CHUYÊN ĐỀ 5: VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO

Màng tế bào có tính thấm chọn lọc, nghĩa là cho một số chất đi qua nhiều hơn các chất khác. Các chất được vận chuyển qua màng thông qua các hình thức:

- Vận chuyển thụ động

- Vận chuyển chủ động

- Xuất – nhập bào

1. Vận chuyển thụ động

- Các phân tử, ion… nói chung có xu hướng di chuyển từ nơi có mật độ phân tử cao (nồng độ cao) đến nơi có mật độ phân tử thấp (nồng độ thấp), hiện tượng đó gọi là khuếch tán. Sự khuếch tán không đòi hỏi cung cấp năng lượng.

- Sự khuếch tán của các chất qua màng sinh học được gọi là vận chuyển thụ động.

- Thẩm thấu là sự khuếch tán của nước quan một màng bán thấm. Nước có xu hướng khuếch tán từ nơi có tổng nồng độ các chất tan thấp đến nơi có tổng nồng độ các chất tan cao.

- Các chất không phân cực, kích thước nhỏ, tan trong lipit thì đi qua màng theo hình thức khuếch tán trực tiếp qua lớp photpho lipit.

- Các chất phân cực, tích điện khuếch tán qua màng nhờ các phân tử prôtêin trên màng tế bào, hiện tượng này gọi là khuếch tán dễ dàng (khuếch tán qua kênh prôtêin). Nhờ có prôtêin vận chuyển, các chất được khuếch tán qua màng với tốc độ nhanh hơn.

+ Các phân tử prôtêin kênh tạo ra hành lang cho phép các phân tử đặc hiệu hoặc các ion đi qua màng. Có 2 loại kênh: kênh aquaporin (kênh nước) giúp cho sự khuếch tán của nước; kênh ion đóng mở nhờ các tín hiệu kích thích, giúp cho sự khuếch tán của các ion

+ Một số prôtêin tải thay đổi hình dạng phân tử, tạo điều kiện cho sự di chuyển của các chất.

- Dung dịch ưu trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan cao hơn nồng độ chất tan bên trong tế bào. Khi tế bào đặt trong dung dịch ưu trương, nước sẽ thẩm thấu ra ngoài, gây ra hiện tượng co nguyên sinh.

- Dung dịch nhược trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan thấp hơn nồng độ chất tan trong tế bào. Khi tế bào ở trong môi trường nhược trương, nước bên ngoài sẽ đi vào làm cho tế bào trương lên, gọi là sự trương nước. Nếu tế bào không có thành, sự trương nước có thể làm tế bào bị vỡ, nếu tế bào có thành, thành sẽ hạn chế sự tăng kích thước của tế bào, ngăn cản sự trương nước, tế bào không bị vỡ ra. Áp lực của thành tạo ra chống lại sự trương nước của tế bào gọi là áp suất trương nước.

- Dung dịch đẳng trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào. Khi ở trong môi trường đẳng trương, sẽ không có sự khuếch tán thực của nước.

2. Vận chuyển chủ động

- Là hình thức vận chuyển các chất qua màng tế bào ngược chiều gradien nồng độ.

- Vận chuyển chủ động đòi hỏi cung cấp năng lượng ATP và cần có prôtêin vận chuyển đặc hiệu.

- Chỉ có các chất không tan trong lipit mới có thể được vận chuyển chủ động.

- Các prôtêin vận chuyển đặc hiệu bao gồm: Các prôtêin tải (permeraza), các bơm ion (bơm H⁺, bơm Na⁺- K⁺).

- Đồng vận chuyển: Sự vận chuyển chủ động một chất tan gián tiếp điều khiển sự vận chuyển của chất khác. Ví dụ, thực vật thường sử dụng gradien H⁺ được tạo ra bởi bơm proton để điều khiển sự vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào.

3. Xuất nhập bào

- Các phân tử lớn như polysaccharides và proteins, đi qua màng ở dạng khối thông qua các túi vận chuyển, gọi là xuất – nhập bào

- Xuất – nhập bào đỏi hỏi tiêu tốn năng lượng ATP

- Xuất bào: các túi vận chuyển di chuyển đến màng, dung hợp với nó và giải phóng các thành phần bên trong.

- Nhập bào: tế bào lấy các đại phân tử bằng cách hình thành các túi vận chuyển từ màng tế bào. Có 3 hình thức nhập bào:

+ Thực bào: Chất vận chuyển ở dạng rắn.

+ Ẩm bào: Chất vận chuyển ở dạng lỏng.

+ Nhập bào qua trung gian thụ thể: Nhập bào đòi hỏi sự tham gia của các thụ thể đặc hiệu trên màng tế bào.