Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Nhập bào và xuất bào: vận chuyển các phân tử lớn bằng túi màng
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phân biệt được nhập bào và xuất bào, gọi đúng tên hai hình thức nhập bào là thực bào và ẩm bào, giải thích được vì sao cả hai đều cần năng lượng, và phân loại chính xác một tình huống vận chuyển bất kỳ vào một trong bốn cơ chế đã học suốt chương.
Kiến thức nền cần nhớ
Bốn bài trước em đã học đủ các cách một phân tử nhỏ hoặc một ion qua màng: khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường, thẩm thấu, và vận chuyển chủ động (same-grade bridge). Nhưng có những đối tượng lớn hơn hẳn một phân tử đơn lẻ — cả một vi khuẩn, một mảnh tế bào chết — không lọt qua bất kỳ kênh hay bơm nào trong số đó.
Khởi động
Một tế bào bạch cầu cần nuốt trọn một vi khuẩn xâm nhập cơ thể. Vi khuẩn lớn hơn một phân tử glucose hàng triệu lần — làm sao một protein kênh hay một bơm nhỏ xíu trên màng có thể đưa cả một vi khuẩn qua được? Và ở chiều ngược lại, một tế bào tuyến cần bài tiết ra ngoài một lượng lớn hormone cùng lúc — nó có thể đẩy từng phân tử hormone qua một protein kênh riêng lẻ được không? Tế bào cần một chiến lược hoàn toàn khác cho cả hai chiều.
Kiến thức trọng tâm
Nhập bào là quá trình màng sinh chất lõm vào, bao lấy vật chất ở bên ngoài rồi khép kín lại thành một túi màng bên trong tế bào. Có hai hình thức nhập bào tuỳ vào đối tượng: thực bào là nhập bào các hạt rắn, ví dụ một vi khuẩn hay một mảnh tế bào chết, đặc trưng ở các tế bào bạch cầu làm nhiệm vụ bảo vệ cơ thể; ẩm bào là nhập bào các giọt chất lỏng cùng những phân tử hoà tan trong đó, xảy ra ở hầu hết các loại tế bào.
Xuất bào là quá trình ngược lại: một túi màng chứa sẵn vật chất bên trong tế bào di chuyển tới sát màng sinh chất, hợp nhất với màng, rồi giải phóng toàn bộ nội dung ra ngoài. Xuất bào là con đường chính để tế bào tiết hormone, tiết enzyme tiêu hoá, hay giải phóng chất dẫn truyền thần kinh tại synapse. Ở tế bào thực vật, xuất bào còn là con đường đưa vật liệu xây dựng thành tế bào, như cellulose và pectin, ra ngoài màng sinh chất trong lúc tế bào lớn lên và phân chia — đúng lớp thành tế bào đã học ở Chương 3.
Cả nhập bào lẫn xuất bào đều tiêu tốn ATP, vì tế bào phải chủ động làm biến dạng cả một vùng màng lớn — lõm vào hoặc phồng ra — và di chuyển túi màng bằng bộ khung xương tế bào. Năng lượng này đến từ chính ATP mà tế bào tạo ra liên tục qua hô hấp tế bào, cùng nguồn năng lượng nuôi các bơm ion đã học ở Chương 4. Về mặt năng lượng, hai quá trình này gần với vận chuyển chủ động hơn là khuếch tán, dù chúng vận chuyển cả một khối vật chất bằng túi màng thay vì từng phân tử đơn lẻ qua một protein, nên không được gọi chung là vận chuyển chủ động theo đúng định nghĩa hẹp đã học ở bài trước.
Toàn bộ quá trình tiêu tốn năng lượng ATP để làm biến dạng màng và di chuyển túi bên trong tế bào.
Ví dụ
Theo dõi một bạch cầu thực bào một vi khuẩn
1
Một tế bào bạch cầu phát hiện một vi khuẩn xâm nhập. Mô tả các bước tế bào sử dụng để loại bỏ vi khuẩn này, và cho biết cơ chế vận chuyển được dùng.
2
Vi khuẩn là một tế bào hoàn chỉnh, lớn hơn rất nhiều so với một phân tử đơn lẻ — không thể qua bất kỳ protein kênh hay bơm nào trên màng.
3
Với một đối tượng dạng hạt rắn kích thước lớn như vậy, tế bào phải dùng nhập bào, cụ thể là thực bào: màng lõm vào và bao trọn lấy vi khuẩn.
4
Sau khi túi thực bào hình thành, nó kết hợp với một lysosome chứa enzyme tiêu hoá, và vi khuẩn bị phân giải bên trong túi.
5
Vậy bạch cầu loại bỏ vi khuẩn bằng thực bào, một hình thức nhập bào, qua bốn giai đoạn: bao lấy, tạo túi, kết hợp lysosome, và tiêu hoá.
Ví dụ
Phân loại bốn sự kiện vận chuyển trong cùng một tế bào (dạng đề kiểm tra)
1
Bốn sự kiện vận chuyển sau xảy ra trong cùng một tế bào: (1) oxygen đi vào tế bào theo gradient nồng độ; (2) một tuyến tiết hormone insulin ra khỏi tế bào bằng túi màng; (3) một bơm ion đẩy H+ ra khỏi tế bào ngược gradient nhờ ATP; (4) một đại thực bào nuốt một mảnh tế bào chết. Xác định đúng cơ chế vận chuyển của mỗi sự kiện.
2
Oxygen là phân tử nhỏ, không phân cực, di chuyển xuôi gradient nồng độ mà không cần protein — đây là khuếch tán đơn giản.
3
Hormone insulin được đóng gói trong một túi màng bên trong tế bào, túi di chuyển ra ngoài và hợp nhất với màng sinh chất để giải phóng nội dung — đây là xuất bào.
4
Ion H+ di chuyển ngược gradient nồng độ, cần một bơm protein đặc hiệu tiêu tốn ATP — đây là vận chuyển chủ động.
5
Đại thực bào nuốt trọn một mảnh tế bào chết bằng cách màng bao lấy và tạo túi — đây là nhập bào, cụ thể là thực bào vì đối tượng là một hạt rắn.
6
Vậy bốn sự kiện lần lượt là khuếch tán đơn giản, xuất bào, vận chuyển chủ động, và thực bào — bốn cơ chế khác nhau cùng tồn tại song song trong một tế bào.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn khá phổ biến là xếp nhập bào và xuất bào chung với khuếch tán tăng cường vì cả hai đều có màng và protein tham gia — thực ra nhập bào và xuất bào vận chuyển cả một khối vật chất lớn bằng túi màng, khác hẳn quy mô so với khuếch tán tăng cường vốn chỉ đưa từng phân tử nhỏ qua một protein kênh hoặc protein mang. Điểm đáng nhớ là nhập bào và xuất bào đều cần ATP, giống vận chuyển chủ động về mặt năng lượng, dù không di chuyển một chất ngược gradient nồng độ theo đúng nghĩa hẹp. Cách kiểm tra nhanh: nếu đối tượng lớn tới mức có thể thấy được dưới kính hiển vi quang học — cả một tế bào vi khuẩn, một mảnh mô — gần như chắc chắn đó là nhập bào hoặc xuất bào, không phải khuếch tán hay vận chuyển chủ động theo nghĩa hẹp.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Nhập bào (thực bào cho hạt rắn, ẩm bào cho chất lỏng) đưa vật chất vào tế bào bằng túi màng; xuất bào đưa vật chất ra ngoài theo chiều ngược lại. Cả hai đều cần ATP để làm biến dạng màng và di chuyển túi.
Chương ôn tập tiếp theo sẽ ghép cả bốn cơ chế — khuếch tán, thẩm thấu, vận chuyển chủ động, và vận chuyển bằng túi màng — vào một chuỗi quyết định duy nhất để em phân loại bất kỳ tình huống nào gặp trong đề thi.
Một tế bào bạch cầu cần nuốt trọn một vi khuẩn xâm nhập cơ thể. Vi khuẩn lớn hơn một phân tử glucose hàng triệu lần — làm sao một protein kênh hay một bơm nhỏ xíu trên màng có thể đưa cả một vi khuẩn qua được? Và ở chiều ngược lại, một tế bào tuyến cần bài tiết ra ngoài một lượng lớn hormone cùng lúc — nó có thể đẩy từng phân tử hormone qua một protein kênh riêng lẻ được không? Tế bào cần một chiến lược hoàn toàn khác cho cả hai chiều.
Nhập bào là quá trình màng sinh chất lõm vào, bao lấy vật chất ở bên ngoài rồi khép kín lại thành một túi màng bên trong tế bào. Có hai hình thức nhập bào tuỳ vào đối tượng: thực bào là nhập bào các hạt rắn, ví dụ một vi khuẩn hay một mảnh tế bào chết, đặc trưng ở các tế bào bạch cầu làm nhiệm vụ bảo vệ cơ thể; ẩm bào là nhập bào các giọt chất lỏng cùng những phân tử hoà tan trong đó, xảy ra ở hầu hết các loại tế bào.
Xuất bào là quá trình ngược lại: một túi màng chứa sẵn vật chất bên trong tế bào di chuyển tới sát màng sinh chất, hợp nhất với màng, rồi giải phóng toàn bộ nội dung ra ngoài. Xuất bào là con đường chính để tế bào tiết hormone, tiết enzyme tiêu hoá, hay giải phóng chất dẫn truyền thần kinh tại synapse. Ở tế bào thực vật, xuất bào còn là con đường đưa vật liệu xây dựng thành tế bào, như cellulose và pectin, ra ngoài màng sinh chất trong lúc tế bào lớn lên và phân chia — đúng lớp thành tế bào đã học ở Chương 3.
Cả nhập bào lẫn xuất bào đều tiêu tốn ATP, vì tế bào phải chủ động làm biến dạng cả một vùng màng lớn — lõm vào hoặc phồng ra — và di chuyển túi màng bằng bộ khung xương tế bào. Năng lượng này đến từ chính ATP mà tế bào tạo ra liên tục qua hô hấp tế bào, cùng nguồn năng lượng nuôi các bơm ion đã học ở Chương 4. Về mặt năng lượng, hai quá trình này gần với vận chuyển chủ động hơn là khuếch tán, dù chúng vận chuyển cả một khối vật chất bằng túi màng thay vì từng phân tử đơn lẻ qua một protein, nên không được gọi chung là vận chuyển chủ động theo đúng định nghĩa hẹp đã học ở bài trước.
Một nhầm lẫn khá phổ biến là xếp nhập bào và xuất bào chung với khuếch tán tăng cường vì cả hai đều có màng và protein tham gia — thực ra nhập bào và xuất bào vận chuyển cả một khối vật chất lớn bằng túi màng, khác hẳn quy mô so với khuếch tán tăng cường vốn chỉ đưa từng phân tử nhỏ qua một protein kênh hoặc protein mang. Điểm đáng nhớ là nhập bào và xuất bào đều cần ATP, giống vận chuyển chủ động về mặt năng lượng, dù không di chuyển một chất ngược gradient nồng độ theo đúng nghĩa hẹp. Cách kiểm tra nhanh: nếu đối tượng lớn tới mức có thể thấy được dưới kính hiển vi quang học — cả một tế bào vi khuẩn, một mảnh mô — gần như chắc chắn đó là nhập bào hoặc xuất bào, không phải khuếch tán hay vận chuyển chủ động theo nghĩa hẹp.