Trả lời nhanh
Trao đổi chất qua màng tế bào là quá trình vận chuyển các chất ra, vào tế bào qua màng sinh chất. Có ba cơ chế chính: vận chuyển thụ động (xuôi gradient nồng độ, không tốn năng lượng, gồm khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường, thẩm thấu), vận chuyển chủ động (ngược gradient, tốn ATP) và vận chuyển nhờ biến dạng màng (thực bào, ẩm bào, xuất bào) dành cho đại phân tử.
1. Khái niệm trao đổi chất qua màng tế bào
Tế bào luôn phải lấy chất cần thiết (nước, ion khoáng, glucose, amino acid…) và thải chất không cần thiết. Việc “nhập – xuất hàng” đó diễn ra qua màng sinh chất, nên ta gọi là trao đổi chất qua màng tế bào.
Các phân tử nhỏ chủ yếu ra, vào tế bào bằng khuếch tán. Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào:
- Sự chênh lệch nồng độ (yếu tố quan trọng nhất): chênh lệch càng lớn, khuếch tán càng nhanh.
- Kích thước và bản chất phân tử: phân tử nhỏ, không phân cực (O2, CO2) qua lớp phospholipid dễ hơn ion hay phân tử phân cực.
- Nhiệt độ: nhiệt độ cao làm phân tử chuyển động nhanh hơn.
- Áp suất của môi trường.
Phân tử lớn (protein, polysaccharide, DNA…) không khuếch tán qua màng được, nên tế bào phải dùng cơ chế riêng.
2. Vận chuyển thụ động
Vận chuyển thụ động là sự khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp (xuôi chiều gradient nồng độ), không tiêu tốn năng lượng của tế bào. Gồm ba hình thức:
| Hình thức | Chất vận chuyển | Con đường qua màng |
|---|---|---|
| Khuếch tán đơn giản | Phân tử nhỏ, không phân cực (O2, CO2), một số phân tử tan trong lipid | Xuyên qua lớp phospholipid kép |
| Khuếch tán tăng cường (khuếch tán có hỗ trợ) | Ion, phân tử phân cực hoặc kích thước tương đối lớn (như glucose) | Qua kênh hoặc protein vận chuyển xuyên màng |
| Thẩm thấu | Nước | Qua lớp phospholipid và kênh nước (aquaporin) |
Thẩm thấu và ba loại môi trường
Sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng gọi là thẩm thấu. Nước đi từ nơi có nồng độ chất tan thấp (nhiều nước) sang nơi có nồng độ chất tan cao (ít nước hơn). Hướng đi của nước quyết định tế bào “phình” hay “teo”. Người ta so sánh nồng độ chất tan của môi trường ngoài với trong tế bào:
| Môi trường | So sánh nồng độ chất tan (ngoài so với trong tế bào) | Nước di chuyển | Tế bào động vật | Tế bào thực vật |
|---|---|---|---|---|
| Ưu trương | Ngoài cao hơn trong | Từ tế bào ra ngoài | Teo lại | Co nguyên sinh |
| Đẳng trương | Ngoài bằng trong | Ra và vào cân bằng | Giữ nguyên hình dạng | Trạng thái bình thường |
| Nhược trương | Ngoài thấp hơn trong | Từ ngoài vào tế bào | Trương lên, có thể vỡ | Trương lên nhưng không vỡ nhờ thành tế bào |
Vì sao tế bào thực vật không vỡ trong nước cất?
Nước cất là môi trường nhược trương với cả hai loại tế bào, nước đều đi vào. Tế bào động vật không có thành tế bào nên căng ra rồi vỡ. Tế bào thực vật có thành cellulose cứng chắc, chặn không cho tế bào giãn quá mức nên chỉ trương lên chứ không vỡ. Đây là lý do thành tế bào, chứ không phải “màng bán thấm” hay “không bào”, là câu trả lời đúng cho dạng câu hỏi này.
Co nguyên sinh và phản co nguyên sinh
- Co nguyên sinh: đặt tế bào thực vật vào môi trường ưu trương, nước ra khỏi tế bào, khối chất nguyên sinh co lại, tách khỏi thành tế bào.
- Phản co nguyên sinh: chuyển tế bào đó sang môi trường nhược trương, nước đi vào, chất nguyên sinh trương trở lại, áp sát thành tế bào.
Ứng dụng đời sống: muối dưa, muối cà, ướp đường làm mứt tạo môi trường ưu trương khiến tế bào vi sinh vật mất nước, hạn chế sự phát triển. Rau héo ngâm nước sạch thì giòn trở lại vì nước đi vào tế bào.
3. Vận chuyển chủ động
Vận chuyển chủ động là kiểu vận chuyển các chất qua màng từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao (ngược chiều gradient) và cần tiêu tốn năng lượng (ATP). Các chất được đưa qua màng nhờ protein vận chuyển đặc hiệu gọi là bơm; bơm chỉ hoạt động khi được tế bào cung cấp ATP.
Ví dụ:
- Bơm sodium – potassium trên màng tế bào động vật: mỗi chu kỳ đưa 3 ion Na+ ra ngoài và 2 ion K+ vào trong, duy trì chênh lệch nồng độ hai ion này giữa trong và ngoài tế bào.
- Tế bào ống thận thu hồi glucose và amino acid từ dịch lọc về máu, tế bào này dùng rất nhiều năng lượng cho hoạt động vận chuyển.
- Lông hút ở rễ cây hút ion khoáng từ đất, dù nồng độ trong tế bào rễ có thể đã cao hơn trong đất.
4. Vận chuyển nhờ biến dạng màng tế bào
Với đại phân tử hoặc cả tế bào, protein xuyên màng không đưa qua được. Tế bào dùng cách biến dạng màng, hình thành bóng (túi) màng và tiêu tốn năng lượng.
Nhập bào: thực bào và ẩm bào
- Thực bào: lấy vào các “thức ăn” dạng rắn, kích thước lớn (vi khuẩn, mảnh vụn tế bào…). Màng lõm vào, bao lấy vật, tạo bóng chứa tách khỏi màng và đi vào tế bào chất. Ví dụ: bạch cầu nuốt vi khuẩn.
- Ẩm bào: lấy vào các giọt dịch chứa chất hòa tan, màng cũng lõm vào và tạo bóng nhỏ.
Xuất bào
Xuất bào là đưa các chất kích thước lớn (sản phẩm tiết như enzyme, hormone, kháng thể; chất thải…) ra khỏi tế bào. Bóng chứa chất đến gần màng, hòa nhập với màng và giải phóng nội dung ra ngoài. Ví dụ: tế bào tuyến tụy tiết insulin.
5. Bảng so sánh ba cơ chế
| Tiêu chí | Thụ động | Chủ động | Biến dạng màng |
|---|---|---|---|
| Chiều vận chuyển | Từ cao đến thấp | Từ thấp đến cao | Không xét gradient, vận chuyển cả “gói” |
| Năng lượng (ATP) | Không | Có | Có |
| Cần protein | Không (đơn giản) hoặc có (tăng cường) | Có (bơm) | Không dùng protein xuyên màng để đưa chất qua |
| Chất vận chuyển | Phân tử nhỏ, ion, nước | Ion, phân tử nhỏ | Đại phân tử, hạt lớn, tế bào |
6. Mẹo nhớ nhanh
- “Ưu thì ra, nhược thì vào”: môi trường ưu trương làm nước đi ra khỏi tế bào; nhược trương làm nước đi vào.
- “Chủ động thì phải có ATP”: hễ đề nhắc “ngược gradient”, “bơm”, “tốn năng lượng” thì chọn vận chuyển chủ động.
- Thực bào = “ăn”, ẩm bào = “uống”: rắn là thực bào, lỏng là ẩm bào.
- Nhập bào đưa vào, xuất bào đưa ra: cả hai đều dùng bóng màng.
7. Lỗi sai thường gặp
- Nhầm “ưu trương” với “nồng độ cao trong tế bào”. Phải luôn xác định so sánh môi trường ngoài với dịch bào.
- Cho rằng nước đi từ nơi nhiều chất tan sang nơi ít chất tan. Thực tế ngược lại: nước đi về phía có nhiều chất tan hơn.
- Cho rằng khuếch tán tăng cường tốn ATP. Không, nó vẫn là vận chuyển thụ động, chỉ khác là cần protein hỗ trợ.
- Gộp thực bào với xuất bào. Thực bào là đưa vào, xuất bào là đưa ra.
8. Bài luyện tập có đáp án
Câu 1. Cho hồng cầu người vào dung dịch NaCl 2% (dịch bào hồng cầu tương đương khoảng 0,9%). Hồng cầu thay đổi thế nào? Giải thích.
Đáp án: Dung dịch 2% đậm đặc hơn dịch bào nên là môi trường ưu trương. Nước đi từ hồng cầu ra ngoài, hồng cầu bị teo, nhăn lại.
Câu 2. Một tế bào rễ cây có nồng độ ion K+ cao hơn trong đất nhưng vẫn hút được K+. Đó là kiểu vận chuyển nào? Vì sao?
Đáp án: Vận chuyển chủ động, vì ion đi ngược gradient nồng độ (từ nơi thấp vào nơi cao) nên cần protein bơm và ATP.
Câu 3. Xác định hình thức vận chuyển: (a) bạch cầu bắt giữ vi khuẩn; (b) tế bào tuyến tụy tiết insulin; (c) O2 từ phế nang vào máu.
Đáp án: (a) thực bào; (b) xuất bào; (c) khuếch tán đơn giản (vận chuyển thụ động).
Câu 4. Vì sao rau muống chẻ ra ngâm trong nước thì cong lại, còn ngâm nước muối đặc thì mềm, héo?
Đáp án: Trong nước, tế bào là môi trường nhược trương nên nước vào, tế bào trương lên, tế bào mặt trong và ngoài trương không đều nên cuống cong. Trong nước muối đặc (ưu trương) nước đi ra, tế bào mất trương nên rau mềm, héo.
Học tiếp và luyện đề
- Giải SGK Sinh học 10 Bài 10
- 20 câu trắc nghiệm Sinh học 10 Bài 10 có đáp án
- Lý thuyết Bài 8: Tế bào nhân thực
- Lý thuyết Bài 12: Truyền tin tế bào
- Lý thuyết Bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng
- Lý thuyết Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào
- Lý thuyết Sinh học 10 – Kết nối tri thức (cả năm)
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Lý thuyết Sinh học 10 Bài 8 (Kết nối tri thức): Tế bào nhân thực.
Câu hỏi thường gặp
Trao đổi chất qua màng tế bào gồm những hình thức nào?
Gồm vận chuyển thụ động (khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường, thẩm thấu), vận chuyển chủ động và vận chuyển nhờ biến dạng màng (thực bào, ẩm bào, xuất bào).
Môi trường ưu trương là gì? Tế bào có hiện tượng gì?
Là môi trường có nồng độ chất tan cao hơn trong tế bào. Nước đi ra khỏi tế bào nên tế bào động vật teo lại, tế bào thực vật bị co nguyên sinh.
Khác nhau giữa vận chuyển thụ động và chủ động là gì?
Vận chuyển thụ động đi xuôi gradient nồng độ và không tốn ATP. Vận chuyển chủ động đi ngược gradient, cần protein bơm và tiêu tốn ATP.
Thực bào và ẩm bào khác nhau thế nào?
Thực bào lấy vào các hạt rắn kích thước lớn như vi khuẩn. Ẩm bào lấy vào các giọt dịch có chất hòa tan. Cả hai đều dùng bóng màng và tốn năng lượng.