I. Khái niệm trao đổi chất ở tế bào
Trao đổi chất ở tế bào là tập hợp các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào và sự trao đổi chất giữa tế bào và môi trường để duy trì sự sống.
Bao gồm:
- Chuyển hóa vật chất, năng lượng trong tế bào: tập hợp các tất cả các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào
+ Đồng hóa: quá trình tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tích lũy năng lượng
+ Dị hóa: quá trình phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.
- Trao đổi chất qua màng sinh chất: quá trình vận chuyển có chọn lọc các chất giữa tế bào và môi trường.
+ Vận chuyển thụ động
+ Vận chuyển chủ động
+ Xuất, nhập bào.
II. Khái quát về vận chuyển thụ động qua màng sinh chất
Vận chuyển thụ động là phương thức vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp (theo chiều gradient nồng độ) mà không cần tiêu tốn năng lượng.
Bao gồm:
+ Khuếch tán đơn giản
+ Khuếch tan tăng cường
+ Thẩm thấu
III. Khuếch tán đơn giản
Là sự khuếch tán các chất qua lớp kép phospholipid
Những chất có thể đi qua lớp kép phospholipid là những chất không phân cực, các phân tử có kích thước nhỏ, ví dụ như các chất khí, các hormone steroid, vitamine tan trong lipid...
Nguyên nhân: lớp kép phospholipd có tính kị nước, không phân cực.
Ví dụ: sự khuếch tán khí giữa mao mạch và phế nang ở phổi
Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào bản chất của chất khuếch tán, sự chênh lệch nồng độ, thành phần hóa học của lớp phospholipd.
IV. Khuếch tán tăng cường
- Là sự khuếch tàn nhờ các kênh protein chuyển biệt – protein xuyên màng.
- Những chất khuếch tan tương cường: các chất có kích thước lớn, phân cực, tan trong nước như đường, amino acid...
- Mỗi kênh protein chỉ vận chuyển các chất có cấu trúc phù hợp
Ví dụ: nước được khuếch tán qua màng nhờ kênh protein đặc biệt gọi là aquaporin.
- Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào sự chênh lệch nồng độ chất tan, số lượng kênh protein trên màng.
V. Thẩm thấu
Sự khuếch tán của phân tử nước qua màng tế bào (màng bán thấm) được gọi là thẩm thấu.
Nồng độ chất tan ở ngoài môi trường và trong tế bào ảnh hưởng đến việc tế bào hấp thụ nước hay bị mất nước.
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:
Tế bào hồng cầu ở các môi trường có nồng độ chất tan khác nhau.
Tế bào vi khuẩn ở môi trường ưu trương và đẳng trương
VI. Vận chuyển chủ động
Là sự vận chuyển các chất ngược chiều gradiet nồng độ (từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nơi có nồng độ chất tan cao) với sự tham gia của protein vận chuyển (bơm protein) và tiêu tốn năng lượng.
Có nhiều loại protein vận chuyển như protein vận chuyển một chất, protein vận chuyển hai chất.
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.
Ví dụ: vận chuyển H+ vào lysosome, không bào; sự hấp thu các chất dinh dưỡng như glucose, amino acid vào tế bào biểu mô ruột...
VII. Xuất bào và nhập bào
Các phân tử lớn như protein, polysaccharide... không thể khuếch tán hay vận chuyển qua các kênh protein sẽ được đưa vào tế bào thông qua sự biến dạng màng tế bào, gọi là xuất bào và nhập bào
Nhập bào và ẩm bào
Đây là quá trình tế bào lấy các phân tử có kích thước lớn nhờ sự biến dạng màng tế bào, màng tế bào bao bọc lấy vật cần vận chuyển tạo nên một túi tiết tách rời khỏi màng và đi vào trong tế bào chất
Ẩm bào là quá trình lấy các chất tan từ môi trường.
Xuất bào
Xuất bào là hình thức vận chuyển các chất kích thước lớn ra khỏi tế bào.
Các chất kích thước lớn cần đưa ra khỏi tế bào được bao bọc trong túi vận chuyển, sau đó túi này liên kết với màng tế bào đẩy các chất thải ra bên ngoài.
