở lại trạng thái dung dịch keo bền như ban đầu.

Kết tủa không thuận nghịch: là sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein không trở về trạng thái dung dịch keo bền vững như trước nữa.

[sửa] Tính chất điện ly lưỡng tính

Protein có tính chất lưỡng tính vì trong aa có chứa cả gốc axit(coo-) và gốc bazo(NH2-) aa và protein đều có tính chất lưỡng tính.

HER-2/neu

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

HER-2/neu là thụ thể trên màng tế bào thuộc nhóm thụ thể của yếu tố tăng trưởng thượng bì. Hiện nay thụ thể này được quan tâm nhiều trong bệnh ung thư vú vì nhiều nghiên cứu cho thấy thụ thể này liên quan đến sinh bệnh học, cũng như diễn tiến, tiên lượng và đáp ứng điều trị của bệnh ung thư vú.

Mục lục [ẩn]

1 Gene HER-2/neu

1.1 Yếu tố tăng trưởng thượng bì

1.2 Gene HER-2/neu và sản phẩm protein của HER-2/neu

2 Các phương pháp đánh giá gene HER-2/neu

2.1 Kỹ thuật hóa mô miễn dịch - IHC Immunohistochemocal technique

2.2 Kỹ thuật FISH - Fluorescence in situ hybridization

2.3 Kỹ thuật CISH - Chromogenic In Situ Hybridization

2.4 Kỹ thuật khuyếch đại gene RT-PCR - Reverse transcription - polymerase chain reaction

2.5 Phương pháp ELISA - Enzyme-Link ImmunoSorbent Assay

3 Mức độ biểu hiện HER-2/neu và giá trị tiên đoán sự đáp ứng với điều trị hỗ trợ

3.1 Với Trastuzumab

3.2 Với các phương pháp điều trị khác

4 Nồng độ kháng nguyên HER-2/neu trong huyết thanh - một chất đánh dấu bướu

5 Liên quan giữa HER-2/neu với loại mô học của ung thư vú

6 Kết luận

7 Tham khảo

[sửa] Gene HER-2/neu

[sửa] Yếu tố tăng trưởng thượng bì

Yếu tố tăng trưởng thượng bì - EGF (Epidermal growth factor) là một trong những yếu tố tăng trưởng được biết đến sớm nhất. Stanley Cohen và cộng sự tìm thấy yếu tố này lần đầu tiên vào năm 1962.

Như đã biết, gene sinh ung là gen kiểm soát sự phát triển của tế bào. Tiền-gene sinh ung là dạng bình thường của gene sinh ung. Đây là gene có chức năng sinh lý trong tế bào. Khi gene này đột biến gây ra sự tăng sinh tế bào không kiểm soát được.

Thụ thể của yếu tố tăng trưởng thượng bì - gọi là EGFR (epidermal growth factor receptor) nằm trên bề mặt tế bào. Đây là một glycoprotein xuyên màng, phần nằm bên trong màng tế bào của thụ thể này gắn với một tyrosine kinaze. Tyrosine kinaze này được hoạt hóa khi EGF đến gắn với thụ thể này. Thụ thể này do một gene nằm trong tế bào quy định, đó là một tiền-gene sinh ung. Sự đột biến, thay đổi trong khi hoán đổi gene, hoặc sự khuyếch đại của gene này sẽ làm thay đổi thụ thể này và có thể gây gia tăng nguy cơ ung thư ở súc vật thí nghiệm và ở người. Gene quy định EGF và thụ thể EGFR đã được tìm thấy ở mô tuyến vú bình thường và nhiều loại mô khác, nó điều hòa sự phân bào, sự sống và sự biệt hóa của nhiều loại tế bào.

Yếu tố tăng trưởng thượng bì là một nhóm, gồm nhiều yếu tố, có thể kể ra: Yếu tố tăng trưởng chuyển dạng alpha TGF-α, amohiregulin, yếu tố tăng trưởng thượng bì có gắn heparin (heparin-binding HbEGF), β-cellulin, cripto-1,....

[sửa] Gene HER-2/neu và sản phẩm protein của HER-2/neu

Thụ thể của yếu tố tăng trưởng thượng bì cũng là một nhóm, gồm 4 loại thụ thể: EGFR hay HER-1, HER-2, HER-3 và HER-4 (Human Epidermal growth factor Receptor). Trong đó được biết đến và được nghiên cứu nhiều nhất là HER-2. Gen quy định thụ thể này nằm trên nhánh q của nhiễm sắc thể số 17, mã hóa một thụ thể có chứa tyrosine kinaze xuyên màng.

EGFR dẫn truyền tín hiệu làm ảnh hưởng nhiều mặt sinh học của bướu. Sự hoạt hóa của EGFR cho thấy gia tăng các tiến trình tăng trưởng và diễn tiến của bướu, gồm thúc đẩy tăng sinh, sinh mạch, xâm lấn, di căn và ngăn cản tế bào chết theo lập trình. Sự biểu sinh trong bướu của EGFR có liên hệ đến diễn tiến bệnh, tiên lượng xấu, ít đáp ứng điều trị và đề kháng lại hóa trị quy ước.

Có khoảng 20-30% các trường hợp ung thu vú có biểu hiện quá lố thụ thể HER-2 (hay còn được gọi là HER-2/neu) này trên bề mặt màng tế bào. Tuy nhiên thụ thể này cũng được tìm thấy ở một số loại ung thư khác như carcinôm tuyến của phổi, buồng trứng, dạ dày, tụy và nội mạc tử cung. Ngược lại với HER-2, các thụ thể HER-3, HER-4 không thường gặp ở ung thư ở người. Chức năng sinh lý của HER-2 ở tế bào bình thường chưa được biết rõ, tuy nhiên một số nghiên cứu trên tuyến vú của chuột và tế bào vú ung thư ở người cho thấy có thể protein này liên quan đến sự biệt hóa tạo sữa của tế bào tuyến vú.

[sửa] Các phương pháp đánh giá gene HER-2/neu

Ngày nay, HER-2/neu đã trở thành một yếu tố tiên lượng quan trọng của ung thư vú.Có nhiều kỹ thuật đo lường HER-2/neu được sử dụng. Có thể chia làm các nhóm sau:

Đo mức độ khuyếch đại của gene quy định thụ thể này HER-2/neu

Đánh giá sự biểu hiện quá lố của thụ thể HER-2/neu trên bề mặt tế bào bằng các phương pháp nhuộm

Đánh giá thụ thể này bằng cách đo protein HER-2/neu trong huyết thanh

Những nghiên cứu trước đây thường đánh giá mức độ khuyếch đại của gene quy định thụ thể này, về sau này những nghiên cứu mới hơn tìm cách định lượng những sản phẩm protein của gene HER-2/neu hơn là đánh giá sự khuyếch đại của gene này. Thông thường thì sự biểu hiện của các sản phẩm protein tương ứng với sự khuyếch đại của gene. Tuy nhiên, giả thuyết vẫn cho rằng sự khuyếch đại gene liên quan trực tiếp đến tính chất của bướu hơn là sự biểu hiện của thụ thể HER-2/neu - tức sản phẩm protein của gen. Thêm nữa, mặc dù gene mã hóa protein HER-2/neu thường bị khuyếch đại khi có sự biểu hiện quá mức của protein này, nhưng ngược lại sự biểu hiện quá mức của protein này không phải lúc nào cũng tương ứng với sự khuyếch đại gene.

[sửa] Kỹ thuật hóa mô miễn dịch - IHC Immunohistochemocal technique

Là kỹ thuật đo lường được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Hóa mô miễn dịch cũng là kỹ thuật đánh giá thụ thể HER-2/neu - sản phẩm protein của gene HER-2/neu trên bề mặt tế bào. Không giống như những phương pháp hóa mô miễn dịch khác mà hầu hết là định tính thì sự đánh giá HER-2/neu trong hóa mô miễn dịch là phương pháp bán định lượng hơn là phương pháp định tính vì HER-2/neu biểu hiện trên tất cả các tế bào biểu mô tuyến vú. Do đó để đánh giá đầy đủ thụ thể HER-2/neu của một khối bướu vú ác tính thì cần thiết lập một sự tương quan giữa số lượng thụ thể HER-2/neu trên bề mặt tế bào và sự phân bố cũng như mức độ bắt chất nhuộm của mẫu mô khi nhuộm hóa mô miễn dịch.

Một bảng tính điểm đã được dùng để chuẩn hóa phương pháp này:

Khi tế bào có ít hơn 20 000 thụ thể trên bề mặt thì mẫu mô sẽ không bắt màu chất nhuộm: 0 điểm

Khi tế bào có khoảng 100 000 thụ thể trên bề mặt thì tế bào sẽ bắt màu chất nhuộm một phần và có ít hơn 10% tế bào bắt màu hoàn toàn chất nhuộm. 1+

Khi tế bào có khoảng 500 000 thụ thể trên bề mặt thì sẽ có khoảng hơn 10% tế bào bắt màu chất nhuộm trên bề mặt hoàn toàn mức độ từ nhẹ đến trung bình. 2+

Và khi tế bào có khoảng 2 300 000 thụ thể trên bề mặt tế bào thì khoảng hơn 10% tế bào sẽ bắt màu chất nhuộm hoàn toàn mức độ mạnh. 3+

Nhiều nghiên cứu cho thấy khi áp dụng phương pháp hóa mô miễn dịch trên một mẫu bệnh phẩm được xử lý, cố định tốt, thì dựa vào kết quả cho thấy một sự tương ứng khá chặt chẽ giữa mức độ copy của gene (mức độ khuyếch đại) với mức độ biểu hiện của protein do gene đó mã hóa (protein HER-2/neu).

Lợi điểm của phương pháp hóa mô miễn dịch là tiện lợi, rẻ tiền, mẫu thử nghiệm dễ bảo quản sau khi đã phân tích, và chỉ cần sử dụng kính hiển vi thông thường khi quan sát.

Bất lợi của phương pháp này đó là chịu ảnh hưởng của một số yếu tố lên kết quả, đó là điều kiện bảo quản trước đó, thời gian và kỹ thuật cố định bệnh phẩm, loại kháng thể dùng để nhuộm (đơn dòng hay đa dòng), và quan trọng hơn cả đó là khó khăn khi áp dụng bảng tính điểm để có kết luận chính xác.

Hiện đã có hai bộ sản phẩm dùng để đánh giá thụ thể HER-2 theo phương pháp này được cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm của Mỹ - FDA công nhận và dùng để quyết định việc sử dụng Trastuzumab trong điều trị hỗ trợ cho bệnh nhân ung thư vú, đó là bộ Hercep Test (của tập đoàn DAKO - Đan Mạch) và bộ Ventana PATHWAY (của Vetana, Mỹ).

[sửa] Kỹ thuật FISH - Fluorescence in situ hybridization

Đây là phương pháp đánh giá mức độ khuyếch đại của gene.

Lợi điểm đó là có hệ thống đánh giá kết quả khách quan hơn.

So sánh giữa 2 phương pháp Hóa mô miễn dịch IHC và nhuộm miễn dịch huỳnh quang FISH cho thấy có sự tương hợp khá tốt về kết quả ở cả nhóm bệnh nhân ung thư vú mới hay ung thư vú đã có di căn. Tuy nhiên, có một tỉ lệ khá lớn trường hợp kết quả biểu hiện là 2+ khi dùng phương pháp IHC lại không cho thấy sự khuyếch đại gene tương ứng khi dùng phương pháp FISH. Trong những trường hợp này thì dùng phương pháp đo sự khuyếch đại gene lại cho được nhiều thông tin về tiên lượng, về đáp ứng với điều trị Trastuzumab hơn là phương pháp đo sự biểu hiện quá lố protein HER-2/neu trên bề mặt tế bào.

FISH là một phương pháp xét nghiệm chính xác và nhạy, nó được coi là một xét nghiệm tiêu chuẩn với độ nhạy và độ đặc hiệu cao để phát hiện sự khuyếch đại bất thường của gene HER-2/neu. Tuy nhiên phương pháp này cũng có những bất lợi, đó là giá thành cao, cần những thiết bị đắt tiền, việc đọc kết quả khó khăn hơn do có những dấu hiệu hình thái học đôi khi khó ghi nhận, mất nhiều thời gian hơn, phải quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang, và vì nhuộm huỳnh quang nhanh bay màu nên không bảo quản lâu được để có thể xem lại, và đôi khi khó xác định trong những trường hợp bướu xâm lấn.

[sửa] Kỹ thuật CISH - Chromogenic In Situ Hybridization

Đây cũng là phương pháp đo mức độ khuyếch đại của gen, được coi là một chọn lựa thay thế cho FISH. Phương pháp này kết hợp ưu điểm của cả 2 phương pháp IHC và FISH. Với kỹ thuật này, gene HER-2/neu được phát hiện bằng phản ứng peroxidase quan sát dưới kính hiển vi ánh sáng thường.

Nếu cần, cả 2 kỹ thuật IHC và CISH có thể kết hợp với nhau để có sự đánh giá đồng thời sự khuyếch đại của gene và sự biểu hiện quá lố của protein do gene mã hóa.

[sửa] Kỹ thuật khuyếch đại gene RT-PCR - Reverse transcription - polymerase chain reaction

Là kỹ thuật phát hiện RNA thông tin của gen HER-2/neu trong máu ngoại vi và trong tủy xương, cho thấy mức tương ứng với sự khuyếch đại gene cao hơn khi so với kỹ thuật nhuộm miễn dịch huỳnh quang IHC.

[sửa] Phương pháp ELISA - Enzyme-Link ImmunoSorbent Assay

Phương pháp này được thực hiện trên dịch bào tương (tumor cytosols) lấy từ bệnh phẩm tươi, tránh được những nguy cơ của việc tổn hại đến các kháng nguyên của quá trình xử lý và cố định bệnh phẩm. Tuy nhiên, ngày nay khi bướu được phát hiện ở giai đoạn càng ngày càng sớm hơn, kích thước bướu nhỏ hơn nên việc chiết xuất được cytosols của bướu ngày càng khó khăn hơn.

[sửa] Mức độ biểu hiện HER-2/neu và giá trị tiên đoán sự đáp ứng với điều trị hỗ trợ

[sửa] Với Trastuzumab

Trastuzumab là một kháng thể IgG1, đơn dòng được tạo ra bằng phương pháp tái tổ hợp. Liệu pháp điều trị dùng kháng thể đơn dòng này ban đầu được nhắm vào các bệnh nhân bị ung thư vú tái phát có biểu hiện quá mức HER-2/neu, và hiện tại nó được dùng rộng rãi cho những bệnh nhân ung thư vú di căn có thụ thể HER-2/neu dương tính. Hiện có nhiều thử nghiệm vai trò của Trastuzumab trong điều trị hỗ trợ cho những bệnh nhân ung thư vú giai đoạn sớm và trong điều trị tân hỗ trợ.

Hiện xét nghiệm IHC đang được dùng để chọn lựa bệnh nhân cho việc sử dụng Trastuzumab cùng với hóa trị hỗ trợ. Kết quả cho thấy dùng trastuzumab làm bệnh tiến triển chậm hơn, tăng tỉ lệ và thời gian đáp ứng với điều trị hỗ trợ, tăng thời gian sống còn.

Một nghiên cứu gần đây báo cáo cho thấy khi trastuzumab được dùng điều trị hỗ trợ đơn độc, thì tỉ lệ đáp ứng ở nhóm có kết quả nhuộm IHC 3+ là 35% trong khi ở nhóm IHC 2+ là 0%, đối với phương pháp FISH thì tỉ lệ đáp ứng với trastuzumab ở nhóm có kết quả FISH+ và FISH- lần lượt là 34% và 7%. Một nghiên cứu khác sử dụng trastuzumab kết hợp hóa trị hỗ trợ paclitaxel, tỉ lệ đáp ứng ở bệnh nhân có biểu hiện quá mức HER-2/neu là 67-81% so với 41-46% ở nhóm bệnh nhân có biểu hiện HER-2/neu bình thường.

Độc tim là một hạn chế quan trọng của trastuzumab từ khi nó được FDA công nhận vào năm 1998.

[sửa] Với các phương pháp điều trị khác

Một mối liên hệ khá chặt chẽ giữa sự biểu hiện HER-2/neu của bướu và sự đáp ứng điều trị với các phương pháp không có trastuzumab khác đó là sự đáp ứng với điều trị nội tiết. Những bướu có sự biểu hiện quá lố HER-2/neu thường có tỉ lệ ER- và PR- cao hơn những bướu biểu hiện HER-2/neu bình thường. Thêm nữa, một số nghiên cứu cho thấy những bướu dù có thụ thể nội tiết dương tính nhưng biểu hiện quá lố HER-2/neu thì kháng lại điều trị tamoxifen. Cũng có kết quả của vài nghiên cứu lại cho rằng tình trạng HER-2/neu ở những bướu có ER+ không giúp tiên đoán sự đáp ứng với điều trị tamoxifen.

Một vài nghiên cứu ghi nhận những trường hợp ung thư vú có biểu hiện quá lố HER-2/neu thì nhạy với điều trị paclitaxel, cũng như nhạy với phác đồ điều trị có anthracyline. Điều này được giải thích là do anthracyline là một chất ức chế men topoisomerase, trong khi đó men topoisomerase IIα thường được đồng khuyếch đại cùng HER-2/neu.

Tóm lại, dù có nhiều bằng chứng cho thấy những trường hợp ung thư vú với HER-2/neu dương tính kháng lại điều trị tamoxifen nhưng nhạy với phác đồ điều trị hỗ trợ có anthracycline, nhưng vẫn cần những nghiên cứu với sự kiểm soát tốt hơn để đảm bảo những giả thuyết trên.

[sửa] Nồng độ kháng nguyên HER-2/neu trong huyết thanh - một chất đánh dấu bướu

Việc đo nồng độ protein HER-2/neu trong máu có thể giúp tiên đoán tình trạng bướu và diễn tiến bệnh của những trừơng hợp K vú có sự biểu hiện quá lố gene này. Có nhiều nghiên cứu cho thấy có sự liên quan giữa nồng độ protein này trong máu với sự tái phát, di căn và thời gian sống còn ngắn của bệnh.

[sửa] Liên quan giữa HER-2/neu với loại mô học của ung thư vú

Sự khuyếch đại gene HER-2/neu liên quan đến grad mô học cao và những dạng lan tỏa của carcinôm ống tuyến vú tại chỗ - DCIS. Thêm nữa, sự khuyếch đại gene này đôi khi gặp ở những bệnh lành tính tuyến vú và thường kèm theo nguy cơ cao bị ung thư vú xâm lấn sau đó.

Sự khuyếch đại gene HER-2/neu và sự biểu hiện quá lố protein HER-2/neu thường liên quan với grad mô học cao, DNA aneuploidy, tỉ lệ tăng trưởng tế bào cao, thụ thể nội tiết âm tính, đột biến gene p53, khuyếch đại gene topoisomerase IIα...

[sửa] Kết luận

Đánh giá tình trạng gene và protein HER-2/neu của một bệnh nhân ung thư vú ngày càng trở nên phổ biến. Ở Mỹ, sự đánh giá này đã trở thành thường quy trong thực hành lâm sàng với những bệnh nhân ung thư vú.

Đã có nhiều phương pháp đo đạc sự khuyến đại gene HER-2/neu cũng như sự biểu hiện quá lố protein do gene này quy định. Trong các phương pháp trên thì kỹ thuật FISH ngày càng được sử dụng nhiều vì nó cho những tiên đoán chính xác hơn về sự đáp ứng của bệnh ung thư vú với những phác đồ điều trị có trastuzumab.

Với việc sử dụng trastuzumab, nhiều kết quả khả quan đã thu được trong điều trị hỗ trợ ung thư vú giai đoạn tiến triển có HER-2/neu dương tính và hiện đang có nhiều nghiên cứu đánh giá vai trò của trastuzumab trong điều trị ung thư vú ở những thời điểm sớm hơn.

Myosin

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Phân tử myosin là ...

[sửa] Cấu trúc

Mỗi phân tử gồm 6 chuỗi polypeptid, hai chuỗi nặng và bốn chuỗi nhẹ. Hai chuỗi nặng xoắn với nhau tạo ra dây xoắn kép. Ở mỗi đầu dây, mỗi chuỗi nặng gấp lại thành một khối hình cầu được gọi là đầu myosin. Như vậy, mỗi dãy xoắn kép của phân tử myosin có hai đầu nằm cạnh nhau. Phần kéo dài của dây xoắn kép gọi là đuôi myosin. Bốn chuỗi nhẹ nằm ở phần đầu myosin, mỗi đầu có hai chuỗi.

[sửa] Chức năng

Đầu myosin hoạt động như một enzym ATPase. Nó có tác dụng phân giải ATP để cung cấp năng lượng cho quá trình co cơ.

Những chuỗi nhẹ của phân tử myosin giúp kiểm soát chức năng của đầu myosin trong quá trình co cơ.

Các phân tử myosin gắn kết với nhau tạo nên các sợi myosin trong cơ của động vật.

Tropomyosin

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Tropomyosin là protein có trọng lượng phân tử vào khoảng 70000, dài khoảng 40 nm.

[sửa] Chức năng trong cơ

Tropomyosin có mặt trong cơ của động vật. Các phân tử này nối lỏng lẻo với dây xoắn kép actin F và quấn quanh nó. Ở trạng thái nghỉ, các phân tử tropomyosin nằm ở đỉnh của các vị trí hoạt động của dãy xoắn actin để ngăn không cho sự tác động qua lại giữa sợi actin và sợi myosin có thể xảy ra. Mỗi phân tử tropomyosin phủ lên 7 vị trí hoạt động.

Lấy từ "http://vi.wikipedia.org/wiki/Tropomyosin"

Troponin

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Troponin là một protein.

[sửa] Cấu trúc

Nó gồm 3 tiểu đơn vị: Troponin I, Troponin T và Troponin C. Trong cơ của động vật:

Troponin I có ái lực mạnh với các actin

Troponin T có ái lực với tropomyosin

Troponin C có á lực với ion Ca++.

[sửa] Chức năng trong cơ

Phức hợp Troponin có chức năng gắn tropomyosin vào actin. Ái lực của troponin với ion Ca++ sẽ khởi động lại quá trình co cơ.

[sửa] Ứng dụng y học

Khi tế bào cơ bị hủy, chất troponin sẽ tiết vào máu. Mức tăng nồng độ troponin dùng để xét nghiệm và chẩn đoán một số bệnh. Điển hình nhất là bệnh nhồi máu cơ tim.

Lấy từ "http://vi.wikipedia.org/wiki/Troponin"

Lá

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Một chiếc láLá hay lá cây là một bộ phận của thực vật bậc cao có chức năng quang hợp. Lá cây chứa nhiều tế bào mô dậu và nhiều lục lạp. Lá cây có chức năng quang hợp, dự trữ chất dinh dưỡng, nước, thoát hơi nước, tham gia vào quá trình hút nước và khoáng của rễ cây.

Mục lục [ẩn]

1 Cấu tạo

1.1 Cuống lá

1.2 Gân lá

1.3 Phiến lá

2 Hình thái

2.1 Các loại lá cơ bản

2.2 Sắp xếp trên cành

3 Vai trò

4 Xem thêm

5 Liên kết ngoài

[sửa] Cấu tạo

[sửa] Cuống lá

Cuống lá là phần gắn liền giữ phiến lá và thân cành, cuống lá có chức năng nâng đỡ phiến lá và dẫn truyền chất dinh dưỡng giữa thân cây và phiến lá. Cuống lá có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau tùy vào điều kiện. Đôi khi cuống lá còn đóng vai trò quang hợp (xem thêm cuống dạng lá).

[sửa] Gân lá

Gân lá có cấu tạo hệ gân nhiều gân gốcLà bộ phận đóng vai trò xương sống cho phiến lá, nâng đỡ phiến lá và dẫn truyền chất dinh dưỡng. Người ta thường phân gân lá thành các cấp khác nhau (cấp 1, 2, 3) tùy thuộc vào vị trí so với cuống lá. Gân lá có cấu tạo giống như là cuống lá.

Gân lá có các dạng hình phân bố khác nhau:

Song song: Ví dụ: lá tre, trúc.

Lông chim: Đa số có ở các loài thực vật bậc cao.

Vấn hợp: Ví dụ: lá ổi, lá các loài trâm.

[sửa] Phiến lá

là phần rộng của lá. phiến lá có 2 mặt, mặt trên gọi là bụng, mặt dưới gọi là lưng. Lá thường có mầu xanh lục nhờ vào chất diệp lục, đôi khi lá có mầu sắc khác do diệp lục bị che khuất bởi sắc tố khác. Mép phiến lá là một đặc điểm để phân biệt các loại lá:

+ Có loại lá mép nguyên như lá bàng

+ Có loại lá mép răng cưa nhọn như lá cây hoa hồng

+ Có loại lá xẻ không quá 1/4 phiến lá

+ Có loại lá chẻ, vết chẻ bằng 1/4 phiến lá

+ Có loại lá khía, vết khía quá 1/4 phiến lá hoặc sát gân lá chính

[sửa] Hình thái

Đặc điểm hình thái bên ngoài của lá rất quan trọng cho việc mô tả đặc điểm của loài thực vật, có ý nghĩa trong khoa học và đời sống sản xuất.

[sửa] Các loại lá cơ bản

Dựa theo hình khối cơ bản, phân loại thành:

Lá hình kim.

Lá hình vẩy.

Lá hình phiến (lá rộng).

Lá hình dải.

[sửa] Sắp xếp trên cành

Dựa vào cách đính của lá trên thân cành:

Mọc cách (mọc sole):

Mọc đối:

Mọc vòng:

Mọc cách vòng:

[sửa] Vai trò

Lá cây có vai trò quan trọng trong đời sống sinh lý của cây. Lá cây là cơ quan chủ yếu biến năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học (với đa số loài thực vật bậc cao).

Trong quan hệ tương tác với các loài sinh vật khác, lá cây là điểm đầu của các chuỗi thức ăn (là thức ăn chủ yếu của đa số các loài sinh vật tiêu thụ bậc 1). Lá cây có vai trò chủ đạo trong đời sống của các sinh giới.

Lá kép

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Lá kép là một dạng tiến hóa của lá cây mà mỗi phiến lá không gắn trực tiếp với thân cành mà thường thông qua hệ thống cuống lá. Phiến lá này thường có cuống, gân lá như lá đơn nguyên, phần này là lá chét của lá kép. Khi cây thay lá, lá chét thường rơi rụng trước rồi cuống chính mới rụng khỏi thân cành.

Mục lục [ẩn]

1 Lá chét

2 Phân cấp

3 Hình dạng

4 Ý nghĩa tiến hóa

5 Xem thêm

[sửa] Lá chét

Lá chét là phần chính có phiến lá quang hợp của 1 lá kép. Lá chét gắn trực tiếp vào cuống lá cấp 1, cấp 2 hoặc cấp 3. Lá chét cũng có cấu tạo giống như lá đơn nguyên. Lá chét thường có hình trứng, hình trái xoan, hình trứng ngược, hình bình hành (lá cây mán đỉa),... Lá chét cũng có thể có dạng xẻ thùy (lá cây lát hoa).

Điểm gắn lá chét với cuống không có chồi ngủ như là điểm gắn của lá đơn với thân cành, đây là 1 trong các đặc điểm phân biệt lá chét với lá đơn nguyên.

[sửa] Phân cấp

Phân cấp lá kép theo các cấp của cuống lá. Thường thấy điển hình là lá kép 1 lần (chỉ có cuống kép cấp 1), lá kép 2 lần (có cuống kép cấp 2).

Theo số lượng lá chét và cuống kép là chẵn hay lẻ người ta phân biệt lá kép chẵn hay lá kép lẻ.

[sửa] Hình dạng

Lá kép có hình dạng khác nhau tùy thuộc váo cách đính của lá chét vào cuống kép và các loại cuống kép thứ cấp vào cuống kép sơ cấp. Thường thấy 2 loại hình chủ yếu:

Lá kép lông chim (xương cá): cuống thứ cấp, lá chét đính vào cuống sơ cấp (cuống cấp 1) thành hính lông chim (xương cá).

Lá kép chân vịt: cuống thứ cấp hoặc lá chét đính quanh chung 1 điểm ở cuống sơ cấp.

[sửa] Ý nghĩa tiến hóa

Lá kép là dạng tiến hóa cao nhất của hình thái phiến lá nhằm tận dụng tối đa diện tích chiếu sáng.

Lá đơn

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Lá đơn là một dạng lá cây mà phiến lá gắn liền trực tiếp với thân cành cây. Chỉ có 1 cấp cuống lá, khi thay lá theo sinh lý, toàn bộ phần phiến lá và cuống sẽ rơi rụng cùng một thời điểm. Lá đơn chủ yếu xuất hiện ở lá dạng phiến và lá dạng dải.

[sửa] Hình dạng, kích thước

Kích thước phiến lá đơn rất đa dạng.

Lá đơn có nhiều hình dạng khác nhau, có lá đơn nguyên phiến và lá đơn xẻ thùy.

Lá đơn nguyên phiến: Là dạng lá đơn mà phiến lá còn nguyên vẹn, không bị xẻ thùy. Mép lá thường là nguyên, gợn sóng hoặc răng cưa. Hình dạng chung của phiến là thường là hình trái xoan, hình trứng, hình trứng ngược, hình mũi giáo, hình tim, hình dải, thuôn dài, hình khiên (lá sen), hình tròn,...

Lá đơn xẻ thùy: Phiến lá có các thùy sâu xẻ vào hướng gân cuống. Tùy vào mức độ xẻ thùy, độ sâu xẻ thùy tỷ lệ với chiều rộng lá mà người ta phân thành: xẻ thùy nông, xẻ thùy sâu, xẻ thùy tận gân. Tùy vào cách xẻ thùy và hướng xẻ thùy và hình dạng lá xẻ thùy mà người ta phân thành: xẻ thùy chân vịt, xẻ thúy lông chim (xẻ thùy xương cá). Lá xẻ thùy cũng có nhiều cấp: xẻ thùy 1 lần, xẻ thùy 2 lần,...

[sửa] Ý nghĩa

Lá đơn được đánh giá là mức độ thấp trong quá trình tiến hóa của các dạng lá đơn. Trong lá đơn thì lá đơn xẻ thùy được xem là tiến hóa hơn lá đơn nguyên. Lá đơn xẻ thùy nhằm tận dụng tối đa diện tích được chiếu sáng mà lại tiết kiệm bề mặt, hạn chế quá trình thoát hơi nước.

Diệp lục

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Diệp lục tố khiến lá có màu xanhChất diệp lục (diệp lục tố, chlorophyll) là sắc tố quang tổng hợp màu xanh lá cây có ở thực vật, tảo, vi khuẩn lam. Từ này có nguồn gốc Hán-Việt: "diệp" là lá, "lục" là xanh. Ngoài chất diệp lục, carotenoid và xantophyl cũng là các sắc tố cảm quang được tìm thấy ở thực vật và một số sinh vật quang tổng hợp khác. Các sắc tố này được cố định trong màng thylacoid của lục lạp.

Chất diệp lục hấp thu mạnh nhất ánh sáng xanh dương và đỏ, kém ở phần xanh lá của phổ điện từ, do đó màu của mô chứa chất diệp lục giống màu cùa lá cây.

Những chiếc lá có chứa diệp lục[sửa] Cấu trúc hoá học

Sắc tố quan trọng nhất của diệp lục chứa một nguyên tử magiê (Mg) nằm ở trung tâm phân tử.

Diệp lục tố a Diệp lục tố b Diệp lục tố c1 Diệp lục tố c2 Diệp lục tố d

Công thức phân tử C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4Mg

Nhóm C3 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO

Nhóm C7 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3

Nhóm C8 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3

Nhóm C17 -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl -CH=CHCOOH -CH=CHCOOH -CH2CH2COO-Phytyl

Liên kết C17-C18 Đơn Đơn Kép Đơn Kép

Tần suất Phổ biến Đa số thực vật Các loại tảo khác nhau Các loại tảo khác nhau Vi khuẩn lam (cyanobacteria)

Cấu trúc chung của các diệp lục tố a, b và d

Cấu trúc chung của các diệp lục tố c1, và c2

Quang hợp

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Lá cây: nơi thực hiện quá trình quang hợp ở thực vật.Quang hợp là quá trình thu nhận năng lượng ánh sáng Mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn để tạo ra hợp chất hữu cơ phục vụ bản thân cũng như làm nguồn thức ăn cho hầu hết các sinh vật trên Trái đất. Trong các chuỗi thức ăn tự nhiên, các sinh vật quang dưỡng (sống nhờ nguồn năng lượng do quang hợp) thường là những mắt xích đầu tiên; nghĩa là các sinh vật còn lại đều sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp phục vụ nhu cầu dinh dưỡng của chúng. Do vậy, quang hợp là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng bậc nhất trên Trái đất, vì nó tạo năng lượng cho sự sống trong sinh quyển. Quá trình quang hợp cũng sản sinh ra khí ôxy, tạo nên một bầu khí quyển chứa nhiều ôxy cho Trái đất, một bầu khí quyển vốn dĩ chỉ chứa nitơ và cácbônic trước khi có sinh vật quang dưỡng.

Ở thực vật, quá trình quang hợp chủ yếu được thực hiện nhờ diệp lục (chlorophyll nghĩa là màu xanh lục). Sắc tố này thường chứa trong các bào quan gọi là lục lạp. Mặc dù, hầu hết các phần của nhiều loài thực vật đều có màu xanh, năng lượng của quá trình quang hợp chủ yếu được thu nhận từ lá. Một số loài vi khuẩn quang dưỡng không sử dụng chlorophyll của thực vật (tảo và cyanobacteria) mà dùng một sắc tố tương tự gọi là bacteriochlorophylls và quá trình quang hợp của các vi khuẩn không sản sinh ôxy.

[sửa] Lịch sử

Các sinh vật đầu tiên trên Trái đất xuất hiện cách đây khoảng 3,5 - 4 tỉ năm tổng hợp thức ăn cho chúng từ những vật chất vô cơ bằng sự hóa tổng hợp (chemosynthesis), tức là lấy năng lượng từ các phản ứng hóa học từ các chất vô cơ như H2, NH4, H2S. Ngày nay, các sinh vật này vẫn còn tồn tại trong những môi trường rất đặc biệt như trong các hố xí, suối nước nóng có lưu huỳnh và các miệng núi lửa trên các sàn đại dương, được gọi là các sinh vật yếm khí. Sau đó xuất hiện nhóm sinh vật có khả năng hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp ra các hợp chất hữu cơ phức tạp, sự quang tổng hợp (photosynthesis), thường được gọi tắt là sự quang hợp, đây là một quá trình sinh học, chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Các sinh vật quang hợp đầu tiên này không tạo ra ôxy.

Về sau một số sinh vật có khả năng sử dụng nước cho sự quang hợp, tạo ra O2, dần dần tích tụ trong khí quyển, một số sinh vật tiến hóa khác có khả năng sử dụng O2 xúc tác trong các phản ứng để giải phóng năng lượng trong các phân tử thức ăn. Quá trình này được gọi là sự hô hấp hiếu khí (aerobic respiration). Sự quang hợp sử dụng CO2 và H2O tạo ra từ sự hô hấp hiếu khí và sự hô hấp hiếu khí thì sử dụng thức ăn và O2 sinh ra từ sự quang hợp.

Cả 2 loại sinh vật này được gọi chung là sinh vật tự dưỡng-tự tổng hợp chất hữu cơ từ vật chất vô cơ, phân biệt với sinh vật dị dưỡng phải lấy thức ăn hữu cơ từ môi trường chung quanh, chúng tiêu thụ các sinh vật tự dưỡng.

[sửa] Ý nghĩa

Là nguồn duy nhất để tạo ra năng lượng nuôi sống mọi sinh vật trên Trái Đất; bù đắp lại những chất hữu cơ đã tiêu hao trong quá trình sống; cân bằng khí CO2 và O2 trong không khí; quang hợp liên quan đến mọi hoạt động sống kinh tế của con người.

Có thể phân chia vai trò của quang hợp ra làm ba mảng chính:

Tổng hợp chất hữu cơ: thông qua quang hợp, cây xanh tạo ra nguồn chất hữu cơ là tinh bột là đường glucozo.

Tích luỹ năng lượng: mỗi năm, cây xanh tích lũy một nguồn năng lượng khổng lồ.

Điều hoà không khí: cây xanh khi quang hợp giúp điều hoà lượng hơi nước, CO2 và O2 trong không khí, góp phần điều hoà nhiệt độ không khí.

Các giai đoạn chính của quá trình quang hợp :

Pha sáng: Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hoá năng lượng của ánh sáng đã được diệp lục hấp thu thành năng lượng của các liên kết hoá học trong ATP và NADPH

Nơi diễn ra pha sáng là màng Tilacoid

Cách thức tiến hành: Trong pha sáng diễn ra quá trình quang phân ly nước (phân tử nước bị phân ly dưới tác động của năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ). Quá trình quang phân ly này diễn ra tại xoang của Tilacôit theo sơ đồ phản ứng sau:

2H2O ------> 4H + 02

Các electron xuất hiện trong quá trình quang phân ly nước đền bù lại các electron của diệp lục a bị mất khi diệp lục này tham gia truyền electron cho các chất khác. Các proton đến khử NADP+ (nicôtinamit ađênin đinuclêôtit phôtphat dạng ôxi hoá) thành dạng khử (NADPH)

Sản phẩm của pha sáng gồm có : ATP, NADPH và ôxi

2Pha tối: Pha tối(pha cố định CO2) diễn ra trong chất nền strôma của lục lạp

Carotenoid

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn. Hiện nay người ta đã tìm được 600 loại carotenoid, sắp xếp theo hai nhóm, xanthophylls và carotene.

Khác với cây cỏ, con người không thể tự tổng hợp ra carotenoid mà sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vâ.t nhằm bảo vệ bản thên mình. Carotenoid giúp chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngòai.

Thiên nhiên có đến khỏang 600 lọai carotenoid khác nhau, trong đó có 50 lọai carotenoid hiện diện trong thực phâ?m. Thế nhưng trong máu của người có khỏang 15 lọai được tìm thâ'y và chúng đang được chứng minh là đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người.

Carotenoid không phải là tên riêng của một châ't nào mà là tên của một nhóm các hợp châ't có công thức câ'u tạo tương tự nhau và tác dụng bảo vệ cơ thể cũng tương tự nhau. Carotenoid khá quen thuộc với chúng ta là bêta-caroten hay còn gọi là tiền châ't của vitamin A. Trong mâ'y năm gâ'n đây người ta còn nói nhiều đến các carotenoid khác như lycopen, lutein và zeaxanthin,... Theo Forum Sinh Học Việt Nam http://sinhhocvietnam.com

Lá

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Một chiếc láLá hay lá cây là một bộ phận của thực vật bậc cao có chức năng quang hợp. Lá cây chứa nhiều tế bào mô dậu và nhiều lục lạp. Lá cây có chức năng quang hợp, dự trữ chất dinh dưỡng, nước, thoát hơi nước, tham gia vào quá trình hút nước và khoáng của rễ cây.

Mục lục [ẩn]

1 Cấu tạo

1.1 Cuống lá

1.2 Gân lá

1.3 Phiến lá

2 Hình thái

2.1 Các loại lá cơ bản

2.2 Sắp xếp trên cành

3 Vai trò

4 Xem thêm

5 Liên kết ngoài

[sửa] Cấu tạo

[sửa] Cuống lá

Cuống lá là phần gắn liền giữ phiến lá và thân cành, cuống lá có chức năng nâng đỡ phiến lá và dẫn truyền chất dinh dưỡng giữa thân cây và phiến lá. Cuống lá có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau tùy vào điều kiện. Đôi khi cuống lá còn đóng vai trò quang hợp (xem thêm cuống dạng lá).

[sửa] Gân lá

Gân lá có cấu tạo hệ gân nhiều gân gốcLà bộ phận đóng vai trò xương sống cho phiến lá, nâng đỡ phiến lá và dẫn truyền chất dinh dưỡng. Người ta thường phân gân lá thành các cấp khác nhau (cấp 1, 2, 3) tùy thuộc vào vị trí so với cuống lá. Gân lá có cấu tạo giống như là cuống lá.

Gân lá có các dạng hình phân bố khác nhau:

Song song: Ví dụ: lá tre, trúc.

Lông chim: Đa số có ở các loài thực vật bậc cao.

Vấn hợp: Ví dụ: lá ổi, lá các loài trâm.

[sửa] Phiến lá

là phần rộng của lá. phiến lá có 2 mặt, mặt trên gọi là bụng, mặt dưới gọi là lưng. Lá thường có mầu xanh lục nhờ vào chất diệp lục, đôi khi lá có mầu sắc khác do diệp lục bị che khuất bởi sắc tố khác. Mép phiến lá là một đặc điểm để phân biệt các loại lá:

+ Có loại lá mép nguyên như lá bàng

+ Có loại lá mép răng cưa nhọn như lá cây hoa hồng

+ Có loại lá xẻ không quá 1/4 phiến lá

+ Có loại lá chẻ, vết chẻ bằng 1/4 phiến lá

+ Có loại lá khía, vết khía quá 1/4 phiến lá hoặc sát gân lá chính

[sửa] Hình thái

Đặc điểm hình thái bên ngoài của lá rất quan trọng cho việc mô tả đặc điểm của loài thực vật, có ý nghĩa trong khoa học và đời sống sản xuất.

[sửa] Các loại lá cơ bản

Dựa theo hình khối cơ bản, phân loại thành:

Lá hình kim.

Lá hình vẩy.

Lá hình phiến (lá rộng).

Lá hình dải.

[sửa] Sắp xếp trên cành

Dựa vào cách đính của lá trên thân cành:

Mọc cách (mọc sole):

Mọc đối:

Mọc vòng:

Mọc cách vòng:

[sửa] Vai trò

Lá cây có vai trò quan trọng trong đời sống sinh lý của cây. Lá cây là cơ quan chủ yếu biến năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học (với đa số loài thực vật bậc cao).

Trong quan hệ tương tác với các loài sinh vật khác, lá cây là điểm đầu của các chuỗi thức ăn (là thức ăn chủ yếu của đa số các loài sinh vật tiêu thụ bậc 1). Lá cây có vai trò chủ đạo trong đời sống của các sinh giới.

[sửa] Xem thêm

Lục lạp

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Lục lạp nhìn rõ trong tế bào thực vật .Lục lạp là một trong ba dạng lạp thể (vô sắc lạp, sắc lạp, lục lạp) chỉ có trong các tế bào có chức năng quang hợp ở thực vật. Lục lạp thường có hình bầu dục. Mỗi lục lạp được bao bọc bởi màng kép(hai màng), bên trong là khối cơ chất không màu - gọi là chất nền (stroma) chứa prôtein ưa nước và các hạt nhỏ (grana). Số lượng lục lạp trong mỗi tế bào không giống nhau, phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng của môi trường sống và loài.

Dưới kính hiển vi điện tử ta thấy mỗi hạt grana nhỏ có dạng như một chồng tiền xu gồm các túi dẹp (gọi là tilacoit (thylakoid)). Trên bề mặt của màng tilacoit có hệ sắc tố (chất diệp lục và sắc tố vàng) và các hệ enzim sắp xếp một cách trật tự, tạo thành vô số các đơn vị cơ sở dạng hạt hình cầu, kích thước từ 10-20nm gọi là đơn vị quang hợp. Trong lục lạp có chứa ADN và riboxom nên nó có khả năng tổng hợp protein cần thiết cho mình.

Lục lạp chứa nhiều enzim chứng tỏ có nhiều phản ứng trao đổi chất khác nhau xảy ra trong đó.Những enzim này là: invectaza, amilaza, proteaza, catalaza,...cũng như những phức hợp enzim thực hiện phản ứng Hill fotforin hóa hợp, sự tổng hợp liên kết peptit, những liên kết axit béo và sự tổng hợp phốtpho, lipit.

Lục lạp không chỉ có bộ mày quang hợp hoàn chỉnh, mà cả hệ thống tổng hợp prôtein riêng,màng của lục lạp giúp xảy ra sự trao đổi điều hòa giữa các chất với tế bào chất, và ngay cả những thông tin di truyền dưới dạng ADN lạp thể.

[sửa] Chức năng

Lục lạp là nơi thực hiện chức năng quang hợp của tế bào thực vật, tạo ra năng lượng cho tế bào thực vật.

Thực vật C3

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Chu trình CalvinCố định cacbon C3 là một kiểu trao đổi chất để cố định cacbon trong quang hợp ở thực vật. Quá trình này chuyển hóa điôxít cacbon và ribuloza bisphotphat (RuBP, một đường chứa 5-cacbon) thành 3-photphoglyxerat thông qua phản ứng sau:

6 CO2 + 6 RuBP → 12 3-photphoglyxerat

Phản ứng này diễn ra ở mọi thực vật như là bước đầu tiên trong chu trình Calvin. Ở thực vật C4, điôxít cacbon được tạo ra từ malat và tham gia vào phản ứng này chứ không phải trực tiếp từ không khí.

Các loài thực vật nào chỉ tồn tại duy nhất theo kiểu cố định cacbon C3 được gọi là thực vật C3 và chúng có xu hướng phát triển tốt trong các khu vực với các điều kiện sau: cường độ ánh sáng Mặt Trời và nhiệt độ là vừa phải, hàm lượng điôxít cacbon là khoảng 200 ppm hoặc cao hơn, nước ngầm đầy đủ. Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh, là xuất hiện trước thực vật C4 và hiện nay vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái Đất.

Thực vật C3 phải sinh sống tại các khu vực với nồng độ điôxít cacbon cao là do RuBisCO thông thường kết hợp phân tử ôxy vào RuBP thay vì phân tử điôxít cacbon. Điều này phá vỡ RuBP thành phân tử đường 3-cacbon có thể còn lại trong chu trình Calvin, cùng hai phân tử glycolat và hai phân tử này bị ô xi hóa thành điôxít cacbon, làm lãng phí năng lượng của tế bào. Nồng độ cao của điôxít cacbon làm giảm cơ hội để RuBisCO kết hợp với phân tử ôxy. Thực vật C4 và thực vật CAM có cơ chế thích nghi cho phép chúng tồn tại trong các khu vực mà tại đó thực vật không thể lấy được nhiều điôxít cacbon.

Dấu hiệu đồng vị của thực vật C3 chỉ ra mức độ suy kiệt C13 cao hơn ở thực vật C4.

Thực vật C4

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Tổng quan về cố định cacbon C4Cố định cacbon C4 là một trong ba phương pháp, cùng với cố định cacbon C3 và quang hợp CAM, được thực vật trên đất liền sử dụng để "cố định" điôxít cacbon (liên kết các phân tử CO2 dạng khí thành các hợp chất hoà tan trong thực vật) để sản xuất đường thông qua quang hợp. Các loài thực vật sử dụng cơ chế cố định cacbon C4 được gọi chung là thực vật C4.

Cùng với quang hợp CAM, cố định cacbon C4 là sự hoàn thiện của chiến lược cố định cacbon C3 đơn giản và cổ hơn, nhưng hiện vẫn được phần lớn các loài thực vật sử dụng. Cả hai phương pháp này đều là cách thức vượt qua xu hướng của RuBisCO (enzym đầu tiên trong chu trình Calvin-Benson) trong quang hô hấp (lãng phí năng lượng bằng cách sử dụng ôxy để phá vỡ các hợp chất cacbon thành CO2). Thực vật C4 cách ly RuBisCO ra khỏi ôxy trong không khí, cố định cacbon trong các tế bào thịt lá và sử dụng oxaloaxetat cùng malat để chuyên chở cacbon đã cố định tới RuBisCO và phần còn lại của chu trình Calvin-Benson được cô lập trong các tế bào bó màng bao. Các hợp chất trung gian đều chứa 4 nguyên tử cacbon, vì thế mà có tên gọi C4.

Mục lục [ẩn]

1 Cơ chế

2 Giải phẫu lá C4

3 Sự tiến hóa và ưu thế của cơ chế C4

4 Xem thêm

[sửa] Cơ chế

Cơ chế C4 được M. D. Hatch và C. R. Slack, hai nhà nghiên cứu người Australia, phát hiện năm 1966, vì thế đôi khi nó còn được gọi là cơ chế Hatch-Slack.

Ở thực vật C3, bước đầu tiên trong các phản ứng phụ thuộc ánh sáng của quang hợp là quá trình cố định CO2 bằng enzym RuBisCO thành 3-photphoglyxerat. Tuy nhiên, do hoạt động kép caxboxylaza / oxygenaza của RuBisCO, nên một lượng chất nền bị ôxi hóa thay vì bị cacboxylat hóa, tạo ra sự thất thoát chất nền và làm tiêu hao năng lượng, người ta gọi là quang hô hấp (hay hô hấp sáng). Nhằm tránh hiện tượng quang hô hấp, thực vật C4 đã phát triển một cơ chế nhằm chuyển giao CO2 tới enzym RuBisCO có hiệu quả hơn. Chúng sử dụng kiểu lá đặc biệt của mình, trong đó lạp lục tồn tại không những chỉ ở các tế bào thịt lá thuộc phần bên ngoài của lá (tế bào mô giậu) mà còn ở các tế bào bó màng bao. Thay vì cố định trực tiếp trong chu trình Calvin-Benson, CO2 được chuyển hóa thành axít hữu cơ chứa 4-cacbon và có khả năng tái sinh CO2 trong các lạp lục của các tế bào bó màng bao. Các tế bào bó màng bao sau đó có thể sử dụng CO2 này để sinh ra các cacbohydrat theo kiểu cố định cacbon C3 thông thường.

Bước đầu tiên trong cơ chế này là cố định CO2 bằng enzym photphoenolpyruvat cacboxylaza (PEP cacboxylaza) tồn tại trong các tế bào thịt lá:

PEP cacboxylaza + PEP + CO2 → oxaloaxetat

PEP cacboxylaza có động lực học Michaelis-Menten (Km) thấp hơn cho CO2 - và vì thế có ái lực cao hơn RuBisCO. Ngoài ra, O2 là chất nền rất kém cho enzym này. Vì vậy, ở các nồng độ tương đối thấp của CO2, phần lớn CO2 sẽ được cố định theo cơ chế này.

Sản phẩm thông thường được chuyển hóa thành malat, một hợp chất hữu cơ đơn giản, và nó được vận chuyển tới các tế bào bó màng bao, vây quanh gân lá gần đó, tại đây nó được decacboxylat hóa để giải phóng CO2, và điôxít cacbon sẽ tham gia vào chu trình Calvin-Benson. Quá trình decacboxylat hóa giải phóng pyruvat để vận chuyển ngược trở lại thịt lá và bị photphorylat hóa trong phản ứng được pyruvat orthophotphat dikinaza (PPDK) xúc tác, để tái sinh PEP bằng cách mất đi của nhóm phốtpho và một phân tử ATP.

Do mọi phân tử CO2 đều bị cố định hai lần, cơ chế C4 là tiêu tốn năng lượng hơn so với cơ chế C3. Cơ chế C3 đòi hỏi 18 ATP để tổng hợp một phân tử glucoza trong khi cơ chế C4 đòi hỏi 30 ATP. Nhưng do nếu khác đi thì các thực vật nhiệt đới sẽ mất trên một nửa cacbon quang hợp trong quang hô hấp, nên cơ chế C4 là cơ chế thích nghi để giảm thiểu thất thoát.

Có một vài biến thể của cơ chế này:

Axít 4-cacbon được vận chuyển từ các tế bào thịt lá có thể là malat như trên đây, nhưng cũng có thể là aspartat.

Axít 3-cacbon được vận chuyển ngược từ các tế bào bó màng bao về các tế bào thịt lá có thể là pyruvat như trên đây, nhưng cũng có thể là alanin.

Enzym xúc tác quá trình decacboxylat hóa trong các tế bào bó màng bao là khác nhau, tùy theo loài. Ở ngô và mía, enzym là NADP-malic enzym, ở kê nó là NAD-malic enzym còn trong cỏ Guinea (Panicum maximum) thì enzym đó là PEP cacboxykinaza.

[sửa] Giải phẫu lá C4

Thực vật C4 có giải phẫu lá đặc trưng. Các bó mạch của chúng được bao quanh bằng hai vòng tế bào. Vòng trong, được gọi là các tế bào bó màng bao, chứa các lạp lục giàu tinh bột thiếu hạt khác với các lạp lục trong các tế bào thịt lá có ở vòng ngoài. Vì thế, các lạp lục được gọi là lưỡng hình. Giải phẫu đặc biệt này được gọi là giải phẫu Kranz (Kranz-Crown/Halo). Chức năng chủ yếu của giải phẫu Kranz là cung cấp một khu vực trong đó điôxít cacbon có thể được tập trung đặc hơn xung quanh RuBisCO, vì thế làm giảm quá trình quang hô hấp. Nhằm tạo thuận lợi cho việc duy trì nồng độ cao hơn đáng kể của điôxít cacbon trong bó màng bao so với trong thịt lá, lớp ranh giới của giải phẫu Kranz có độ dẫn thấp đối với điôxít cacbon, một tính chất có thể được tăng cường bởi sự có mặt của chất bẩn (dải Caspary).

Mặc dù phần lớn thực vật C4 biểu lộ giải phẫu Kranz, nhưng có một loạt các loài vận hành chu trình C4 hạn chế mà không có bất kỳ mô bó màng bao riêng biệt nào. Suaeda aralocaspica, Bienertia cycloptera và Bienertia sinuspersici là các loài thực vật đất liền sinh sống trong các vùng trũng khô mặn tại các sa mạc Trung và Tây Á. Các loài thực vật này thể hiện sự vận hành cơ chế tích tụ điôxít cacbon C4 một tế bào, nó là độc đáo nhất trong số các cơ chế C4 đã biết. Mặc dù giải phẫu tế bào của các loài này là hơi khác nhau, nhưng nguyên lý cơ bản là chất lưu chứa đầy các không bào được sử dụng để chia tách tế bào thành các khu vực tách biệt. Các enzym cacboxylat hóa trong tế bào chất vì thế có thể được giữ tách rời ra khỏi các enzym decacboxylaza và RuBisCO trong các lạp lục, một hàng rào khuyếch tán có thể được thiết lập giữa các lạp lục (chứa RuBisCO) và tế bào chất. Điều này cho phép thiết lập một khu vực kiểu bó màng bao và một khu vực kiểu thịt lá trong phạm vi một tế bào. Mặc dù điều này cho phép cơ chế C4 hạn chế có thể vận hành, nhưng nó là tương đối không hiệu quả, do có nhiều rò rỉ CO2 từ khu vực xung quanh RuBisCO có thể diễn ra. Cũng có chứng cứ về thực vật thủy sinh phi-Kranz như thủy thảo (Hydrilla verticillata) thể hiện cơ chế quang hợp C4 trong các điều kiện nóng ấm, mặc dù cơ chế để giảm thiểu rò rỉ CO2 từ khu vực xung quanh RuBisCO hiện tại vẫn chưa được làm rõ.

[sửa] Sự tiến hóa và ưu thế của cơ chế C4

Thực vật C4 có một số ưu thế cạnh tranh khi so với các thực vật chỉ có kiểu cố định cacbon C3 thông thường trong các điều kiện khô hạn, nhiệt độ cao cũng như khi bị hạn chế về nitơ hay điôxít cacbon. Kiểu cố định cacbon C4 đã tiến hóa on at least 18 independent occasions in different groups of plants, so is an example of tiến hóa hội tụ. Thực vật sử dụng cơ chế trao đổi chất C4 bao gồm mía, ngô, lúa miến, kê châu Phi, dền, cỏ Wobsqua[cần dẫn nguồn] v.v. Thực vật C4 đã phát sinh trong đại Tân Sinh và chỉ trở nên phổ biến kể từ thế Miocen. Ngày nay, chúng chiếm khoảng 5% sinh khối thực vật trên Trái Đất và khoảng 1% về số loài đã biết. Các loài này chủ yếu tập trung tại khu vực nhiệt đới trong đó nhiệt độ cao của không khí tạo ra khả năng cao hơn cho hoạt động ôxi hóa của RuBisCO, và điều này làm tăng tốc độ quang hô hấp ở thực vật C3.

Thực vật CAM

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới: menu, tìm kiếm

Dứa là một loài thực vật CAM.Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism (trao đổi chất axít Crassulacea), là một kiểu cố định cacbon phức tạp trong một số thực vật quang hợp. CAM là cơ chế thông thường tìm thấy trong các thực vật sinh sống trong các điều kiện khô hạn, bao gồm các loài tìm thấy trong sa mạc (ví dụ, xương rồng hay dứa). Nó được đặt tên theo họ thực vật mà cơ chế này lần đầu tiên được phát hiện ra, là họ Cảnh thiên (Crassulaceae, bao gồm các loài thực vật mọng nước như cảnh thiên, thuốc bỏng v.v).

[sửa] Tổng quan

Các thực vật có cơ chế thích nghi để có thể phát triển tốt trong điều kiện khí hậu khô cằn được gọi là thực vật chịu hạn hay thực vật ưa khô. Một số thực vật chịu hạn có các lá nhỏ và dày với tỷ số diện tích bề mặt so với thể tích là nhỏ. Chúng cũng có thể có lớp cutin dày để bảo vệ chúng không bị khô héo. Các khí khổng có thể bị chìm xuống thành các hốc lõm. Một vài thực vật chịu hạn rụng lá vào mùa khô. Một số khác, như xương rồng, lan và dứa có thể lưu giữ nước trong các không bào. Một số thực vật chịu hạn thực hiện cơ chế quang hợp theo kiểu CAM.

Thực vật CAM đóng kín các khí khổng trong thời gian ban ngày nhằm giữ gìn nước bằng cách ngăn cản quá trình thoát-bốc hơi nước. Các khí khổng sẽ được mở ra vào thời gian ban đêm lạnh và ẩm hơn, cho phép chúng hấp thụ điôxít cacbon để sử dụng trong quá trình cố định cacbon. Quá trình này được bắt đầu khi hợp chất 3-cacbon là photphoenolpyruvat được cacboxylat hóa thành oxaloaxetat và nó sau đó bị khử để tạo ra malat. Thực vật CAM lưu trữ các trung gian 4-cacbon này cùng các hợp chất hữu cơ đơn giản khác trong các không bào của chúng. Muối malat dễ dàng bị phá vỡ thành pyruvat và CO2, sau đó pyruvat được photphorylat hóa để tái sinh photphoenolpyruvat (PEP). Trong thời gian ban ngày, axít malic bị chuyển ra khỏi các không bào và bị phân tách ra để tạo thành CO2 sao cho nó có thể được enzym RuBisCO sử dụng trong chu trình Calvin-Benson trong chất nền đệm của lạp lục. Bằng cách này nó làm giảm tốc độ thoát-bốc hơi nước trong quá trình trao đổi khí, CAM cho phép các loài thực vật này có thể phát triển bình thường trong các điều kiện môi trường mà nếu khác đi thì là quá khô hạn đối với sự phát triển của chúng, hay ít nhất ra là làm cho chúng có thể chịu đựng được các điều kiện cực kỳ khô hạn.

CAM là tên gọi lấy theo họ Crassulaceae, trong đó có chứa loài Crassula argenteaỞ một vài phương diện, CAM tương tự như kiểu quang hợp C4, ngoại trừ một điều là thực vật CAM không chứa các tế bào bó màng bọc. Thực vật C4 bắt CO2 trong một kiểu mô tế bào (thịt lá) và sau đó di chuyển nó tới kiểu mô khác (các tế bào bó màng bao) sao cho quá trình cố định cacbon có thể diễn ra thông qua chu trình Calvin-Benson. Ngoài ra, trao đổi chất C4 diễn ra liên tục khi còn có ánh nắng, trong khi CAM chỉ diễn ra ban đêm. Vì thế, trao đổi chất C4 về mặt tự nhiên là tách rời cố định CO2 ra khỏi chu trình Calvin-Benson, trong khi trao đổi chất CAM tạm thời tách rời cố định CO2 ra khỏi chu trình này.

Thực vật CAM có khả năng giữ nước rất tốt, cũng như rất hiệu quả trong việc sử dụng nitơ. Tuy nhiên, chúng là không hiệu quả trong việc hấp thụ CO2, do vậy chúng là các loại cây phát triển chậm khi so sánh với các loài thực vật khác. Ngoài ra, thực vật CAM cũng tránh quang hô hấp. Enzym chịu trách nhiệm cố định cacbon trong chu trình Calvin, Rubisco, không thể phân biệt CO2 với ôxy. Kết quả là thực vật sử dụng năng lượng để phá vỡ các hợp chất cacbon. Quá trình tốn kém này diễn ra khi nồng độ ôxy bên trong lá là quá cao, cụ thể là trong các thực vật C3