Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

- Tế bào luôn thực hiện quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống. Trao đổi chất ở tế bào gồm có chuyển hoả vật chất và năng lượng trong tế bào và trao đổi chất qua mảng sinh chất. Trong đó, quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong tế bào là tập hợp tất cả các phản ứng sinh hoá diễn ra bên trong tế bào (sự chuyển hoá vật chất), gồm hai mặt là đồng hoá và dị hoá.

Hình 11.2 Sơ đó minh họa quá trình trao đổi chất ở tế bào

- Đồng hoá là quá trình tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tích luỹ năng lượng. Ngược lại, dị hóa là quá trình phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.

Ví dụ: Tế bào thực vật đồng hoá carbohydrate từ nguyên liệu là H₂O và CO₂ thông qua quá trình quang hợp tạo thành glucose. Sau đó, glucose được dùng làm nguyên liệu tổng hợp tinh bột. Ngược lại, tế bào sử dụng glucose là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho quá trình dị hoá, glucose sẽ được phân giải thành H₂O và CO₂ đồng thời giải phóng năng lượng cho tế bào.

- Quá trình trao đổi chất qua màng sinh chất là quá trình vận chuyển có chọn lọc các chất giữa tế bào và môi trường. Các hình thức trao đổi chất qua màng sinh chất gồm vận chuyển thụ động, vận chuyển chủ động và xuất, nhập bảo.

a. Vận chuyển thụ động

- Sự vận chuyển thụ động các chất qua màng sinh chất có thể được thực hiện bằng hai con đường: các chất có kích thước nhỏ, không phân cực (không tan trong nước), tan trong lipid được khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid kép. Các chất có kích thước lớn, phân cực, tan trong nước được vận chuyển nhờ các kênh protein xuyên màng. Mỗi kênh protein chỉ vận chuyển các chất có cấu trúc phù hợp. Nước được thẩm thấu qua màng nhờ kênh protein đặc biệt gọi là aquaporin. Một số quả trình vận chuyển thụ động ở sinh vật sự hấp thụ nước ở rễ cây, vận chuyển oxygen từ phế nang vào máu và carbon dioxide từ mẫu vào phế nang, hấp thụ chất dinh dưỡng ở ruột non,

Hình 11.3. Vận chuyển thụ động (a); tốc độ khuếch tán các chất qua màng thông qua quá trình vận chuyển thụ động (b)

- Tốc độ vận chuyển các chất qua màng theo cơ chế thụ động phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, nồng độ chất tan, số lượng kênh protein,... Trong đó, nồng độ chất tan đóng vai trò quan trọng nhất. Dựa vào nồng độ chất tan của môi trường so với nồng độ chất tan trong t

Hình 11.4. Tế bào trong môi trường có nồng độ chất tan khác nhau (Chú thích: Các chấm thể hiện nông độ chất tan

- Nồng độ chất tan trong môi trường còn ảnh hưởng đến việc tế bào hấp thụ nước hay bị mất nước. Phản ứng của tế bào sống với sự thay đổi nồng độ chất tan trong môi trường còn tuỳ thuộc vào tế bào có thành tế bào hay không (Hình 11.5).

Hình 11.5. Sự thay đổi hình dạng của tế bào động vật (a) và tế bào thực vật (b) trong các môi trường khác nhau

b. Vận chuyển chủ động

Hình 11.7. Vận chuyển chủ động.

- Trong quá trình vận chuyển chủ động cần có protein vận chuyển (bom protein) đặc hiệu và năng lượng ATP cung cấp cho bơm hoạt động.

Ví dụ: sự hấp thụ chủ động các ion khoáng ở rễ cây tạo điều kiện cho rễ cây hút nước, sự tái hấp thu các chất trong ống thận,...

- Vận chuyển chủ động có ý nghĩa giúp tế bào có thể lấy được các chất cần thiết ngay cả khi chúng có nồng độ thấp hơn so với bên trong tế bào.

c. Xuất bào và nhập bào

- Đối với các đại phân tử hoặc vi khuẩn không thể vận chuyển qua lớp kép phospholipid hay protein xuyên màng, tế bào sẽ vận chuyển các chất này thông qua sự biến dạng của màng sinh chất, tạo thành các túi (bóng) xuất bảo hoặc nhập bào.

- Thực bào thường thấy ở một số động vật nguyên sinh như trùng roi, amip,... hay tế bào bạch cầu ở động vật; chúng thực bảo các vi khuẩn. Ở động vật, một phần nhỏ thức ăn được hấp thụ ở ruột non bằng cơ chế ẩm bào. Nhiều sản phẩm của tế bào (hormone, kháng thể,...) được vận chuyển ra khỏi tế bào nhờ xuất bào.

Hình 11.8 Các hình thức nhập bào

Hình 11.9. Xuất bào