Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Câu hỏi mở đầu
Đề bài: Hình bên là ảnh chụp một tế bào u sắc tố chứa protein phát huỳnh quang màu xanh đang ẩm bào thuốc nhuộm màu hồng. Rất nhiều bệnh ở người liên quan đến rối loạn cơ chế vận chuyển các chất qua màng tế bào. Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào diễn ra như thế nào?
Lời giải:
Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào diễn ra theo các hình thức chính:
- Vận chuyển thụ động: các chất di chuyển qua màng theo chiều gradient nồng độ (từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp), không tiêu tốn năng lượng.
- Ví dụ: khuếch tán khí $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ qua màng; thẩm thấu của nước.
- Vận chuyển chủ động: các chất di chuyển qua màng ngược chiều gradient nồng độ (từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao), tiêu tốn năng lượng ATP.
- Ví dụ: tế bào thận hấp thu lại glucose từ nước tiểu vào máu.
- Nhập bào và xuất bào (qua biến dạng của màng):
- Nhập bào: màng tế bào lõm vào để đưa các chất từ bên ngoài vào trong (ẩm bào với chất lỏng, thực bào với chất rắn).
- Xuất bào: màng tế bào đẩy các chất từ bên trong ra ngoài.
→ Nhờ các cơ chế này, tế bào luôn duy trì được sự trao đổi chất với môi trường, đảm bảo các hoạt động sống diễn ra bình thường.
II. Các cơ chế trao đổi chất qua màng tế bào
1. Vận chuyển thụ động
Câu 1 trang 67
Đề bài: Trao đổi chất ở tế bào là gì? Những loại chất nào có thể đi qua được lớp kép phospholipid, chất nào không? Giải thích.
Lời giải:
a) Khái niệm: Trao đổi chất qua màng tế bào là quá trình vận chuyển các chất ra, vào tế bào qua màng tế bào.
b) Các chất qua lớp kép phospholipid:
- Đi qua được: các phân tử không phân cực và các phân tử có kích thước nhỏ (như $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$, nước,…).
- Không đi qua được: các ion (dù kích thước nhỏ), các phân tử phân cực, các phân tử có kích thước lớn.
Giải thích: Lớp kép phospholipid có tính kị nước, không phân cực ở phần đuôi acid béo bên trong → chỉ cho các phân tử không phân cực, kích thước nhỏ đi qua. Các ion và phân tử phân cực không thể vượt qua được lớp kị nước này.
Câu 2 trang 67
Đề bài: Nêu đặc điểm của vận chuyển thụ động. Phân biệt khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường bằng cách hoàn thành bảng theo mẫu sau.
Lời giải:
a) Đặc điểm của vận chuyển thụ động:
- Là sự khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ chất tan cao đến nơi có nồng độ chất tan thấp (xuôi chiều gradient nồng độ).
- Không tiêu tốn năng lượng.
b) Phân biệt khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường:
| Thành phần màng tế bào tham gia khuếch tán | Đặc điểm chất khuếch tán | Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán | |
|---|---|---|---|
| Khuếch tán đơn giản | Lớp kép phospholipid | Phân tử nhỏ, không phân cực (như $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$, nước,…) | Bản chất chất khuếch tán, sự chênh lệch nồng độ, thành phần hoá học của lớp kép phospholipid |
| Khuếch tán tăng cường | Protein xuyên màng (protein kênh và protein mang) | Các ion, phân tử phân cực, phân tử có kích thước lớn hơn (amino acid,…) | Sự chênh lệch nồng độ chất tan, số lượng kênh protein trên màng, sự chênh lệch điện thế giữa 2 phía của màng (đối với ion) |
Câu 3 trang 67
Đề bài: Vì sao tế bào rễ cây có thể hút được nước từ đất?
Lời giải:
- Tế bào rễ cây có không bào trung tâm lớn, chứa nhiều chất tan → nồng độ chất tan trong tế bào cao hơn so với môi trường đất.
- Theo cơ chế thẩm thấu, nước sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ chất tan thấp (đất) → nơi có nồng độ chất tan cao (tế bào rễ).
→ Vì vậy tế bào rễ cây có thể hút được nước từ đất một cách thụ động.
Câu 4 trang 67
Đề bài: Thẩm thấu là gì? Điều gì sẽ xảy ra nếu tế bào thực vật và động vật được đưa vào dung dịch nhược trương? Giải thích.
Lời giải:
a) Khái niệm: Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng tế bào (từ nơi có nồng độ chất tan thấp tới nơi có nồng độ chất tan cao).
b) Khi đưa tế bào vào dung dịch nhược trương:
Trong dung dịch nhược trương, nồng độ chất tan bên ngoài thấp hơn trong tế bào → nước thẩm thấu từ ngoài vào trong tế bào.
- Tế bào động vật: không có thành tế bào → khi nước vào quá nhiều, tế bào trương lên và có thể bị vỡ.
- Tế bào thực vật: có thành tế bào vững chắc → nước chỉ vào tế bào đến một mức nhất định, thành tế bào tạo lực cản chống lại sự khuếch tán nước → tế bào chỉ trương nước nhưng không bị vỡ.
2. Vận chuyển chủ động
Câu 1 trang 68
Đề bài: Thế nào là vận chuyển chủ động?
Lời giải:
Vận chuyển chủ động (hay vận chuyển tích cực) là kiểu vận chuyển các chất qua màng từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nơi có nồng độ chất tan cao (ngược chiều gradient nồng độ).
Đặc điểm:
- Cần tiêu tốn năng lượng dưới dạng ATP.
- Cần các protein kênh vận chuyển hoạt động như những “chiếc bơm”, bơm các chất từ nơi có nồng độ thấp tới nơi có nồng độ cao.
Câu 2 trang 68
Đề bài: Phân biệt vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.
Lời giải:
| Đặc điểm | Vận chuyển thụ động | Vận chuyển chủ động |
|---|---|---|
| Chiều vận chuyển | Từ nơi có nồng độ chất tan cao → thấp (xuôi chiều gradient nồng độ) | Từ nơi có nồng độ chất tan thấp → cao (ngược chiều gradient nồng độ) |
| Năng lượng | Không cần năng lượng | Cần năng lượng (ATP) |
| Thành phần tham gia | Lớp kép phospholipid hoặc protein xuyên màng (kênh, mang) | Các protein vận chuyển hoạt động như máy bơm |
3. Vận chuyển vật chất nhờ biến dạng màng tế bào
Câu 1 trang 69
Đề bài: Phân biệt thực bào, ẩm bào và xuất bào.
Lời giải:
Giống nhau: đều là các hình thức vận chuyển vật chất qua màng nhờ sự biến dạng của màng tế bào và đều tiêu tốn năng lượng.
Khác nhau:
| Đặc điểm | Thực bào | Ẩm bào | Xuất bào |
|---|---|---|---|
| Hướng vận chuyển | Đưa chất vào trong tế bào | Đưa chất vào trong tế bào | Đưa chất ra ngoài tế bào |
| Đối tượng vận chuyển | Các phân tử kích thước lớn, vật rắn (kể cả một tế bào nhỏ như vi khuẩn) | Các chất tan, các giọt dịch | Các chất có kích thước lớn (như protein) |
| Cơ chế | Màng tế bào lõm vào bao bọc vật cần vận chuyển → tạo túi vận chuyển đi vào tế bào | Tương tự thực bào nhưng đối tượng là chất tan | Túi vận chuyển chứa chất cần xuất liên kết với màng tế bào → giải phóng chất ra ngoài |
Câu 2 trang 69
Đề bài: Làm thế nào tế bào có thể vận chuyển được những phân tử protein có kích thước lớn ra khỏi tế bào? Giải thích.
Lời giải:
Tế bào vận chuyển các phân tử protein có kích thước lớn ra khỏi tế bào bằng cách xuất bào.
Cơ chế:
- Các protein được bao gói trong các túi vận chuyển sau khi đi qua bộ máy Golgi.
- Túi vận chuyển di chuyển đến màng tế bào và liên kết với màng tế bào.
- Màng túi hoà vào màng tế bào → giải phóng protein ra ngoài.
Quá trình này cần tiêu tốn năng lượng vì có sự biến dạng của màng tế bào.
Câu 3 trang 69
Đề bài: Để đưa một loại thuốc vào trong một tế bào nhất định của cơ thể, ví dụ tế bào ung thư, người ta thường bao gói thuốc trong các túi vận chuyển. Hãy mô tả cách tế bào lấy thuốc vào bên trong tế bào.
Lời giải:
Tế bào (ví dụ tế bào ung thư) lấy thuốc vào bên trong qua cơ chế thực bào nhờ thụ thể:
- Trên màng tế bào ung thư có các thụ thể đặc hiệu có thể nhận biết và liên kết với túi vận chuyển chứa thuốc.
- Khi túi vận chuyển tiếp xúc với màng tế bào, túi sẽ gắn vào thụ thể.
- Màng tế bào biến dạng, lõm vào bao bọc lấy túi vận chuyển → tạo thành một túi mới đi vào trong tế bào chất.
- → Thuốc được đưa vào bên trong tế bào ung thư.
Ưu điểm: Cách này giúp đưa thuốc đúng địa chỉ (chỉ tế bào ung thư có thụ thể đặc hiệu mới lấy thuốc) → ít ảnh hưởng đến các tế bào lành.
Luyện tập và vận dụng
Câu 1 trang 70
Đề bài: Phân biệt các hình thức vận chuyển thụ động, vận chuyển chủ động, thực bào và xuất bào bằng cách hoàn thành bảng theo mẫu sau.
Lời giải:
| Khái niệm | Thành phần (màng tế bào) tham gia vận chuyển | Đặc điểm chất được vận chuyển | Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển | |
|---|---|---|---|---|
| Vận chuyển thụ động | Vận chuyển chất qua màng từ nơi có nồng độ chất tan cao → thấp, không cần năng lượng | Lớp kép phospholipid hoặc protein xuyên màng | Phân tử nhỏ, không phân cực (qua lớp kép); ion, phân tử phân cực (qua kênh protein) | Sự chênh lệch nồng độ; kích thước, bản chất phân tử; số lượng kênh protein; nhiệt độ |
| Vận chuyển chủ động | Vận chuyển chất qua màng từ nơi có nồng độ chất tan thấp → cao, cần năng lượng (ATP) | Protein vận chuyển hoạt động như những “chiếc bơm” | Các chất tế bào cần lấy/đẩy ra ngược chiều gradient nồng độ (ion, amino acid, glucose,…) | Năng lượng ATP; số lượng và hoạt tính của các protein bơm |
| Thực bào và xuất bào | Vận chuyển chất có kích thước lớn qua màng nhờ sự biến dạng của màng tế bào (thực bào: vào; xuất bào: ra), cần năng lượng | Toàn bộ màng tế bào (biến dạng tạo túi vận chuyển) | Các đại phân tử, vật thể kích thước lớn (protein, vi khuẩn, tế bào,…) | Năng lượng ATP; tín hiệu nhận diện trên màng |
Câu 2 trang 70
Đề bài: Em hãy giải thích tại sao trong thực tế, người ta sử dụng việc ướp muối để bảo quản thực phẩm.
Lời giải:
- Khi ướp muối, môi trường bên ngoài thực phẩm có nồng độ chất tan rất cao (môi trường ưu trương).
- Các vi khuẩn, nấm mốc bám trên thực phẩm khi gặp môi trường ưu trương → nước trong tế bào của chúng thẩm thấu ra ngoài → vi sinh vật bị mất nước, không sống và không sinh sản được.
→ Thực phẩm không bị vi sinh vật làm hỏng → bảo quản được lâu hơn.
Câu 3 trang 70
Đề bài: Tại sao khi chẻ cuống rau muống thành sợi và ngâm vào nước thì các sợi rau lại cuộn tròn lại?
Lời giải:
- Khi ngâm cuống rau muống chẻ vào nước, nước là môi trường nhược trương so với tế bào rau.
- Mặt ngoài của sợi rau có lớp biểu bì cùng thành tế bào dày → ít hút nước, ít trương lên.
- Mặt trong của sợi rau (nơi bị chẻ ra) gồm các tế bào không có lớp biểu bì bảo vệ → hút nước mạnh, trương nước nhanh, các tế bào dài ra.
→ Mặt trong dài ra nhiều hơn mặt ngoài → các sợi rau bị cuộn tròn về phía mặt ngoài.
Câu 4 trang 70
Đề bài: Hiện tượng xâm nhập mặn có thể gây hậu quả nghiêm trọng khiến hàng loạt các cây trồng bị chết và không còn tiếp tục gieo trồng được những loại cây đó trên vùng đất này nữa. Em hãy giải thích hiện tượng trên.
Lời giải:
- Xâm nhập mặn làm nồng độ muối trong đất tăng cao → đất trở thành môi trường ưu trương so với tế bào rễ cây.
- Tế bào rễ cây không thể hút được nước từ đất; ngược lại, nước trong tế bào rễ còn bị thẩm thấu ra ngoài đất.
- → Cây bị thiếu nước nghiêm trọng → héo và chết hàng loạt.
- Sau khi nước mặn rút đi, lượng muối tồn dư trong đất vẫn còn cao → tiếp tục gây độc cho các cây trồng mới gieo → không thể tiếp tục gieo trồng trên vùng đất đó nữa.
Câu 5 trang 70
Đề bài: Tại sao động vật và người lại dự trữ năng lượng dưới dạng glycogen mà không dự trữ dưới dạng dễ sử dụng là glucose?
Lời giải:
- Glucose là phân tử đường đơn, có kích thước nhỏ và dễ tan trong nước.
- Nếu dự trữ năng lượng dưới dạng glucose → glucose sẽ làm tăng nồng độ chất tan trong tế bào → ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu, gây mất cân bằng nước → tế bào có thể bị tổn thương.
- Glycogen là đường đa (polymer của nhiều phân tử glucose) → kích thước lớn, không tan trong nước → không ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của tế bào.
→ Vì vậy động vật và người dự trữ năng lượng dưới dạng glycogen vừa an toàn (không gây mất cân bằng thẩm thấu) vừa gọn gàng (rất nhiều glucose tập trung trong một phân tử). Khi cần năng lượng, glycogen được phân giải thành glucose để sử dụng.
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