Vận chuyển các chất qua màng sinh chất — Mô phỏng 3D Tương tác (Sinh học THPT)
Câu hỏi trọng tâm: Cùng một tấm màng sinh chất, tại sao O₂ có thể tự đi xuyên qua, glucose cần nhiều protein hỗ trợ, còn K⁺ lại có thể đi vào ngược chiều gradient nồng độ?
Phương trình / Nguyên lý cốt lõi: Cùng chiều nồng độ + Cần protein → Khuếch tán tăng cường; Ngược chiều nồng độ + Tốn năng lượng → Vận chuyển chủ động
Đối chiếu Chương trình GDPT 2018: Sinh học 10 · Chương 2: Trao đổi chất qua màng tế bào
Chuỗi bước khám phá và kết luận khoa học (8 bước)
- Bước 1 (Khuếch tán đơn giản): Tại sao O₂ có thể tự đi xuyên qua màng sinh chất? Chiều di chuyển của nó do yếu tố nào quyết định? — Kết luận: Khuếch tán đơn giản diễn ra cùng chiều gradient nồng độ, không cần protein vận chuyển, không tiêu tốn năng lượng; chiều vận chuyển do sự chênh lệch nồng độ quyết định, có thể đi theo cả hai chiều. |
J ∝ (Nồng độ bên ngoài − Nồng độ nội bào) - Bước 2 (Thấm chọn lọc): Glucose cũng là phân tử nhỏ, liệu nó có thể tự đi xuyên qua màng không? — Kết luận: Màng sinh chất có tính thấm chọn lọc: các ion và các phân tử hữu cơ nhỏ như glucose, amino acid không thể tự do đi qua lớp kép phospholipid mà phải nhờ protein vận chuyển. |
Glucose ⇸ Lớp kép phospholipid - Bước 3 (Khuếch tán tăng cường): Khi có nhiều protein hơn, glucose có đi vào nhanh hơn không? Nó có cần năng lượng không? — Kết luận: Khuếch tán tăng cường: nhờ protein vận chuyển, cùng chiều gradient nồng độ, không tiêu tốn năng lượng; tốc độ vận chuyển còn phụ thuộc vào số lượng protein vận chuyển trên màng. |
J ∝ (Nồng độ bên ngoài − Nồng độ nội bào) × Số lượng protein vận chuyển - Bước 4 (Protein mang và Protein kênh): Có phải chỉ có một loại protein vận chuyển? Hai loại protein này khác nhau như thế nào? — Kết luận: Protein vận chuyển gồm protein mang và protein kênh: protein mang phải liên kết với chất vận chuyển và biến đổi cấu hình, còn protein kênh chỉ cho các phân tử/ion có kích thước và điện tích phù hợp đi qua mà không liên kết. |
Protein vận chuyển = Protein mang (Carrier) + Protein kênh (Channel) - Bước 5 (Vận chuyển chủ động): Nồng độ K⁺ trong tế bào cao hơn bên ngoài rất nhiều (SGK: trong hồng cầu cao gấp 30 lần huyết tương), tại sao tế bào vẫn tiếp tục hấp thụ K⁺ vào trong? — Kết luận: Vận chuyển chủ động: ngược chiều gradient nồng độ, cần protein mang, tiêu tốn ATP. Khi ngắt năng lượng, bơm dừng lại, chỉ còn dòng K⁺ rò rỉ qua kênh theo chiều nồng độ — đó là khuếch tán tăng cường chứ không phải vận chuyển chủ động. |
J = Bơm (tiêu tốn ATP) − Rò rỉ (cùng chiều nồng độ) - Bước 6 (Nhập bào và Xuất bào): Protein có kích thước lớn như vậy, protein vận chuyển không mang qua được, làm sao chúng ra vào tế bào? — Kết luận: Nhập bào và xuất bào: đại phân tử liên kết với protein trên màng, dựa vào sự lõm vào của màng tạo bóng tải (nhập bào, hướng vào trong) hoặc sự dung hợp bóng tải với màng (xuất bào, hướng ra ngoài) để ra vào tế bào; quá trình này dựa vào tính linh động của màng và có tiêu tốn năng lượng. |
Đại phân tử ⇄ Bóng tải / Túi tiết (Màng lõm vào / Dung hợp màng) - Bước 7 (Tổng hợp): Đặt cả bốn phương thức cạnh nhau, chúng khác nhau ở những điểm cốt lõi nào? — Kết luận: Cùng chiều nồng độ + Không cần protein → Khuếch tán đơn giản; Cùng chiều nồng độ + Cần protein → Khuếch tán tăng cường; Ngược chiều nồng độ + Cần protein mang + Tốn năng lượng → Vận chuyển chủ động; Đại phân tử → Nhập bào và Xuất bào. |
Bốn phương thức: Chiều nồng độ · Protein · Năng lượng - Bước 8 (Thực hành đánh giá): Kiểm tra: Điều khiển để K⁺ tiếp tục đi vào tế bào trong điều kiện "bên ngoài ít hơn bên trong" — Kết luận: Kết luận thực hành: Vận chuyển chủ động đòi hỏi đồng thời "có protein mang" và "có năng lượng", chiều vận chuyển luôn ngược chiều gradient nồng độ. |
K⁺ · Có ATP · Nồng độ bên ngoài ≤ 50
Xem trang chi tiết bài giảng, hướng dẫn lớp học và câu hỏi ôn tập Vận chuyển các chất qua màng sinh chất · Trang chủ VietLab 3D