Trả lời nhanh
Vận chuyển chủ động là hình thức vận chuyển các chất qua màng sinh chất từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao (ngược chiều građien nồng độ). Quá trình này cần tiêu tốn năng lượng, thường là ATP, và cần các protein vận chuyển đặc hiệu trên màng, ví dụ bơm Na+/K+.
Khái niệm vận chuyển chủ động
Màng tế bào giống như “cổng kiểm soát”: có chất đi qua dễ dàng, có chất phải được “mời” đi qua. Với vận chuyển thụ động, chất tự đi theo chiều từ nơi đậm đặc sang nơi loãng nên tế bào không tốn năng lượng. Còn khi tế bào cần giữ hoặc tích luỹ một chất ở nồng độ cao hơn môi trường, nó phải “đẩy ngược dốc” – đó chính là vận chuyển chủ động.
Hãy hình dung việc đẩy xe lên dốc: muốn lên cao phải tốn sức. Tế bào cũng vậy, “sức” ở đây là năng lượng từ ATP.
Đặc điểm của vận chuyển chủ động
- Chiều vận chuyển: từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao (ngược građien).
- Năng lượng: tiêu tốn năng lượng, phổ biến nhất là ATP.
- Chất mang: cần protein xuyên màng đặc hiệu (gọi là bơm hoặc protein vận chuyển); mỗi loại chỉ vận chuyển một hoặc vài chất nhất định.
- Tính chọn lọc: tế bào chủ động chọn chất cần thiết, nên có thể tích luỹ chất với nồng độ rất cao.
Cơ chế vận chuyển chủ động
Quá trình diễn ra qua các bước chính:
- Chất cần vận chuyển gắn vào vị trí liên kết đặc hiệu của protein vận chuyển.
- Protein được gắn nhóm phosphate lấy từ ATP (ATP bị thuỷ phân thành ADP + Pi), nhờ đó biến đổi hình dạng.
- Protein đổi hình dạng, đưa chất sang phía bên kia màng (phía có nồng độ cao hơn) rồi giải phóng chất.
- Protein trở về hình dạng ban đầu, sẵn sàng cho lượt vận chuyển tiếp theo.
Ví dụ điển hình: bơm Na+/K+
Mỗi lần hoạt động, bơm này dùng năng lượng của 1 ATP để đưa 3 ion Na+ ra ngoài tế bào và đưa 2 ion K+ vào trong tế bào. Nhờ vậy, bên trong tế bào luôn có nồng độ K+ cao, bên ngoài có nồng độ Na+ cao. Đây là cơ sở tạo điện thế màng của tế bào thần kinh và tế bào cơ.
Ví dụ vận chuyển chủ động trong thực tế
- Rễ cây hấp thụ ion khoáng (K+, NO3–…) từ đất vào tế bào lông hút, kể cả khi nồng độ trong đất thấp hơn trong tế bào.
- Tế bào ruột hấp thụ glucose khi lượng glucose trong lòng ruột ít, thấp hơn trong tế bào (thông qua cơ chế đồng vận chuyển với Na+, gián tiếp dùng năng lượng của bơm Na+/K+).
- Tế bào ống thận tái hấp thu glucose, ion và các chất cần thiết trở lại máu.
- Tế bào thần kinh duy trì chênh lệch nồng độ Na+ và K+ hai bên màng.
Phân biệt vận chuyển chủ động và vận chuyển thụ động
| Tiêu chí | Vận chuyển thụ động | Vận chuyển chủ động |
|---|---|---|
| Chiều vận chuyển | Nồng độ cao → thấp | Nồng độ thấp → cao |
| Năng lượng ATP | Không tiêu tốn | Có tiêu tốn |
| Protein vận chuyển | Không cần (khuếch tán đơn giản) hoặc cần (khuếch tán tăng cường) | Luôn cần protein đặc hiệu (bơm) |
| Ví dụ | O2, CO2 qua lớp kép phospholipid; nước qua aquaporin | Bơm Na+/K+, bơm proton |
Mẹo nhớ: “Ngược dốc – tốn ATP – có bơm” là vận chuyển chủ động; “xuôi dốc – không tốn ATP” là thụ động.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ rằng cứ có protein vận chuyển là chủ động. Sai: khuếch tán tăng cường cũng cần protein nhưng không tốn ATP và đi xuôi građien.
- Nhầm “chủ động” với “tế bào tự làm nên không tốn gì”. Thực ra chủ động nghĩa là tế bào bỏ năng lượng để kiểm soát chất ra vào.
- Quên rằng khi thiếu ATP (ví dụ ngộ độc chất ức chế hô hấp tế bào), vận chuyển chủ động bị ngừng.
- Lẫn với nhập bào/xuất bào: hai hình thức này vận chuyển chất có kích thước lớn nhờ biến dạng màng và cũng tốn năng lượng, nhưng không dùng protein bơm.
Bài luyện tập
- Câu 1. Một tế bào có nồng độ ion K+ trong tế bào là 150 mM, ngoài môi trường là 5 mM. Tế bào hấp thụ thêm K+ từ môi trường. Đây là hình thức vận chuyển nào? Vì sao?
Đáp án: Vận chuyển chủ động, vì K+ đi từ nơi nồng độ thấp (5 mM) đến nơi nồng độ cao (150 mM), cần bơm và ATP. - Câu 2. Nếu xử lí tế bào bằng chất làm ngừng tổng hợp ATP thì hình thức vận chuyển nào bị ảnh hưởng trực tiếp: khuếch tán đơn giản hay vận chuyển chủ động?
Đáp án: Vận chuyển chủ động, vì cần ATP; khuếch tán đơn giản không cần năng lượng. - Câu 3. Mỗi chu kì, bơm Na+/K+ đưa bao nhiêu ion Na+ ra và bao nhiêu ion K+ vào?
Đáp án: 3 ion Na+ ra ngoài, 2 ion K+ vào trong, dùng 1 ATP.
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Giải SGK Sinh học 10 Bài 10 (Kết nối tri thức): Trao đổi chất qua màng tế bào.
Câu hỏi thường gặp
Vận chuyển chủ động có cần năng lượng không?
Có. Vì chất đi ngược chiều građien nồng độ nên tế bào phải tiêu tốn năng lượng, thường là ATP, để protein vận chuyển hoạt động.
Vận chuyển chủ động khác khuếch tán tăng cường ở điểm nào?
Khuếch tán tăng cường đi xuôi građien (cao → thấp) và không tốn ATP, còn vận chuyển chủ động đi ngược građien (thấp → cao) và tốn ATP. Cả hai đều cần protein đặc hiệu.
Bơm Na+/K+ hoạt động như thế nào?
Dùng năng lượng của 1 ATP, bơm đưa 3 ion Na+ ra ngoài và 2 ion K+ vào trong tế bào, giúp duy trì chênh lệch nồng độ hai ion này giữa hai bên màng.
Cho ví dụ về vận chuyển chủ động ở thực vật?
Tế bào lông hút ở rễ hấp thụ các ion khoáng như K+, NO3- từ đất, kể cả khi nồng độ trong đất thấp hơn nồng độ trong tế bào.