Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

I. Trao đổi chất ở tế bào

Tế bào luôn thực hiện trao đổi chất để duy trì sự sống. Trao đổi chất ở tế bào thực chất là tập hợp các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào và trao đổi chất giữa tế bào với môi trường.

- Trao đổi chất gồm: Trao đổi chất qua màng sinh chất và chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào.

- 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 bào.

- Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào: là tập hợp tất cả các phản ứng sinh hóa diễn ra bên trong tế bào, gồm 2 mặt là đồng hóa và dị hóa.

• Đồng hóa là quá trình tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tích lũy năng lượng.
• Dị hóa là quá trình phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.PauseUnmut

II. Sự vận chuyển chất qua màng sinh chất

1. Vận chuyển thụ động

- Vận chuyển thụ động là phương thức vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp mà không cần tiêu tốn năng lượng.

- Thực hiện theo hai con đường:

• Khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid kép: các chất có kích thước nhỏ, không phân cực (không hòa tan trong nước), tan trong lipid.
• Kênh protein xuyên màng: các chất có kích thước lớn, phân cực, tan trong nước. 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 quá 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 máu vào phế nang, hấp thụ chất dinh dưỡng ở ruột non,…

- 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 tế bào, người ta chia môi trường thành 3 loại gồm môi trường ưu trương, môi trường đẳng trương, môi trường nhược trương. Nồng độ chất tan trong môi trường ảnh hưởng đến việc tế bào mất nước hay hấp thụ nước.

• Môi trường ưu trương: là môi trường có nồng độ chất tan ở bên ngoài môi trường cao hơn bên trong tế bào. Trong môi trường ưu trương, tế bào bị mất nước làm xuất hiện hiện tượng co nguyên sinh (đối với tế bào động vật, hiện tượng co nguyên sinh làm biến đổi hình dạng tế bào còn đối với tế bào thực vật, hiện tượng co nguyên sinh không làm biến đổi hình dạng tế bào).
• Môi trường đẳng trương: là môi trường có nồng độ chất tan ở bên ngoài môi trường bằng bên trong tế bào. Trong môi trường đẳng trương, nước có thể ra và vào tế bào cân bằng.
• Môi trường nhược trương: là môi trường có nồng độ chất tan ở bên ngoài môi trường thấp hơn ở bên trong tế bào. Trong môi trường nhược trương, nước đi từ môi trường vào tế bào khiến xuất hiện hiện tượng tan bào (tế bào vỡ ra) đối với tế bào động vật còn đối với tế bào thực vật, nhờ có thành tế bào nên không xuất hiện hiện tượng tan bào mà tế bào chỉ bị trương lên.

2. Vận chuyển chủ động

- Vận chuyển chủ động là phương thức vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ chất tan thấp sang nơi có nồng độ cao.

- Điều kiện: Cần có protein vận chuyển (bơm protein) đặc hiệu và năng lượng ATP cung cấp cho bơm hoạt động.

- Một số quá trình vận chuyển chủ động: 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,…

- 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.

3. Xuất bào và nhập bào

- Xuất bào là sự vận chuyển các chất ra bên ngoài tế bào bằng cách làm biến dạng màng sinh chất. Ví dụ: Sự vận chuyển các sản phẩm của tế bào như hormone, kháng thể,… ra khỏi tế bào.

- Nhập bào là sự vận chuyển các chất vào trong tế bào bằng cách làm biến dạng màng sinh chất. Gồm 2 hình thức:

• Thực bào: Thường thấy ở một số động vật nguyên sinh như trùng roi, amip, tế bào bạch cầu ở động vật,... khi thực bào vi khuẩn.
• Ẩm bào: Thường xảy ra đối với các chất tan. Ví dụ: Ở động vật, một phần nhỏ thức ăn được hấp thụ ở ruột non theo cơ chế ẩm bào.