Trả lời nhanh
Vận chuyển chủ động có ý nghĩa giúp tế bào lấy các chất cần thiết và đào thải các chất không cần thiết ngược chiều gradien nồng độ (từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao). Nhờ vậy tế bào duy trì được nồng độ ion và chất tan khác biệt với môi trường ngoài, giữ ổn định môi trường bên trong. Hình thức này tiêu tốn năng lượng ATP.
Vận chuyển chủ động là gì?
Vận chuyển chủ động là hình thức vận chuyển các chất qua màng sinh chất ngược chiều gradien nồng độ. Muốn “đẩy” chất đi ngược dốc như vậy, tế bào phải bỏ ra năng lượng, thường là ATP.
Hình thức này còn cần protein vận chuyển đặc hiệu nằm trên màng, thường gọi là “bơm”. Mỗi loại bơm chỉ vận chuyển một hoặc vài chất nhất định.
Bạn có thể hình dung như đẩy xe lên dốc: đi xuống dốc (khuếch tán) thì xe tự lăn, còn đi lên dốc thì phải tốn sức.
Ý nghĩa của vận chuyển chủ động
- Lấy được chất cần thiết dù môi trường ngoài rất loãng. Ví dụ tế bào lông hút ở rễ hấp thụ ion khoáng (K+, NO3–…) từ đất dù nồng độ trong đất thấp hơn trong tế bào.
- Thải được chất không cần thiết hoặc chất độc ra ngoài kể cả khi bên ngoài đã có nồng độ chất đó cao.
- Duy trì sự chênh lệch nồng độ ion hai bên màng. Bên trong tế bào thường nhiều K+, bên ngoài nhiều Na+. Sự chênh lệch này là nền tảng cho điện thế màng.
- Giúp tế bào hoạt động chuyên hoá. Chênh lệch ion là điều kiện để tế bào thần kinh phát và dẫn truyền xung thần kinh, để tế bào cơ co, và để vận chuyển tiếp các chất khác như glucose, axit amin ở ruột, thận.
- Góp phần điều hoà thể tích tế bào và giữ nội môi ổn định vì nồng độ chất tan trong tế bào được kiểm soát chủ động.
Tóm lại, nhờ vận chuyển chủ động mà tế bào không bị phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường: nó tự lựa chọn chất ra – vào theo nhu cầu của mình.
Ví dụ tiêu biểu: bơm Na+/K+
Bơm Na+/K+ có trên màng nhiều tế bào động vật. Mỗi chu kỳ hoạt động, bơm dùng 1 phân tử ATP để đưa 3 ion Na+ ra ngoài và đưa 2 ion K+ vào trong.
Kết quả là bên trong tế bào luôn nhiều K+, bên ngoài nhiều Na+, tạo ra điện thế nghỉ của màng. Đây là cơ sở để neuron hoạt động.
Ngoài ra còn kiểu vận chuyển chủ động thứ cấp: tế bào ruột hấp thụ glucose nhờ đi cùng ion Na+ (đồng vận chuyển). Na+ đi theo chiều gradien, còn glucose được “kéo” vào ngược chiều gradien của nó. Năng lượng gián tiếp đến từ bơm Na+/K+ luôn giữ Na+ ngoài nhiều.
Phân biệt vận chuyển chủ động và vận chuyển thụ động
| Tiêu chí | Vận chuyển thụ động | Vận chuyển chủ động |
|---|---|---|
| Chiều vận chuyển | Thuận chiều gradien (cao đến thấp) | Ngược chiều gradien (thấp đến cao) |
| Năng lượng ATP | Không tiêu tốn | 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+, hấp thụ ion khoáng ở rễ |
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo nhớ: “Chủ động = Chống dốc = Chi ATP” (cả ba đều bắt đầu bằng chữ C/Ch).
- Sai: cho rằng vận chuyển chủ động chỉ có ở tế bào động vật. Thực tế tế bào thực vật, vi sinh vật cũng có (rễ cây hút khoáng).
- Sai: nghĩ rằng cần protein vận chuyển là chủ động. Khuếch tán tăng cường cũng cần protein nhưng không tốn ATP và đi thuận chiều gradien.
- Sai: quên rằng vận chuyển chủ động có thể diễn ra theo cả hướng đưa vào lẫn đưa ra khỏi tế bào.
Bài luyện tập
Bài 1. Nồng độ K+ trong dịch đất là 0,2 mM, trong tế bào lông hút là 50 mM. Tế bào vẫn hấp thụ thêm K+. Đây là hình thức vận chuyển nào? Vì sao?
Đáp án: Vận chuyển chủ động, vì K+ đi từ nơi nồng độ thấp (0,2 mM) vào nơi nồng độ cao (50 mM), ngược gradien nên cần protein bơm và ATP.
Bài 2. Người ta xử lý tế bào bằng chất ức chế hô hấp tế bào, làm ATP giảm mạnh. Sự vận chuyển O2 vào tế bào và sự hấp thụ ion khoáng bị ảnh hưởng thế nào?
Đáp án: Sự vận chuyển O2 (khuếch tán, không dùng ATP) hầu như không đổi; sự hấp thụ ion khoáng ngược gradien (chủ động) giảm mạnh vì thiếu ATP.
Bài 3. Nêu hai ý nghĩa của bơm Na+/K+ đối với tế bào thần kinh.
Đáp án: (1) Duy trì chênh lệch nồng độ Na+, K+ hai bên màng, tạo điện thế nghỉ; (2) giúp tế bào phục hồi trạng thái ban đầu sau mỗi xung thần kinh để tiếp tục dẫn truyền.
Câu hỏi thường gặp
Vận chuyển chủ động có cần năng lượng không?
Có. Vì chất được đưa ngược chiều gradien nồng độ nên tế bào phải tiêu tốn năng lượng, thường là ATP. Với vận chuyển chủ động thứ cấp thì năng lượng đến gián tiếp từ gradien ion do bơm tạo ra.
Vận chuyển chủ động khác khuếch tán tăng cường ở điểm nào?
Khuếch tán tăng cường đi thuận chiều gradien, không tốn ATP dù cần protein kênh hoặc protein mang. Vận chuyển chủ động đi ngược chiều gradien và bắt buộc tốn ATP.
Ví dụ nào cho thấy vận chuyển chủ động trong thực tế?
Rễ cây hấp thụ ion khoáng từ đất, bơm Na+/K+ ở màng tế bào thần kinh, tế bào ruột hấp thụ glucose và tế bào thận tái hấp thụ chất dinh dưỡng.
Bơm Na+/K+ vận chuyển bao nhiêu ion mỗi chu kỳ?
Mỗi chu kỳ dùng 1 ATP, đưa 3 ion Na+ ra ngoài tế bào và đưa 2 ion K+ vào trong tế bào.