Trao đổi chất ở tể bào là tập hợp các phản ứng hoá học diễn ra trong tế bào và sự trao đổi các chất giữa tể bào với môi trường. Trong đó, tập hợp các phản ứng hoá học là sự chuyển hoá vật chất; sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường là trao đổi chất qua mảng.

Có hai hình thức trao đổi chất qua màng: vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.

Hình 9.1. Cung cấp nước cho cây

Trao đổi chất ở tế bào là quá trình tế bào trao đổi các chất như chất dinh dưỡng, chất thải. với môi trường.

a. Sự khuếch tán

Hình 9.2. Sự khuếch tán	Hình 9.3. Sự khuếch tán qua lớp lipid kép

– Sự chênh lệch nồng độ của một chất giữa hai vùng gọi là gradient nổng độ. Sự khuếch tán diễn ra theo chiều gradient nồng độ Sự khuếch tán diễn ra trong môi trường lỏng và khi. Khi các phân tử phân bố đồng đều trong môi trường, sự khuếch tán đạt đến cân bằng. Ở trạng thái cân bằng này, các phân tử vẫn di chuyển nhưng theo hai chiều như nhau nên gọi là cân bằng đồng (hỉnh 9 3).

– Những phân tử có thể đi qua lớp lipid kép bao gồm: các chất khi, các phân tử kị nước (hormone steroid, vitamin tan trong lipid,…). Sự khuếch tán này còn được gọi là sự khuếch tán đơn giản

Hình 9.4. Sự khuếch tan khí giữa mao mạch và phế nang ở phổi

Những phân tử ưa nước như đường, amino acid đi qua lớp lipid với tốc độ rất thấp, còn các ion thi hầu như không đi qua được nên chúng cần có protein vận chuyển. Đây là hình thức khuếch tán tăng cường

Hình 9.5. Sự vận chuyển các chất qua màng bằng khuếch tán tăng cường

b. Sự thẩm thấu

Sự thẩm thấu diễn ra tương tự như sự khuếch tán nhưng để chỉ sự di chuyển của các phân tử nước qua màng bản thẩm (ví dụ: màng tế bảo) ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau. Mảng này có tính thấm với nước nhưng không thấm với một số phân tử chất tan nhất định Vùng có nhiều phân tử nước (nồng độ chất tan thấp) được gọi là vùng có thể nước cao, vùng có ít phân tử nước hơn (nồng độ chất tan cao) là vùng có thể nước thấp.

Hình 9.6. Khuếch tán và thẩm thấu

Khi tế bào ở trong các dung dịch có nồng độ khác nhau, các phân tử nước sẽ di chuyển qua màng theo 3 trường hợp khi dung dịch có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào thì gọi là dung dịch đẳng trương và các phân tử nước di chuyển ở trạng thái cân bằng, khi dung dịch có nồng độ chất tan nhỏ hơn bên trong tế bao thì gọi là dung dịch nhược trương và các phân tử nước thẩm thấu vào trong tế bào, khi dung dịch có nồng độ chất tan lớn hơn được gọi là dung dịch ưu trương và nước thẩm thấu ra ngoài tế bào.

 Hình 9.7. Sự thẩm thấu ở tế bào hồng cầu và tế bào thịt là khi ngâm trong các dung dịch có nồng độ khác nhau

Tế bào thực vật có thành tế bảo vững chắc nên khi nhiều phản tử nước đi vào trong tế bảo sẽ làm tế bào trương lên và gây ra áp lực lên thành tế bảo (áp suất trương) dẫn đến sự ngăn cản các phân tử nước khác đi vào. Khi số lượng lớn phân tử nước đi ra khỏi tế bào, tế bào chất co lại, màng tế bảo tách khỏi thành tế bào, gọi là hiện tượng cơ nguyên sinh

– Vận chuyển thụ động là sự vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp (theo chiều gradient nồng độ). – Vận chuyển thụ động qua màng sinh chất bao gồm sự khuếch tần đơn giản của các chất qua lớp phospholipid kép, khuếch tán tăng cường với sự tham gia của protein vận chuyển và thẩm thấu của các phân tử nước.

Hình 9.8. Sự vận chuyển chủ động qua màng

– Sự vận chuyển chủ động qua mảng sinh chất là sự vận chuyển các chất ngược chiều gradient nổng độ với sự tham gia của protein vận chuyển (thường gọi là bơm) và tiêu tốn năng lượng. Ví dụ sự vận chuyển Ca²⁺ vào lưới nội chất trơn, sự vận chuyển H⁺ vào lysosome, không bao; sự hấp thu các chất dinh dưỡng như glucose, amino acid vào tế bảo biểu mô ruột, hấp thụ khoảng vào tế bào lông hút rẽ,… Có loại protein vận chuyển một chất, có loại protein vận chuyển hai chất.

– Thông qua sự vận chuyển chủ động, tế bào lấy các chất cần thiết và điều hoà nồng độ các chất trong tế bào,

Vận chuyển chủ động là sự vận chuyển các chất qua màng ngược gradient nồng độ và tiêu tốn năng lượng. Vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động đảm bảo cung cấp các chất cần thiết cho tế bào và điều hoà nồng độ các chất hai bên màng sinh chất.

– Các phân tử lớn như protein polysaccharide,.. được vận chuyên trong các túi (bóng) được hình thành từ mảng thông qua sự nhập bảo và xuất bảo Đây cũng là một dạng vận chuyển chủ động và tiêu tốn năng lượng.

Hình 9.9. Quá trình nhập bào và xuất bào

– Trong quá trình nhập bảo, tế bảo có thể vận chuyển các phân tử lớn hay thậm chỉ tế bảo khác (sự thực bảo) hoặc một lượng lớn chất lỏng (sự ẩm bảo). Các tủi sau đó thường nhập với lysosome để tiêu hoả toàn bộ thành phần bên trong túi

Sự nhập bào và xuất bào đều là hình thức vận chuyển chủ động các phân tử lớn như protein, polysaccharide hay lượng lớn chất lỏng và thậm chí cả tế bào. Trong nhập bào, màng tế bào lõm vào hình thành các túi bao quanh các phân tử lớn hay tế bào (thực bào), nước và các chất hoà tan (ẩm bao). Trong xuất bào, các túi mang các phân tử di đến màng, nhập với màng và giải phóng chúng ra bên ngoài.

a. Tìm hiểu về tính thẩm chọn lọc của tế bào sống

Chuẩn bị:

– Mẫu tươi một số mẩm giá đỗ dài khoảng 3 – 4 cm.

– Hoá chất nước cất, dung dịch xanh methylene 0,5 %, bình dựng nước sôi (khoảng 100 °C).

– Dụng cụ kinh hiển vi quang học, làm kinh, dao lam, đĩa đồng hồ, cốc thuỷ tinh, lamen

Tiến hành:

– Làm tiêu bản

+ Ngâm một nửa số mầm giá đỗ trong nước sôi trong 5 phút

+ Cho hai mầm giá đỗ một mầm giả đỗ sống và một mầm giá đỗ đã ngâm nước sôi vào đĩa đồng hồ đụng thuốc nhuộm xanh methylene khoảng 10 phút.

+ Sau đó, dùng panh kẹp gặp hai mầm giá đỗ ra khỏi dung dịch xanh methylene, rửa sạch bằng nước cất.

+ Đặt hai mầm giá đỗ lên lam kính và dùng dao lam cắt 2 – 3 lát mỏng (< 0,5 mm) từ mỗi mầm giá đỗ. Nhỏ nước lên lát cắt và đậy lamen Đọc sách tại hoc10.vn

– Quan sát tiêu bản dưới kinh hiển vi

+ Đặt và cố định tiêu bản trên bản kinh

+ Quan sát tiêu bản ở vật kinh 10× rồi chuyển sang vật kinh 40

Báo cáo:

– Báo cáo kết quả thí nghiệm theo mẫu ở bài 6 và trả lời câu hỏi sau

– Thuốc nhuộm methylene có mặt trong tế bảo ở mầm giá đỗ nào? Giải thích.

b. Tìm hiểu về sự co nguyên sinh và phản co nguyên sinh ở tế bào thực vật

Chuẩn bị:

– Mẫu tươi là cây thái lái tia (cây lẽ bạn).

– Hoá chất: nước cất, dung dịch NaCl 10%.

– Dụng cụ kinh hiển vi quang học, lam kinh, kim mũi mác, đĩa đồng hồ, giấy thấm.

Tiến hành:

– Làm tiêu bản đối chứng

+ Lấy một lam kinh và nhỏ một giọt nước cất vào giữa làm kinh

+ Dùng kim mũi mác bọc một lớp tế bảo mặt dưới của lá cây thải lai tía đặt lên giọt nước trên lam kinh rồi đậy lamen và dùng giấy thẩm bớt nước dư ở phía ngoài

+ Quan sát tiêu bản ở vật kinh 10 rồi chuyển sang vật kính 40

– Làm tiêu bản mẫu co nguyên sinh

+ Lấy tiêu bản đối chúng ra khỏi kinh hiển vi và dùng ống nhỏ giọt nhỏ vào mép của một phía lamen một giọt dung dịch NaCl 10%.

+ Dùng giấy thấm hút hết nước ở phía kia của lamen nhằm thay thế hoàn toàn nước bằng dung dịch NaC110%

+ Lặp lại việc nhỏ và thẩm trên khoảng 2 – 3 lần đảm bảo thay thế hoàn toàn nước cất bằng dung dịch NaC110%

+ Sau 5 – 10 phút, quan sát tiêu bản dưới kinh hiển vi

– Làm tiêu bản mẫu phân co nguyên sinh

+ Lấy tiêu bản mẫu co nguyên sinh ra khỏi kinh hiển vi và nhỏ một giọt nước cất vào mép của một phía lamen

+ Dùng giấy thảm hút hết nước thừa ở phía kia của lamen

+ Lặp lại việc nhỏ và thẩm khoảng 2 – 3 lần nhằm thay thế hoàn toàn dung dịch NaCl 10% bằng nước cất.

+ Sau 10 phút, quan sát tiêu bản dưới kinh hiển vi

 

Thí nghiệm co và phản co nguyên sinh

Báo cáo:

Mô tả hình dạng và về các tế bảo biểu bị và các tế bảo cấu tạo nên khi khổng ở mẫu đối chứng, mẫu có nguyên sinh và phản co nguyên sinh. Viết báo cáo theo mẫu ở bải 6.

a) Mẫu đối chúng

b) Mẫu có nguyên sinh

Hình 9.10. Các tế bào biểu bì và tế bào cấu tạo khí khổng ở là thái lái tia