Trao Đổi Chất Qua Màng Tế Bào
Vận chuyển thụ động · Vận chuyển chủ động · Thẩm thấu & môi trường · Nhập bào – xuất bào
- Vật chất rất đa dạng: từ ion nhỏ → đại phân tử (protein, DNA), thậm chí cả tế bào (bạch cầu nuốt vi khuẩn).
- Màng có tính thấm chọn lọc – chỉ cho những chất nhất định đi qua.
- Tế bào lấy vào: đường đơn, amino acid, nucleotide, acid béo, vi lượng,…
- Tế bào thải ra: $\text{CO}_2$, sản phẩm phế thải.
▸ 3 hình thức vận chuyển chính
- ① Vận chuyển thụ động: xuôi gradient, KHÔNG tốn ATP.
- ② Vận chuyển chủ động: ngược gradient, CẦN ATP.
- ③ Vận chuyển nhờ biến dạng màng: cho đại phân tử, CẦN ATP (nhập bào, xuất bào).
Vận chuyển thụ động là sự khuếch tán các chất từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp (xuôi chiều gradient) → KHÔNG tiêu tốn ATP.
▸ A. Khuếch tán đơn giản (qua lớp kép phospholipid)
Lớp kép phospholipid kị nước, chỉ những chất sau mới đi qua được:
- Phân tử không phân cực, kích thước nhỏ: $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$, $\text{N}_2$,…
- Phân tử nước ($\text{H}_2\text{O}$) – tuy phân cực nhưng kích thước rất nhỏ vẫn đi qua được (chậm).
• Các ion ($\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cl}^-$,…) – nhỏ nhưng mang điện tích.
• Chất phân cực, kích thước lớn: glucose, amino acid, saccharose,…
▸ B. Khuếch tán tăng cường (qua protein xuyên màng)
Dành cho những chất KHÔNG qua được lớp phospholipid: ion, chất phân cực, glucose, amino acid,…
- Protein kênh: tạo lỗ/đường ống cho từng loại chất đi qua. VD: kênh aquaporin chuyên vận chuyển nước (~$3$ tỉ phân tử/giây).
- Protein mang: liên kết với chất → biến đổi cấu hình → đưa chất qua màng.
- Tính đặc thù cao: mỗi kênh chỉ vận chuyển những chất nhất định.
- Tế bào điều chỉnh tốc độ bằng cách tăng/giảm số kênh hoặc đóng/mở kênh.
Nước đi từ nơi nồng độ chất tan thấp → nơi nồng độ chất tan cao.
Nước có thể qua màng theo $2$ cách: khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid (chậm) hoặc qua kênh aquaporin (nhanh).
▸ 3 loại môi trường & hiện tượng ở tế bào
Nước đi RA ngoài
→ TB co lại
Cân bằng
→ TB giữ nguyên
Nước đi VÀO
→ TB trương lên
| Môi trường | Tế bào động vật (không có thành) | Tế bào thực vật (có thành) |
|---|---|---|
| Ưu trương | Co lại | Co nguyên sinh – chất nguyên sinh tách khỏi thành tế bào |
| Đẳng trương | Giữ nguyên hình dạng | Giữ nguyên hình dạng |
| Nhược trương | Trương lên, có thể VỠ (đặc biệt hồng cầu) | Trương lên, KHÔNG vỡ (thành TB tạo lực cản) |
Khối nguyên sinh chất (chất nguyên sinh + màng sinh chất) co lại, tách khỏi thành tế bào. Thành tế bào vẫn giữ nguyên hình dạng.
Tế bào chết không còn co nguyên sinh vì màng đã mất tính thấm chọn lọc → thí nghiệm co nguyên sinh dùng để kiểm tra tế bào sống/chết.
• Với tế bào người: đẳng trương → tế bào niêm mạc không bị ảnh hưởng.
• Với vi khuẩn (kích thước nhỏ, nồng độ chất tan nội bào thấp hơn): ưu trương → vi khuẩn mất nước, hạn chế sinh sôi → đó là lí do súc miệng nước muối giúp giảm vi khuẩn.
→ CẦN tiêu tốn ATP
Cơ chế: tế bào sử dụng các protein kênh đặc biệt hoạt động như bơm protein, dùng năng lượng ATP để bơm chất ngược chiều gradient.
▸ Vai trò quan trọng
- Khi nghỉ ngơi, cơ thể vẫn dùng khoảng $40\%$ năng lượng cho vận chuyển chủ động.
- Tế bào thận dùng tới $90\%$ năng lượng để lọc máu, tái hấp thu glucose & amino acid từ nước tiểu trở lại máu.
- Tế bào niêm mạc dạ dày bơm $\text{H}^+$ và $\text{Cl}^-$ vào dạ dày → tạo môi trường acid để tiêu hoá & diệt khuẩn.
▸ So sánh thụ động – chủ động
• KHÔNG tốn ATP
• Qua phospholipid hoặc protein kênh
• VD: $\text{O}_2$ vào tế bào, glucose vào ruột non
• CẦN ATP
• Qua bơm protein đặc biệt
• VD: bơm $\text{Na}^+$–$\text{K}^+$, tái hấp thu ở thận
Dành cho các đại phân tử (protein, đường đa, DNA) có kích thước quá lớn, không thể đi qua protein xuyên màng. Tất cả các hình thức này đều tiêu tốn ATP.
▸ A. Nhập bào (ngoài → trong)
Màng tế bào bao bọc lấy vật cần vận chuyển → tạo túi vận chuyển tách khỏi màng → vào tế bào chất.
VD: Bạch cầu "nuốt" vi khuẩn.
Tế bào "chọn" được chất nhờ protein thụ thể trên màng (ẩm bào nhờ thụ thể).
VD: Cholesterol trong máu (dạng lipoprotein) liên kết thụ thể trên màng → màng lõm vào → tạo túi → vào tế bào chất.
▸ B. Xuất bào (trong → ngoài)
- Đưa các chất kích thước lớn ra khỏi tế bào.
- Cơ chế: chất cần đưa ra được bao bọc trong túi vận chuyển → túi di chuyển đến màng → liên kết với màng → giải phóng chất ra ngoài.
- VD: protein sữa được xuất bào ở tế bào tuyến sữa; tiết hormone, enzyme tiêu hoá.
▸ Bảng so sánh
| Tiêu chí | Thực bào | Ẩm bào | Xuất bào |
|---|---|---|---|
| Chiều | Ngoài → trong | Ngoài → trong | Trong → ngoài |
| Đối tượng | Phân tử lớn, tế bào | Giọt dịch, chất tan | Protein, hormone |
| Năng lượng | Tốn ATP | Tốn ATP | Tốn ATP |
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm sơ đồ tư duy, các dạng bài tập mở rộng (tính tốc độ thẩm thấu, áp suất thẩm thấu,…) và bảng sai lầm thường gặp, các em đọc bài viết bên dưới:
Vận chuyển thụ động – chủ động – nhập/xuất bào, cơ chế thẩm thấu, ví dụ thực tế, sơ đồ tư duy & sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 25 câu bám sát SGK Sinh Học 10!
Cùng luyện Bài 10 – Trao đổi chất qua màng tế bào!
25 câu: 20 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú