Giải Sinh học 10 Bài 10 (Kết nối tri thức): Trao đổi chất qua màng tế bào

Giải bài tập Sinh học lớp 10 Bài 10: Trao đổi chất qua màng tế bào

Mở đầu trang 64 Sinh học 10: Hình bên là ảnh chụp một tế bào u sắc tố chứa protein phát huỳnh quang màu xanh đang ẩm bào thuốc nhuộm màu hồng. Rất nhiều bệnh ở người liên quan đến rối loạn cơ chế vận chuyển các chất qua màng tế bào. Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào diễn ra như thế nào?

Trả lời:

Quá trình trao đổi chất diễn ra như sau: Các chất được vận chuyển qua màng tế bào bằng nhiều hình thức khác nhau:

- Vận chuyển thụ động là sự khuếch tán của các phân tử từ nơi có nồng độ chất tan cao tới nơi có nồng độ chất tan thấp mà không tiêu tốn năng lượng.

+ Khuếch tán đơn giản là quá trình khuếch tán của các phân tử nhỏ, không phân cực qua màng tế bào.

+ Khuếch tán tăng cường là sự khuếch tán của các phân tử nhỏ tích điện, phân cực qua các kênh protein của màng tế bào.

+ Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nơi có nồng độ chất tan cao.

- Vận chuyển chủ động là kiểu vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nơi có nồng độ chất tan cao và cần có năng lượng.

- Các phân tử hay vật thể có kích thước lớn được vận chuyển qua màng bằng cách ẩm bào, thực bào và xuất bào nhờ sự biến dạng của màng tế bào và cần sử dụng năng lượng.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 67)

Câu hỏi 1 trang 67 Sinh học 10: Trao đổi chất ở tế bào là gì? Những loại chất nào có thể đi qua được lớp kép phospholipid, chất nào không? Giải thích.

Trả lời:

- Khái niệm trao đổi chất ở tế bào: Trao đổi chất ở tế bào là quá trình vận chuyển các chất ra, vào tế bào qua màng tế bào.

- Những loại chất có thể đi qua hoặc không thể đi qua được lớp kép phospholipid và giải thích:

+ Những loại chất có thể đi qua được lớp kép phospholipid là các chất tan trong lipid, các chất có kích thước nhỏ, không phân cực.

+ Những loại chất không thể đi qua lớp kép phospholipid là các chất không tan trong lipid, các chất tan trong nước, các chất phân cực, các chất có kích thước lớn.

+ Giải thích: Vì lớp phospholipid ở màng sinh chất sắp xếp thành lớp kép, đầu ưa nước quay ra ngoài, đuôi kị nước quay vào nhau, chúng có tính lưỡng cực do đó chỉ cho những phân tử nhỏ tan trong lipid đi qua, các chất phân cực và tích điện đều phải đi qua những kênh protein thích hợp mới ra vào được tế bào.

Câu hỏi 2 trang 67 Sinh học 10: Nêu đặc điểm của vận chuyển thụ động. Phân biệt khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường bằng cách hoàn thành theo bảng mẫu sau:

Trả lời:

- Đặc điểm vận chuyển thụ động:

+ Là kiểu khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ chất tan cao đến nơi có nồng độ chất tan thấp (xuôi chiều gradien nồng độ).

+ Không tốn năng lượng.

- Phân biệt khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường:

Câu hỏi 3 trang 67 Sinh học 10: Vì sao tế bào rễ cây có thể hút được nước từ đất?

Trả lời:

Tế bào rễ cây có không bào trung tâm lớn, có chứa nhiều chất tan nên có áp suất thẩm thấu cao hơn so với môi trường đất. Trong khi đó, nước có xu hướng đi từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nơi có nồng độ chất tan cao nên tế bào rễ cây có thể hút được nước từ đất.

Câu hỏi 4 trang 67 Sinh học 10: Thẩm thấu là gì? Điều gì sẽ xảy ra nếu tế bào thực vật và động vật được đưa vào dung dịch nhược trương? Giải thích.

Trả lời:

- Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng tế bào.

- Nếu tế bào thực vật và động vật được đưa vào dung dịch nhược trương thì nước từ bên ngoài tế bào sẽ đi vào trong tế bào tạo nên một áp lực lên màng tế bào khiến tế bào bị trương lên:

+ Tế bào động vật có thể vỡ (hiện tượng tan bào).

+ Tế bào thực vật nhờ có thành tế bào tạo nên lực cản chống lại sự khuếch tán của các phân tử nước vào tế bào (nước chỉ đi vào một mức độ nhất định làm trương tế bào) nên tế bào thực vật không bị tan bào.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 68)

Câu hỏi 1 trang 68 Sinh học 10: Thế nào là vận chuyển chủ động?

Trả lời:

Vận chuyển chủ động là kiểu vận chuyển các chất qua màng từ nơi có nồng độ chất tan thấp tới nơi có nồng độ chất tan cao (ngược chiều gradien nồng độ) và cần tiêu tốn năng lượng.

Câu hỏi 2 trang 68 Sinh học 10: Phân biệt vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.

Trả lời:

Phân biệt vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động:

Dừng lại và suy ngẫm (trang 69)

Câu hỏi 1 trang 69 Sinh học 10: Phân biệt thực bào, ẩm bào và xuất bào.

Trả lời:

Câu hỏi 2 trang 69 Sinh học 10: Làm thế nào tế bào có thể vận chuyển được những phân tử protein có kích thước lớn ra khỏi tế bào? Giải thích.

Trả lời:

Tế bào có thể vận chuyển được những phân tử protein có kích thước lớn ra khỏi tế bào nhờ quá trình xuất bào:

- Các chất có kích thước lớn cần đưa ra khỏi tế bào được bao bọc trong túi vận chuyển.

- Túi này liên kết với màng tế bào đẩy các chất thải ra bên ngoài.

Câu hỏi 3 trang 69 Sinh học 10: Để đưa một loại thuốc vào trong một tế bào nhất định của cơ thể, ví dụ tế bào ung thư, người ta thường bao gói thuốc trong các túi vận chuyển. Hãy mô tả cách tế bào lấy thuốc vào bên trong tế bào.

Trả lời:

Cách tế bào lấy thuốc vào bên trong tế bào:

- Các chất thuốc được bao gói trong túi vận chuyển, trên túi vận chuyển này sẽ có thụ thể ăn khớp với thụ thể trên màng tế bào cần hấp thụ thuốc.

- Chất thuốc trong túi vận chuyển này sẽ liên kết đặc hiệu với các thụ thể trên màng làm biến dạng, lõm vào phía trong tạo thành túi vận chuyển tách khỏi màng đi vào trong tế bào chất.

Luyện tập và vận dụng (trang 70)

Câu 1 trang 70 Sinh học 10: Phân biệt các hình thức vận chuyển thụ động, vận chuyển chủ động, thực bào và xuất bào bằng cách hoàn thành bảng theo mẫu sau:

Trả lời:

Câu 2 trang 70 Sinh học 10: Em hãy giải thích tại sao trong thực tế, người ta sử dụng việc ướp muối để bảo quản thực phẩm.

Trả lời:

- Trong thực tế, người ta sử dụng việc ướp muối để bảo quản thực phẩm vì khi ướp muối, nồng độ chất tan bên ngoài môi trường sẽ cao hơn nồng độ chất tan trong tế bào thực phẩm (tạo môi trường ưu trương) nên nước sẽ đi từ trong tế bào ra. Khi nước đi ra ngoài bớt thực phẩm khó bị thối, hỏng hơn.

- Ngoài ra, ướp muối cũng tạo môi trường ưu trương đối với những vi khuẩn gây thối, hỏng thức ăn, làm cho chúng bị mất nước khiến chúng không thể phân chia hoặc chết → Làm giảm tác hại của vi khuẩn gây thối giúp thực phẩm khó bị thối, hỏng hơn.

Câu 3 trang 70 Sinh học 10: Tại sao khi chẻ cuống rau muống ngâm vào nước thì các sợi rau lại cuộn tròn lại?

Trả lời:

Khi chẻ cuống rau muống ngâm vào nước thì các sợi rau lại cuộn tròn lại vì :

- Do môi trường bên ngoài tế bào là môi trường nhược trương (nồng độ chất tan trong tế bào cao hơn nồng độ chất tan ở môi trường), nước sẽ đi vào bên trong tế bào làm tế bào trương lên.

- Tuy nhiên, ở rau muống, thành tế bào bên trong và bên ngoài không đều nhau, các tế bào bên ngoài có thành dày hơn các tế bào bên trong nên nước hút vào không đều nhau, vách tế bào bên trong mỏng hơn, căng lên làm rau muống chẻ cong ra bên ngoài.

Câu 4 trang 70 Sinh học 10: Hiện tượng xâm nhập mặn có thể gây hậu quả nghiêm trọng khiến hàng loạt các cây trồng bị chết và không còn tiếp tục gieo trồng được những loại cây đó trên vùng đất này nữa. Em hãy giải thích hiện tượng trên.

Trả lời:

Vì khi bị xâm nhập mặn, nồng độ chất tan ngoài môi trường cao hơn bên trong tế bào cây (môi trường ưu trương) nên nước từ bên trong tế bào của cây trồng sẽ đi ra ngoài khiến cho cây bị thiếu nước, đồng thời cây cũng không hút được nước và ion khoáng → cây trồng bị chết.

Câu 5 trang 70 Sinh học 10: Tại sao động vật và người lại dự trữ năng lượng dưới dạng glycogen mà không dự trữ dưới dạng dễ sử dụng là glucose?

Trả lời:

- Ở động vật thường xuyên hoạt động, di chuyển nhiều, đòi hỏi nhiều năng lượng hơn. Do đó dự trữ năng lượng dưới dạng glycogen dễ huy động, dễ phân hủy và đây là nguồn dự trữ năng lượng ngắn hạn, tích trữ ở gan và cơ. Nguồn cấp năng lượng từ glycogen có thể nhanh chóng biến đổi thành dạng năng lượng đáp ứng ngay lập tức yêu cầu cần thiết của cơ thể về glucose.

- Nếu dự trữ dưới dạng glucose thì sẽ không dự trữ được nhiều năng lượng, chưa kể cơ thể động vật không thể tự tổng hợp được glucose như ở thực vật.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 10: Trao đổi chất qua màng tế bào

I. Khái niệm trao đổi chất qua màng tế bào

Trao đổi chất qua màng tế bào thực chất là quá trình vận chuyển chất ra, vào tế bào qua màng tế bào.

Các phân tử nhỏ ra, vào tế bào chủ yếu qua sự khuếch tán. Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào kích thước, bản chất phân tử, nhiệt độ, áp suất của môi trường và quan trọng nhất là sự chênh lệch nồng độ của chất khuếch tán.

Các phân tử lớn không thể khuếch tán qua màng, tế bào có các cơ chế đặc biệt để vận chuyển chúng.

II. Các cơ chế trao đổi chất qua màng tế bào

1. Vận chuyển thụ động

Là sự khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ chất tan cao đến nơi có nồng độ chất tan thấp (xuôi chiều gradient nồng độ) và không tiêu tốn năng lượng của tế bào.

Gồm có ba hình thức: khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường và thẩm thấu.

Đặc điểm	Khuếch tán đơn giản	Khuếch tán tăng cường
Con đường	Qua lớp kép phospholipid	Qua protein kênh hoặc protein mang
Các chất vận chuyển	Không phân cực và nhỏ: O2, CO2, nước.	Ion, chất phân cực, nước, amino acid...
Tốc độ vận chuyển	Phụ thuộc vào bản chất chất tan, sự chênh lệch nồng độ.	Phụ thuộc vào số lượng kênh protein. Tế bào có thể tự điều chỉnh thông qua việc thêm kênh và đồng mở kênh theo nhu cầu.

Thẩm thấu: sự khuếch tán các phân tử nước qua màng tế bào gọi là sự thẩm thấu. Tốc độ thẩm thấu của nước phụ thuộc vào áp suất thẩm thấu của tế bào.

Áp suất thẩm thấu của tế bào cao hay thấp phụ thuộc vào nồng độ chất tan trong tế bào. Dựa vào nồng độ chất tan trong dung dịch có dung môi là nước, người ta chia môi trường bên trong và bên ngoài tế bào thành 3 loại: ưu trương, đẳng trương và nhược trương.

2. Vận chuyển chủ động

Là kiểu vận chuyển qua màng từ nơi có nồng độ chất tan thấp tới nơi có nồng độ chất tan cao (ngược chiều gradient nồng độ) và cần tiêu tốn năng lượng.

Các phân tử được vận chuyển qua bơm protein, muốn bơm hoạt động, tế bào phải cung cấp cho nó ATP.

VD: các tế bào thận sử dụng 90% năng lượng để lọc máu và bơm các amino acid và glucose từ nước tiểu trở lại máu.

3. Vận chuyển vật chất nhờ biến dạng màng tế bào

Là hình thức vận chuyển các đại phân tử như protein, đường đa, DNA, … không thể đi qua protein xuyên màng. Tế bào lấy các chất này vào bằng cách thực bào (đối với chất không tan) và ẩm bào (với chất tan) và tiêu tốn năng lượng.

a) Thực bào và ẩm bào

Tế bào lấy vào các phân tử có kích thước lớn, hoặc thậm chí là cả một tế bào nhờ sự biến dạng màng tế bào, bọc lấy vật cần chuyển và hình thành bóng chứa tách khỏi màng và di chuyển vào trong.

b) Xuất bào

Là hình thức vận chuyển các chất có kích thước lớn, có thể là các sản phẩm tiết, chất độc hại, chất thải … ra khỏi tế bào. Bóng chứa chất này tiến lại gần màng tế bào và liên kết với màng tế bào, giải phóng chất ra bên ngoài.

Sơ đồ tư duy trao đổi chất qua màng sinh chất:

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 10: Trao đổi chất qua màng tế bào

Bài 11: Thực hành: Thí nghiệm co và phản co nguyên sinh

Bài 12: Truyền tin tế bào

Bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng

Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào