Trả lời nhanh
Trao đổi chất qua màng tế bào gồm ba nhóm cơ chế: vận chuyển thụ động (khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường qua kênh hoặc protein vận chuyển, thẩm thấu), vận chuyển chủ động (tiêu tốn ATP, đi ngược gradient nồng độ) và vận chuyển nhờ biến dạng màng gồm nhập bào, xuất bào dành cho các chất kích thước lớn.
Màng tế bào “chọn” chất như thế nào?
Màng sinh chất có cấu trúc khảm lỏng: lớp kép phospholipid xen các protein. Nhờ vậy màng có tính thấm chọn lọc, nghĩa là chỉ cho một số chất đi qua tuỳ kích thước, độ phân cực và điện tích.
- Chất nhỏ, không phân cực (O2, CO2, glycerol…) xuyên thẳng qua lớp phospholipid.
- Chất phân cực, ion (Na+, K+, glucose…) cần protein kênh hoặc protein mang.
- Chất có kích thước rất lớn (vi khuẩn, đại phân tử) phải nhờ màng biến dạng.
Ba nhóm cơ chế trao đổi chất qua màng
1. Vận chuyển thụ động
Là sự vận chuyển các chất từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp (xuôi gradient), không tiêu tốn năng lượng ATP. Gồm:
- Khuếch tán đơn giản: chất tan đi trực tiếp qua lớp phospholipid (O2, CO2).
- Khuếch tán tăng cường (có chất mang): chất phân cực hoặc tích điện đi qua kênh protein hay protein mang (glucose vào hồng cầu, ion qua kênh).
- Thẩm thấu: sự khuếch tán của nước qua màng, từ nơi có nhiều nước (nồng độ chất tan thấp) sang nơi ít nước (nồng độ chất tan cao); nước đi qua kênh aquaporin hoặc lớp phospholipid.
2. Vận chuyển chủ động
Là sự vận chuyển chất từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao (ngược gradient), cần tiêu tốn ATP và cần protein mang đặc hiệu. Ví dụ điển hình là bơm Na+–K+: đưa 3 Na+ ra ngoài và 2 K+ vào trong tế bào mỗi chu kỳ. Rễ cây hút ion khoáng ngược gradient cũng theo cách này.
3. Vận chuyển nhờ biến dạng màng (xuất – nhập bào)
- Nhập bào: màng lõm vào bao lấy chất rồi tạo túi (bóng) đưa vào tế bào. Có thực bào (nuốt chất rắn lớn như vi khuẩn, ở bạch cầu, amip) và ẩm bào (đưa giọt dịch chứa chất hoà tan vào trong).
- Xuất bào: túi chứa chất cần thải hoặc tiết hợp với màng, mở ra ngoài (tiết enzyme tiêu hoá, hormone, kháng thể).
Hai hình thức này đều tiêu tốn năng lượng.
Bảng so sánh nhanh
| Tiêu chí | Thụ động | Chủ động | Xuất – nhập bào |
|---|---|---|---|
| Hướng vận chuyển | Xuôi gradient | Ngược gradient | Không phụ thuộc gradient |
| Năng lượng ATP | Không | Có | Có |
| Protein màng | Không (đơn giản) hoặc có (tăng cường) | Protein mang đặc hiệu (bơm) | Không dùng protein vận chuyển, dùng túi màng |
| Chất vận chuyển | O2, CO2, nước, glucose, ion… | Na+, K+, ion khoáng, glucose ở ruột | Vi khuẩn, đại phân tử, enzyme, hormone |
Thẩm thấu và môi trường ưu trương – nhược trương
So sánh nồng độ chất tan của môi trường ngoài với bên trong tế bào:
- Ưu trương (ngoài đậm hơn): nước đi ra, tế bào co lại (tế bào thực vật bị co nguyên sinh).
- Nhược trương (ngoài loãng hơn): nước đi vào, tế bào trương lên, tế bào động vật có thể vỡ.
- Đẳng trương: bằng nhau, nước ra vào cân bằng.
Mẹo nhớ: nước luôn “chạy về nơi đậm”, còn “ưu” nghĩa là ngoài đậm hơn trong.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng khuếch tán tăng cường là vận chuyển chủ động vì có protein. Thực ra nó vẫn xuôi gradient và không tốn ATP.
- Nhầm “thẩm thấu” với sự đi của chất tan. Thẩm thấu chỉ nói về nước.
- Quên rằng xuất – nhập bào có tiêu tốn năng lượng.
- Viết “tế bào hấp thụ ion nhờ khuếch tán” cho trường hợp ngược gradient.
Bài luyện tập (tự đặt)
- Hồng cầu người (dung dịch đẳng trương khoảng 0,9% NaCl) được ngâm vào dung dịch NaCl 2%. Hiện tượng gì xảy ra?
Đáp án: dung dịch 2% là ưu trương nên nước đi ra khỏi hồng cầu, tế bào bị teo nhăn. - Tế bào lông hút của rễ hút ion K+ từ đất, dù nồng độ K+ trong tế bào cao hơn ngoài đất. Đó là cơ chế gì?
Đáp án: vận chuyển chủ động, vì đi ngược gradient và cần ATP cùng protein mang. - Bạch cầu bắt giữ và tiêu diệt vi khuẩn. Đây là cơ chế nào?
Đáp án: nhập bào, cụ thể là thực bào, vì vi khuẩn có kích thước lớn.
Lưu ý khi gặp câu trắc nghiệm
Nếu đề hỏi “các cơ chế trao đổi chất qua màng tế bào gồm”, hãy chọn phương án nêu đủ vận chuyển thụ động, vận chuyển chủ động và xuất – nhập bào. Phương án chỉ nêu một cơ chế hoặc nhắc “quang hợp, hô hấp” là chưa đúng với câu hỏi về màng.
Câu hỏi thường gặp
Trao đổi chất qua màng tế bào gồm những cơ chế nào?
Gồm vận chuyển thụ động (khuếch tán, thẩm thấu), vận chuyển chủ động và vận chuyển nhờ biến dạng màng (nhập bào, xuất bào).
Khuếch tán tăng cường có phải vận chuyển chủ động không?
Không. Khuếch tán tăng cường dùng protein kênh hoặc protein mang nhưng vẫn đi xuôi gradient nồng độ và không tiêu tốn ATP, nên thuộc vận chuyển thụ động.
Phân biệt thực bào và ẩm bào như thế nào?
Thực bào là nhập bào các chất rắn kích thước lớn như vi khuẩn, mảnh vụn tế bào. Ẩm bào là đưa các giọt dịch chứa chất hoà tan vào tế bào.
Vì sao vận chuyển chủ động cần ATP?
Vì chất được đưa ngược chiều gradient nồng độ, tức từ nơi thấp lên nơi cao, nên tế bào phải dùng năng lượng từ ATP để protein mang hoạt động.