CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN TIN TẾ BÀO MÃ: SI11 PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Những năm cuối kỷ 20, lĩnh vực sinh học phân tử tế bào gây ấn tượng mạnh tín hiệu tế bào (cell signaling) phát triển nhanh tiếp tục tiến triển kỉ 21 E.W Sutherland người mở đầu cho nghiên cứu thông điệp (messenger) hóa học tác động chúng lên đường tín hiệu - dịch chuyển (signal-transduction) Ông nhận giải Nobel năm 1971 công trình nghiên cứu Sự giao lưu thông tin (communication) cấp độ tế bào có ý nghĩa sống sống Mối quan hệ tế bào-tế bào đặc biệt quan trọng sinh vật đa bào Hàng tỷ tế bào thể người động thực vật khác truyền thông tin lẫn để thiết lập điều phối xác hài hòa cho phát triển thể từ hợp tử thành mô, quan khác nhau, hoạt động sống bình thường sinh sản tạo hệ Tín hiệu tế bào không phần quan trọng vi sinh vật đơn bào, sinh vật nhân sơ Prokaryotae lẫn nhân chuẩn Eukaryotae, chúng bắt cặp (mating) sinh sản hữu tính Tuy nhiên, chương trình Sinh học THPT kiến thức truyền tín hiệu tế bào hạn chế.Do đó, để cập nhật nội dung kiến thức giúp học sinh có tài liệu ôn tập, củng cố kiến thức kì thi học sinh giỏi, thi đại học tiến hành xây dựng nội dung chuyên đề: "Truyền tin tế bào" Mục đích: - Cung cấp kiến thức trao đổi thông tin tế bào - Xây dựng hệ thống câu hỏi liên quan đến trao đổi thông tin tế bào, từ rèn luyện kĩ trả lời câu hỏi cho học sinh PHẦN HAI: NỘI DUNG I Sự tiến hoá hoạt động truyền tin tế bào: Tế bào "nói" với tế bào "nghe" cách tế bào "nghe" đáp lại tín hiệu? Hãy tiếp cận câu hỏi trước tiên việc quan sát liên lạc sinh vật chúng cửa ngõ giúp hiểu vai trò truyền tin tế bào trình tiến hoá sống trái đất Ở vi khuẩn Escherichia coli (E coli), thụ thể (receptor) bề mặt tế bào đường tín hiệu (signaling pathways) giúp tế bào đáp ứng với thay đổi nồng độ phosphate bên chất dinh dưỡng khác Trong tượng giao nạp hay tiếp hợp (conjugation), hai tế bào E coli khác (F– F+ Hfr) nhờ tín hiệu gặp để trao đổi thông tin di truyền Các vi sinh vật nhân chuẩn đơn bào (nấm men, nấm mốc) tiết pheromon (chất dẫn dụ) để phối hợp tế bào tham gia vào trình sinh sản biệt hoá điều kiện môi trường Nấm men Saccharomyces cerevisiae có tế bào gồm kiểu bắt cặp (mating type) a α, mà kết hợp loại tế bào tạo hợp tử lưỡng bội (2n NST) dẫn đến giảm phân tạo giao tử đơn bội (n) cho sinh sản hữu ;-tính.Các yếu tố bắt cặp nấm men S cerevisiae kiểu phát tín hiệu nhờ pheromon tế bào Ở tín hiệu bề mặt tế bào chuyển thành đáp ứng tế bào đặc thù thường gồm chuỗi bước gọi đường truyền tín hiệu Có nhiều đường truyền tín hiệu đưụơc nghiên cứu nấm mem động vật.điều đáng ngạc nhiên chế phân tử trình truyền tín hiệu nấm mem động có vú giống cách đặc biệt, dù tổ tiên chung hai sinh vật phân li ước tính cách tỷ năm Như vậy, truyền tín hiệu thông tin tế bào xuất sớm, cách nhiều tỷ năm tiến hóa sinh giới Điều khẳng định thêm tầm quan trọng sống chế tinh vi phức tạp II Tín hiệu tế bào: - Tín hiệu điện học: tín hiệu điện hóa, chênh lêch điện màng, tín hiệu dẫn truyền sợi trục nơ-ron thần kinh - Tín hiệu vật lý: nhiệt độ, ánh sáng tác động tiếp xúc trực tiếp hai tế bào - Tín hiệu hóa học: hóc-môn, sản phẩm tuyến tiết, tín hiệu nội tiết (endocrine), ngoại tiết (paracrine), tự tiết (autocrine) - Tín hiệu tổng hợp: Những tín hiệu hình thành giấc mơ, tưởng tượng… Ngoài ra, người ta chia tín hiệu tế bào thành hai nhóm : - Tín hiệu sơ cấp: phân tử protein hooc-mon, chất hóa học, chất khí… nhân biết gắn với thụ thể - Tín hiệu thứ cấp phân tử đặc hiệu có kích thước nhỏ cAMP, Ca++ … Trong tế bào có nhiều loại phân tử tín hiệu khác : - Nhóm tín hiệu peptid, hormon: insulin, glucagon, prolactic, FSH - Nhóm phân tử neurohormon: oxytocin, endorphin - Nhóm phân tử có chất hormon, nhân tố sinh trưởng, chất điều hòa hoạt động tế bào: EGF, FGF, IL-2, erythropoietin - Nhóm phân tử tín hiệu có chất lipid steroid: testosteron, estradiol, cortisol - Nhóm phân tử tín hiệu chất khí: NO, CO - Nhóm phân tử tín hiệu thần kinh: acetylcholin, serotonin, dopamin - Nhóm phân tử tín hiệu nucleotid, vitamin A, acid béo III Các phương thức truyền tin: 3.1 Truyền tin trực tiếp: 3.1.1 Qua mối nối tế bào: Như biết tế bào liên lạc trông qua tiếp xúc trực tiếp Cả tế bào động vật tế bào thực vật có cầu nối tế bào Mỗi có cầu nối này, tế bào chất tế bào lân cận nối thông sang Trong trường hợp vậy, chất truyền tín hiệu hoà tan phần bào tương "tự do" qua lại tế bào liền - Qua khe (tế bào động vật): Hình 1: Các mối nối tế bào động vật - Qua cầu sinh chất (tế bào thực vật): Hình 2: Các mối nối tế bào thực vật 3.1.2 Nhận biết qua bề mặt tế bào: Tế bào động vật thông tin với thông qua tiếp xúc trực tiếp phân tử bề mặt tiếp xúc trực tiếp giữ phân tử bề mặt tế bào liên kết với màng Kiểu truyền tin có vai trò quan trọng nhiều trình chẳng hạn đáp ứng miễn dịch hay trình phát triển phôi Hình 3: Các mối nối tế bào thực vật 3.2 Truyền tin gián tiếp: Trong nhiều trường hợp, phân tủ truyền tin tiết từ tế bào truyền tin, phân tử di chuyển khoảng cách tác động lên tế bào khác Hình 4: (a) Truyền tín hiệu cận tiết (b) Truyền tín hiệu qua xinap (c) Truyền tín hiệu qua hoocmon 3.2.1 Truyền tín hiệu cận tiết: - Một tế bào tiết tác động lên tế bào đích bên cạnh việc giải phóng phân tử điều hòa cục ( ví dụ: yếu tố dinh trưởng - gồm hợp chất có vai trò thúc đẩy tế bào liền kề tăng trưởng phân chia) vào dịch ngoại bào - Nhiều tế bào đồng thời tiếp nhận đáp ứng với nhiều phân tử điều hòa cục tiết từ tế bào gần chúng Kiểu truyền tin gọi truyền tin cận tiết 3.2.2 Truyền tín hiệu qua xinap: - Đây hình thức truyền tin xuất hệ thần kinh động vật - Một tín hiệu điện dọc tế bào thần kinh kích hoạt tế bào tiết tín hiệu hóa học, phân tử khuếch tán qua xinap -> Kích thích tế bào đích - Truyền tín hiệu thực vật chưa biết rõ thực vật có thành tế bào nên có lẽ sử dụng chế truyền tin cục mức độ khác với động vật 3.2.3 Truyền tín hiệu nội tiết: - Cả tế bào động vật thực vật dùng chất hóa học gọi hoocmon để truyền tin qua khoảng cách xa - Trong trình truyền tin động vật qua khoảng cách xa thông qua hệ tuần hoàn, gọi truyền tin nội tiết - Các hoocmon thực vật di chuyển theo mạch dẫn, phổ biến chúng tiếp cận với tế bào đích việc di chuyển qua tế bào việc khuếch tán dạng khí 3.2.4.Quá trình truyền tin qua hệ thần kinh: Quá trình truyền tin qua hệ thần kinh đựơc xem ví dụ truyền tin qua khoảng cách xa Một tín hiệu thần kinh truyền theo dây thần kinh qua xinap đến tế bào thần kinh khác lại chuyển thành tín hiệu điện để truyền tiếp Theo cách tín hiệu thần kinh có chuyển dọc theo chuỗi tế bào thần kinh Tác động tín hiệu truyền tin kích thích hay ức chế IV Cơ chế truyền tin: Gồm giai đoạn là: Tiếp nhận, truyền tải đáp ứng Phân tử tín hiệu ngoại bào Thu Protein thụ thể nhận Màng sinh chất tế bào mục tiêu Các protein tín hiệu nội bào Dịch chuyển Các enzyme Các protein Các protein trao đổi chất điều hòa gen khung sườn Thay đổi đổi chất chất Thay đổi biểu gen Đáp trả Thay đổi trao hình dạng hay vận động Các protein hiệu ứng (Effector protein) Hình 5: Sơ đồ đơn giản nêu khái quát trình truyền tín hiệu tế bào 4.1 Giai đoạn 1: Tiếp nhận tín hiệu - Thông qua loại thụ thể: thụ thể màng thụ thể nội bào - Chúng đóng vai trò quan trọng việc chuyển tín hiệu thu cho tế bào xử lý - Chúng thay đổi cấu trúc tính chất ,đảm bảo trình tiếp nhận tín hiệu có hiệu Hình 6: Thụ thể tiếp nhận tín hiệu 4.1.1 Thụ thể màng: Trường hợp chất truyền tin không cần phải qua màng sinh chất * Thụ thể kết cặp G – protein: - Là thụ thể liên kết màng sinh chất hoạt động nhờ hỗ trợ G – protein, tức protein liên kết với phân tử cao GTP - Các protein thụ thể kết cặp G – protein có cấu trúc giống cách rõ rệt, loại có chuỗi có cấu trúc bậc dạng xoắn α xuyên qua màng sinh chất, đầu thò có tác dụng liên kết đặc trưng với chất truyền tin - Mỗi loại thụ quan liên kết với prôtêin G thường liên kết với chất gắn đặc trưng Hình 7: Thụ thể kết cặp G - protein Thụ thể protein G Protein G Protein effector bất hoạt bất hoạt Protein G hoạt hóa Hình 8: Các thụ thể gắn-protein G làm biến dạng protein phía tế bào chất * Thụ thể kinaza – tyrosine: - Kinaza thụ quan xuyên màng có đầu đặc trưng với chất gắn, đầu thò vào tế bào chất có chức enzim màng sinh chất, có chức photphorin hoá tức gắn nhóm photphat vào amino axit tyrosine prôtêin enzim có chứa tyrosine - Một phức hệ kinaza – tyrosine đồng thời hoạt hóa nhiều đường truyền tin dẫn đến đáp ứng tế bào khác Vị trí liên kết chất gắn Các amino acid Các protein kinase - thụ thể Hình 9: Thụ thể kinaza – tyrosine Chú thích: (1) Trước phân tử tín hiệu đính kết, thụ thể tồn chuỗi polypeptit riêng rẽ (2) Khi phân tử tín hiệu liên kết vào thụ thể, làm cho hai chuỗi polipepyit thụ thể kết hợp với nhau, hình thành nên gọi "phức kép" (3) "Phức kép" hoạt hoá vùng kinase chuỗi polipetit, kinase bổ sung nhóm phôtphat từ phân tử ATP vào phần đuôi chuỗi pôlipetit khác (4) Lúc protein thụ thể hoạt hoá protein truyền tin đặc thù bên tế bào nhận Mỗi protein hoạt hoá kích hoạt đường truyền tín hiệu dẫn đến đáp ứng tế bào * Thụ thể kênh ion: - Là loại thụ thể màng có vùng hoạt động “cổng” thụ thể thay đổi hình dạng - Mỗi phân tử truyền tin liên kết, giống chất gắn với protein thụ thể, cổng đóng mở, cho phép ngăn cản ion đặc hiệu qua kênh gắn liền với thụ thể tạo nên điện màng 10 truyền Nhờ trình phosphoryl hóa làm cho tín hiệu tiếp tục khuếch đại truyền đến phận, bào quan tế bào, truyền từ tế bào sang tế bào khác Hình 12: Chuỗi bậc thang protein kinase (Protein Kinase Cascade) 4.2.2 Khuếch đại tín hiệu: Các phân tử tín hiệu sơ cấp sau tiếp nhận thụ thể khuếch đại sơ nhờ vai trò enzym Sau tín hiệu sơ cấp chuyển hóa thành tín hiệu thứ cấp khuếch đại lên nhiều lần qua nhiều bước trung gian Khuếch đại tín hiệu thực chất trình phosphoryl hóa nhờ tham gia protein kinase enzym đặc hiệu khác 13 Hình 13: Sự khuếch đại tín hiệu Nhờ trình khuếch đại mà tín hiệu yếu trờ thành mạnh Sau khuếch đại, tín hiệu tiếp tục truyền đến phận cần thiết tế bào tế bào đích khác 4.2.3 Quá trình truyền tín hiệu: Gồm giai đoạn: - Tín hiệu sơ cấp thụ thể tiếp nhận, sau nhờ protein truyền khuếch đại( phosphoryl hóa) thành tín hiệu thứ cấp - Tín hiệu thứ cấp tiếp tục khuếch đại nhờ phosphoryl hóa protein mang trước đưa tới tế bào trả lời Truyền tín hiệu trình phức tạp gồm hàng loạt phản ứng nhau, phối hợp chặt chẽ với 14 Hình 14: Quá trình truyền tín hiệu 4.2.4 Các đường dẫn truyền tín hiệu: * Con đường cAMP: Tín hiệu sơ cấp thụ thể G-protein tiếp nhận, hoạt hóa tiểu phần anpha protein-G Nhờ tiểu phần anpha hoạt hóa, enzym adenynyl cyclase từ vô hoạt trở nên có hoạt tính, xúc tác cho trình từ ATP tạo thành cAMP (tín hiệu thứ cấp).Các phân tử cAMP khuếch tán tế bào, xúc tác protein serin/thểonin kinase thành dạng hoạt tính (gọi protein kinase A) Protein kinase A xúc ác trình phosphoryl hóa phân tử protein khác 15 Hình 15: đường dẫn truyền tín hiệu qua AMPv * Con đường qua kênh iôn ( kênh Ca2+): - Thụ thể G-protein tiếp nhận tín hiệu sơ cấp, phân tử hoạt hóa kích thích enzym phospholipase C Enzym xúc tác trình phản ứng phân cắt PIP (Phosphatidyl inositol-bisphosphate) tạo thành DAG (diacylglycerol) IP3( inositol triphosphate) - IP3 tín hiệu thứ cấp tác động vào thụ thể ion Ca2+ màng lưới nội chất, giải phóng ion Ca2+ tế bào chất.Các ion Ca2+ tín hiệu thứ cấp, lại tiếp tục kích hoạt protein truyền khác theo mục đích truyền tín hiệu Hình 16 Hệ thống thông điệp thứ cấp IP3 DAG 16 - Các ion calcium lúc ảnh hưởng đến hoạt tính protein tế bào, kể protein kinase C Ca2+ gắn vào protein kênh Ca2+, kích hoạt phóng thích bổ sung Ca2+ Ion calcium gắn vào calmodulin (tên gọi protein gắn calcium), mà hoạt hóa số protein định - Khí nitric oxide (NO) phát thông điệp thứ cấp nhà khoa học nghiên cứu hiệu ứng acetylcholine, chất gây giãn trơn mạch máu Acetylcholine kích thích đường IP3 tạo dòng vào Ca2+, mà dẫn đến gia tăng mức thông điệp thứ cấp khác cGMP Thông điệp kích thích kinase cascade dẫn đến giãn Tuy nhiên, đường trao đổi chất không hoạt động mô động mạch cô lập, thiếu bao biểu bì (endothelial lining) Đã phát NO, tạo tế bào biểu bì, cần thiết Acetylcholine làm tăng mức Ca2+ tế bào biểu bì, chúng làm hoạt hóa NO synthase enzyme tạo NO NO khuếch tán nhanh từ tế bào biểu bì đến tế bào trơn kế cận Trong tế bào trơn, NO hoạt hóa enzyme guanylyl cyclase, kích thích hình thành cGMP Tế bào biểu bì Tế bào trơn Hình 17: NO hoạt hóa enzyme guanylyl cyclase kích thích hình thành cGMP * Con đường Ras (Ras protein inhibition) => MAP kinase: - Ras phần chuỗi bậc thang protein kinase ảnh hưởng đến phân bào Con đường gọi cascade (chuỗi bậc thang) kinase phosphoryl hóa bước - Sau tín hiệu thụ thể RTK tiếp nhận, tín hiệu truyền đến phân tử protein Ras hoạt tính Qua số giai đoạn trung gian, tín hiệu khuếch đại 17 chuyển đến protein MAP kinase (MAPK) Nhờ ATP tế bào làm cho MAP kinase có hoạt tính MAPK đưa vào nhân kích hoạt nhân tố phiên mã Hình 18: Con đường Ras => MAP kinase * Sơ đồ tóm tắt đường truyền tín hiệu nội bào: 18 Các protein điều hòa gen Các protein mục tiêu Hình 19: Các đường truyền tín hiệu nội bào song song Giai đoạn 3: Đáp ứng tế bào - Cuối cùng, đường truyền tín hiệu dẫn đến điều hòa hay số hoạt động tế bào Đáp ứng cuối đường truyền xuất nhân tế bào tế bào chất theo cách sau: + Tế bào phát tín hiệu điều khiển phiên mã điều khiển hoạt động tế bào chất + Nhiều đường truyền tín hiệu cuối điều hòa hoạt động sinh tổng hợp protein, thông thường việc bật tắt số gen nhân + Đôi đường truyền tín hiệu điều hòa hoạt tính protein trình tổng hợp chúng, qua trực tiếp ảnh hưởng đến protein biểu chức nhân tế bào - Tùy theo loại tín hiệu tác động, loại tế bào nhận thụ thể khác nhau, tốc độ trả lời tín hiệu khác Quá trình trả lời tín hiệu chia làm nhóm: trả lời nhanh trả lời chậm + Tín hiệu từ thụ thể màng đưa đến protein truyền tế bào chất, tiếp đến phận trả lời: nhanh (1 giây đến vài phút) 19 + Tín hiệu từ thụ thể màng truyền vào nhân, huy tông hợp protein truyền tế bào chất, tiếp đến phận trả lời: chậm (vài phút đến hàng giờ) Hình 20: Thụ thể tế bào – đáp ứng điều khiển phiên mã nhân tế bào V Câu hỏi ôn tập: Câu hỏi trắc nghiệm: Các chuỗi photporyl hóa liên quan đến loạt protein kinase có hiệu truyền tin tế bào vì: a Chúng có tính đặc trưng cho loài b Chúng dẫn đến đáp ứng tế bào khác c Chúng khuếch đại tín hiệu ban đầu lên nhiều lần d Chúng trung hòa tác động bất lợi photphotase e Số phân tử enzym cần dùng cố định Sự liên kết phân tử tín hiệu vào loại thụ thể trực tiếp dẫn đến thay đổi nồng độ phân bố ion hai phía màng sinh chất? a Kinase-tyrosine-thụ thể b Thụ thể kết cặp G-protein c Phức kép kinase-tyrosine-thụ thể hoạt hóa d Kênh ion đóng mở chất gắn e Thụ thể bên tế bào Điểm đặc trưng hoạt hóa kinase-tyrosine-thụ thể a Sự hình thành phức kép photphoryl hóa b Sự liên kết IP3 20 c Một chuỗi photphoryl hóa d Thủy phân GTP e Thay đổi hình dạng protein kênh vận chuyển Quan sát gợi ý Sutherland có mặt chất truyền tin thứ tác động epinephrine tế bào gan? a Hoạt tính enzim tỉ lệ thuận với lượng canxium bổ sung vào dịch chiết tế bào b Các nghiên cứu thụ thể epinephrine chất gắn c Sự phân giải protein xuất epinephrin bổ sung vào chứa tế bào nguyên vẹn d Sự phân giải glicogen quan sát thấy epinephrin glicogen photphorylase bổ sung đồng thời e Epinephrin biết có ảnh hưởng khác đến tế bào khác Sự photphoryl hóa cách phổ biến thường liên quan đến tượng sau trừ: a Điều hòa phiên mã phân tử tín hiệu ngoại bào b Hoạt hóa enzim c Hoạt hóa thụ thể kết cặp G-protein d Hoạt hóa kinase-tyrosine thụ thể e Hoạt hóa phân tử protein- kinase Các phân tử tín hiệu tan lipit testosteron vượt qua màng tất tế bào ảnh hưởng đến tế bào đích vì: a Chỉ có tế bào đích trì phân đoạn AND thích hợp b Các thụ thể bên tế bào có tế bào đích c Phần lớn tế bào NST Y cần thiết d Chỉ có tế bào đích có enzim phần bào tương truyền tín hiệu từ testosteron e Chỉ tế bào đích testosteron khởi đầu chuỗi photphoryl hóa dẫn đến hoạt hóa yếu tố phiên mã Hãy xem đường sau : epinephrin → thụ thể kết cặp với G- protein → Gprotein→ adenylyl cylclase → cAMP Chất tin hiệu thứ hai gì? a cAMP b G-protein c GTP d Adenylyl cyclase e Thụ thể kết cặp với G-protein Kết hoạt động bơm ion a tan tế bào b sai khác điện qua màng c co nguyên sinh d tế bào tích điện dương Bệnh đái tháo đường tip II (thường phát triển sau tuổi 40) có nguyên nhân liên quan đến thụ quan nào? a Thụ quan liên kết với prôtêin G b Thụ quan - tirôzinkinaza c Thụ quan - kênh iôn d Cả thụ quan 10 Đặc trưng thụ thể liên kết với prôtêin G 21 a thường liên kết với chất gắn đặc trưng b đồng thời hoạt hóa nhiều đường truyền tin dẫn đến đáp ứng tế bào khác c liên kết với chất d nằm trong tế bào chât 5.2 Câu hỏi tự luận: Câu 1: Protein kinase vai trò trình truyền tín hiệu ? Trả lời : - Protein kinase enzim chuyển nhóm photphat từ ATP sang phân tử protein khác thường làm hoạt hóa protein - Nhiều đường truyền tin tập hợp chuỗi tương tác protein kinase mà protein kinase phophoryl hóa trở thành trạng thái hoạt hóa, sau lại photphoryl hóa pr kinase chuỗi truyền C - Chuỗi truyền truyền tín hiệu từ tế bào tới protein gây đáp ứng tế bào Câu 2: Bằng cách đáp ứng tế bào đích hoocmon khuếch đại hàng triệu lần ? Trả lời : Tại bước chuỗi phản ứng hoạt hóa theo trình tự, phân tử hay ion định hoạt hóa nhiều phân tử thành dạng hoạt động bước Câu 3: Với phân tử tín hiệu mà tế bào xảy đáp ứng khác ? Trả lời : - Thụ thể khác tiếp nhận phân tử tín hiệu gây đáp ứng khác tế bào khác - Các tế bào có thụ thể có tham gia protein khác tế bào khác Câu 4: Tại người bị tiêu chảy nhiễm vi khuẩn nhanh chóng mắc bệnh tiêu chảy cấp không điều trị kịp thời gây tử vong ? Trả lời : - Vi khuẩn gây tiêu chảy cư trú lớp lót ruột tiết độc tố - Độc tố làm biến đổi G-protein việc đường điều hòa lượng muối nước - Do G-protein bị biến đổi nên GTP không bị thủy phân thành GDP làm cho enzim adenylyl cylase đươc hoạt hóa → cAMP tạo - Nồng độ cAMP tế bào ông tiêu hóa cao làm chúng tiết lượng muối lớn kèm theo nước Câu 5: Tại cafein có tác dụng không gây buồn ngủ ? Trả lời : - Cafein có cấu tạo gần giống với andesin, cafein chất ức chế cạnh tranh với andesin nên cafein gắn vào thụ thể màng sau xinap không gây ức chế hoạt động hệ thần kinh 22 - Cafein chất ức chế enzim cAMP- photphodiesteaza nên cAMP không bị phân hủy thành ATP nên adrenalin giải phóng gây hưng phấn hệ thần kinh → không gây buồn ngủ Câu 6: Nếu tiêm HM kích hoạt sắc tố (MSH) vào dịch mô da ếch da ếch trở nên đen thẫm, tiêm vào bên tế bào biểu bì da tác dụng, sao? Trả lời MSH HM có chất prôtêin nên muốn có tác dụng phải thụ quan màng TB biểu bì nhận biết liên kết với chúng Phức hợp HM - thụ quan phát động phản ứng chất thông tin thứ hai AMPv, kích thích phân bố hạt mêlanin ngoại vi tế boà biểu bì da Câu 7: Các nhận định sau hay sai? Giải thích? a Các hoocmoon steroit gắn vào thụ quan màng để truyền tín hiệu b Chất gắn chất truyền tin thứ c Việc hình thành chất truyền tin thứ nhằm khuếch đại lượng thông tin d Trên màng sau xinap thụ quan tiếp nhận chất trung gian thần kinh đồng thời kênh iôn Trả lời a Sai Hoocmon steroit có chất lipit, vận chuyển trực tiếp qua màng thu nhận nhờ thụ quan tế bào chất b Sai Chất gắn chất truyền tin thứ c Đúng d Đúng Câu 8: a Chất adrênalin gây đáp ứng tế bào gan phản ứng phân giải glicôgen thành glucôzơ, tiêm adrênalin vào tế bào gan không gây đáp ứng Giải thích có tượng trên? b Các tế bào thể động vật truyền tin với cách tế bào tiết tín hiệu, tế bào tiếp nhận tín hiệu Hãy nêu cách tiếp nhận tín hiệu tế bào? Trả lời a - Adrênalin (epinephrin) tác động lên tế bào gan cách liên kết đặc thù với thụ thể màng, - Phức hệ [adrênalin/thụ thể] hoạt hóa prôtêin G, prôtêin G hoạt hóa enzym adênylat – cyclaza, enzym phân giải ATP → AMP vòng (cAMP), cAMP hoạt hóa enzym kinaza, enzym chuyển nhóm phosphat hoạt hoá enzym glicôgen phosphorylaza enzym xúc tác phân giải glicôgen thành glucôzơ Tiêm adrênalin trực tiếp vào tế bào không gây đáp ứng thiếu thụ thể màng b Các cách tiếp nhận tín hiệu tế bào: + Nhận tín hiệu thụ thể màng tế bào + Nhận tín hiệu thụ thể tế bào chất 23 Câu 9: a) Đáp ứng tế bào với tín hiệu phụ thuộc yếu tố ? b) Tại tế bào gan tim tiếp xúc với tín hiệu (hoormon) có máu chúng đáp ứng với tín hiệu mà không đáp ứng với tín hiệu khác c) Có loại tế bào đáp ứng với loại tín hiệu cách đáp ứng chúng lại khác nhau? Trả lời a Đáp ứng tế bào phụ thuộc: + Đặc thù protein thụ thể + Đặc thù protein truyền tin + Đặc thù protein thực đáp ứng b - Các tế bào khác có thụ thể khác (do chúng biểu nhóm gen khác nhau) c + Các tế bào khác có thụ thể giống nhau, tiếp nhận kích thích giống protein truyền tin khác nên đáp ứng khác + Các tế bào có liên hệ chéo đường truyền tin nên đáp ứng với tín hiệu khác Câu 10: Chất acetylcholine chất gây giãn trơn mạch máu Bằng kiến thức truyền tin tế bào, giải thích tượng giãn cơ? Trả lời - Tại tế bào biểu bì: + Phân tử tín hiệu acetylcholine liên kết vào thụ thể màng sinh chất dẫn đến hoạt hoá phospholipase C phân cắt loại phospholipid màng tạo IP3 + IP3 liên kết vào kênh calcium đóng mở IP3 mạng nội chất màng sinh chất, khiến mở ra, làm cho nồng độ Ca2+ tế bào chất tăng lên, Ca2+ hoạt hoá enzim NO synthase tạo NO - Tại tế bào trơn: + NO khuếch tán nhanh từ tế bào biểu bì đến tế bào trơn kế cận để hoạt hoá enzim guanynyl cylcase xúc tác trình chuyển hoá GTP thành cGMP kích thích Ca2+ di chuyển vào mạng nội chất qua kênh calcium + Nồng độ Ca2+ tế bào trơn giảm khiến cho phần đầu myosin tách khỏi actin gây tượng giãn Câu 11: Adrenalin loại hoocmon gây đáp ứng tế bào gan phản ứng phân giải glycogen thành glucozo, hoocmon testosterone hoạt hóa gen quy định tổng hợp enzim gây phát triển tính trạng sinh dục thứ cấp nam giới Cơ chế thu nhận truyền đạt thông tin qua màng loại hoocmon có khác nhau? Trả lời - Đối với adrelanin : + Không trực tiếp qua màng, nên tế bào đích thu nhận nhờ thụ thể đặc trưng màng →phức hệ Adrelanin – thụ quan 24 + Phức hệ Adrelanin – thụ quan hoạt hóa pr Gs màng → hoạt hóa ezim adenicylaza → xúc tác chuyển hóa ATP thành AMP vòng → AMP vòng kích hoạt enzim phân giải glycogen thành glucozơ - Đối với testostereon: Là loại HM steroid vận chuyển qua màng vào tế bào chất → liên kết với thụ quan nội bào → phức hệ testostereon – thụ quan Phức hệ vào nhân tế bào hoạt hóa gen qui định tổng hợp enzim protein gây phát triển tính trạng sinh dục thứ cấp nam Câu 12: a Sự truyền tín hiệu từ thụ thể insulin gây hậu gì? Giải thích? b Trong trình truyền tin có sử dụng chung số protein Điều có ý nghĩa gì? Trả lời a - Có thể gây hậu ngắn hạn dài hạn: + Trường hợp ngắn hạn: insulin kích thích khả tế bào hấp thu glucozo Đó hậu co đương truyền tín hiệu khởi việc gắn insulin vào thụ thể + Trường hợp dài hạn: insulin kích thích tổng hợp protein mới, protein tham gia vận chuyển cholesterol lipit khác vào huyết tương b - Giúp tế bào tiết kiệm số protein cần tổng hợp cho hoạt động sống - Một số protein di chuyển với nhờ liên kết với phân tử protein khung => tăng tốc độ tính xác trình truyền tin tế bào Câu 13: Mô tả đường tín hiệu auxin thực vật? Trả lời Trong vắng mặt auxin, protein kìm hãm (repressor) phiên mã (gọi Aux/IAA) gắn ức chế protein điều hòa gen (gọi nhân tố đáp lại-auxin, ARF –auxin-response factor), mà cần cho phiên mã gen đáp lại auxin Các protein receptor auxin chủ yếu nhân phần phức hợp ligase ubiquitin Khi hoạt hóa gắn auxin, phức hợp receptor-auxin phục hồi (recruit) phức hợp ubiquitin ligase làm ubiquityl hóa protein Aux/IAA, đánh dấu chúng cho phân hủy proteasome ARF lúc tự hoạt hóa phiên mã gen chịu trách nhiệm-auxin Có nhiều ARF, protein Aux/IAA, receptor auxin hoạt động Câu 14: Nguyên nhân bệnh đái tháo đường tip II gì? Trả lời Bệnh đái tháo đường tip II (thường phát triển sau tuổi 40) có nguyên nhân sai lệch thụ quan insulin nên insulin không truyền đạt thông tin để phát huy tác dụng làm giảm lượng glucozơ máu (khác với đái tháo đường tip I dạng thiều hẳn HM insulin tế bào tuyền tuỵ không sản xuất insulin sai lệch di truyền - xuất trẻ) Câu 15: HM glucagon tuyến tuỵ tiết có tác dụng hoạt hoá tế bào gan phân giải glicogen thành glucôzơ Em mô tả chế tác động truyền tin glucagôn tế bào gan? 25 Trả lời Glucagon đóng vai trò tín hiệu chất gắn (ligand) có khả liên kết đặc trưng với thụ quan màng Phức hệ ligand- receptor đến lượt lại làm hoạt hoá protein bên cạnh gọi protein - truyền đạt (protein Gs) Sự hoạt hóa protein Gs kéo theo chuyển đổi GDP thành GTP Dưới tác dụng GTP, Gs thay đổi hình thù liên kết với ezim nội màng adenincyclaza Enzim hoạt hoá biến đổi ATP thành AMPv Khi trình hoạt hoá xong, HM glucagon tách khỏi thụ quan màng lấy lại hình thù ban đầu, thông tin truyền vào tế bào Với lượng HM 10-8 - 10-12 mol sinh lượng AMPv 10-3 mol, thông tin khuếch đại 105 - 109 lần AMPv hạot hoá enzim photphorilaza enzim có tác dụng phân giải glicogen glucozơ PHẦN BA: KẾT LUẬN Kết luận: Chuyên đề "Truyền tin tế bào" tập trung vào hai nội dung Nội dung thứ là: Cung cấp kiến thức truyền tin tế bào Nội dung thứ hai sưu tầm số câu hỏi trắc nghiệm tự luận để làm rõ nội dung lý thuyết, qua giúp học sinh rèn luyện kĩ trả lời câu hỏi, đồng thời giúp giáo viên giảng dạy thuận lợi Đề nghị: Việc tìm hiểu, nghiên cứu chế tiếp nhận xử lý thông tin tế bào cần thiết để đem lại hiểu biết phương hướng ứng dụng đa dạng công nghệ sinh học Khi nắm rõ chất cấu hoạt động trao đổi thông tin tế bào, thật hữu ích muốn can thiệp vào hoạt động sống chủng mô hoạt động theo ý muốn Chúng thúc đẩy phát triển ngành sinh học phân tử, đặc biệt việc tìm kiếm phương pháp chữa trị bệnh tật củng cố sức khỏe cho người Thế kỷ 21, kỷ công nghệ sinh học, để làm chủ kiến thức liên quan đến sống hiểu biết trao đổi thông tin tế bào thiếu Tuy nhiên, điều kiện thời gian viết chuyên đề hạn chế Vì vậy, kết nghiên cứu bước đầu, hy vọng có đề tài nghiên cứu sâu sắc truyền tin tế bào từ ứng dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, ứng dụng ngành Sinh học khác Chuyên đề hẳn không tránh khỏi thiếu sót, nên mong nhận góp ý tận tình bạn đồng nghiệp để chuyên đề hoàn thiện hơn! 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ sinh học PGS TS Nguyễn Như Hiền NXB Việt Nam, 2011 Giáo trình Sinh học tế bào PGS.TS Nguyễn Như hiền NXB Giáo dục, 2008 Sinh học, Campbell Reece, NXB Giáo dục, 2011 Tài liệu chuyên sinh hoc trung học phổ thông Sinh học tế bào Nguyễn Như Hiền (chủ biên) NXB Giáo dục Việt Nam, 2011 Tế bào học (Tái lần thứ 2) Nguyễn Như Hiền, Trịnh Xuân Hậu NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004 27 [...]... con đường truyền tín hiệu nội bào: 18 Các protein điều hòa gen Các protein mục tiêu Hình 19: Các con đường truyền tín hiệu nội bào song song 4 3 Giai đoạn 3: Đáp ứng tế bào - Cuối cùng, 1 con đường truyền tín hiệu sẽ dẫn đến sự điều hòa 1 hay 1 số hoạt động của tế bào Đáp ứng ở cuối con đường truyền như vậy có thể xuất hiện trong nhân tế bào hoặc trong tế bào chất theo các cách sau: + Tế bào phát tín... trong tế bào Sự biến đổi này trực tiếp ảnh hưởng đến hoạt tính của tế bào (3) Khi chất gắn tách khỏi thụ thể, cổng đóng lại và ion không đivào được tế bào nữa 4.1.2 Thụ thể trong tế bào (thụ thể nội bào) : - Trường hợp này chất truyền tin phải qua màng sinh chất -> chất truyền tin có thể là hoocmon như steroit, thyroit (không tan trong nước), hoặc chất khí có kích thước nhỏ như NO - Thụ thể trong tế bào. .. phát hiện ra rằng NO, được tạo ra do các tế bào biểu bì, cũng cần thiết Acetylcholine làm tăng mức Ca2+ trong các tế bào biểu bì, chúng làm hoạt hóa NO synthase là enzyme tạo NO NO khuếch tán nhanh từ các tế bào biểu bì đến các tế bào cơ trơn kế cận Trong các tế bào cơ trơn, NO hoạt hóa enzyme guanylyl cyclase, kích thích sự hình thành cGMP Tế bào biểu bì Tế bào cơ trơn Hình 17: NO hoạt hóa enzyme guanylyl... Sai Chất gắn là chất truyền tin thứ nhất c Đúng d Đúng Câu 8: a Chất adrênalin gây đáp ứng ở tế bào gan bằng phản ứng phân giải glicôgen thành glucôzơ, nhưng khi tiêm adrênalin vào tế bào gan thì không gây được đáp ứng đó Giải thích tại sao có hiện tượng trên? b Các tế bào của cơ thể động vật có thể truyền tin với nhau bằng cách tế bào này tiết ra các tín hiệu, còn tế bào kia tiếp nhận tín hiệu Hãy... thông tin đã được truyền vào trong tế bào Với lượng HM 10-8 - 10-12 mol sẽ sinh ra lượng AMPv là 10-3 mol, như vậy thông tin đã khuếch đại 105 - 109 lần AMPv hạot hoá enzim photphorilaza là enzim có tác dụng phân giải glicogen là glucozơ PHẦN BA: KẾT LUẬN 1 Kết luận: Chuyên đề "Truyền tin tế bào" tập trung vào hai nội dung cơ bản Nội dung thứ nhất là: Cung cấp các kiến thức về truyền tin tế bào Nội... nhận kích thích giống nhau nhưng do protein truyền tin khác nhau nên đáp ứng khác nhau + Các tế bào con có sự liên hệ chéo giữa các con đường truyền tin nên đáp ứng với các tín hiệu khác nhau Câu 10: Chất acetylcholine là chất gây giãn cơ trơn của mạch máu Bằng kiến thức về sự truyền tin giữa các tế bào, hãy giải thích hiện tượng giãn cơ? Trả lời - Tại tế bào biểu bì: + Phân tử tín hiệu acetylcholine... phân giải glicôgen thành glucôzơ Tiêm adrênalin trực tiếp vào trong tế bào không gây đáp ứng do thiếu thụ thể màng b Các cách tiếp nhận tín hiệu của tế bào: + Nhận tín hiệu bằng thụ thể trên màng tế bào + Nhận tín hiệu bằng thụ thể trong tế bào chất 23 Câu 9: a) Đáp ứng của tế bào với các tín hiệu phụ thuộc yếu tố nào ? b) Tại sao cả tế bào gan và cơ tim cùng tiếp xúc với các tín hiệu (hoormon) có trong... độ Ca2+ trong tế bào chất tăng lên, Ca2+ hoạt hoá enzim NO synthase tạo NO - Tại tế bào cơ trơn: + NO khuếch tán nhanh từ tế bào biểu bì đến các tế bào cơ trơn kế cận để hoạt hoá enzim guanynyl cylcase xúc tác quá trình chuyển hoá GTP thành cGMP kích thích Ca2+ di chuyển vào mạng nội chất qua kênh calcium + Nồng độ Ca2+ trong tế bào cơ trơn giảm khiến cho phần đầu của myosin tách khỏi actin gây hiện... ngoại bào b Hoạt hóa enzim c Hoạt hóa thụ thể kết cặp G-protein d Hoạt hóa các kinase-tyrosine thụ thể e Hoạt hóa các phân tử protein- kinase 6 Các phân tử tín hiệu tan trong lipit như testosteron có thể vượt qua màng của tất cả các tế bào nhưng chỉ ảnh hưởng đến các tế bào đích bởi vì: a Chỉ có tế bào đích mới duy trì được các phân đoạn AND thích hợp b Các thụ thể bên trong tế bào chỉ có ở tế bào đích... các thụ thể, được chuyển hóa thành các tín hiệu thứ cấp và đuợc khuếch đại sơ bộ sau đó được chuyển tới các protein 12 truyền Nhờ các quá trình phosphoryl hóa làm cho tín hiệu được tiếp tục khuếch đại và truyền đến các bộ phận, các bào quan của tế bào, hoặc truyền từ tế bào này sang tế bào khác Hình 12: Chuỗi bậc thang protein kinase (Protein Kinase Cascade) 4.2.2 Khuếch đại tín hiệu: Các phân tử tín