BÀI 9 - TRAO ĐỔI CHẤT QUA MÀNG SINH CHẤT

MỞ ĐẦU

Câu 1: Quan sát hình 9.1, mô tả sự thay đổi hình thái của cây khi tưới nước. Giải thích sự thay đổi đó.

Đáp án chuẩn:

* Mô tả sự thay đổi hình thái của cây khi tưới nước: Khi được tưới nước, cây từ trạng thái héo và khô trở nên tươi tắn hơn và duy trì hình dạng ổn định.

* Giải thích sự thay đổi hình dạng của cây khi tưới nước:

  - Nước là thành phần quan trọng của tế bào và cơ thể cây, giúp duy trì cấu trúc và hình dạng của tế bào.

  - Nước là nguyên liệu và dung môi quan trọng trong các phản ứng sinh học và trong vận chuyển chất dinh dưỡng và chất thải trong tế bào.

I. KHÁI NIỆM TRAO ĐỔI CHẤT Ở TẾ BÀO

Câu 1: Kể tên các chất mà tế bào lông hút của rễ cây trao đổi với môi trường.

Đáp án chuẩn:

Nước, các ion khoáng, khí oxygen, khí carbon dioxide,…

II. SỰ VẬN CHUYỂN THỤ ĐỘNG QUA MÀNG SINH CHẤT

Câu 2: Quan sát hình 9.2 và cho biết:

a) Nồng độ phân tử ở vùng A so với vùng B.

b) Các phân tử di chuyển theo hướng nào? Vì sao?

c) Sự di chuyển này diễn ra đến khi nào?

Đáp án chuẩn:

a) Nồng độ phân tử ở vùng A cao hơn so với nồng độ phân tử ở vùng B.

b) Hướng di chuyển của các phân tử: Các phân tử có xu hướng di chuyển từ vùng có nồng độ phân tử cao (vùng A) sang vùng có nồng độ phân tử thấp (vùng B).

c) Sự di chuyển này tiếp tục cho đến khi nồng độ phân tử ở hai vùng cân bằng. Khi đó, các phân tử vẫn di chuyển nhưng với tốc độ và hướng di chuyển cân bằng (sự cân bằng động).

Câu 3: Tại sao khi xịt nước hoa ở một góc phòng thì một lúc sau chúng ta có thể ngửi thấy mùi nước hoa khắp phòng?

Đáp án chuẩn:

Khi xịt nước hoa ở một góc phòng, mùi nước hoa lan tỏa khắp phòng sau một thời gian vì các phân tử mùi của nước hoa khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp trong môi trường, dẫn đến sự lan tỏa mùi khắp phòng.

Câu 4: Khuếch tán là gì?

Đáp án chuẩn:

Khuếch tán là vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, theo chiều gradient nồng độ. Đây là quá trình xảy ra trong môi trường lỏng và khí.

Câu 5: Giải thích hiện tượng xảy ra khi nhỏ một giọt thuốc nhuộm màu xanh vào cốc nước.

Đáp án chuẩn:

Khi nhỏ một giọt thuốc nhuộm màu xanh vào cốc nước, các phân tử thuốc nhuộm sẽ khuếch tán trong môi trường nước từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, dẫn đến màu xanh của thuốc nhuộm loang ra khắp cốc nước.

Câu 6: Nếu gradient nồng độ tăng thì tốc độ khuếch tán sẽ thay đổi như thế nào?

Đáp án chuẩn:

Nếu gradient nồng độ tăng, tốc độ khuếch tán sẽ tăng do ảnh hưởng của sự chênh lệch nồng độ, tức là nó có tỉ lệ thuận với sự khuếch tán của các phân tử.

Câu 7: Quan sát hình 9.4 và giải thích sự khuếch tán khí O₂ và CO₂ ở phổi.

Đáp án chuẩn:

Sự khuếch tán khí O2 và CO2 ở phổi diễn ra theo cơ chế khuếch tán như sau:

- Vì nồng độ khí O2 trong phế nang của phổi cao hơn so với nồng độ khí O2 trong máu, khí O2 sẽ khuếch tán từ phế nang của phổi vào trong máu.

- Vì nồng độ khí CO2 trong phế nang của phổi thấp hơn so với nồng độ khí CO2 trong máu, khí CO2 sẽ khuếch tán từ máu vào phế nang của phổi.

Tìm hiểu thêm: Tìm một số ví dụ về sự khuếch tán đơn giản qua màng sinh chất ở các tế bào.

Đáp án chuẩn:

- Carbon dioxide khuếch tán từ tế bào vào trong mạch máu.

- Oxygen khuếch tán từ mạch máu vào tế bào.

- Các vitamin tan trong dầu A, E, D và K khuếch tán qua thành ruột để đi vào mạch máu.

Luyện tập 1: Dựa vào hình 9.3 và 9.5 cho biết đặc điểm chung giữa khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường.

Đáp án chuẩn:

Đặc điểm chung giữa khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường là cả hai đều là sự vận chuyển các phân tử theo chiều gradient nồng độ (từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp).

Câu 8: Quan sát hình 9.6 và Đáp án chuẩn các câu hỏi sau:

a) Các phân tử nước và chất tan di chuyển như thế nào qua màng bán thấm?

b) Thẩm thấu là gì?

c) Hãy nêu những đặc điểm giống và khác nhau giữa khuếch tán và thẩm thấu.

Đáp án chuẩn:

a) Sự di chuyển của các phân tử nước và chất tan qua màng bán thấm:

- Phân tử nước sẽ di chuyển được qua màng bán thấm và di chuyển từ nơi có thế nước cao (nồng độ chất tan thấp) đến nơi có thế nước thấp (nồng độ chất tan cao).

- Các phân tử chất tan sẽ không di chuyển được qua màng bán thấm.

b) Thẩm thấu là sự di chuyển của các phân tử nước qua màng bán thấm (ví dụ màng sinh chất) ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau, để duy trì trạng thái cân bằng.

c) Những đặc điểm giống và khác nhau giữa khuếch tán và thẩm thấu:

Luyện tập 2: Quan sát hình 9.7 và cho biết sự di chuyển của các phân tử nước, sự thay đổi hình dạng màng tế bào hồng cầu và màng tế bào thịt lá khi được ngâm trong từng dung dịch đẳng trương, nhược trương, ưu trương.

Đáp án chuẩn:

Đây là sự di chuyển của các phân tử nước và sự thay đổi hình dạng của màng tế bào hồng cầu và màng tế bào thịt lá khi được ngâm trong các dung dịch đẳng trương, nhược trương, ưu trương:

- Trong môi trường đẳng trương (nồng độ chất tan bên ngoài bằng nồng độ chất tan bên trong tế bào), các phân tử nước đi ra và đi vào tế bào bằng nhau, màng tế bào hồng cầu và màng tế bào thịt lá giữ nguyên hình dạng.

- Trong môi trường ưu trương (nồng độ chất tan bên ngoài cao hơn nồng độ chất tan bên trong tế bào), nước di chuyển từ tế bào ra môi trường, làm màng tế bào hồng cầu và màng tế bào thịt lá co lại.

- Trong môi trường nhược trương (nồng độ chất tan bên ngoài thấp hơn nồng độ chất tan bên trong tế bào), nước di chuyển từ môi trường vào tế bào, màng tế bào hồng cầu căng ra và có thể bị vỡ, trong khi màng tế bào thịt lá gần như không thay đổi hình dạng.

Vận dụng 1: Tại sao rau củ ngâm muối, quả ngâm đường có thể bảo quản trong thời gian dài?

Đáp án chuẩn:

Rau củ ngâm muối và quả ngâm đường được bảo quản lâu nhờ vào dung dịch ngâm có nồng độ chất tan cao, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn bằng cách làm mất nước tế bào vi khuẩn.

Vận dụng 2: Tại sao khi bón phân quá nhiều, cây có thể bị chết?

Đáp án chuẩn:

Bón phân quá nhiều làm cho đất trở thành môi trường ưu trương với nồng độ nước thấp. Điều này khiến tế bào lông hút của cây không thể hấp thu đủ nước, dẫn đến thiếu nước, héo và chết cây.

Tìm hiểu thêm: Điều gì sẽ xảy ra với tế bào máu nếu: lượng nước trong máu bị giảm nhiều; nếu lượng nước trong máu tăng lên nhiều? Biện pháp khắc phục là gì? Trong mỗi trường hợp đó, cơ thể điều hòa bằng cách nào?

Đáp án chuẩn:

* Lượng nước trong máu:

  - Nếu lượng nước trong máu giảm nhiều, nước sẽ di chuyển từ bên trong các tế bào máu ra ngoài (mất nước nội bào), làm biến dạng tế bào và ảnh hưởng đến chức năng của chúng. Nếu lượng nước trong máu tăng lên, nước sẽ được kéo vào bên trong tế bào máu, làm tế bào máu trường lên và có thể bị vỡ.

* Biện pháp khắc phục:

  - Uống đủ lượng nước cần thiết để duy trì cân bằng nước trong máu và toàn cơ thể.

  - Điều trị theo hướng dẫn của bác sĩ nếu nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu hoặc thừa nước trong máu là do bệnh lý.

* Cơ chế điều hòa của cơ thể:

  - Khi thiếu nước, thận tăng cường hoạt động tái hấp thu nước để trả về máu, đồng thời gây cảm giác khát nước để cơ thể biết cần uống thêm nước.

  - Khi thừa nước, thận tăng cường hoạt động đào thải nước ra ngoài cơ thể.

Tìm hiểu thêm: Vì sao cây ngập mặn có thể thích nghi với môi trường có nồng độ muối cao?

Đáp án chuẩn:

Rễ cây ngập mặn thích nghi với môi trường có nồng độ muối cao nhờ các đặc điểm sau:

- Bên ngoài rễ có nhiều lớp bần, bảo vệ rễ.

- Vỏ rễ mềm có nhiều khoảng trống để chứa khí, một số loài có rễ thở.

- Phần trục rễ có mạch nhỏ, giúp chuyển và thoát nước nhanh, tránh đầu độc do muối.

- Rễ có cơ chế chỉ cho nước đi qua, không cho muối đi qua, giúp hút nước dễ dàng trong môi trường có nồng độ muối cao.

- Lá có tuyến muối hoặc lá già dày lên để lưu giữ muối thừa.

III. SỰ VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG QUA MÀNG SINH CHẤT

Câu 9: Quan sát hình 9.8 và cho biết sự khác biệt giữa vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.

Đáp án chuẩn:

Sự khác biệt giữa vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động:

Câu 10: Sự vận chuyển chủ động có ý nghĩa gì đối với tế bào?

Đáp án chuẩn:

Thông qua sự vận chuyển chủ động, tế bào lấy các chất cần thiết và điều hoà nồng độ các chất trong tế bào.

IV. SỰ NHẬP BÀO VÀ XUẤT BÀO

Câu 11: Dựa vào hình 9.9, phân biệt sự nhập bào và sự xuất bào?

Đáp án chuẩn:

- Sự nhập bào là vận chuyển các phân tử vào trong tế bào. Màng tế bào bao bọc và tạo thành túi vận chuyển để vận chuyển vật chất vào trong tế bào.

- Sự xuất bào là vận chuyển các phân tử ra khỏi tế bào. Các chất cần xuất bào được bao bọc trong túi vận chuyển, sau đó túi này liên kết với màng tế bào để giải phóng các chất ra bên ngoài.

Vận dụng 3: Các quá trình sau là nhập bào hay xuất bào? Giải thích.

• Trùng giày lấy thức ăn.
• Tế bào tuyến tụy tiết enzyme, hormone.

Đáp án chuẩn:

- Trùng giày lấy thức ăn là quá trình nhập bào vì đây là quá trình vận chuyển các phân tử lớn hoặc thậm chí cả tế bào khác (sự thực bào) vào trong tế bào.

- Tế bào tuyến tụy tiết enzyme và hormone là quá trình xuất bào vì đây là quá trình tế bào tuyến tụy đưa các sản phẩm của tế bào ra bên ngoài.

- Quá trình tiêu hóa thức ăn ở trùng giày diễn ra theo trình tự sau: Màng tế bào lõm dần vào, hình thành không bào tiêu hóa chứa thức ăn bên trong → Lysosome gắn vào không bào tiêu hóa. Các enzyme của lysosome vào không bào tiêu hóa và thủy phân các chất dinh dưỡng phức tạp thành các chất dinh dưỡng đơn giản → Các chất dinh dưỡng đơn giản được hấp thụ từ không bào tiêu hóa vào tế bào chất.

Luyện tập 3: So sánh sự vận chuyển thụ động và sự vận chuyển chủ động qua màng sinh chất theo gợi ý ở bảng 9.1.

Đáp án chuẩn:

V. THỰC HÀNH VỀ SỰ VẬN CHUYỂN QUA MÀNG SINH CHẤT

1. Tìm hiểu về tính thấm chọn lọc của màng tế bào sống

Câu 13: Thuốc nhuộm methylen có mặt trong tế bào ở mầm giá đỗ nào? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

*Thuốc nhuộm methylene có mặt trong tế bào của mầm giá đỗ bị ngâm nước sôi.

*Giải thích:

- Các tế bào của mầm giá bị ngâm nước sôi đã chết → Màng sinh chất mất tính thấm chọn lọc → Thuốc nhuộm xanh methylene đi vào tế bào theo cơ chế khuếch tán làm tế bào bị nhuộm màu.

- Các tế bào của mầm giá không bị ngâm nước sôi vẫn sống → Màng sinh chất có tính thấm chọn lọc → Thuốc nhuộm xanh methylene không đi vào tế bào nên tế bào hầu như không bị nhuộm màu.

Báo cáo kết quả thí nghiệm theo gợi ý:

Đáp án chuẩn:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Tên thí nghiệm: Tìm hiểu về tính thấm chọn lọc của màng tế bào sống.

Tên nhóm: ...

1. Mục đích thí nghiệm:

• Quan sát và kiểm chứng về tính thấm chọn lọc của màng tế bào sống.

2. Chuẩn bị thí nghiệm:

• Mẫu vật: một số mầm giá đỗ dài khoảng 3 – 4 cm.
• Hóa chất: nước cất, dung dịch xanh methylene 0,5%, nước sôi.
• Dụng cụ: kính hiển vi quang học, lam kính, dao lam, đĩa đồng hồ, cốc thủy tinh, lamen, panh, ống nhỏ giọt.

3. Các bước tiến hành:

1. Làm tiêu bản:

   - Ngâm một nửa số mầm giá đỗ trong cốc nước sôi khoảng 5 phút.

   - Cho hai mầm giá đỗ (một sống và một đã ngâm nước sôi) vào đĩa đồng hồ đựng thuốc nhôm xanh methylene khoảng 10 phút.

   - Dùng panh gắp hai mầm giá đỗ ra khỏi dung dịch xanh methylene, rửa sạch bằng nước cất.

   - Đặt hai mầm giá đỗ lên lâm kính và dùng dao lăm cắt thành 2-3 lát mỏng (<0,5 mm) từ mỗi mầm giá đỗ. Nhỏ nước lên lát cắt và đậy lâmên (lưu ý: tránh có bọt khí dưới lâmên).

2. Quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi:

   - Đặt và cố định tiêu bản trên bàn kính.

   - Quan sát tiêu bản ở vật kính 10× sau đó chuyển sang vật kính 40×.

4. Kết quả thí nghiệm và giải thích:

* Kết quả thí nghiệm: Khi quan sát trên kính hiển vi, các tế bào của mầm giá bị ngâm nước sôi bị nhuộm màu xanh methylene, trong khi các tế bào của mầm giá không bị ngâm nước sôi hầu như không bị nhuộm màu xanh methylene.

*Giải thích thí nghiệm:

- Các tế bào của mầm giá bị ngâm nước sôi đã chết → Màng sinh chất mất tính thấm chọn lọc → Thuốc nhuộm xanh methylene đi vào tế bào theo cơ chế khuếch tán làm tế bào bị nhuộm màu.

- Các tế bào của mầm giá không bị ngâm nước sôi vẫn sống → Màng sinh chất có tính thấm chọn lọc → Thuốc nhuộm xanh methylene không đi vào tế bào nên tế bào hầu như không bị nhuộm màu.

5. Kết luận:

- Màng tế bào sống có tính thấm chọn lọc, chỉ cho những chất cần thiết đi qua.

2. Tìm hiểu về sự co nguyên sinh và phản co nguyên sinh ở tế bào thực vật

Câu 14: Mô tả hình dạng và vẽ các tế bào biểu bì và các tế bào cấu tạo nên khí khổng ở mẫu đối chứng, mẫu co nguyên sinh và mẫu phản co nguyên sinh.

Đáp án chuẩn:

 - Ở mẫu đối chứng: Nguyên sinh chất của tế bào căng phồng lên, dính sát vào thành tế bào; các khí khổng mở.

- Ở mẫu co nguyên sinh: Khi cho tế bào biểu bì vào dung dịch NaCl 10% và quan sát trên kính hiển vi, thấy hiện tượng co nguyên sinh: Nguyên sinh chất của tế bào bị co lại, tách dần ra khỏi thành tế bào. Đồng thời, các khí khổng cũng đóng lại.

- Ở mẫu phản co nguyên sinh: Khi cho nước cất vào tiêu bản mẫu co nguyên sinh, quan sát thấy hiện tượng phản co nguyên sinh: Nguyên sinh chất của tế bào căng phồng lên, dính sát vào thành tế bào. Đồng thời, các khí khổng cũng dần mở ra..

Báo cáo kết quả thí nghiệm theo gợi ý:

Đáp án chuẩn:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Tên thí nghiệm: Tìm hiểu về sự co nguyên sinh và phản co nguyên sinh ở tế bào thực vật.

Tên nhóm: ...

1. Mục đích thí nghiệm:

• Quan sát và kiểm chứng hiện tượng co nguyên sinh và phản co nguyên sinh ở tế bào thực vật.

2. Chuẩn bị thí nghiệm:

• Mẫu vật: lá cây thài lài tía (cây lẻ bạn).
• Hóa chất: nước cất, dung dịch NaCl 10%.
• Dụng cụ: kính hiển vi quang học, lam kính, kim mũi mác, đĩa đồng hồ, giấy thấm, ống nhỏ giọt.

3. Các bước tiến hành:

* Bước 1: Làm tiêu bản đối chứng

  - Lấy một lát mỏng của lá cây và đặt lên giọt nước cắt trên lam kính.

  - Đặt lamen lên và sử dụng giấy thấm để loại bỏ nước thừa ở ngoài.

  - Quan sát tiêu bản ở kính hiển vi 10× rồi chuyển sang 40×.

* Bước 2: Làm tiêu bản mẫu co nguyên sinh

  - Lấy tiêu bản đối chứng và thêm một giọt dung dịch NaCl 10% vào một mặt của lamen.

  - Sử dụng giấy thấm để hút hết nước từ phía kia lamen để thay thế hoàn toàn nước cắt bằng dung dịch NaCl 10%.

  - Lặp lại quá trình thêm và thấm khoảng 2-3 lần để đảm bảo thay thế hoàn toàn nước cắt bằng dung dịch NaCl 10%. Sau 5-10 phút, quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi.

* Bước 3: Làm tiêu bản mẫu phản co nguyên sinh

  - Lấy tiêu bản mẫu co nguyên sinh và thêm một giọt nước cắt vào một mặt của lamen.

  - Sử dụng giấy thấm để hút hết nước thừa từ phía kia lamen.

  - Lặp lại quá trình thêm và thấm khoảng 2-3 lần để thay thế hoàn toàn dung dịch NaCl 10% bằng nước cắt. Sau 10 phút, quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi.

4. Kết quả thí nghiệm và giải thích:

* Kết quả thí nghiệm:

- Ở mẫu đối chứng: Nguyên sinh chất của tế bào căng phồng lên, dính sát vào thành tế bào; các khí khổng mở.

- Ở mẫu co nguyên sinh: Tế bào biểu bì được đặt vào dung dịch NaCl 10%, quan sát thấy hiện tượng co nguyên sinh: Nguyên sinh chất của tế bào bị co lại, tách dần ra khỏi thành tế bào. Đồng thời, các khí khổng cũng đóng lại.

- Ở mẫu phản co nguyên sinh: Nước cất được cho vào tiêu bản mẫu co nguyên sinh, quan sát thấy hiện tượng phản co nguyên sinh: Nguyên sinh chất của tế bào căng phồng lên, dính sát vào thành tế bào. Đồng thời, các khí khổng cũng dần mở ra.

*Giải thích thí nghiệm:

- Khi cho dung dịch NaCl 10% vào tiêu bản, môi trường bên ngoài trở thành môi trường ưu trương (nồng độ chất tan của môi trường cao hơn nồng độ chất tan trong tế bào) → nước thấm từ tế bào ra ngoài khiến tế bào mất nước → nguyên sinh chất của tế bào co lại khiến màng sinh chất tách khỏi thành tế bào gây hiện tượng co nguyên sinh và tế bào khí khổng mất nước cũng đóng lại.

- Khi cho nước cất vào tiêu bản co nguyên sinh, môi trường bên ngoài trở thành môi trường nhược trương (nồng độ chất tan của môi trường thấp hơn nồng độ chất tan trong tế bào) → nước thấm từ ngoài vào tế bào, tế bào nhận được nước → nguyên sinh chất của tế bào phồng lên khiến màng sinh chất áp sát thành tế bào và tế bào khí khổng nở nước cũng mở dần ra.

5. Kết luận:

- Trong môi trường đẳng trương, nước đi vào và đi ra tế bào cân bằng, tế bào có hình dạng bình thường, khí khổng mở.

- Trong môi trường nhược trương, nước đi từ môi trường vào tế bào làm tế bào căng phồng lên, khí khổng mở ra.

- Trong môi trường ưu trương, nước đi từ tế bào ra môi trường gây nên hiện tượng co nguyên sinh và đóng khí khổng ở tế bào thực vật.