Lý thuyết Sinh học 10 Bài 10: Trao đổi chất qua màng tế bào
Chương 4: Trao đổi chất qua màng và truyền tin tế bào · Kết nối tri thức với cuộc sống
Tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 Bài 10: Trao đổi chất qua màng tế bào theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, sơ đồ cấu trúc tế bào sinh học chuẩn xác, bảng biểu so sánh trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.
- Vận chuyển thụ động là kiểu khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ chất tan cao đến nơi có nồng độ chất thấp – xuôi chiều gradient nồng độ.
- Không tiêu tốn năng lượng.
- Các chất có thể khuếch tán qua lớp kép phospholipid hoặc qua các protein xuyên màng.
(a + b) Khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường
Khuếch tán qua lớp kép phospholipid (a);
khuếch tán qua protein kênh (b) và protein mang (c)
Thành phần (màng tế bào) tham gia
khuếch tán
Đặc điểm chất khuếch tán
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán
Khuếch tán
đơn giản
Lớp kép phospholipid.
Các chất không phân cực và có kích thước nhỏ: các chất khí, các phân tử kị nước (hormone steroid, vitamin tan trong lipid,…).
Phụ thuộc vào bản chất khuếch tán, sự chênh lệch nồng độ các chất bên trong và bên ngoài cũng như thành phần hóa học của lớp phospholipid kép.
Khuếch tán tăng cường
Kênh protein chuyên biệt – protein xuyên màng.
Các chất không thể khuếch tán qua lớp kép phospholipid của màng tế bào như các ion, các chất phân cực, các amino acid,…
Không chỉ phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán mà còn phụ thuộc vào số lượng kênh protein đóng mở trên màng. Ngoài ra, sự khuếch tán của các ion qua các kênh protein còn phụ thuộc vào sự chênh lệch về điện thế giữa hai phía của màng.
c) Thẩm thấu
- Khái niệm thẩm thấu: Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng tế bào.
- Cơ chế thẩm thấu:
+ Nước di chuyển từ vùng có nhiều phân tử nước (còn gọi là vùng có nồng độ chất tan thấp hoặc vùng có thế nước cao) sang vùng có ít phân tử nước hơn (còn gọi là vùng có nồng độ chất tan cao hoặc vùng có thế nước thấp).
- Dựa vào nồng độ chất tan trong dung dịch có dung môi là nước, người ta chia môi trường bên trong và bên ngoài tế bào thành các loại: ưu trương, đăng trương và nhược trương.
Hình dạng tế bào thay đổi khi ở trong các môi trường khác nhau
Môi trường
Đặc điểm
môi trường
Hình dạng tế bào
thay đổi khi ở trong các môi trường
Tế bào động vật
Tế bào thực vật
Đẳng trương
Môi trường có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào → Các phân tử nước di chuyển ở trạng thái cân bằng.
Hình dạng tế bào không thay đổi.
Hình dạng tế bào không thay đổi.
Nhược trương
Môi trường có nồng độ chất tan thấp hơn bên trong tế bào → Các phân tử nước thẩm thấu vào trong tế bào.
Tế bào trương lên và có thể bị vỡ ra.
Tế bào trương lên nhưng không vỡ ra do có thành tế bào tạo lực cản chống lại sự khuếch tán của các phân tử nước.
Ưu trương
Môi trường có nồng độ chất tan lớn hơn bên trong tế bào → Các phân tử nước thẩm thấu ra ngoài tế bào.
Cả tế bào co lại.
Chất nguyên sinh cùng màng sinh chất co lại, tách khỏi thành tế bào (hiện tượng co nguyên sinh).
2. Vận chuyển chủ động
- Khái niệm: Vận chuyển chủ động (vận chuyển tích cực) là kiểu vận chuyển các chất qua màng từ nơi có nồng độ chất tan thấp tới nơi có nồng độ chất tan cao (ngược chiều gradient nồng độ) và cần tiêu tốn năng lượng.
- Đặc điểm:
+ Cần có sự tham gia của các protein kênh vận chuyển hoạt động như những chiếc bơm, bơm các chất từ nơi có nồng độ thấp tới nơi có nồng độ cao.
+ Cần phải cung cấp năng lượng dưới dạng ATP.
Bơm Na – K là một loại protein, sử dụng năng lượng ATP để vận chuyển các ion Na+ và K+ ra vào tế bào ngược chiều gradient nồng độ
- Thực bào: Là hình thức tế bào lấy các phân tử có kích thước lớn, thậm chí là cả một tế bào, nhờ sự biến dạng màng tế bào.
- Ẩm bào: Là hình thức tế bào lấy các chất tan từ môi trường nhờ sự biến dạng màng tế bào.
- Cơ chế thực bào và ẩm bào: Màng tế bào bao bọc lấy vật chất cần vận chuyển tạo nên một túi vận chuyển tách rời khỏi màng và đi vào trong tế bào chất.
- Trong hình thức thực bào và ẩm bào, tế bào có thể "chọn" được những chất cần thiết nhờ những protein thụ thể trên màng tế bào.
b) Xuất bào
Xuất bào
- Xuất bào: Là hình thức vận chuyển các chất có kích thước lớn ra khỏi tế bào nhờ sự biến dạng màng tế bào.
- Cơ chế: Các chất có kích thước lớn cần đưa ra khỏi tế bào được bao bọc trong túi vận chuyển, sau đó túi này liên kết với màng tế bào giải phóng các chất ra bên ngoài.
🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)
Màng tế bào (màng sinh chất) cấu tạo theo mô hình khảm động (fluid mosaic model) gồm lớp kép phospholipid phân tử quay đầu ưa nước ra ngoài và đuôi kị nước vào trong, các phân tử protein khảm xuyên màng hoặc bám màng, cùng cholesterol tạo độ ổn định và glycolipid/glycoprotein làm thụ thể nhận diện.
Vận chuyển thụ động tuân theo quy luật khuếch tán từ nơi có nồng độ chất tan cao sang nơi có nồng độ thấp (thuận chiều gradient nồng độ), không tiêu tốn năng lượng ATP của tế bào: gồm khuếch tán đơn giản (chất tan kị nước nhỏ O2,CO2 đi qua lớp kép lipid) và khuếch tán tăng cường (chất ưa nước, ion qua kênh protein xuyên màng hoặc protein mang).
Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng bán thấm từ nơi có thế nước cao (dung dịch nhược trương) sang nơi có thế nước thấp (dung dịch ưu trương); hiện tượng này quyết định sức trương và thể tích của tế bào sống.
Vận chuyển chủ động (chủ động tiêu tốn ATP) vận chuyển các chất ngược chiều gradient nồng độ nhờ protein bơm màng (ví dụ bơm Na+−K+-ATPase); bên cạnh đó là cơ chế xuất bào và nhập bào (thực bào nuốt phần tử rắn lớn, ẩm bào uống dịch lỏng, nhập bào qua thụ thể) nhờ sự biến dạng linh hoạt của màng sinh chất.
Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học
Phân biệt khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường qua màng sinh chất.
Khuếch tán đơn giản: các phân tử nhỏ, không phân cực, kị nước (O2,CO2,N2, hormone steroid, acid béo) đi trực tiếp xuyên qua lớp kép phospholipid theo chiều gradient nồng độ mà không cần protein hỗ trợ. Khuếch tán tăng cường: các chất ưa nước, phân cực lớn hoặc các ion tích điện (glucose,aminoacid,Na+,K+,Ca2+,Cl−) không thể qua lớp lipid kị nước, phải đi qua màng thông qua các kênh protein xuyên màng hoặc protein mang (transporter), tuân theo gradient nồng độ và có hiện tượng bão hòa tốc độ vận chuyển.
Thế nào là dung dịch ưu trương, nhược trương và đẳng trương? Tế bào hồng cầu sẽ ra sao trong từng môi trường?
Dung dịch ưu trương có nồng độ chất tan cao hơn bên trong tế bào (thế nước thấp hơn) → nước thẩm thấu ra ngoài làm tế bào hồng cầu bị teo bào, nhăn nheo. Dung dịch đẳng trương có nồng độ chất tan bằng nồng độ nội bào → lượng nước vào và ra cân bằng, tế bào giữ nguyên hình dạng đĩa lõm hai mặt bình thường. Dung dịch nhược trương có nồng độ chất tan thấp hơn bên trong tế bào (thế nước cao hơn) → nước ồ ạt thẩm thấu vào trong tế bào, do không có thành bảo vệ nên tế bào hồng cầu bị trương phồng và vỡ tung (hiện tượng tan máu).
Mô tả cơ chế hoạt động của bơm Na+−K+-ATPase trong vận chuyển chủ động.
Bơm Na+−K+-ATPase là protein xuyên màng hoạt động theo cơ chế vận chuyển chủ động: sử dụng năng lượng thủy phân 1 phân tử ATP để bơm đồng thời 3 ion Na+ từ trong tế bào chất ra ngoài dịch ngoại bào (ngược gradient nồng độ Na+) và đưa 2 ion K+ từ dịch ngoại bào vào trong tế bào (ngược gradient nồng độ K+). Cơ chế này duy trì điện thế nghỉ của màng tế bào thần kinh và cơ, đồng thời kiểm soát áp suất thẩm thấu nội bào.
Phân biệt hiện tượng thực bào (phagocytosis) và ẩm bào (pinocytosis).
Cả hai đều là hình thức nhập bào tiêu tốn năng lượng nhờ sự biến dạng màng sinh chất: Thực bào ("ăn bào") là quá trình màng sinh chất hình thành chân giả bao bọc lấy các phần tử rắn kích thước lớn (như vi khuẩn, mảnh vụn tế bào) tạo thành túi thực bào đưa vào trong để kết hợp với lysosome tiêu hóa (ví dụ bạch cầu đại thực bào). Ẩm bào ("uống bào") là màng tế bào lõm vào tạo túi nhỏ để nuốt các giọt dịch ngoại bào hòa tan các chất dinh dưỡng đưa vào bên trong tế bào.
