Giải Sinh học 10 Bài 11 (Chân trời sáng tạo): Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

Giải Sinh học lớp 10 Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

Mở đầu trang 56 Sinh học 10: Khi tay của chúng ta ngâm trong nước quá lâu sẽ xuất hiện các nếp nhăn nheo (Hình 11.1). Nguyên nhân của hiện tượng này là gì?

Phương pháp giải:

Màng sinh chất tính bán thấm nên màng có vai trò trong vận chuyển các chất cần thiết cho hoạt động của tế bào.

Trả lời:

Khi tay ngâm nước quá lâu, nước ở môi trường sẽ đi vào các tế bào da tay thông qua màng sinh chất, làm da tay nổi lên thành các nếp, khiến da trở nên nhăn nheo.

I. Trao đổi chất ở tế bào

Câu hỏi 1 trang 56 Sinh học 10: Quan sát Hình 11.2, hãy cho biết trao đổi chất ở tế bào bao gồm những quá trình nào.

Phương pháp giải:

Quan sát hình 11.2 và đưa ra câu trả lời.

Trả lời:

Trao đổi chất ở tế bào bao gồm hai quá trình là đồng hóa và dị hóa.

Câu hỏi 2 trang 56 Sinh học 10: Cho một số ví dụ về quá trình đồng hoá và dị hoá trong tế bào.

Trả lời:

Một số ví dụ về quá trình đồng hoá và dị hoá trong tế bào:

- Quá trình đồng hóa: quá trình quang hợp, quá trình tổng hợp acid béo,...

- Quá trình dị hóa: quá trình lên men, quá trình hô hấp.

Luyện tập trang 57 Sinh học 10: Quá trình trao đổi chất có ý nghĩa gì đối với tế bào?

Phương pháp giải:

- Đồng hoá là quá trình tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tích lũy năng lượng.

- Dị hoá là quá trình phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.

Trả lời:

Quá trình trao đổi chất có ý nghĩa: Cung cấp cho tế bào những chất cần thiết và năng lượng cho hoạt động của tế bào.

II. Sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất

1. Vận chuyển thụ động

Câu hỏi 3 trang 57 Sinh học 10: Quan sát Hình 11.3a, hãy cho biết thế nào là vận chuyển thụ động. Quá trình này có cần sử dụng năng lượng không?

Phương pháp giải:

- Quan sát hình 11.3 và đưa ra các câu trả lời.

- Sự vận chuyển thụ động các chất qua màng sinh chất có thể được thực hiện bằng hai con đường:

+ Các chất có kích thước nhỏ, không phân cực (không tan trong nước), tan trong lipid được khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid kép.

+ Các chất có kích thước lớn, phân cực, tan trong nước được vận chuyển nhờ các kênh protein xuyên màng.

Nước được thẩm thấu qua màng nhờ kênh protein đặc biệt gọi là aquaporin.

Trả lời:

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

Câu hỏi 4 trang 57 Sinh học 10: Hãy cho biết các chất CO₂, O₂, H₂O, NaCl, vitamin A, glucose được vận chuyển qua màng sinh chất thông qua con đường nào bằng cách điển vào bảng bên dưới.

Phương pháp giải:

Sự vận chuyển thụ động các chất qua màng sinh chất có thể được thực hiện bằng hai con đường:

+ Các chất có kích thước nhỏ, không phân cực (không tan trong nước), tan trong lipid được khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid kép.

+ Các chất có kích thước lớn, phân cực, tan trong nước được vận chuyển nhờ các kênh protein xuyên màng.

Nước được thẩm thấu qua màng nhờ kênh protein đặc biệt gọi là aquaporin.

Trả lời:

Câu hỏi 5 trang 57 Sinh học 10: Dựa vào Hình 11.3b, hãy:

a) So sánh tốc độ vận chuyển các chất qua hai con đường vận chuyển.

b) Giải thích tại sao tốc độ vận chuyển các chất qua kênh protein tăng đến một giá trị nhất định rồi sau đó giữ ở mức ổn định.

Phương pháp giải:

- Quan sát hình 11.3 và đưa ra các câu trả lời.

- Sự vận chuyển thụ động các chất qua màng sinh chất có thể được thực hiện bằng hai con đường:

+ Các chất có kích thước nhỏ, không phân cực (không tan trong nước), tan trong lipid được khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid kép.

+ Các chất có kích thước lớn, phân cực, tan trong nước được vận chuyển nhờ các kênh protein xuyên màng.

Nước được thẩm thấu qua màng nhờ kênh protein đặc biệt gọi là aquaporin.

Trả lời:

a) So sánh tốc độ vận chuyển các chất qua hai con đường vận chuyển:

Tốc độ vận chuyển của con đường kênh protein tăng nhanh hơn so với khuếch tán trực tiếp ở giai đoạn đầu, nhưng sẽ bị giới hạn và đạt đến mức ổn định, còn khuếch tán trực tiếp tăng chậm hơn nhưng không bị giới hạn.

b) Tốc độ vận chuyển các chất qua kênh protein tăng đến một giá trị nhất định rồi sau đó giữ ở mức ổn định do số lượng kênh protein trên màng là có giới hạn.

Câu hỏi 6 trang 58 Sinh học 10: Thế nào là môi trường nhược trương, ưu trương và đẳng trương? Xác định chiếu vận chuyển chất tan giữa tế bào và môi trường trong mỗi loại môi trường đó.

Phương pháp giải:

Dựa vào nồng độ chất tan của môi trường so với nồng độ chất tan trong tế bào, người ta chia môi trường thành ba loại là nhược trương, ưu trương và đẳng trương.

Trả lời:

- Môi trường nhược trương là môi trường có nồng độ chất tan bên ngoài tế bào nhỏ hơn bên trong tế bào và các phân tử nước thẩm thấu vào trong tế bào.

Chiều vận chuyển chất tan: Từ trong tế bào ra ngoài tế bào.

- Môi trường đẳng trương là môi trường có nồng độ chất tan bên ngoài tế bào bằng nổng độ chất tan trong tế bào và các phân tử nước di chuyển ở trang thái cân bằng.

Chiều vận chuyển chất tan: Chất tan từ ngoài vào trong và từ trong ra ngoài với nồng độ bằng nhau.

- Môi trường ưu trương là môi trường có nổng độ chất tan bên ngoài tế bào lớn hơn và các phân tử nước thẩm thấu ra ngoài tế bào.

Chiều vận chuyển chất tan: Từ ngoài tế bào vào trong tế bào.

Luyện tập trang 58 Sinh học 10: Giả sử nồng độ chất tan trong một tế bào nhân tạo (có màng sinh chất như ở tế bào sống) gồm 0,06 M saccharose và 0,04 M glucose. Đặt tế bào nhân tạo trong một ống nghiệm chứa dung dịch gồm 0,03 M saccharose, 0,02 M glucose và 0,01 M fructose. Hãy cho biết:

a) Kích thước của tế bào sẽ thay đổi như thế nào? Giải thích.

b) Chiều vận chuyển của glucose và fructose qua màng.

Phương pháp giải:

Tổng nồng độ chất tan bên trong tế bào: 0,06M + 0,04M = 0,1M

Tổng nồng độ chất tan bên ngoài tế bào: 0,03M + 0,02M + 0,01M = 0,06M.

Vì nồng độ chất tan bên trong tế bào lớn hơn bên ngoài tế bào nên dung dịch này là môi trường nhược trương.

Trả lời:

a) Tế bào sẽ bị căng lại nên kích thước tế bào tăng. Vì môi trường của dung dịch là môi trường nhược trương nên các phân tử nước thẩm thấu vào trong tế bào làm tế bào căng ra.

b) Vì nồng độ saccharose và glucose bên trong tế bào lớn hơn bên ngoài tế bào nên hai chất này sẽ có chiều vận chuyển từ trong ra ngoài tế bào, còn nồng độ fructose ở bên ngoài tế bào lớn hơn bên trong tế bào.

Vận dụng trang 58 Sinh học 10: Tại sao khi muối dưa, cà thì sản phẩm sau khi muối lại có vị mặn và bị nhăn nheo?

Phương pháp giải:

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.

Trả lời:

Khi muối dưa, muối cà thì nồng độ chất tan (muối, đường,...) lớn hơn bên trong các tế bào dưa, cà nên muối sẽ di chuyển từ ngoài môi trường vào trong môi trường và các phân tử nước sẽ di chuyển ra ngoài môi trường, do đó sản phẩm sau khi muối lại có vị mặn và bị nhăn nheo do mất nước.

2. Vận chuyển chủ động

Câu hỏi 7 trang 59 Sinh học 10: Quan sát Hình 11.7, hãy cho biết thế nào là vận chuyền chủ động. Quá trình vận chuyển chủ động cần có những yếu tố nào?

Phương pháp giải:

Trong hình 11.7, nồng độ chất tan ở dịch ngoại bào lớn hơn trong tế bào chất. Các chất tan được vận chuyển qua protein vận chuyển.

Trả lời:

- 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.

- Quá trình này cân protein vận chuyển và có sự tiêu tốn năng lượng.

Luyện tập trang 59 Sinh học 10: Tại sao các loài thực vật sống ở rừng ngập mặn có khả năng hấp thụ nước từ môi trường có nóng độ muối cao?

Phương pháp giải:

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.

Trả lời:

Nhờ quá trình vận chuyển chủ động nên các loài thực vật sống ở rừng ngập mặn có khả năng hấp thụ nước từ môi trường có nóng độ muối cao.

3. Xuất bào và nhập bào

Câu hỏi 8 trang 60 Sinh học 10: Quan sát Hình 11.8 và 11.9, hãy cho biết thế nào là nhập bào, xuất bào.

Phương pháp giải:

Quan sát hình 11.8 và hình 11.9 và đưa ra câu trả lời.

Trả lời:

- Nhập bào là phương thức tế bào đưa các chất vào bên trong tế bào bằng cách biến dạng màng sinh chất.

- Thực bào là phương thức tế bào vận chuyển các protein và các đại phân tử bằng cách biến dạng màng sinh chất.

Câu hỏi 9 trang 60 Sinh học 10: Có những hình thức nhập bào nào? Sự khác nhau giữa những hình thức đó là gì?

Trả lời:

Có hai hình thức nhập bào là sự thực bào và sự ẩm bào.

Sự thực bào vận chuyển các phân tử lớn hay thậm chí cả tế bào khác. Sự ẩm bảo vận chuyển một lượng lớn chất lỏng.

Luyện tập trang 60 Sinh học 10: Đối với sinh vật, quá trình xuất bào, nhập bào có ý nghĩa gì?

Phương pháp giải:

- Nhập bào là phương thức tế bào đưa các chất vào bên trong tế bào bằng cách biến dạng màng sinh chất.

- Thực bào là phương thức tế bào vận chuyển các protein và các đại phân tử bằng cách biến dạng màng sinh chất.

Trả lời:

- Đối với sinh vật, quá trình nhập bào giúp các động vật hấp thu dinh dưỡng từ thức ăn và thực bảo thức ăn ở động vật nguyên sinh, quá trình xuất bào giúp vận chuyển nhiều sản phẩm của tế bào (hormone, kháng thể,...) và các sản phẩm do lisosome tiêu hủy.

Bài tập (trang 60)

Bài 1 trang 60 Sinh học 10: Tại sao các loài thực vật sống ở rừng ngập mặn vẫn có thể hấp thụ nước từ môi trường?

Phương pháp giải:

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

- 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.

Trả lời:

Các loài thực vật sống ở rừng ngập mặn có nồng độ dịch bảo trong các tế bào lông hút lớn hơn so với ngoài môi trường, và nhờ cơ chế vận chuyển thụ động nên các cây ở rừng ngập mặn vẫn có thể hấp thụ nước từ môi trường.

Bài 2 trang 60 Sinh học 10: Một người nông dân sau khi bón phân cho vườn rau của mình thì đến sáng hôm sau bỗng thấy các cây con trong vườn đều đã bị héo.

a. Hãy giải thích hiện tượng trên.

b. Đề xuất một cách đơn giản để làm cho các cây con có thể tươi trở lại.

Phương pháp giải:

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

- 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.

Trả lời:

a. Vì khi bón phân sẽ làm nồng độ các chất tan trong môi trường lớn hơn so với nồng độ chất tan trong các tế bào nên nước trong các tế bào của cây sẽ đi ra ngoài môi trường, khiến cây bị héo.

b. Tưới nước lầ cách đơn giản để cung cấp lại nước cho cây trở nên tươi lại.

Bài 3 trang 60 Sinh học 10: Tại sao những người bán rau cứ cách một khoảng thời gian lại phun nước lên rau?

Phương pháp giải:

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

- 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.

Trả lời:

Những người bán rau cứ cách một khoảng thời gian lại phun nước lên rau để giúp rau giảm lượng nước mất đi do thoát hơi nước, giúp rau tươi lâu hơn.

Bài 4 trang 60 Sinh học 10: Tại sao người ta thường ngâm các loại rau, quả sống vào nước muối loãng trước khi ăn?

Phương pháp giải:

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

- 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.

Trả lời:

Ngâm các loại rau, quả sống vào nước muối loãng trước khi ăn sẽ giúp tiêu diệt các vi khuẩn có trong ra vì muối sẽ làm nước trong các tế bào vi khuẩn đi ra ngoài môi trường theo cơ chế thụ động và làm các vi khuẩn này không hoạt động được và chết đi.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

I. Trao đổi chất ở tế bào

- 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

Sơ đồ minh họa quá trình trao đổi chất ở tế bào

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.

Sự thay đổi hình dạng của té bào động vật và tế bào thực vật

trong các môi trường khác nhau

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.

Xuất 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.

Nhập bào

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Chân trời sáng tạo với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 12: Thực hành: Sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất

Bài 13: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào

Bài 14: Thực hành: Một số thí nghiệm về Enzyme

Bài 15: Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng

Bài 16: Phân giải các chất và giải phóng năng lượng