Giáo án Bài 10. Trao đổi chất qua màng tế bào

Huy động kiến thức nền về sự di chuyển của nước và chất qua màng; tạo tình huống có vấn đề để HS mong muốn tìm hiểu cơ chế vận chuyển qua màng tế bào.

GV chiếu hình “Khối nguyên sinh rút khỏi thành khi mất nước trong dung dịch ưu trương” và đặt câu hỏi:

1. Vì sao khối nguyên sinh của tế bào lại tách khỏi thành khi tế bào được đặt trong dung dịch đặc hơn?
2. Nước đã đi theo hướng nào qua màng tế bào?
3. Các chất tan như O₂, glucose, ion Na⁺ đi qua màng bằng cách nào?
   HS dự đoán ngắn gọn, ghi vào vở và giữ lại để đối chiếu cuối tiết.

Mỗi HS ghi được ít nhất 2 dự đoán, ví dụ: “Nước đi ra khỏi tế bào vì môi trường bên ngoài đặc hơn, tế bào mất nước nên khối nguyên sinh co lại.” Đồng thời nêu được ý “O₂ có thể đi thẳng qua lớp lipid, ion Na⁺ có thể cần protein” làm giả thuyết cho bài học.

HS phân biệt được khuếch tán thụ động (khuếch tán đơn giản, khuếch tán qua protein, khuếch tán được hỗ trợ) với vận chuyển chủ động dựa trên hướng vận chuyển so với gradient và nguồn năng lượng.

HS làm việc theo nhóm 4 bằng kỹ thuật mảnh ghép, mỗi HS đọc một mảnh về một cơ chế rồi báo cáo lại cho nhóm. Phiếu học tập số 1 gồm các nhiệm vụ:

• Nhiệm vụ 1: Khuếch tán thụ động có đặc điểm gì về hướng vận chuyển và năng lượng?
• Nhiệm vụ 2: Chất nhỏ không phân cực (ví dụ $\mathrm{O_2}$) và ion (ví dụ $\mathrm{Na^+}$) đi qua màng khác nhau thế nào?
• Nhiệm vụ 3: Vì sao khuếch tán được hỗ trợ vẫn là thụ động?
• Nhiệm vụ 4: Vận chuyển chủ động khác gì ở hướng vận chuyển và nguồn năng lượng?
  GV hướng dẫn HS điền bảng so sánh vào phiếu.

Bảng so sánh HS hoàn thành (dạng danh sách):

• Khuếch tán đơn giản: chất nhỏ, không phân cực đi qua lớp lipid; theo gradient nồng độ; không cần trực tiếp năng lượng chuyển hóa; ví dụ $\mathrm{O_2}$.
• Khuếch tán qua protein: ion thường cần protein (kênh); theo gradient điện hóa; không cần trực tiếp năng lượng chuyển hóa.
• Khuếch tán được hỗ trợ: vẫn là thụ động, vì chất vẫn đi theo gradient mà không cần năng lượng trực tiếp; có protein không đồng nghĩa với cần năng lượng.
• Vận chuyển chủ động: đưa chất ngược gradient; cần năng lượng trực tiếp hoặc ghép với một gradient khác.
  Kết luận nhóm: “Khuếch tán thụ động có dòng thuần theo gradient, không cần trực tiếp năng lượng chuyển hóa.”

HS giải thích được thẩm thấu là chuyển động thuần của nước qua màng chọn lọc từ phía thế nước cao đến thấp và dự đoán được hướng dòng nước khi tế bào đặt trong dung dịch ưu trương hoặc nhược trương.

GV dùng hình “Màng chỉ thấm nước, dòng nước thuần từ loãng sang đặc khi áp suất ban đầu bằng nhau” để HS quan sát mô hình hai ngăn. HS làm việc theo cặp, trả lời các câu hỏi sau:

1. Vì sao nước đi từ phía loãng sang phía đặc khi màng chỉ thấm nước?
2. Trong mô hình này, vì sao cần giả định chất tan không thấm màng và bỏ qua áp suất?
3. Dung dịch ưu trương so với tế bào thì nước đi theo hướng nào? Dung dịch nhược trương thì sao?
4. Vì sao tế bào mất nước khi đặt trong dung dịch ưu trương?
   HS ghi kết quả vào phiếu học tập số 2.

• Thẩm thấu là chuyển động thuần của nước qua màng chọn lọc từ phía thế nước cao đến phía thế nước thấp; trong mô hình chỉ xét chất tan không thấm màng và bỏ qua áp suất, nước đi từ phía loãng sang phía đặc.
• Điều kiện cần nêu: màng chỉ thấm nước; áp suất ban đầu hai phía bằng nhau; chất tan không thấm màng.
• Dung dịch ưu trương so với tế bào: chất tan hiệu dụng bên ngoài cao hơn, nước đi ra khỏi tế bào; tế bào mất nước.
• Dung dịch nhược trương so với tế bào: nước đi vào tế bào.
• Lý do tế bào mất nước trong ưu trương: chất tan bên ngoài cao hơn kéo nước thuần ra ngoài.

Củng cố khả năng phân biệt các cơ chế vận chuyển qua màng và dự đoán hướng dòng nước qua các bài tập đã cho.

HS làm việc theo cặp. Lượt 1: ghép thẻ cơ chế với dấu hiệu (bài 5). Lượt 2: trả lời trắc nghiệm nhanh bài 1, 2, 3, 4 và 6, giơ thẻ A, B, C hoặc Đúng/Sai. Đề bài:

1. $\mathrm{O_2}$ đi qua lớp lipid theo gradient là gì? A. Nhập bào; B. Khuếch tán đơn giản; C. Vận chuyển chủ động.
2. Ion qua kênh theo gradient điện hóa thuộc loại nào? A. Chủ động vì có protein; B. Xuất bào; C. Khuếch tán được hỗ trợ.
3. Hai ngăn ở cùng nhiệt độ, áp suất đầu bằng nhau, chứa dung dịch 1% và 5% của cùng một chất tan không thấm qua màng; màng chỉ thấm nước. Dòng nước thuần ban đầu đi thế nào? A. Từ 1% sang 5%; B. Từ 5% sang 1%; C. Không thể có dòng nước.
4. Dung dịch ưu trương với tế bào thường làm tế bào mất nước. Đúng hay sai?
5. Ghép: Thực bào; Bơm ion; Kênh nước với các dấu hiệu: túi màng bao hạt lớn; có thể ngược gradient; hỗ trợ thẩm thấu.
6. Tế bào cây đặt trong nước nhược trương thường không vỡ nhờ đâu? A. Thành tế bào hạn chế trương nở; B. Không có màng; C. Không có nước đi vào.

Đáp án:

• Bài 1: B. Khuếch tán đơn giản (O₂ nhỏ, không phân cực; chuyển theo gradient không cần bơm).
• Bài 2: C. Khuếch tán được hỗ trợ (có protein không đồng nghĩa cần năng lượng chuyển hóa).
• Bài 3: A. Từ 1% sang 5% (giả sử áp suất ban đầu bằng nhau, phía 5% có thế nước thấp hơn).
• Bài 4: Đúng (chất tan hiệu dụng bên ngoài cao hơn kéo nước thuần ra ngoài).
• Bài 5: Thực bào – túi màng bao hạt lớn; Bơm ion – có thể ngược gradient; Kênh nước – hỗ trợ thẩm thấu.
• Bài 6: A. Thành tế bào hạn chế trương nở (màng vẫn chọn lọc).

HS vận dụng thẩm thấu và ưu trương để giải thích hiện tượng bảo quản rau bằng muối, nêu giả định và giới hạn của kết luận; phân tích điều kiện để phân biệt vận chuyển glucose thụ động hỗ trợ với vận chuyển ngược gradient.

Nhiệm vụ 1 (làm trên lớp): Vì sao bảo quản rau bằng muối làm rau mất nước? Nêu giả định cần có.
Nhiệm vụ 2 (giao về nhà): Thiết kế cách phân biệt vận chuyển glucose thụ động hỗ trợ và vận chuyển ngược gradient chỉ bằng số liệu nồng độ có đủ không? Nếu không đủ, cần thêm dữ liệu gì?
HS trình bày nhanh theo cặp, sau đó GV chốt.

Nhiệm vụ 1 (gợi ý thang điểm 1):

• Dung dịch muối ngoài là ưu trương so với dịch tế bào, nước đi ra theo thẩm thấu làm mô rau giảm sức trương (ưu trương 0,3; dòng nước/sức trương 0,4).
• Giả định: màng tế bào còn chọn lọc và muối chưa cân bằng hoàn toàn qua màng; kết luận không có nghĩa là muối bảo đảm diệt mọi tác nhân gây bệnh (giả định/giới hạn 0,3).
  Nhiệm vụ 2 (gợi ý thang điểm 1):
• Số liệu nồng độ hai phía tại một thời điểm chưa đủ: thiếu dữ liệu về dòng thuần (0,4).
• Cần phép kiểm năng lượng: thí nghiệm có hoặc không có chất ức chế năng lượng, hoặc có hoặc không có protein vận chuyển, để xem chất có được tích lũy ngược gradient hay không (0,3).
• Nếu chất thực sự tích lũy ngược gradient thì cần nguồn năng lượng trực tiếp hoặc gián tiếp; phân biệt cơ chế cần kết hợp gradient, hướng dòng thuần và điều kiện sống của tế bào (0,3).