Trả lời nhanh
Nước được vận chuyển qua màng sinh chất nhờ cơ chế thẩm thấu – một hình thức vận chuyển thụ động, không tiêu tốn ATP. Nước đi từ nơi có nồng độ chất tan thấp (nhiều nước tự do) sang nơi có nồng độ chất tan cao (ít nước tự do), chủ yếu qua các kênh protein đặc biệt gọi là aquaporin và một phần qua lớp kép phospholipid.
Thẩm thấu là gì?
Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng bán thấm (màng chỉ cho một số chất đi qua). Màng sinh chất của tế bào chính là một màng như vậy.
Chiều di chuyển của nước phụ thuộc vào chênh lệch nồng độ chất tan hai bên màng. Nước luôn có xu hướng đi về phía dung dịch đậm đặc hơn để làm loãng dung dịch đó, cho đến khi hai bên cân bằng.
Vì sao nước đi qua được màng sinh chất?
- Qua lớp kép phospholipid: phân tử nước rất nhỏ và có tính phân cực nhẹ nên một lượng nhỏ nước có thể len qua khe giữa các phân tử phospholipid.
- Qua kênh aquaporin: đây là các protein xuyên màng tạo thành “ống dẫn” riêng cho nước, giúp nước đi nhanh hơn rất nhiều. Tế bào hồng cầu, tế bào ống thận, rễ cây có nhiều aquaporin.
- Không cần năng lượng: nước đi theo chiều gradient (từ nơi nhiều nước tự do đến nơi ít nước tự do) nên là vận chuyển thụ động.
Bảng so sánh ba loại môi trường
| Môi trường so với tế bào | Nồng độ chất tan | Nước di chuyển | Kết quả với tế bào |
|---|---|---|---|
| Nhược trương | Thấp hơn trong tế bào | Từ ngoài vào trong | Tế bào động vật trương lên, có thể vỡ; tế bào thực vật căng (nhờ thành tế bào) |
| Đẳng trương | Bằng trong tế bào | Ra – vào cân bằng | Tế bào giữ nguyên hình dạng |
| Ưu trương | Cao hơn trong tế bào | Từ trong ra ngoài | Tế bào co lại; tế bào thực vật bị co nguyên sinh |
Phân biệt với các kiểu vận chuyển khác
- Khuếch tán đơn giản: dành cho chất nhỏ, không phân cực (O2, CO2) qua lớp phospholipid.
- Khuếch tán tăng cường (có chất mang/kênh): dành cho chất tan phân cực hoặc có kích thước lớn như glucose, ion.
- Vận chuyển chủ động: đi ngược gradient, cần ATP và protein vận chuyển (ví dụ bơm Na+–K+).
- Thẩm thấu: chỉ nói về nước, thụ động, qua màng bán thấm.
Mẹo nhớ: “Thẩm thấu = nước đi tìm chỗ mặn/ngọt đậm hơn” – nước luôn chạy về nơi nhiều chất tan để pha loãng.
Lỗi sai thường gặp
- Nói “nước đi từ nơi có nồng độ nước thấp sang cao” – sai chiều. Cần nhớ nước đi từ nơi nhiều nước (ít chất tan) sang nơi ít nước (nhiều chất tan).
- Cho rằng nước cần ATP để qua màng – sai, thẩm thấu là thụ động.
- Nhầm “nồng độ chất tan cao” với “nồng độ nước cao”. Hai đại lượng này ngược nhau.
- Cho rằng nước chỉ đi qua aquaporin; thực tế còn có một phần qua lớp phospholipid.
Ví dụ thực tế
- Muối dưa, ngâm mứt: môi trường ngoài ưu trương nên rau, quả mất nước và teo lại.
- Rau héo ngâm nước sạch lại giòn: nước thấm vào tế bào, tế bào trương lên.
- Truyền dịch dùng dung dịch NaCl khoảng 0,9% vì đẳng trương với tế bào máu, tránh làm hồng cầu vỡ hoặc teo.
Bài luyện tập
- Đặt hồng cầu vào nước cất, hiện tượng gì xảy ra và vì sao?
Đáp án: Nước cất là môi trường nhược trương, nước đi vào hồng cầu nhiều hơn đi ra, hồng cầu trương lên và có thể vỡ. - Một tế bào được đặt vào dung dịch đường ưu trương. Nước di chuyển theo chiều nào, tế bào thay đổi ra sao?
Đáp án: Nước đi từ tế bào ra dung dịch; tế bào mất nước, co lại (tế bào thực vật có thể co nguyên sinh). - Vì sao thẩm thấu không tiêu tốn ATP?
Đáp án: Vì nước di chuyển cùng chiều gradient (xuôi dốc), nhờ chuyển động nhiệt của phân tử, không phải chống lại chênh lệch nồng độ.
Lưu ý: nếu đề của bạn có các phương án A, B, C, D, hãy chọn phương án nêu “thẩm thấu” (hoặc “khuếch tán của nước qua màng, có thể qua kênh aquaporin”) và loại các phương án ghi “vận chuyển chủ động”, “tiêu tốn ATP” hay “ẩm bào, thực bào”.
Câu hỏi thường gặp
Nước được vận chuyển qua màng sinh chất bằng hình thức nào?
Bằng thẩm thấu, một dạng vận chuyển thụ động: nước khuếch tán qua màng bán thấm theo gradient nồng độ, không tiêu tốn ATP.
Aquaporin là gì?
Aquaporin là các protein kênh xuyên màng chuyên dẫn nước, giúp nước qua màng sinh chất nhanh hơn so với việc chỉ đi qua lớp phospholipid.
Nước thẩm thấu theo chiều nào?
Từ dung dịch có nồng độ chất tan thấp (nhược trương) sang dung dịch có nồng độ chất tan cao (ưu trương).
Thẩm thấu có cần năng lượng không?
Không. Đây là vận chuyển thụ động nên không cần ATP, nước đi xuôi theo chiều gradient.