Vận chuyển qua màng và thẩm thấu

Qua màng bằng con đường nào?

Tế bào liên tục lấy chất cần thiết và thải sản phẩm ra môi trường. Chất nhỏ, ion và vật chất có kích thước lớn đi qua màng theo những cơ chế khác nhau, phụ thuộc đặc điểm của chất và nhu cầu của tế bào.

Vận chuyển thụ động

**Vận chuyển thụ động** đưa chất đi xuôi chiều gradient nồng độ, từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, không cần tế bào cung cấp năng lượng. - **Khuếch tán đơn giản:** các phân tử nhỏ, không phân cực như O₂ và CO₂ đi trực tiếp qua lớp kép phospholipid. - **Khuếch tán được hỗ trợ:** ion hoặc chất phân cực đi qua protein kênh hay protein tải phù hợp. Mỗi protein vận chuyển có tính chọn lọc. Tốc độ khuếch tán được hỗ trợ còn phụ thuộc số lượng protein vận chuyển trên màng.

Vận chuyển chủ động

Vận chuyển chủ động đưa chất ngược chiều gradient nồng độ và cần năng lượng. Protein vận chuyển trên màng hoạt động như một bơm, chẳng hạn bơm Na⁺–K⁺ sử dụng ATP để vận chuyển ion. Cơ chế này giúp tế bào duy trì nồng độ các chất phù hợp ở hai phía màng.

Cùng qua protein nhưng khác cơ chế

Ngoài tế bào có nồng độ 8 đơn vị, trong có 2 đơn vị. Chất không mang điện đi vào qua protein tải và tế bào không cung cấp năng lượng: đó là khuếch tán được hỗ trợ. Nếu tế bào dùng năng lượng để đưa chính chất ấy từ phía 2 đơn vị sang phía 8 đơn vị, đó là vận chuyển chủ động. Ta xét cả chiều gradient và năng lượng, không chỉ nhìn sự có mặt của protein.

Nhận biết cơ chế qua màng

Một phân tử không mang điện đi qua protein từ nơi nồng độ 9 đến nơi nồng độ 3, không dùng năng lượng tế bào. Đây là cơ chế nào?

AKhuếch tán đơn giảnBKhuếch tán được hỗ trợCVận chuyển chủ độngDNhập bào

Thẩm thấu là sự di chuyển của nước

**Thẩm thấu** là sự khuếch tán của nước qua màng thấm chọn lọc. Trong mô hình chất tan không đi qua màng, nước di chuyển ròng từ phía có nồng độ chất tan thấp sang phía có nồng độ chất tan cao. Các khái niệm ưu trương, đẳng trương và nhược trương dùng để so sánh nồng độ chất tan của môi trường ngoài với bên trong tế bào.

Ba môi trường quanh tế bào

Ba trạng thái minh họa: môi trường ưu trương có nước đi ròng ra khỏi tế bào, đẳng trương có hai chiều cân bằng, nhược trương có nước đi ròng vào tế bào.

Trong mô hình chất tan không qua màng: | Môi trường ngoài | Chiều nước và kết quả thường gặp | |---|---| | Ưu trương so với tế bào | Nước ra ròng; tế bào mất nước. Tế bào thực vật có thể co nguyên sinh | | Đẳng trương so với tế bào | Không có dòng nước ròng làm thay đổi thể tích; nước vẫn trao đổi hai chiều | | Nhược trương so với tế bào | Nước vào ròng; tế bào động vật có thể trương và vỡ, tế bào thực vật có thành thường tăng sức trương | Thành tế bào thực vật hạn chế sự trương quá mức. Vì vậy, trong môi trường nhược trương, tế bào thực vật thường tăng sức trương thay vì vỡ như tế bào động vật có thể xảy ra.

Co và phản co nguyên sinh

Ba giai đoạn ở tế bào thực vật: ban đầu khối nguyên sinh áp sát thành, co nguyên sinh khi nước đi ra, và phản co nguyên sinh khi nước đi vào trở lại.

Trong dung dịch ưu trương, nước đi ra làm không bào và khối nguyên sinh giảm thể tích; màng sinh chất tách khỏi thành. Đó là **co nguyên sinh**. Thành tế bào vẫn giữ hình dạng tương đối. Nếu chuyển tế bào còn sống sang môi trường phù hợp, nước đi vào và khối nguyên sinh có thể áp sát thành trở lại. Đó là **phản co nguyên sinh**. Khả năng phục hồi còn phụ thuộc thời gian, nồng độ và tình trạng tế bào.

Giải thích co nguyên sinh

Sau khi đổi môi trường, khối nguyên sinh tách khỏi thành còn đường viền thành gần như giữ nguyên. Giải thích nào đúng?

ANước đi vào ròng; thành tế bào co lại trước khối nguyên sinh.BNước ngừng trao đổi hoàn toàn; cả thành và khối nguyên sinh cùng co.CNước đi ra ròng; khối nguyên sinh co lại, còn thành tế bào tương đối giữ hình dạng.DTế bào đang nhập bào nên màng tách khỏi thành.

Đọc kết quả thí nghiệm

Khi so sánh tác động của nồng độ, cần dùng cùng loại mẫu và giữ tương đương nhiệt độ, thời gian quan sát. Ghi riêng điều nhìn thấy, chẳng hạn màng tách khỏi thành, rồi mới giải thích bằng sự di chuyển của nước. Thực hành theo hướng dẫn của giáo viên.

Nhập bào và xuất bào

Nhập bào: màng lõm vào và tạo túi đưa vật chất vào. Xuất bào: túi hòa với màng rồi giải phóng vật chất ra ngoài.

Các đại phân tử và hạt lớn được vận chuyển nhờ màng biến dạng, tạo túi và cần năng lượng. - **Thực bào:** tế bào bao lấy hạt lớn hoặc một tế bào khác. - **Ẩm bào:** tế bào thu nhận dịch và các chất tan. - **Xuất bào:** túi vận chuyển dung hợp với màng rồi giải phóng chất ra ngoài. Một số trường hợp nhập bào có thụ thể giúp tế bào nhận biết và thu nhận chất phù hợp.

Ba câu hỏi để chọn cơ chế

Vận chuyển thụ động đi xuôi gradient và không tiêu tốn năng lượng; vận chuyển chủ động đi ngược gradient và cần năng lượng. Nước qua màng bằng thẩm thấu, còn vật chất lớn được đưa vào hoặc ra nhờ sự biến dạng của màng.