Các hiện tượng vận chuyển vật chất cơ bản trong cơ thể sinh vật

Các hiện tượng vận chuyển vật chất cơ bản trong cơ thể sinh vật Nội dung: 1. Các phân tử, ion, dung dịch trong cơ thể SV 2. Bản chất, cơ chế, động lực, vai trò của 3 hiện tư vận chuyển vật chất cơ bản. Vật chất và vận chuyển: Mọi cơ thể sinh vật đều chứa trong nó một số vô cùng lớn các phân tử và ion và dung dịch Để đảm bảo cho một cơ thể hoạt động và phát triển thì trong nó không ngừng diễn ra các quá trình vận chuyển của vật chất. Các quá trình này dù đựơc diễn ra ở dạng vi mô (như vận chuyển qua màng) hay vĩ mô (vận chuyển của máu, của khí...) thì nhiệm vụ của chúng cũng là tạo năng lượng, tạo ra và mang các chất cần thiết tới các cơ quan, các bộ phận, các mô và tế bào cũng như đào thải các chất thải, chất có hại cho sự sống. Quá trình vận chuyển vật chất là một quá trình phức tạp xảy ra theo nhiều cơ chế và phụ thuộc nhiều yếu tố: - Bản chất của phần tử vận chuyển: Kích thước, điện tích, độ hoà tan... - Hoạt động của cơ thể. Tuy nhiên tất cả các quá trình vận chuyển này đều xảy ra theo những cơ chế vật lí và có thể giải thích được bằng những quy luật vật lý và được quy về 3 dạng vận chuyển cơ bản: Khuyếch tán, thẩm thấu, lọc – siêu lọc 1. Các phân tử, ion và dung dịch trong cơ thể sinh vật. 1.1 Các phân tử và ion trong cơ thể. - Được cấu tạo từ rất nhiều cỏc nguyờn tố thường gặp trong tự nhiờn - Được phõn bố và sắp xếp một cỏch cú trật tự cao - Số lượng cú thể nhiều như : Carbon, Hydro, Nitơ, Lưu huỳnh, Photspho, Clo, Kali, Canxi, Natri và cũng cú thể ớt như: Flo, Iot, Sắt, Đồng, Chỡ, Nhụm … - Đúng vai trũ rất quan trọng trong hoạt động của cỏc cơ thể sống. - Vai trò của các phân tử và ion: + Chúng là những yếu tố cấu trúc của cơ thể. + Dự trữ, vận chuyển và giải phóng năng lượng. + Chứa đựng toàn bộ thông tin cần thiết cho sự thực hiện chương trình tổ chức cơ thể sống (thông tin di truyền). + Tạo nên các điện thế nghỉ, điện thế hoạt động trong các tế bào, mô. 1. 2. Dung dịch trong cơ thể sinh vật - Cơ thể sinh vật cũng chứa đựng nhiều loại dung dịch khác nhau (nước, lipít, protein, axit nucleic…). - Vai trò: + Vận chuyển vật chất từ nơi này đến nơi khác của cơ thể. + Môi trường để thực hiện các phản ứng hoá sinh. + Bao bọc và bảo vệ các tế bào, các tổ chức sống. + Yếu tố cần thiết để trao đổi vật chất qua màng, + Yếu tố dẫn điện trong các quá trình lan truyền của điện thế sinh vật. + Điều hoà thân nhiệt . 2. Các cơ chế vận chuyển cơ bản của vật chất trong cơ thể 2.1. Cơ chế khuếch tán : * Hiện tượng khuyếch tỏn phõn tử: Là hiện tượng các phân tử luôn luôn chuyển động hỗn loạn, ngẫu nhiên, xuyên lẫn vào nhau Ví dụ: - Cho giọt mực vào cốc nước. - Sự khuyếch tán của nước hoa trong không khí.. - Thanh sắt và đồng để cạnh nhau Bản chất: là dòng các chất hoà tan Cơ chế : có hướng từ nơi có nồng độ cao  thấp (cùng chiều với grad nồng độ). Động lực: Grad nồng độ (không cần có tác dụng của ngoại lực, không cần tiêu tốn năng lượng) Vai trò : - Trong cơ thể sinh vật, khuếch tán là một trong những hiện tượng vận chuyển vật chất quan trọng nhất. Ứng dụng: + Trao đổi khí xảy ra ở phổi, ở các tế bào, các tổ chức sống. + Hình thành nên điện thế sinh vật: các ion Na+, Ca++, K+,... khuếch tán qua lại hai phía của màng. + Điều trị cỏc bệnh liờn quan đến rối loạn điện giải 2.2. Cơ chế thẩm thấu. * Định nghĩa: Thẩm thấu là quá trình vận chuyển chất dung môi qua một màng ngăn hai dung dịch có thành phần khác nhau. Quá trình vận chuyển đó không có sự tham gia của các lực bên ngoài (như trọng lực, lực điện từ, lực đẩy ép của thành mạch). Ví dụ: sự vận chuyển của dung dịch các chất dinh dưỡng, nước từ gốc, rễ lên thân, lá, ngọn... trong cây xanh. * Màng bán thấm : Là màng chỉ cho một số loại phân tử đi qua và ngăn lại một số loại phân tử khác được gọi là màng bán thẩm thấu. - Trong cơ thể: màng tế bào, mao mạch, thành ruột ... - Màng bán thẩm thấu nhân tạo (xelêfan, feroxyanua đồng ... ). * Bản chất : Là dòng dung môi * Cơ chế: Dòng vật chất chuyển động từ phía dung dịch có nồng độ thấp hơn cao hơn (ngược chiều Grad nồng độ). * Động lực : Áp suất thẩm thấu ( Ko cần tiờu tốn W) * Vai trò : Vận chuyển của nước, dưỡng chất trong thực vật, Trao đổi chất giữa cỏc tổ chức sống, giữa trong và ngoài màng TB… * Ứng dụng: - Độ Trương của dung dịch và ứng dụng trong điều trị - Giải thớch hiện tượng tự nhiờn: Nhựa cõy chảy ngược, cỏ nước mặn… - Điều trị bệnh phự, tăng nhón ỏp… 2.3. Hiện tượng lọc - siêu lọc * Định nghĩa : Lọc là hiện tượng dung dịch chuyển thành dòng qua các lỗ của màng ngăn cách dưới tác dụng của lực đặt lên dung dịch như trọng lực, lực thủy tĩnh, lực ép của thành mạch ... còn Siêu lọc là hiện tượng lọc qua màng ngăn với các điều kiện sau : - Màng lọc ngăn lại các đại phân tử (protein, polime cao phân tử...) - Có thêm tác dụng của áp suất thủy tĩnh. * Bản chất : dòng vật chất là dòng dung dịch . * Cơ chế : Dòng vật chất có thể vận chuyển ngược hoặc cùng chiều các gradien. Chiều vận chuyển của dòng vật chất trong trường hợp này là chiều của tổng hợp các lực tác dụng lên dung dịch. * Động lực : Tiêu tốn năng lượng (ví dụ: duy trì lực đẩy của tim, sự co giãn của thành mạch ...). Năng lượng này do các ATP cung cấp. *Vai trò: - Sự VC của nước qua thành mao mạch: huyết áp dồn nước trong máu ra gian bào, Ptt keo lại dồn nước từ gian bào qua thành mao mạch vào máu. - Trong các động mạch huyết áp lớn hơn Ptt thì nước từ máu thoát ra mao mạch, còn trong các tĩnh mạch Ptt lớn hơn huyết áp thì nước từ gian bào qua thành mạch vào máu. - Ứng dụng: Hiện tượng siêu lọc ở cầu thận, thận nhõn tạo, thẩm phõn mỏu…  Tổng hợp:  4 chức năng của các PT-ion và 6 của dung dịch trong CTS  3 cơ chế VC cơ bản :  So sánh sự gióng vfa khác nhau giữa 3 cơ chế: KT TT Läc Bản chất Cơ chế Động lực Vai trò Ứng dụng Chất hòa tan Dung môi Dung dịch N cao  Thấp N Thấp cao Theo chiều lực th Ko cần cc W (Grad N) Ko cần cc W (Grad P) cần cc W (ATP) Trao đổi khí, máu, HĐ điện Trao đổi dưỡng chất qua màng Thẩm phân máu Lọc thận C.đoán: Đ.trị C.đoán: Đ.trị C.đoán: Đ.trị