Sự trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường là biểu hiện bên ngoài của sự trao đổi chất bên trong. Quá trình trao đổi chất bên trong diễn ra giữa các tế bào với môi trường trong ở các cơ thể đa bào cũng giống như tế bào của cơ thể đơn bào trao đổi chất với môi trường xung quanh.
Sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường xung quanh (môi trường ngoài đối với cơ thể đơn bào và môi trường trong đối với tế bào của cơ thể đa bào). Quá trình trao đổi đó được thẹc hiện theo những cơ sau:
$1$. Khuếch tán luôn luôn là quá trình thụ động, tuân theo các quy luật, vật lí, dựa hoàn toàn vào sự khác biệt về nồng độ các chất hòa tan, chúng luôn di chuyển qua màng từ nơi có nồng độ cao về phía nồng độ thấp mà không đòi hỏi tế bào phải tiêu hao năng lượng. Gồm có:
– Hiện tượng thẩm tách (khuếch tán đối với chất tan).
– Hiện tượng thẩm thấu, còn gọi là hiện tượng thấm lọc (khuếch tán của các phân tử dung môi mà phần lớn là nước).
$2$. Hoạt tải qua màng
Ngoài cơ chế trên, sự hấp thu và thải một số chất có thể đi ngược “dốc nồng độ” nhờ các “thể tải” hay “chất mang”, trong trường hợp này tế bào phải cung cấp năng lượng.
$3$. Ngoài hai cơ chế trên đảm bảo sự vận chuyển qua màng các chất có kích thước nhỏ, đối với một số phần tử các chất có kích thước lớn có thể trao đổi qua màng nhờ khả năng biến dạng tích cực của màng tế bào, bằng cách lõm xuống thành túi bao lấy vật như hiện tượng bắt mồi của trùng biến hình gọi là sự thực bào, nếu bao lấy dịch lỏng thì đó là sự ẩm bào.
Trường hợp tế bào cần chuyển các chất ra khỏi tế bào thì xảy ra quá trình ngược lại. Chẳng hạn các chất tiết của các tế bào tuyến đưa các enzim (tuyến ngoại tiết) hoặc các hoocmôn (tuyến nội tiết) ra khỏi tế bào. Các túi chứa các chất này chuyển tới màng, kết hợp với màng và đẩy chúng ra khỏi tế bào.
Đó là những cơ chế đảm bảo cho sự trao đổi chất thực hiện qua màng tế bào.
Tuy nhiên màng tế bào là một màng sống có tính chất chọn lọc nên chỉ cho đi qua những chất cần cho tế bào. Nó là một màng bán thấm.
$4$. Đối với chất khí cũng chỉ có thể vận chuyển qua màng tế bào khi hòa tan trong nước và thực hiện bằng cơ chế khuếch tán qua màng do sự chênh lệch nồng độ của các khí hòa tan giữa hai bên.
Ta biết rằng ếch thở bằng da là chủ yếu nên da phải luôn luôn ẩm ướt (nhờ một chất nhầy do các tuyến da tiết ra có tác dụng giữ nước) nên ếch thường trú trong râm, bên đầm hồ, trong hang ẩm và hoạt động chủ yếu về chiều tối.
Sự trao đổi khí giữa các phế nang với máu và ngược lại (ôxi từ phế nang vào máu, khí cacbônic từ máu vào phế nang) thực hiện được là do trong thành phế nang có lọt một lớp nước mỏng. Các khí hòa tan trong lớp nước này sẽ khuếch tán vào máu và tiếp nhận các khí từ máu chuyển sang.
Sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường xung quanh (môi trường ngoài đối với cơ thể đơn bào và môi trường trong đối với tế bào của cơ thể đa bào). Quá trình trao đổi đó được thẹc hiện theo những cơ sau:
$1$. Khuếch tán luôn luôn là quá trình thụ động, tuân theo các quy luật, vật lí, dựa hoàn toàn vào sự khác biệt về nồng độ các chất hòa tan, chúng luôn di chuyển qua màng từ nơi có nồng độ cao về phía nồng độ thấp mà không đòi hỏi tế bào phải tiêu hao năng lượng. Gồm có:
– Hiện tượng thẩm tách (khuếch tán đối với chất tan).
– Hiện tượng thẩm thấu, còn gọi là hiện tượng thấm lọc (khuếch tán của các phân tử dung môi mà phần lớn là nước).
$2$. Hoạt tải qua màng
Ngoài cơ chế trên, sự hấp thu và thải một số chất có thể đi ngược “dốc nồng độ” nhờ các “thể tải” hay “chất mang”, trong trường hợp này tế bào phải cung cấp năng lượng.
$3$. Ngoài hai cơ chế trên đảm bảo sự vận chuyển qua màng các chất có kích thước nhỏ, đối với một số phần tử các chất có kích thước lớn có thể trao đổi qua màng nhờ khả năng biến dạng tích cực của màng tế bào, bằng cách lõm xuống thành túi bao lấy vật như hiện tượng bắt mồi của trùng biến hình gọi là sự thực bào, nếu bao lấy dịch lỏng thì đó là sự ẩm bào.
Trường hợp tế bào cần chuyển các chất ra khỏi tế bào thì xảy ra quá trình ngược lại. Chẳng hạn các chất tiết của các tế bào tuyến đưa các enzim (tuyến ngoại tiết) hoặc các hoocmôn (tuyến nội tiết) ra khỏi tế bào. Các túi chứa các chất này chuyển tới màng, kết hợp với màng và đẩy chúng ra khỏi tế bào.
Đó là những cơ chế đảm bảo cho sự trao đổi chất thực hiện qua màng tế bào.
Tuy nhiên màng tế bào là một màng sống có tính chất chọn lọc nên chỉ cho đi qua những chất cần cho tế bào. Nó là một màng bán thấm.
$4$. Đối với chất khí cũng chỉ có thể vận chuyển qua màng tế bào khi hòa tan trong nước và thực hiện bằng cơ chế khuếch tán qua màng do sự chênh lệch nồng độ của các khí hòa tan giữa hai bên.
Ta biết rằng ếch thở bằng da là chủ yếu nên da phải luôn luôn ẩm ướt (nhờ một chất nhầy do các tuyến da tiết ra có tác dụng giữ nước) nên ếch thường trú trong râm, bên đầm hồ, trong hang ẩm và hoạt động chủ yếu về chiều tối.
Sự trao đổi khí giữa các phế nang với máu và ngược lại (ôxi từ phế nang vào máu, khí cacbônic từ máu vào phế nang) thực hiện được là do trong thành phế nang có lọt một lớp nước mỏng. Các khí hòa tan trong lớp nước này sẽ khuếch tán vào máu và tiếp nhận các khí từ máu chuyển sang.