Giáo trình Vật lý lý sinh: Phần 2 - Nguyễn Minh Tân

P

C

ơ

S Ở

H

Ẩ

L Ý

N

S I N H

l i

Y

H Ọ C

93


V

Chuông Ì
N Ă N G

L Ư Ợ N G

V À

s ụ

S Ố N G

MỤC TIỄU
- H i ế u r õ c á c q u á t r ì n h n h i ệ t đ ộ n g v à vai t r ò của n ă n g l ư ợ n g t r o n g c á c h o ạ t
đ ộ n g s ô n g . sự b i ế n đ ố i n ă n g l ư ợ n g t r o n g c á c p h á n ứ n g h ó a s i n h của c ơ t h ể .
- V ậ n d ụ n g đ ê g i ả i t h í c h đ ư ợ c c ơ c h ế sử d ụ n g n ă n g l ư ợ n g t r o n g c á c t ổ c h ứ c
và các hoạt đ ộ n g sống.
- T h ự c h à n h p h ư ơ n g p h á p t ư duy k h o a h ọ c , á p d ụ n s v à o v i ệ c h ọ c t ậ p v à
nghiên cứu chuyên ngành.

Bài 1. PHƯƠNG TRÌNH co BẢN
VÈ CÂN BẢNG N H I Ệ T VÀ C Á C QUÁ T R Ì N H BIÊN Đ Ớ I NĂNG
TRÊN CO T H Ẻ

LƯỢNG

NGƯỜI

1. Phương trình CO' bản về cân bằng nhiệt đối với cơ thế nguôi
Nguyên lý ì nhiệt độne học về bản chất chính là dạng khác của định luật bảo
toàn và chuyến h ó a n ă n g lượng, được phát biểu:
Năng
thành

công

lượng

mà

mà hệ thực

một
hiện

hệ nhận

được

lên môi trường

sẽ làm

tăng

nội

năng

của

hệ và

biến

ngoài.

AU + AA = AQ
H o ạ t đ ộ n g s i n h c ô n g cua c á c h ệ t h ố n g s ố n g k h á c q u á t r ì n h s i n h c ô n g

của

c ô n g cua c á c m á y n h i ệ t t h ô n g t h ư ờ n g , t h ê h i ệ n ở c h ồ : c ô n g s i n h ra k h ô n g p h ả i do
d ò n g n h i ệ t l ư ợ n g t ừ b ê n n g o à i đi v à o m à n g u ồ n g ố c n ă n g l ư ợ n g t r o n g c á c h ệ
t h ố n g s ố n g là t ừ t h ứ c ă n t h ô n g qua q u á t r i n h đ ồ n g hoa đ ê c ả i t ạ o c á c t ổ c h ứ c , t ạ o
t h à n h c á c c h ấ t dụ- t r ữ v ậ t c h á t v à n ă n g l ư ợ n g t r o n g c ơ t h ể , p h á t s i n h n h i ệ t đ ể d u y
trì n h i ệ t đ ộ cho CO' t h ể c h ô n g l ạ i sự m ấ t m á t n h i ệ t v à o m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h v à
đ ế s i n h c ô n g t r o n g c á c h o ạ t đ ộ n g c ơ h ọ c của c ơ t h ế .
T a c ó t h ế l ấ y ví d ụ m i n h hoa: T r o n g v ậ t lí p h â n t ử v à n h i ệ t h ọ c , ta đ ã b i ế t
r à n g h i ệ u suất của m ộ t m á y n h i ệ t đ ư ợ c t í n h b ằ n g b i ê u t h ứ c :

95


TI = —

1

2

Tj

( T T : nhiệt đ ộ nguồn nhiệt và nguồn l à m lạnh).

l 5

2

Giả sứ coi cơ thể như một máy nhiệt với hiệu suất 33% và nhiệt độ không
khí (nguồn làm lạnh) T = 2 5 ° c = 2 9 8 ° K . K h i đó:
2

V

v
3

^

s
T

2 9 0
1

2

=

4

4

7

0

K

=

1

7

4

„

C

2

Nghĩa là: muốn cơ thể sinh công thì phải "nướng" nó lên đến 174°c.
Đ i ề u n à y h i ế n n h i ê n là v ô lí vì c ơ b ắ p b ị p h â n h u y n g a y t ừ n h i ệ t đ ộ 4 0 ° C > 6 0 ° c , V ậ y , đ ố i v ớ i c ơ t h ể s ố n g , c ô n g s i n h ra là do s ự b i ế n đ ổ i n ộ i n ă n g của h ệ
t h ố n g n h ờ c á c q u á t r ì n h hoa s i n h h o ặ c n h ờ s ự b i ế n đ ổ i y ế u t ổ e n t r o p i của h ệ .
C á c c ô n g t r ì n h t h ự c n g h i ệ m đ ã c h ứ n g t ỏ : k h i k h ô n g sinh c ô n g ở m ô i t r ư ờ n g
n g o à i , n h i ệ t l ư ợ n g t ổ n g c ộ n g do c ơ t h ể s i n h ra g ầ n đ ú n g b à n g n h i ệ t l ư ợ n g sinh ra k h i
đ ố t c h á y h o à n t o à n c á c h ọ p c h ấ t h ữ u c ơ n ằ m t r o n g t h à n h p h ầ n t h ứ c ă n cho đ è n k h i
thành H 0 và C 0
2

2

v à đ ó c ũ n g c h í n h là n ă n g l ư ợ n g sinh ra do q u á t r ì n h đ ồ n g hoa

t h ứ c ă n của c ơ t h ể .
N ế u g ọ i : A Q là n ă n g l ư ợ n g s i n h ra t r o n g q u á t r ì n h đ ồ n g h o a t h ứ c ă n ;
A E là n ă n g l ư ợ n g m ấ t m á t v à o m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h ;
A A là c ô n g m à c ơ t h ể t h ự c h i ệ n đ ể c h ố n g l ạ i l ự c c ủ a m ô i t r ư ờ n g
bên ngoài;
A M l à n ă n g l ư ợ n g d ự t r ữ d ư ớ i d ạ n g hoa n ă n g ;
T h ì n g u y ê n lí t h ứ n h ấ t n h i ệ t đ ộ n g h ọ c á p d ụ n g c h o h ệ t h ố n g s ố n g c ó d ạ n g :
AQ =AE + A A + A M
Đ â y c ũ n g c h í n h là phương

trình cơ bản của cân bang nhiệt đoi với cơ thể

(1)
người.

Lim ý: T h ô n g t h ư ờ n g n g ư ờ i ta q u y ư ớ c c h i a n h i ệ t l ư ợ n g s i n h ra t r ê n c ơ t h ể
t h à n h hai l o ạ i : n h i ệ t l ư ợ n g s ơ c ấ p ( c ơ b ả n ) v à n h i ệ t l ư ợ n g t h ứ c ấ p ( t í c h c ự c ) .
N h i ệ t l ư ợ n g s ơ c ấ p x u ấ t h i ệ n do s ự p h â n t á n n ă n g l ư ợ n g t r o n g q u á t r ì n h trao
đ ổ i v ậ t c h ấ t n h ờ n h ữ n g p h ả n ứ n g hoa s i n h . N h i ệ t l ư ợ n g n à y p h á t ra n g a y sau k h i
c ơ thể hấp thu thức ăn và ôxy.
N h i ệ t l ư ợ n g t h ứ c ấ p là p h ầ n n h i ệ t l ư ợ n g c ũ n g đ ư ợ c c u n g c ấ p t ừ t h ứ c ă n
n h ư n g l ạ i đ ư ợ c d ự t r ữ t r o n g c á c l i ê n k ế t g i à u n ă n g l ư ợ n g ( l à c á c p h â n t ử axit
A d ê n ô z i n t r i p h o t p h o r i c [ A T P ] ) . K h i c á c l i ê n k ế t n à y đ ứ t g ã y c h ú n g g i ả i p h ó n g ra
n ă n g lượng để thực hiện một c ô n g n à o đấy r ồ i cuối c ù n g cũng biến t h à n h nhiệt.
N h ư v ậ y ta t h ấ y , p h ầ n n h i ệ t l ư ợ n g n à y c h ứ a s ẵ n t r o n g c ơ t h ể v à d ù n g đ ể đ i ề u hoa
c á c h o ạ t đ ộ n g c h ủ đ ộ n g của c ơ t h ể .

96

K h i c ơ t h ể t ồ n t ạ i ở t r ạ n g t h á i b ì n h t h ư ờ n g t ỷ l ệ g i ữ a hai l o ạ i n ă n g l ư ợ n g n à y
là x ấ p sỉ 5 0 / 5 0 . K h i c ó b i ể u h i ệ n b ệ n h lí, p h ầ n n ă n g l ư ợ n g m à c ơ t h ê toa ra ở
d ạ n g n ă n g l ư ợ n g s ơ c ấ p sẽ l ớ n h ơ n ví k h i đ ó t ố c đ ộ t ạ o ra c á c A T P c ủ a c ơ t h ê
giám xuống.

2. Một vài quá trình biến đồi năng lượng tiêu biểu trong cơ thể người
2.Ị. Nũng lượng trong quá trình co cơ
H ầ u h ế t c ô n g do c ơ t h ế s i n h ra đ ề u là k ế t q u ả của sự co c ơ . K h i c ơ co, c h i ê u
d à i c ơ bị r ú t n g ắ n l ạ i v à t ạ o ra m ộ t l ự c . L ự c n à y c ó g i á trị p h ụ t h u ộ c v à o c h i ê u d à i
của c ơ .
N ê u g ọ i F ( x ) là l ự c p h á t s i n h do co c ơ , X là c h i ề u d à i c ơ v à d x là b i ế n t h i ê n
đ ộ d à i k h i c ơ co, t h ì ta c ó t h ê t í n h đ ư ợ c c ô n g A do co c ơ s i n h ra là:
Xọ
A = — F ( x ) d x ( x ! , x : chiêu dài cơ)
1
2

X

Đ ế sinh c ô n g , c ơ t h ế p h ả i tiêu t ố n n ă n g l ư ợ n g , tuy n h i ê n cần lưu ý r à n g
n ă n g l ư ợ n g k h ô n g p h ả i c h ỉ d ù n g đ ể t ạ o ra c ô n g c ơ h ọ c m à m ộ t p h ầ n l ớ n n ă n g
l ư ợ n g đ ó đ ư ợ c d ù n g đ ế d u y trì s ự c ă n g c ủ a c ơ v à m ộ t p h ầ n c h u y ể n h o a

thành

nhiệt năng.
Năng lượng khi co cơ được lấy trực tiếp từ ATP. Tuy nhiên lượng ATP có
sẵn t r o n g c ơ t h ể k h ô n g n h i ề u v ì t h ế đ ể c ơ l à m v i ệ c đ ư ợ c l i ê n t ụ c p h ả i c ó q u á t r ì n h

tống hợp A T P ngay t ạ i cơ. V i ệ c tổng h ọ p n à y đ ư ợ c thực h i ệ n nhanh c h ó n g n h ờ
trong c ơ c ó Ì hợp chất g i à u n ă n g l ư ợ n g k h á c là photphocreatin.
A T P đ ư ợ c t ổ n g h ợ p t r o n g c ơ qua p h ả n ứ n g

sau:

Photphocreatin + A D P - > A T P + Creatin
N g o à i ra A T P c ò n đ ư ợ c t ổ n g h ọ p theo m ộ t c ơ c h ế k h á c n h ờ s ự p h â n

huy

G l y c o g e n . Đ ó là m ộ t d ạ n g t í c h t r ữ của G l u c o z a c ó k h á n h i ề u t r o n g c ơ . N ă n g
lượng được giải p h ó n g khi p h â n huy Glycogen được d ù n g để tổng hợp A T P . C ó
t h ê b i ể u d i ễ n t ổ n g q u á t q u á t r ì n h đ ó n h ư sau:
Glucoza + 3 H

3

P0

4

+ 2 A D P - > 2Lactat + 2 A T P + 2 H 0
2

Nhờ phương thức này nên khi cơ co mạnh mà máu nhất thời không được
c u n g c ấ p đ ủ đ ế m a n g l ạ i o x y cho c á c p h ả n ứ n g hoa s i n h , t h ì c ơ v ẫ n c ó đ ủ n ă n g
l ư ợ n g đ ể h o ạ t đ ộ n g . Đ ó là q u á t r ì n h c u n g c ấ p n ă n g l ư ợ n g y ế m k h í c h o c ơ .
2.2. Nâng lượng trong hô hấp
H o ạ t đ ộ n g h ô h ấ p bao g ồ m đ ộ n g t á c h í t v à o v à t h ở ra m ộ t c á c h đ i ề u h ò a . Ở

n g ư ờ i b ì n h t h ư ờ n g , k h o ả n g 5 0 0 m l k h ô n g k h í đ ư ợ c t r a o đ ổ i sau m ồ i l ầ n h í t t h ở
thông thường.
97


Đ ê thực hiện hoạt đ ộ n g này, c ơ thê cần cung cấp n ă n g lượng, n ă n g l ư ợ n g đó
d ì m 2 đ ể s i n h c ô n g , đ ó là c ô n g đ ư ợ c t h ự c h i ệ n b ở i c á c c ơ h ô h ấ p đ ề t h a n g t á t cả
c á c lực can k h i t h ô n g k h í . V i ệ c đ o c ô n g cua c á c c ơ h ô h ấ p m ộ t c á c h t r ự c t i ế p
k h ô n g t h ự c h i ệ n đ ư ợ c vì v ậ y n g ư ờ i ta p h ả i d ù n g p h ư ơ n g p h á p đ o g i á n t i ê p theo
c ô n g t h ứ c sau:
Vọ
A = -^p.dV

(Vi, V

2 :

Dung tích phôi)

VỊ

Trong thực tế có thể xác định A bằng phế dung kế. Két quả thu được là gần
đ ú n e . cho b i ế t ớ t r ạ n g t h á i t ĩ n h c ô n g h ô h ấ p v à o k h o ả n g Ì - 5 j u n / 1 lít hay 0,98 4 , 9 J / p h ú t . K h i t ă n g t h ể t í c h t h ở , c ô n g h ô h ấ p c ũ n g sẽ t ă n g n h ư n g k h ô n g t u y ế n
t í n h vì c ó l i ê n q u a n đ ế n sức c ả n đ ộ n g h ọ c của c á c b ộ p h ậ n d ẫ n k h í . K h i t h ở s â u
v ớ i t ầ n số t h í c h h ợ p t h ì c h i p h í c ô n g n h ỏ n h ấ t . Đ i ề u n à y c ó t h ê t h ự c h i ệ n đ ư ợ c
nhờ quá trình luyện tập.
2.3. Năng lượngở tim mạch
T i m hoạt đ ộ n g t h ư ờ n g x u y ê n n h ư m ộ t c á i b ơ m l i ê n tục đ ê t ạ o á p s u à t đ â y
m á u v à o mạch. Đ e thực h i ệ n chức n ă n g n à y t i m cần tiêu t ổ n n ă n g l ư ợ n g đ ê cơ tim
t h ự c h i ệ n c ô n g c ơ h ọ c v à đ e g i ữ m ộ t đ ộ c ă n g n h ấ t đ ị n h m à ta g ọ i là t r ư ơ n g l ự c .

N g ư ờ i ta đ ã t í n h đ ư ợ c r a n g c ô n g t ổ n g c ộ n g c ủ a c ơ v à o k h o ả n g 1 3 w nghĩa
là b ă n g k h o ả n g 1 3 % c h u y ê n h o a c ơ b ả n c ủ a t o à n c ơ t h ê , t r o n g đ ó c ô n g c ơ học
của t i m t ạ o ra á p suất đ â y m á u , p h ầ n c ò n l ạ i t ạ o ra đ ộ c ă n g c ủ a c ơ , t ứ c là t r ư ơ n g
lực cơ.
N ă n a l ư ợ n g c u n g c ấ p cho t i m đ ể s i n h c ô n g c ũ n g đ ư ợ c

lấy từ các

ATP.

T h ô n g t h ư ờ n g A T P đ ư ợ c t ô n g hợp t ừ sự p h â n l i c á c đ ư ờ n g đ ơ n glucoza v à oxy
hoa p h o t p h o l i p i t , n h ư n g c ơ t i m c ó m ộ t đ ặ c đ i ể m k h á c v ớ i c á c c ơ k h á c là n ó sử
d ụ n g n ă n g l ư ợ n g c h ủ y ế u t ừ v i ệ c o x y hoa p h o t p h o l i p i t c h ứ k h ô n g p h ả i t ừ p h â n l i
đ ư ờ n g đ ơ n g l u c o z a . B ở i v ì v i ệ c o x y hoa m ộ t p h â n t ử l i p i t c u n g c ấ p n h i ề u n ă n g
l ư ợ n g h ơ n là v i ệ c o x y hoa m ộ t p h â n t ử g l u c o z a .
T u y n h i ê n t r o n g t r ư ờ n g h ợ p m à l ư ợ n g A T P t r o n g c ơ t i m bị g i ả m n h i ề u thì
q u á t r ì n h p h â n l i g l u c o z a t ă n g l ê n . l à m x u ấ t h i ệ n n h ữ n g sản p h ẩ m m ớ i c ó h ạ i n h ư
axit latic. S ự suy g i á m c h u y ê n hoa p h o t p h o l i p i t v à o x y c u n g c ấ p c h o c ơ t i m c ó
thê gây nên tình trạng thiêu A T P ở c ơ t i m v à l à m y ê u hoạt đ ộ n g của c ơ t i m .
M á u được đấy vào tim có n ă n g lượng xác định thể hiện bởi tốc đ ộ chảy và
á p suất m á u . T h à n h m ạ c h m á u c ó c ấ u t ạ o n h i ề u l ó p , c ó k h ả n ă n g đ à n h ồ i l ớ n . K h i
m á u bị đ ấ y lên m ộ t đ o ạ n n à o đ ó của m ạ c h , t h à n h m ạ c h g i ã n ra, m ộ t p h ầ n

động

n ă n g c ù a m á u b i ê n t h à n h t h ê n ă n g g i ã n của t h à n h m ạ c h . M ạ c h b ị g i ã n c à n g r ộ n a
thì t h ê n ă n g g i ã n c ó g i á trị c à n g l ớ n . Ở t h ờ i kì t i m k h ô n g co b ó p , á p suất d ò n g
c h á y g i á m , m ạ c h co l ạ i v à the n ă n g ở t h à n h m ạ c h sẽ c u n g c ấ p n ă n g l ư ợ n g đ ể d u y
tri d ò n g c h ả y liên tục v à đ i ê u hoa t r o n g k h i t i m co b ó p t h e o t ừ n g n h ị p .
98

B À I 2: T R Ạ N G T H Á I D Ừ N G V À s ụ
TRONG

DỊCH CHUYÊN

CÁC HỆ THÔNG

ENTROPI

SÓNG

Nguyên lí li cho ta biết khả năng và chiều hướng phát triển của quá trình
n h i ệ t đ ộ n g . n ó p h á n á n h Ì q u y l u ậ t t ố n g q u á t , đ ó là q u y l u ậ t Ì c h i ề u hay q u y l u ậ t
v ê t í n h k h ô n g t h u ậ n n g h ị c h của c á c q u á t r ì n h t ự n h i ê n .

1. Nguyên lí li nhiệt động học
Sự không thuận nghịch của các quá trình nhiệt động là một quy luật thực
n g h i ệ m m à c h ú n g ta b u ộ c p h á i t h ừ a n h ậ n c h ứ k h ô n g lý g i ả i đ ư ợ c . Đ ó là m ộ t q u y
l u ậ t c ó t í n h t h ố n g k ê v à đ ư ợ c p h á t b i ể u theo n h i ề u c á c h k h á c n h a u :
Tinh
Không
nhiệt

thành
Trong

trật tự của một hệ cô lập chi có thê giữ nguyên
thê tồn tại trong

công

biến.

Giới

một

chu trình

hạn

quá trình

của tự diên

biến

giám

mà két quá

đề lại một dấu vết gì ớ xung

một hệ cô lập, chi những

có thê tự diên
cực

mà không

tự nhiên

hoặc

dân.

duy

nhất

là

biến

quanh.

nào kéo theo

việc tăng

là hệ đạt đến trạng

thải

entropi
có

mới
entropi

đại.
C ầ n n h ấ n m ạ n h r a n g , n h ư đ ã n ó i ở t r ê n , n g u y ê n lí l i c ó t í n h c h ấ t t h ố n g k ê

nghĩa là: N ó i c h u n g c á c t r ạ n g t h á i c ó x á c s u â t cao d ễ x â y ra h ơ n n h ư v ậ y c á c
t r ạ n g t h á i c ó x á c suất x u ấ t h i ệ n n h ỏ c ũ n g v ẫ n c ó the x ả y ra n h ư n g r ấ t k h ó , r ấ t h ã n
h ữ u v à k h ô n g p h ả i là t ấ t y ế u . N ó i c á c h k h á c n g u y ê n lí l u ô n đ ú n g đ ố i v ớ i m ộ t t ậ p
h ợ p bao g ồ m r ấ t r ấ t n h i ề u p h ầ n t ử . Đ ó c h í n h là t í n h t h ố n g k ê của n g u y ê n lí.

2. Trạng thái dừng và hệ thống sống
Nhận xét: Khi áp dụng nguyên lí li cho các hệ thống sống, trong một số
t r ư ờ n g h ợ p d ư ờ n g n h ư c ó m â u t h u ẫ n v ớ i t h ự c t ế . C h ẳ n g h ạ n : N g u y ê n lí l i n ó i
r ằ n g t í n h t r ậ t t ự của m ộ t h ệ c ô l ậ p c h ỉ c ó t h ế g i ả m d ầ n t ư ơ n g ứ n g v ớ i sự t ă n g l ê n
của e n t r o p i . T h ế n h ư n g , c á c c ơ the s i n h v ậ t l ạ i l i ê n tục t ạ o ra n h ữ n g t ổ c h ứ c c ó
t í n h t r ậ t t ự n g à y c à n g cao v à c à n g h o à n t h i ệ n . C ơ t h ê l ớ n l ê n v à p h á t t r i ể n , t u y
thực h i ệ n m ộ t q u á trình k h ô n g thuận nghịch n h ư n g tính ổ n định, trật t ự đ ư ợ c

bảo

t o à n v à n g à y c à n g t ă n g l à m cho e n t r o p i g i ả m . S ở d ĩ n h ư v ậ y là vì c ơ t h ể s ố n g là
m ộ t hệ mớ điên

hình

tức là l u ô n l u ô n c ó sự trao đ ô i v ậ t c h ấ t v à n ă n g l ư ợ n g v ớ i

m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h ( t h ô n g qua v i ệ c ă n , u ố n g , hít t h ở . . . ) .
D o v ậ t c h ấ t v à n ă n g l ư ợ n g k h ô n g n g ừ n g ra v à o , n ê n tất y ế u c ó sự trao đ ổ i
n â n g lượng buộc hộ thống sống k h ô n g tồn tại ở các trạng thái cân b à n g nhiệt đ ộ n g
( l à c á c t r ạ n g t h á i c ó S m a x , c á c grad = 0 v à h ệ k h ô n g c ó k h ả n ă n g sinh c ô n g ) .

99


N h ư n g h ệ t h ố n g sống c ũ n g k h ô n g t h ể t ồ n t ạ i ở trạng t h á i bất kì m à n ó chì c ó
the t ồ n t ạ i ở c á c t r ạ n g t h á i m à ở đ ó c á c t h ô n g số t r ạ n g t h á i của h ệ c ó g i á trị k h ô n g
đ ố i v à c á c h ệ s ô hoa lí của h ệ đ ư ợ c b ả o t o à n . T r ạ n g t h á i n h ư v ậ y đ ư ợ c s ợ i là:
Trạng

thái

dừng.

T r ạ n g thái d ừ n g c ó n h ữ n g đặc đ i ể m giống v ớ i trạng thái c â n b à n g nhiệt
động. n h ư n g l ạ i có bản chất h o à n toàn k h á c , thể h i ệ n : H ệ ở trạng thái dừne vẫn
l u ô n l u ô n trao đ ổ i v ậ t c h ấ t v à n ă n g l ư ợ n g v ớ i m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h , s của h ệ
k h ô n g đ ạ t g i á trị m a x m à c ó m ộ t g i á trị x á c đ ị n h k h ô n g đ ổ i n à o đ ó k h i ra k h ỏ i
trạng thái d ừ n g h ệ v ẫ n c ó k h ả n ă n g sinh c ô n g .

3. Sự dịch chuyển entropi trong các hệ thống sống
Như đã biết:ở các trạng thái dừng, s của hệ có giá trị không đôi. Khi
c h u y ế n t ừ t r ạ n g t h á i d ừ n g n à y sang t r ạ n g t h á i d ừ n g k h á c t h ì s t h a y đ ô i m ộ t l ư ợ n g
là dS = s

2

- S i , t r o n g đ ó d s bao g ồ m hai p h ầ n :

- T h à n h phần dSi: g â y b ở i n h ữ n g b i ế n đ ổ i b ê n trong.
- T h à n h p h ầ n dSe: g â y b ở i sự t ư ơ n g t á c , t r a o đ ổ i v ớ i m ô i t r ư ờ n g .

N g h ĩ a là:

dS = d S i + dSe

t r o n g đ ó : d S i l u ô n l u ô n d ư ơ n g ( t h e o n g u y ê n lí 2 ) ;
dSe c ó t h ê d ư ơ n g , â m h o ặ c = 0.
T a t h ấ y : N ế u dSe > h o ặ c = 0 t h ì d s > 0. T h o a m ã n n g u y ê n l ý l i .
N ê u dSe < 0 t h ì c ó 3 k h ả n ă n g c ó t h ể x ả y ra:
- 1 dSe I < I d S i I —» d s = d S i + dSe > 0 => n g u y ê n l ý l i đ ư ợ c t h o a m ã n .
- I dSe ị > I d S i I - > dS = d S i + dSe < 0 => s g i ả m , t í n h t r ậ t t ự t ă n g .
Sở d ĩ c ó t r ư ờ n g h ợ p n à y là vì: t r o n g q u á t r ì n h trao đ ổ i v à t ư ơ n g t á c v ớ i
m ô i t r ư ờ n g (hấp thu thức ăn, thải cặn bã, t r u y ề n nhiệt...) xuất h i ệ n d ò n g vật
c h ấ t đ i v à o c ơ t h ể ( d ò n g v ậ t c h ấ t n à y c ó p h ẩ m c h ấ t cao,

s thấp, n ă n g

lượng

l ớ n . . ) v à m ộ t d ò n g v ậ t c h ấ t đ i ra k h ỏ i c ơ t h ể ( c á c c h ấ t t h á i c ó p h ẩ m c h ấ t k é m ,
s cao v à n ă n g l ư ợ n g t h ấ p . . . ) , k ế t q u ả là h ì n h n h ư t ạ o t h à n h m ộ t d ò n g e n t r o p i
â m đi v à o c ơ t h ê .
Đ i ề u n à y g i ả i t h í c h t ạ i sao t r o n g q u á t r ì n h t ồ n t ạ i v à p h á t t r i ể n , c á c h ệ t h ố n g
s ố n g l ạ i c ó t h ể n g à y c à n g ổ n đ ị n h v à c ó t í n h t r ậ t t ự cao h ơ n .
- ỊdSeị = | d S i | - > dS = 0
đ â y là t r ư ờ n g h ợ p ứ n g v ớ i t r ạ n g t h á i d ừ n g là t r ạ n g t h á i c ó s = const.
T a t h ấ y , k h i h ệ ở t r ạ n g t h á i d ừ n g , ta c ó :

100

dS
dSi
dSe
— = —— + — - = 0
dt
dt
dt
P h ư ơ n g t r ì n h t r ê n đ ư ợ c s ợ i là p h ư ơ n g t r ì n h P r i g ô g i n .
Cũng có thể viết:
dSi

dSe

dt

dt

_

B i ê u thức n à y cho t h â y : ở t r ạ n g thái d ừ n g , tốc đ ộ t ă n g entropi t r o n g c ơ t h ê
b ă n g t ó c đ ộ trao đ ô i e n t r o p i v ớ i m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h v à k h á c 0.

4. Phuong trình hiện tượng
Xét sự liên quan giữa dòng vật chất chuyển dời và nguyên nhân gây ra nó.
C á c c ô n g t r ì n h n g h i ê n c ứ u đ ã c h ỉ ra r à n g : b ấ t k ì d ò n g v ậ t c h ấ t v à n ă n g
l ư ợ n g n à o c ũ n g đ ề u là k ế t q u ả của n h ữ n g l ự c k h á c n h a u g â y ra. N ó i c á c h k h á c
g i ữ a d ò n g v ậ t c h ấ t v à l ự c l u ô n c ó ả n h h ư ở n g qua l ạ i l ẫ n n h a u đ ư ợ c x á c đ ị n h b ở i
biêu thức:
Ij = Lịk.Xk
t r o n g đ ó : l ị : t ố c đ ộ v ậ n c h u y ể n của d ò n g v ậ t c h ấ t ;

x : l ự c t ổ n g h ợ p g â y ra sự c h u y ể n đ ộ n g của d ò n g v ậ t c h ấ t ;
k

L

i k

h ệ số t ư ơ n g h ỗ g i ữ a l ự c v à d ò n g v ậ t c h ấ t .

Phương trình trên được gọi là phương trình hiện tượng.
L ơ - S a l ơ d i ê c ũ n g đ ư a ra n g u y ê n lí t á c d ụ n g t ố i t h i ể u n h ư sau:
N ế u h ệ đ a n g ở trạng thái cân b à n g , khi tác d ụ n g lên h ệ n h ữ n g lực l à m p h á
h ủ y sự c â n b à n g đ ó t h ì h ệ sẽ c h u y ể n sang t r ạ n g t h á i sao c h o k h i ấ y h ệ q u ả

của

những lực b ê n n g o à i y ế u đi.
N g u y ê n lí n à y t h ể h i ệ n k h á p h ổ b i ế n t r o n g t ự n h i ê n : k h i t r ờ i l ạ n h t ự k h ắ c
n g ư ờ i ta co r o đ ế c h ố n g m ấ t n h i ệ t , c â y ở n h ữ n g v ù n g sa m ạ c đ ộ t n g ộ t t h i ế u n ư ớ c
thì lá d ầ n t h u n h ỏ l ạ i đ ể t r á n h b ố c h ơ i . . .

BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC PHẢNỨNG HÓA SINH

1. Biến đổi của Năng lượng tự do trong các phảnứng hóa sinh
Trong quá trình chuyển hoa cơ bản có xảy ra các phảnứng hoa sinh. Ở các
g i a i đ o ạ n p h á t t r i ể n r i ê n g b i ệ t của q u á t r ì n h , c á c p h ả n ứ n g n à y c ó t h ể c o i là t h u ậ n

loi

n g h ị c h v à đ ố i v ớ i c h ú n g , c ó t h ế t í n h c á c t h ô n g số n h i ệ t đ ộ n g n h ư n ă n g l ư ợ n g t ự
do. Ì t r ọ n a c h ứ a n h i ệ t ( e n t a n p i ) v à e n t r o p i .
B i ế t r õ c á c đ ạ i l ư ợ n g n à y ta c ó t h ê d ự đ o á n t r ư ớ c p h ư ơ n g h ư ớ n g cua

phản

ứ n g n à y hay k h á c t r ê n c ơ sỏ' n g u y ê n lý t h ứ hai n h i ệ t đ ộ n g h ọ c .
N ê u n h ư p h á n ứ n g là t h u ậ n n g h ị c h thì n ă n g l ư ợ n g t ự do b à n e c ô n g cực đ ạ i .
n ế u p h a n ứ n g k h ô n g t h u ậ n n g h ị c h thì m ộ t p h â n n ă n g l ư ợ n g p h â n t á n ở d ạ n a n h i ệ t
v à c ô n g t h ứ c sẽ t ư ơ n g ứ n g n h ó h ơ n . T h ô n g t h ư ờ n g c á c p h ả n ứ n g hoa s i n h x ả y ra
t r o n g c á c đ i ề u k i ệ n k h ô n g , đ ố i v ề á p suất v à n h i ệ t đ ộ .
Bơi v ậ y p h ư ơ n g trình AF = Au - t.AS, c ó thể v i ế t t ư ơ n g tự:
A Z = A M - t.AS
t r o n g đ ó : A Z là sự t h a y đ ố i n ă n g l ư ợ n g t ự do k h i á p suất v à n h i ệ t đ ộ k h ô n g đ ô i . ta
g ọ i n ó là t h ế n h i ệ t đ ộ n g , A H là b i ế n t h i ê n e n t a n p i . L ư ợ n g A Z k h á c v ớ i
A F là p h ầ n thay đ ổ i n ă n g l ư ợ n g t ự d o của h ệ k h i t h ể t í c h v à n h i ệ t đ ộ
k h ô n g đôi.
Độ lớn của thế nhiệt động liên hệ với hàng số cân bàng của phảnứng hoa
sinh thuận nghịch b ă n g h ệ thức:
AZ = A Z + RT.lnK

( K là h à n g s ố c â n b ằ n g c ủ a p h ả n ứ n g )

0

Đ ạ i l ư ợ n g A Z b à n g n ă n g l ư ợ n g t ự do c h u ẩ n của p h ả n ứ n g ( A Z o ) n ế u m ọ i
c h ấ t ban đ ầ u v à c á c sản p h à m c ù a p h ả n ứ n g c h ứ a t r o n g d u n g d ị c h ở n h i ệ t đ ộ 25
đ ộ c v à v ớ i đ ộ l i n h đ ộ n g của c á c p h â n t ử t r o n g d u n g d ị c h b ằ n g đ ơ n v ị . C ó t h ê
x á c đ ị n h AZ(, b à n g c á c p h ư ơ n g p h á p k h á c n h a u , t h ô n g t h ư ờ n g h ơ n c ả là t h e o c ô n g
thức trên.

T h í d ụ ta x é t p h ả n ứ n e o x y hoa a c i d p a n m i t i c t h à n h C 0
C|6 H

3 2

0

2

+ 230

= 16 C 0

2

2

16C+
16 H

2

3 3

0

2

= l ó c + 16 H

16 0 =
2

+ 8 0

2

2

+ 0 ;
2

2

+ 16 H 0
2

T ừ c á c b á n g tra c ứ u b i ế t r ằ n g AZy t ạ o a c i d p a n m i t i c , C 0
Cu, H

và H 0 :

2

2

và H 0 bàng:
2

A Z = 80 k c a l .

0

16C0 ;

A Z = - 1511,2 k c a l .

= 16 H 0 ;

A Z = - 907,04 kcal.

2

2

0

0

N ế u c ộ n g ba p h ư ơ n g t r ì n h hoa h ọ c n à y thì ta n h ậ n đ ư ợ c p h ư ơ n g t r ì n h o x y
hoa a c i d p a n m i t i c .
C ộ n g c á c đ ộ l ớ n của n â n g l ư ợ n g t ự do ta t h u đ ư ợ c 2 3 3 8 , 2 4 k c a l t r ê n m o i .
D ấ u t r ừ cho t h ấ y v i ệ c o x y hoa a c i d p a n m i t i c là q u á t r ì n h n h i ệ t đ ộ n g t ự d i ễ n b i ế n
v à x ả y ra đ ế n c ù n g , c ó t ỏ a n ă n g l ư ợ n g l ớ n .

102


S ự thay đ ố i l ư ợ n g c h ứ a n h i ệ t A H c ó t h ể x á c đ ị n h b ằ n g c á c h đ o h i ệ u ứ n g
n h i ệ i cứa p h a n ứ n g k h i đ ố t c h á y v ậ t c h ấ t t r o n g b ì n h đ o n h i ệ t l ư ợ n g . T r o n g t r ư ờ n g
h ợ p n à y A U = - A Q . M ộ t c á c h k h á c là x á c đ ị n h sự p h ụ t h u ộ c của p h á n ứ n g v à o

n h i ệ t đ ộ . K h i ấ y theo p h ư ơ n g t r ì n h đ ă n g á p của p h á n ứ n g :
Dlnk _
dt

Q

~

RT

C ó thế xác định A U = -AQ. K h i đặt các d ữ kiện về đại lượng AZo, A H , dê
d à n g x á c đ ị n h AS theo p h ư ơ n g t r ì n h A Z = A U - t. A S . t r o n e đ ó c á c b i ế n t h i ê n của
c á c đ ạ i l ư ợ n g t ư ơ i m ứ n g c ó t h ế thay t h ế b à n g c á c g i á trị sau c ù n g cua c á c g i á trị
sau c ù n g cua đ ạ i l ư ợ n g n à y . T h ô n g t h ư ờ n g c á c g i á trị c h u ẩ n của c á c đ ạ i l ư ợ n g
n à y đ ư ợ c cho s ẵ n .

2. Năng luông của liên kết hoa sinh
Sự thay đôi năng lượng tự do khi tạo nên liên kết hoa sinh nào đấy liên quan
c h ặ t c h ẽ v ớ i s ự t h a y đ ô i n ă n g l ư ợ n g của liên k ế t hoa h ọ c g i ữ a c á c n g u y ê n t ử t h a m
gia p h a n ử n a .
Băng, c á c h p h â n tích c ô n g thức p h â n tử và c á c d ừ k i ệ n v ề nhiệt l ư ợ n g

của

c á c p h ả n ứ n g c ó t h ê x á c đ ị n h n ă n s l ư ợ n g l i ê n k é t . N g ư ờ i ta t ì m t h ấ y r ằ n g n ă n g
l ư ợ n g đ ị n h k h u tron2; c á c l i ê n k ế t hoa trị, đ o n g t h ờ i m ỗ i d ạ n g l i ê n k ế t đ ề u c ó
n ă n g l ư ợ n g g ọ i là n ă n g l ư ợ n g l i ê n k ế t t r u n g b ì n h .
Đ e t í n h t o á n n ă n g l ư ợ n g l i ê n k ế t t r u n g b ì n h n g ư ờ i ta s ử d ụ n g c á c d ừ k i ệ n v ề
nhiệt l ư ợ n g đôt v à v ề nhiệt l ư ợ n g p h â n ly n g u y ê n p h â n tử t h à n h n g u y ê n tử. N h i ệ t
l ư ợ n g p h â n ly t h ô n g t h ư ờ n g đ ư ợ c x á c đ ị n h b ă n g p h é p q u a n g p h ô k h i n g h i ê n c ứ u

c á c m ứ c đ ộ dao đ ộ n g c ủ a p h â n t ứ v à n g u y ê n t ử .
T h í d ụ . đ ế x á c đ ị n h n ă n g l ư ợ n g l i ê n k ế t N - H ta x é t p h ả n ứ n g t ạ o m ộ t m o i
NH3 t ừ c á c n g u y ê n t ử N v à H :
2H + 6H = 2 N H

3

Theo các dữ k i ệ n quang p h ô , nhiệt lượng tạo m ộ t m o i N
169 k c a l , c ò n t ạ o m ộ t m o i H

2

2

t ừ n g u y ê n t ử N là

t ừ n g u y ê n t ử H là 101,9 k c a l :

N + N = N

2

+ 169kcal;

H + H = H + 101,9 k c a l .
2

Do đ ó n ă n g lượng tạo m ộ t moi N

2

v à ba m o i H

2

t ừ n s u y ê n t ử là:

169 k c a l + 3.101,9 k c a l = 4 7 4 , 7 k c a l .
Cần phái bố sun" t h è m vào đ ó nhiệt lượng tạo 2 N H
N

2

+ 3 H = 2NH +
2

3

3

từ khí N v à H
2

2

bàng:

18,6 k c a l .

103

N ă n g lượna tạo m ộ t m o i N H

3

băng:

474,7 kcal +18,6

kcal

~2

= 246,7 kcal

N ế u t h ừ a n h ậ n r ằ n g cả ba n g u y ê n t ử H là n h ư n h a u t r o n g p h â n t ử N H

3

thì sự

b ề n v ữ n g của l i ê n k ế t hay n ă n g l ư ợ n g l i ê n k ế t t r u n g b ì n h N - H b à n g :
246,7 kcal

82 k c a l

3
D ư ớ i đ â y là b ả n g t r ì n h b à y n ă n g l ư ợ n g của c á c d ạ n g l i ê n k ế t k h á c n h a u :
Bảng 3.1: Năng lượng liên kết trung bình của các dạng liên kết khác nhau

Dạng liên kết

Năng l ư ợ n g

Dạng liên kết

Năng l ư ợ n g

trung bình

trung bình

trung bình

trung bình

c - c

58,6 kcal

s -H

87,5 kcal

N -N

20,0 kcal

c -N

48,6 kcal

0-0

34,9 kcal

c - 0

70,0 kcal

p - 0

50,0 kcal

c - s

57,5 kcal

s - s

63,8 kcal

c = c

100,0 kcal

c -H

87,3 kcal

c = c

123,0 kcal

N -H

82,0 kcal

c = 0

142,0 kcal

0 -H

110,2 kcal

H -H

4,8 kcal

T ừ c á c sổ l i ệ u t r ê n , t h ấ y n g a y l i ê n k ế t h y d r o là y ế u n h ấ t .
T r o n g sinh học, rất p h ổ b i ế n c á c t ừ "liên k ế t g i à u n ă n g l ư ợ n g " hay "liên kết
n ă n g l ư ợ n g l ớ n " . A c i d A d e n o s i n t r i p h o s p h o r i s ( A T P ) là c h ấ t q u a n t r ọ n g

nhất

t r o n g c á c c h ấ t c ó liên k ế t g i à u n ă n g l ư ợ n g .
T a h i ế u r à n g n ă n g l ư ợ n g c ủ a l i ê n k ế t g i à u n ă n g l ư ợ n g là n ă n g l ư ợ n g t ự do
g i ả i p h ó n g ra t r o n g q u á t r ì n h p h ả n ứ n g hoa s i n h c ó s ự t h a m g i a c ủ a l i ê n k ế t g i à u
n ă n g l ư ợ n g , c ầ n l ư u ý r ằ n g ở đ â y k h ô n g p h ả i n ó i v ề v i ệ c x á c đ ị n h n h i ệ t hoa

của

n ă n g l ư ợ n g liên k ế t m à nói v ề n â n g l ư ợ n g t ự do của p h ả n ứ n g t h ú y p h â n p h â n
tử A T P :
ATP + H 0 = ADP + H
2

3

P0

4

K h i n h ó m p h o s p h a t c h u y ể n v à o n ư ớ c t h ì t á c h ra 7,0

: 8,5 k c a l / m o l

năng

l ư ợ n g t ự do. D o đ ó đ ố i v ớ i p h â n t ử A T P hay l i ê n k ế t t ư ơ n g t ự k h á c , v ấ n đ ề là
k h ô n g phải làm đứt liên kết, p n ằ m p h í a d ư ớ i c ù n g trong A T P , chẳng hạn n h ư

104


A-P-P-P chuyển t h à n h A-P-P và p. Đ ẻ làm đứt liên k ế t này, cần p h ả i chi n ă n g
l ư ợ n g l ớ n v à o k h o ả n g 50 : 100 k c a l / m o l ( x e m b ả n g t r ê n ) . V ớ i ý n g h ĩ a n à y t h ì
A T P k h ô n g c ó d ự t r ữ n ă n g l ư ợ n g t ư ơ n g t ự n h ư n ă n g l ư ợ n g toa ra ở c á c c h á t n ô ;
ngược

lại, ATP

là l i ê n k ế t k h á b ề n . Q u á t r ì n h t h ự c ra là: v i ệ c c h u y ê n

nhóm

p h o s p h a t v à o n ư ớ c c ó l à m t á c h ra n ă n g l ư ợ n g t ự do l ớ n . G l u c o - 6 p h o s p h a t c ó
n ă n g l ư ợ n g l i ê n k ế t p h o s p h a t c ỡ 50 -

100 K c a l / m o l , n h ư n g k h i c h u y ể n

nhóm

p h o s p h a t v à o n ư ớ c , n ó c h i g i ả i p h ó n g g ầ n 3 K c a l / m o l n ă n g l ư ợ n g t ự do, n h ư v ậ y
G l u c o - 6 p h o s p h a t k h ô n g p h ả i là l i ê n k ế t g i à u n ă n g l ư ợ n g .
T r o n g nhiệt đ ộ n g học, c ó thể coi p h â n tử A T P trong tế b à o n h ư p h â n t ử g i à u
n ă n g l ư ợ n g v ạ n n ă n g hay d ạ n g m a n g n ă n g l ư ợ n g đ ã đ ư ợ c " n ạ p " , c ò n A D P

là

p h â n t ử n g h è o n ă n g l ư ợ n g , hay d ạ n g đ ã " p h ó n g " n ă n g l ư ợ n g .

105


Chuông 2
V Ậ N
•

C H U Y Ế N

V Ậ T C H Ấ T T R O N G
•

c o

T H Ẻ S I N H

V Ậ T
•

MỤC TIÊU
- M ô tả đ ư ợ c vai trò của c á c p h â n tử, c á c i o n v à c á c dung dịch trong các
hoạt đ ộ n g sống.
- T r ì n h b à y đ ư ợ c c ơ c h ế của c á c h i ệ n t ư ợ n g v ậ n c h u y ế n v à trao đ ô i v ậ t chất
trong các tô chức sông.
- T h ự c h à n h p h ư ơ n g p h á p t ư d u y t r o n g v ậ t lý, á p d ụ n g v à o v i ệ c n g h i ê n c ứ u
và g i ả i t h í c h c ơ c h ế của c á c q u á t r ì n h sống.

Bài 1. CÁC PHÂN TỦ, ION
VÀ DUNG DỊCH TRONG c o T H Ể SINH V Ậ T
Đe đảm bảo cho một cơ thể sống hoạt động và phát triển thi trong nó phải
k h ô n g n g ừ n e d i ễ n ra c á c q u á t r ì n h v ậ n c h u y ế n c ủ a v ậ t c h ấ t . C á c q u á t r ì n h n à y d ù
đ ự ơ c d i ễ n ra ớ d ạ n g v i m ô ( n h ư v ậ n c h u y ể n của v ậ t c h ấ t qua m à n g t ế b à o ) hay
dạng vĩ m ô ( n h ư v ậ n c h u y ê n của m á u trong h ệ tuần h o à n , v ậ n c h u y ể n của khí
t r o n g h ệ h ô h â p . . . ) t h ì n h i ệ m v ụ của c h ú n g c ũ n g là m a n g c á c c h ấ t c ầ n t h i ế t t ớ i c á c
c ơ quan, c á c b ộ phận, c á c m ô và tể b à o cũng n h ư đ à o t h ả i c á c chất t h ả i , chất c ó
h ạ i c h o sự s ố n g .
Q u á t r ì n h v ậ n c h u y ế n v ậ t c h ấ t là m ộ t q u á t r ì n h p h ứ c t ạ p x ả y ra t h e o n h i ề u c ơ

chế và phụ thuộc nhiêu y ê u tô:
- B ả n c h ấ t của p h ầ n t ử v ậ n c h u y ể n : K í c h t h ư ớ c , đ i ệ n t í c h , đ ộ hoa tan...
- H o ạ t đ ộ n g của c ơ t h ê .
T u y n h i ê n t ấ t c ả c á c q u á t r ì n h v ậ n c h u y ể n n à y đ ề u x ả y ra t h e o n h ữ n g c ơ c h ế
v ậ t lí v à c ó t h ê g i ả i t h í c h đ ư ợ c b ă n g n h ữ n g q u y l u ậ t v ậ t lí.
P h ầ n d ư ớ i đ â y , c h ú n g ta sẽ đ ề c ậ p đ ế n n h ữ n g h i ệ n t ư ợ n g v ậ n c h u y ể n v ậ t
c h ấ t c ơ b á n t r o n g c á c c ơ t h ể s ố n g , g i ả i t h í c h sự v ậ n c h u y ể n c ủ a v ậ t c h ấ t
m à n g t ế b à o , sự v ậ n c h u y ể n của m á u v à k h í t r ê n c ơ t h ể s ố n g . . .

106

qua


Ì. C á c p h â n t ử và lon t r o n g c ơ thê
M ọ i c ơ t h ể sinh v ậ t đ ề u c h ứ a t r o n g n ó m ộ t số v ô c ù n g l ớ n c á c p h â n t ử v à
l o n . đ ư ợ c p h â n b ố v à sắp x ế p m ộ t c á c h c ó t r ậ t t ự cao, c á c p h â n t ử v à i o n n à y
đ ư ợ c cấu tạo từ rất n h i ề u các n g u y ê n tổ t h ư ờ n g gặp trong tự n h i ê n . D ù sô l ư ợ n g
cua c h ú n g c ó t h ế n h i ề u n h ư : C a r b o n . H y d r o . N i t ơ . L ư u h u ỳ n h , P h o t s p h o ,

Go,

K a l i , C a n x i , N a t r i . . . v à c ũ n g c ó t h ế ít n h ư : F l o . l ó t . s ắ t , Đ ồ n g , C h ì , N h ô m . . . t h ì
c h ú n g c ũ n g đ ó n g vai trò rất quan t r ọ n g trong v i ệ c h ì n h t h à n h c ũ n g n h ư hoạt đ ộ n g
cua c á c c ơ t h ể s ố n g .
N g h i ê n c ứ u v ề c á c p h â n t ử v à i o n t r o n e c ơ t h ể s ố n g , ta t h ấ y c h ú n g c ó m ộ t s ô
đặc đ i ế m

sau:

- C h ú n g c ó h ì n h dạng, k í c h t h ư ớ c , k h ố i l ư ợ n g rất k h á c nhau, b ả n g d ư ớ i đ â y
cho ta m ộ t số t h í d ụ v ề c á c l o ạ i p h â n t ử k h á c n h a u :
Bảng

1.1. Một số loại phân từ trong cơ thể

Loại p h â n t ử

sống

Kích t h ư ớ c

Phân tử lượng

Hydro

0.1

2

Nước

0.2

18

Benzen

0.3

78

Hemoglobin n g ư ờ i

5.5 - 5.6

67.000

Abumin huyết tương n g ư ờ i

4.0- 15

69 000

- M ồ i p h â n tử hoặc ion trong cơ thế có thế đứng yên (một cách t ư ơ n g đ ố i )
hoặc c h u y ế n đ ộ n g ( t h à n h d ò n g hay h ồ n l o ạ n ) . T h ô n g t h ư ờ n g c á c đ ạ i p h â n t ử thì
ít v ậ n đ ộ n g , t r á i l ạ i , c á c i o n c h u y ể n đ ộ n g k h á l i n h đ ộ n g . M ộ t d ạ n g k h á c c ủ a i o n
là c á c p h â n t ử bị i o n h ó a . C á c l o n n à y v ẫ n c ó c ấ u t r ú c p h ứ c t ạ p c ủ a c á c p h â n t ử
ban đ â u .
- C á c ion n à y có thế ở dạng đ ơ n giản n h ư ion K , N a , c r . . . những ion n à y
+

+

t h ư ờ n g v ậ n đ ộ n g m ộ t c á c h l i n h đ ộ n g v à c h ú n g t ạ o ra x u n g q u a n h c h ú n g m ộ t đ i ệ n
t r ư ờ n g dày đặc.
- C á c i o n n à y c ũ n g c ó t h ê ở d ạ n g p h ứ c t ạ p , c h ú n g là c á c p h â n t ử bị l o n hoa.
L o ạ i ion này t h ư ờ n g đ ứ n g yên t ư ơ n g đ ố i trong các tế b à o . Ví d ụ các p h â n tử
H 0, H ,c
2

2

6

Ho, H e m o g l o b i n . . .

C á c p h â n t ứ v à i o n t r o n g c ơ t h ể đ ả m t r á c h 4 v a i t r ò c h í n h là:
Ì. C h ú n g là n h ữ n g y ê u t ố c ấ u t r ú c của c ơ t h ể .
2. D ự t r ữ , v ậ n c h u y ê n v à g i ả i p h ó n g n ă n g l ư ợ n g .

107


3. M ộ t số p h â n t ử c h ứ a đ ự n g t o à n b ộ t h ô n g t i n c ầ n t h i ế t c h o s ự t h ự c h i ệ n
c h ư ơ n g trình tố chức c ơ thể sống ( t h ô n g tin di truyền).
4. T ạ o n ê n c á c đ i ệ n t h ế n g h ỉ , đ i ệ n t h ế h o ạ t đ ộ n g t r o n g c á c t ế b à o , m ô .

2. Dung dịch trong cơ thế sinh vật
Cơ thể sinh vật cũng chứa đựng nhiều loại dung dịch khác nhau. Ví dụ
nước, lipid, protein, các dung dịch m i xen ( h i d r ô xít k i m loại)... Trong đ ó nước
v à l i p i d là hai d u n g m ô i c ơ b ả n v à c ó v a i t r ò q u a n t r ọ n g n h á t .
V a i trò của c á c d u n g dịch trong c ơ t h ể sinh v ậ t :
- V ậ n c h u y ế n vật chất t ừ n ơ i n à y đ ế n n ơ i k h á c của c ơ t h ê .
- L à m ô i t r ư ờ n g đ e thực h i ệ n c á c p h ả n ứ n g hoa sinh.
- Bao bọc v à bảo v ệ c á c tế b à o , các tố chức sống.
- L à y ế u t ố k h ô n g t h ế t h i ế u t r o n g q u á t r ì n h t r a o đ ổ i v ậ t c h ấ t q u a m à n g , là
y ế u t ố dẫn đ i ệ n t r o n g c á c q u á t r ì n h lan t r u y ề n x u n g đ i ệ n sinh v ậ t .
- Đ i ề u hoa t h â n n h i ệ t .
T r o n g c ơ t h ể c ó hai l o ạ i d u n g m ô i c h í n h là n ư ớ c v à l i p i d , t ừ đ ó c h i a t h à n h

b ố n l o ạ i d u n g d ị c h : d u n g d ị c h h ò a tan k h ô n g đ i ệ n l y , d u n g d ị c h h ò a tan c h ấ t đ i ệ n
l y , d u n g d ị c h keo v à d u n g d ị c h đ ạ i p h â n t ử .
D u n g d ị c h h ò a tan k h ô n g đ i ệ n l y : là m ộ t h ệ đ ồ n g n h ấ t g ồ m 2 hay n h i ề u chất
v à các chất n à y k h ô n g có k h ả n ă n g p h â n ly t h à n h lon.
D u n g d ị c h h ò a tan c h ấ t đ i ệ n l y : c á c c h ấ t h ò a tan c ó k h ả n ă n g p h â n l y t h à n h
c á c i o n â m v à d ư ơ n g . Đ e đ ặ c t r ư n g c h o l o ạ i d u n g d ị c h n à y n g ư ờ i ta đ ư a ra k h á i
n i ệ m đ ộ đ i ệ n l y a n h ư sau:
a =

Số phân tử p h â n ly
——
S ố p h â n t ử c h ấ t tan

a c ó g i á trị t ừ 0 - Ì ( a = 0 đ ố i v ớ i c h ấ t k h ô n g đ i ệ n l y , a = Ì đ ổ i v ớ i c h ấ t
đ i ệ n ly h o à n t o à n ) .
- Dung dịch keo là một hệ phân tán nhị thể, chúng gồm Ì pha liên tục - môi
t r ư ờ n g p h â n tán v à c á c p h â n tử chia n h ỏ v ớ i k í c h t h ư ớ c v à h ì n h d á n g c ó t h ể k h á c
n h a u - pha p h â n t á n , ở t r o n g m ô i t r ư ờ n g n à y . C á c p h â n t ử c h i a n h ỏ t r o n g d u n g
d ị c h keo hay c ò n g ọ i là h ạ t keo, c ó k í c h t h ư ớ c t ừ Ì - 100 n m .
K h i m ô i t r ư ờ n g p h â n t á n là c h ấ t l ỏ n g t h ì d u n g d ị c h k e o đ ư ợ c g ọ i là x o n
l ỏ n g , n ế u là n ư ớ c hay c h á t h ữ u c ơ t h ì g ọ i là x o n n ư ớ c h a y x o n h ữ u c ơ . T r o n g c ơ
108


t h ế , c h ủ y ế u n g ư ờ i ta q u a n t â m đ ế n x o n l ỏ n g , đ ư ợ c c h i a t h à n h 2 l o ạ i là k e o t h â n
d ị c h v à keo x ơ d ị c h .
C á c h ạ t keo t h â n d ị c h l i ê n k ế t c h ặ t c h ẽ v ớ i m ô i t r ư ờ n g p h â n t á n n h ờ l ó p v ỏ
s o n v a t . K h i l à m đ ó n g v ó n thì ta t h u đ ư ợ c m ộ t k h ố i đ ặ c g ọ i là gen. C á c p r o t e i n ,
gôm... thuộc loại này.
C á c keo x ơ d ị c h k h ô n g t h ế t ự t ạ o đ ư ợ c l ớ p v ỏ sonvat n ê n k h ô n g g â n c h ặ t

đ ư ợ c v ớ i m ô i t r ư ờ n g p h â n tán. K h i đ ó n g v ó n , keo s ơ dịch k ế t tủa t á c h k h ỏ i m ô i
t r ư ờ n g p h â n tán d ư ớ i d ạ n g bột. T h u ộ c loại n à y c ó c á c l o ạ i keo v ô c ơ n h ư m ộ t s ô
ô x i t k i m l o ạ i , s u n f u a k i m l o ạ i đ ư ợ c đ i ề u c h ế d ư ớ i d ạ n g keo.
- D u n g dịch đ ạ i p h â n tử: C á c đ ạ i p h â n tử c ó p h â n tử lượng lớn n h ư protein,
p o l i m e cao p h â n t ứ c ó k í c h t h ư ớ c của h ạ t keo v à v à c á c p h â n t ử n à y c ó the p h â n
t á n v à o t r o n g m ô i t r ư ơ n g n ư ớ c h o ặ c l i p i t của c ơ t h ể , vì t h ế d u n g d ị c h đ ạ i p h â n t ử
c ũ n g là m ộ t d ạ n g c ủ a d u n g d ị c h keo n ó i c h u n g .
C á c d u n g d ị c h k e o v à c á c đ ạ i p h â n t ử c ó n h ữ n g t í n h c h ấ t sau:
- K h ô n g the t á c h d u n g d ị c h keo v à c á c đ ạ i p h â n t ử b à n g l ọ c sứ n h ư n g c ó t h ể
tách bằng siêu li t â m , mang động, thực vật, m à n g colodion.
- D u n g dịch keo k h u y ế c h tán c h ậ m h ơ n d u n g dịch thực rất n h i ề u v à đ â y
c h í n h là d â u h i ệ u đ ê p h â n b i ệ t d u n g d ị c h k e o v à d u n g d ị c h t h ự c .
- C á c h ạ t keo v à đ ạ i p h â n t ử c ó k h ố i l ư ợ n g l ớ n h ơ n p h â n t ử v à i o n r ấ t n h i ề u ,
n ê n d ư ớ i t á c d ụ n g của t r ọ n g l ự c c h ú n g bị k é o x u ố n g . Đ ó là sự sa l ắ n g t ự do.
- C á c h ạ t keo v à đ ạ i p h â n t ử t r o n g d u n g d ị c h g â y ra t á n x ạ á n h s á n g . C ư ờ n g
đ ộ á n h s á n g tán x ạ p h ụ t h u ộ c k í c h t h ư ớ c của c á c hạt keo v à c á c đ ạ i p h â n tử.
- C á c h ạ t keo v à đ ạ i p h â n t ử r á t n h ạ y v ớ i c á c t á c n h â n h ó a h ọ c v ì d i ệ n t í c h
bề m ặ t tổng c ộ n g của c h ú n g rất l ớ n .
- C á c h ạ t k e o v à đ ạ i p h â n t ử c ó k h ả n ă n g t í c h đ i ệ n , đ ố i v ớ i keo t h â n d ị c h sự
t í c h đ i ệ n n à y p h ụ t h u ộ c n g h i ê m n g ặ t v à o đ ộ p H của m ô i t r ư ờ n g .
- T r o n g d u n g d ị c h k e o v à đ ạ i p h â n t ử l u ô n d i ễ n ra n h ữ n g q u á t r ì n h k ế t h ọ p
cua c á c p h â n t ứ l ạ i v ớ i n h a u t h à n h n h ữ n g p h â n t ử l ớ n h ơ n d ẫ n đ ế n c u ố i c ù n g
d u n g d ị c h keo t á c h t h à n h 2 l ớ p : c h ấ t p h â n t á n k ế t t ủ a l ẳ n g x u ố n g v à m ô i t r ư ờ n g
p h â n t á n . Đ ó là h i ệ n t ư ợ n g đ ô n g t ụ keo.
R i ê n g v ề d u n g d ị c h đ ạ i p h â n t ử , c ầ n q u a n t â m đ ế n c á c d u n g d ị c h t ạ o ra t ừ :
+ P r o t e i n , t ạ o t h à n h t ừ c á c m ạ c h p e p t i t của c á c a x i t a m i n .
+ P o l i s a c c a r i t là c á c p o l i m e của g l u c o p i r a n o - D .
+ C á c a x i t n u c l e i c là c á c p o l i m e của n u c l e o t i t .

109

B à i 2. C Á C H I Ệ N T Ư Ợ N G V Ậ N C H U Y Ê N V Ậ T C H Ấ T c o
TRONG CO T H Ê SINH

BẢN

VẶT

1. Hiện tuông khuếch tán
Định nghĩa: Ta đã biêt, các phân tử luôn luôn chuyến động hôn loạn nên khi
đ e hai t ậ p h ợ p p h â n t ứ đ ủ g ầ n n h a u t h ì d ù c h ú n g ở t h ể r ắ n , l ỏ n g hay k h í c h ú n g
c ũ n g c h u y ể n đ ộ n g n g ẫ u n h i ê n , đ a n x e n l ầ n v à o n h a u thì đ ó là h i ệ n t ư ợ n e k h u ê c h
tán p h â n tư.
T r o n g m ộ t d u n g d ị c h c ó n ồ n g đ ộ c h ấ t hoa tan c h ư a b ằ n g n h a u . ở m ọ i d i ê m
thì s ự k h u ế c h t á n sẽ d ầ n đ ế n h i ệ n t ư ợ n g c â n b à n g n ồ n g đ ộ t r ê n t o à n t h ê t í c h .
Bàn

chất:

B ả n c h ấ t của h i ệ n t ư ợ n g k h u ế c h t á n là s ự c h u y ể n đ ộ n e n h i ệ t hồn

l o ạ n cua c á c c h á t hoa tan theo m ọ i p h ư ơ n g , d ầ n đ è n t r ạ n g t h á i c ó n ô n g đ ộ cân
b ă n g t r ê n t o à n t h ế t í c h , đ ó là t r ạ n g t h á i c ó x á c suất n h i ệ t đ ộ n g l ớ n n h ấ t .
C ó the m i n h hoa b à n g t h í n g h i ệ m đ ơ n g i ả n sau: đ ố m ộ t g i ọ t m ự c v à o m ộ t
c ó c n ư ớ c , m ặ c d ù ta k h ô n g h ề t á c đ ộ n g , s o n g c á c p h â n t ử m ự c v ẫ n sẽ l o a n g d â n
vả đ ế n m ộ t l ú c n à o đ ó , t o à n b ộ c ố c n ư ớ c đ ề u n h u ố m m ộ t m à u x a n h c ù a m ự c .

phân

Cơ chế:

H i ệ n t ư ợ n g k h u y ế c h t á n c h í n h là sự c h u y ế n đ ộ n g c ó h ư ớ n g của c á c

tư chất

hoa tan t r o n g d u n g d ị c h k h i m à n ô n g đ ộ của c h ú n g c ò n c ó s ự c h ê n h

l ệ c h . C ụ t h ể là c á c p h â n t ử c h ấ t hoa tan sẽ c h u y ế n đ ộ n g t h à n h d ò n g t ừ p h í a d u n g
d ị c h c ó n ồ n e đ ộ cao sang p h í a d u n g d ị c h c ó n ồ n g đ ộ t h ấ p t ứ c là c ù n g c h i ề u v ớ i
Gradien n ô n g độ.
Động, lực: T r o n g h i ệ n t ư ợ n g k h u y ế c h t á n r õ r à n g k h ô n g c ầ n c ó t á c d ụ n g của
n g o ạ i l ự c . c ơ the c ũ n g k h ô n g c ầ n t i ê u t o n n ă n g l ư ợ n g m à c h í n h s ự k h ô n g đ ồ n g
n h ấ t v ề n ô n g đ ộ hay n ó i c á c h k h á c c h í n h s ự t ồ n t ạ i của G r a d i e n n ồ n g đ ộ là n g u ồ n
đ ộ n a lực cho sự v ậ n c h u y ế n c ó h ư ớ n g của c á c c h ấ t hoa tan.
H i ệ n t ư ợ n g k h u y ế c h t á n d i ễ n ra theo c h i ề u sao c h o G r a d i e n n ồ n g đ ộ g i ả m
d â n v à sẽ k ế t t h ú c k h i G r a d i e n n ồ n g đ ộ b à n g k h ô n g , k h i đ ó s ự c h ê n h l ệ c h v ề
n ô n s đ ộ bị t r i ệ t t i ê u .
Vai trò cua khuy éc li tán trong các quá trình sống:
T r o n g c ơ t h ế s i n h v ậ t , k h u ế c h t á n là m ộ t t r o n g n h ữ n g h i ệ n t ư ợ n g v ậ n c h u y ể n
v ậ t c h ấ t q u a n t r ọ n g n h ấ t . C h ẳ n g h ạ n t r a o đ ổ i k h í x ả y ra ở p h ổ i , ở c á c t ế b à o , c á c
t ô c h ứ c s ố n g x ả y ra theo c ơ c h ế k h u ế c h t á n ; c á c i o n , N a , C a , K , c r
+

+ +

+

khuếch

tán qua l ạ i hai p h í a c ù a m à n g c h í n h là n g u y ê n n h â n t ạ o n ê n c á c h o ạ t đ ộ n e đ i ệ n
của c á c t ô c h ứ c , c á c tê b à o s ô n g ...

110


2. H i ệ n t ư ợ n g t h â m t h â u
Định nghĩa: Thấm thấu là quá trình vận chuyển chất dung môi qua một
m à n g b á n t h ấ m n g ă n hai d u n g d ị c h c ó t h à n h p h ầ n k h á c n h a u . Q u á t r ì n h v ậ n
c h u y ế n d ỏ k h ô n g c ó s ự t h a m eia của c á c lực b ê n n g o à i ( n h ư t r ọ n g l ự c , l ự c đ i ệ n
t ừ . lực đ ấ y - é p cua t h à n h m ạ c h ) .
V í d ụ n h ư sự v ậ n c h u y ể n của d u n g d ị c h c á c c h ấ t d i n h d ư ỡ n g , n ư ớ c t ừ g ó c ,
rê lên t h â n . lá. n g ọ n . . . t r o n g c â y x a n h .
Màng

bán thấm:

T r o n g t ự n h i ê n c ó m ộ t số l o ạ i m à n g m à c h ú n g c h ỉ c h o m ộ t

s ô l o ạ i p h à n t ử đi qua v à n g ă n l ạ i m ộ t số l o ạ i p h â n t ử k h á c đ ư ợ c s ợ i là m à n g b á n
thâm thâu.
T r o n g c ơ t h ê sinh vật c ó rất n h i ề u m à n g b á n t h ấ m thấu: m à n g tế b à o ,

mao

m ạ c h , t h à n h r u ộ t . . . N g à y nay n g ư ờ i ta c ũ n g c h ế t ạ o đ ư ợ c m ộ t số m à n g b á n t h â m
thấu n h â n tạo (màng, x e l ê f a n , í e r o x y a n u a đồng...).
Ban

chất:

Đ ô i v ớ i h i ệ n t ư ợ n e t h ẩ m thấu, d ò n g vật chất chuyển đ ộ n g k h ô n g

p h ả i là c á c c h ấ t hoa tan m à c ũ n g k h ô n g p h ả i là b ả n t h â n d u n g d ị c h m à là d ò n g
dung

môi

được vận chuyến

t ừ p h í a d u n g d ị c h c ó n ô n g đ ộ t h á p h ơ n sang p h í a

d u n a d ị c h c ó n ô n g đ ộ cao h ơ n qua m à n e n g ă n c á c h ( m à n g b á n t h â m ) .
Cơ chê:

N h ư v ậ y vê c ơ c h ê ở h i ệ n t ư ợ n g t h â m thâu. d ò n g vật chất c h u y ê n

đ ộ n g t ừ p h í a d u n g d ị c h c ó n ồ n g đ ộ t h ấ p h ơ n sang p h í a d u n g d ị c h c ó n ồ n g đ ộ cao
h ơ n qua m à n g n g ă n c á c h , n g h ĩ a là n g ư ợ c c h i ề u G r a d i e n n ồ n g đ ộ .
Động

lực cua hiện

tượng

thâm

thâu

- áp suất

thâm

thau:

N h ư ta t h ấ y ớ h i ệ n t ư ợ n g t h ẩ m t h ấ u d ò n g v ậ t c h ấ t ( d u n g m ô i ) c h u y ể n

động

ngược chiêu Gradien n ô n g đ ộ , n h ư n g bản thân c ơ thê l ạ i k h ô n g cân chi phí n ă n g
l ư ợ n g cho q u á t r ì n h v ậ n c h u y ê n n à y .
V ậ y đ ộ n g l ự c n à o là n g u y ê n n h â n g â y n ê n d ò n g v ậ t c h á t c h u y ê n đ ộ n g , đ ó
c h í n h là m ộ t đ ạ i l ư ợ n g c ó t ê n g ọ i : áp suất

thâm

thâu,

n ó i c á c h k h á c sự c h ê n h

l ệ c h á p suất t h ấ m t h ấ u g i ữ a hai p h í a cua m à n g b á n t h ấ m là n g u y ê n n h â n , đ ộ n g
lực g â y ra h i ệ n t ư ợ n g v ậ n c h u y ê n v ậ t c h á t n à y .
Đ ể h i ể u r õ k h á i n i ệ m á p suất t h ẩ m t h a u v à v a i
t r ò cua n ó đ ố i v ớ i q u á t r ì n h v ậ n c h u y ể n v ậ t c h ấ t , ta
x é t t h í n g h i ệ m đ ơ n g i ả n sau ( h ì n h

1.1):

L ấ y m ộ t p h ễ u t h ú y t i n h đ ã bịt m i ệ n g b ằ n e m ộ t
m à n g b á n t h ấ m ( m à n 2 c ó t í n h c h ấ t c h ỉ cho c á c p h â n

• íIì ~ " Ì
•
Ií
->. Ì .1.
\
t ử n ư ớ c d i qua, k h ô n g c h o c á c p h a n t ử đ ư ờ n g qua).

H

i

n

• Thi nghiệm
vê sự thâm thâu
h

1

1

N h ú n g n g ư ợ c p h ê u v à o c h ậ u đ ự n g n ư ớ c cất sao cho m ặ t n ư ớ c c ấ t t r o n g c h ậ u
ngang bằng mặt dung dịch nước đ ư ờ n g trong phễu.

IU


Sau m ộ t t h ờ i g i a n ta t h ấ y : m ặ t d u n g d ị c h n ư ớ c đ ư ờ n g t r o n g p h ễ u sẽ cao h ơ n
mặt nước trong chậu m ộ t khoảng b à n g h.
P h â n t í c h n ư ớ c t r o n g c h ậ u , n g ư ờ i ta k h ô n g t h ấ y c ó p h â n t ử đ ư ờ n g , n g h ĩ a là:

p h â n t ử n ư ớ c đ ã t h ấ m qua m à n g v à o p h ễ u , t r o n g k h i p h â n t ử đ ư ờ n g k h ô n g t h ấ m
qua m à n g đ e t ừ t r o n g p h ễ u ra c h ậ u .
Giải

thích

thỉ nghiệm:

Ở t r o n g c h ậ u t o à n p h â n t ử n ư ớ c , n ê n số p h â n t ử n ư ớ c

t r o n g c h ậ u do c h u y ế n đ ộ n g h ồ n l o ạ n đ ậ p v à o m ặ t n g o à i c ủ a m à n g b á n t h ấ m n h i ề u
h ơ n so v ớ i số c á c p h â n t ử n ư ớ c t r o n g d u n g d ị c h n ư ớ c đ ư ờ n g đ ậ p v à o m ặ t t r o n g của
m à n g cho n ê n số p h â n t ử n ư ớ c t h â m n h ậ p t ừ c h ậ u v à o p h ễ u l ớ n h ơ n t ừ p h ễ u v à o
c h ậ u , ta t h â y m ứ c d u n g d ị c h t r o n g p h ễ u t ă n g l ê n - n h ư n g k h i đ ó á p suất t h ú y tĩnh
t r o n g p h ễ u c ũ n g t ă n g do đ ó số p h â n t ử n ư ớ c t r o n g p h ễ u bị é p quay t r ở l ạ i chậu
t ă n g , đ è n m ộ t đ ộ cao n à o đ ó c ủ a c ộ t n ư ớ c t h ì số p h â n t ử n ư ớ c v à o v à ra b à n g nhau,
t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g đ ư ợ c t h i ế t l ậ p đ ư ợ c g ọ i là t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g t h ẩ m t h ấ u .
Nhận

xét

ỉ: T a t h ấ y : H ì n h n h ư n ư ớ c bị é p t ừ c h ậ u v à o p h ễ u b ở i m ộ t á p l ự c ,

á p l ự c đ ó đ ư ợ c g ọ i là á p suất t h ẩ m t h ấ u c ủ a d u n g d ị c h đ ư ờ n g t r o n g p h ễ u . N ó i
c á c h k h á c : á p suất t h ẩ m t h ấ u của d u n g d ị c h n ư ớ c đ ư ờ n g c h í n h là đ ộ n g l ự c của sự
v ậ n c h u y ế n của c á c p h â n t ử n ư ớ c t ừ c h ậ u v à o p h ễ u .
Đ ộ l ớ n c ủ a á p suất t h ẩ m t h ấ u c h í n h b ằ n g á p suất t h ủ y t ĩ n h g â y b ở i c ộ t n ư ớ c
đ ư ờ n g c ó c h i ê u cao h so v ớ i m ặ t n ư ớ c t r o n g c h ậ u .
L ặ p l ạ i thí n g h i ệ m n h ư n g v ớ i đ i ề u k i ệ n thay n ư ớ c cất t r o n g c h ậ u b ằ n g dung
dịch n ư ớ c đ ư ờ n g k ế t q u ả cho thấy:

K h i n ồ n g đ ộ n ư ớ c đ ư ờ n g t r o n g c h ậ u n h ỏ h ơ n t r o n g p h ễ u : m ự c d u n g dịch
t r o n g p h ễ u v ẫ n d â n g l ê n n h ư n g đ ế n đ ộ cao h ' n h ỏ h ơ n h t h ì d ừ n g l ạ i .
K h i nồng độ nước đ ư ờ n g trong chậu lớn h ơ n trong phễu: mực nước đường
trong p h ễ u tụt x u ố n g thấp h ơ n m ự c dung dịch trong chậu, p h â n t ử n ư ớ c trong
p h ễ u bị " h ú t " b ớ t ra c h ậ u qua m à n g .
Nhận

xét 2: Q u a t h í n g h i ệ m ta t h ấ y m ỗ i d u n g d ị c h đ ề u c ó m ộ t á p suất t h ẩ m

t h ấ u n h ấ t đ ị n h , n ư ớ c sẽ bị h ú t v ề p h í a d u n g d ị c h c ó n ồ n g đ ộ l ớ n h ơ n .
C ô n g t h ứ c x á c đ ị n h á p suất t h ẩ m t h ấ u c ủ a m ộ t d u n g d ị c h n h ư sau:
p = —^— RT (Phương trình Calapayrông Mendeleep)
r m
v

t r o n g đ ó : m là k h ố i l ư ợ n g c h ấ t hoa tan;
ụ. là t r ọ n g l ư ợ n g p h â n t ử c h ấ t hoa tan;
v

m

là t h ê t í c h d u n g d ị c h ;

T là n h i ệ t đ ộ d u n g d ị c h ;
R là h à n g số C l a p a y r ô n g M e n d e l e e p .

112


T ừ c ô n g t h ứ c t r ê n ta t h ấ y :

m/|iV
Khi đó:

m

= c là n ô n g đ ộ của d u n g d ị c h .

p = C.RT

G ọ i là p h ư ơ n g t r ì n h V a n h o p .
T a t h â y : Á p suất tỉ l ệ t h u ậ n v ớ i n ô n g đ ộ c h ấ t hoa tan.
Vai trò của
tượng

thâm

thâu

áp suất
trong

thâm
y

thấu

đôi với cơ thê sinh

vật và ứng dụng

của

hiện

học.

C ă n c ứ v à o á p suất t h ấ m t h ấ u g i ữ a hai d u n g d ị c h , n g ư ờ i ta đ ư a ra c á c k h á i
n i ệ m : đ ă n g t r ư ơ n g , n h ư ợ c t r ư ơ n g , ư u t r ư ơ n g n h ư sau:
X é t hai d u n g d ị c h A v à B c ó t ư ơ n g ứ n g Pa v à Pb.
- N ế u Pa = Pb thì A là đ ẳ n g t r ư ơ n g đ ố i v ớ i B .
- N ế u Pa > Pb thì A ư u t r ư ơ n g so v ớ i B .
- N ê u Pa < Pb t h ì A n h ư ợ c t r ư ơ n g so v ớ i B .
T r o n g y h ọ c , n g ư ờ i ta đ o đ ư ợ c h u y ế t t h a n h c ó p = 7 , 7 a t m ở 3 7 ° c v à l ấ y l à m
c h u ẩ n đ ể so s á n h c á c d u n g d ị c h k h á c . C h ẳ n g h ạ n d u n g d ị c h N a C l 0 , 9 % c ũ n g c ó
p = 7 , 7 a t m đ ư ợ c g ọ i là d u n g d ị c h đ a n g t r ư ơ n g (so v ớ i m á u ) v à g ọ i là n ư ớ c m u ố i
s i n h lý h a y m u ố i R i n g e r c ò n d u n g d ị c h m u ố i + g l u c o z a c ó á p suất l ớ n h ơ n á p s u ấ t
của m á u đ ư ợ c g ọ i là d u n g d ị c h ư u t r ư ơ n g . . .
Ở t r o n g c ơ t h ể , n ế u á p suất của m ộ t t ổ c h ứ c hay c ơ q u a n n à o đ ó g i ả m ( d o ứ
đ ọ n g n ư ớ c , m ấ t m u ố i . . . ) t h ì c ơ t h ể sẽ bị co g i ậ t , n ô n m ử a .
Ví d ụ : K h i n g ư ờ i bị t h ư ơ n g m ấ t m á u n h i ề u thì k h ô n g đ ư ợ c cho b ệ n h n h â n
u ố n g n h i ề u n ư ớ c l à m á p suất của m á u g i ả m d ễ g â y sốc.
N ê u á p suất c ủ a m á u c ó c h i ề u h ư ớ n g t ă n g ( d o r ố i l o ạ n h ấ p t h u , do

lượng

m u ố i t í c h l ũ y t ă n g . . . ) t h ì c á c t ổ c h ứ c , t ế b à o sẽ c ó s ự p h â n b ố l ạ i n ư ớ c g â y p h ù n ề
(khi đ ó sự m ấ t n ư ớ c ở c á c n i ê m m ạ c g â y c ả m g i á c k h á t n ư ớ c ) l à m m ấ t t h ă n g
b ằ n g c á c h o ạ t đ ộ n g c ủ a h ệ t h ầ n k i n h v à của c á c t ổ c h ứ c k h á c c h o n ê n n g ư ờ i b ị
phù thường phải ăn nhạt.
K h i pha t h u ố c t i ê m , d ị c h t r u y ề n n g ư ờ i ta t h ư ờ n g d ù n g d u n g d ị c h đ ẳ n g t r ư ơ n g .

Ở c á c ố n h ọ t , m ư n g m ủ , c á c p h â n t ử p r o t e i n bị đ ứ t g ẫ y l à m t ă n g n ồ n g đ ộ v ậ t
chất d ẫ n đ ế n á p suất t ă n g , n ư ớ c t ừ x u n g quanh bị h ú t v ề đ â y g â y c ả m g i á c c ă n g tức.
C á c l o ạ i đ ộ n g t h ự c v ậ t k h á c n h a u c ũ n g c ó á p suất t h ẩ m t h ấ u k h á c n h a u : c á
n ư ớ c m ặ n c ó á p suất t h ẩ m thấu rất l ớ n , c ò n ở ếch l ạ i n h ỏ h ơ n n g ư ờ i . C á c l o ạ i
t h ự c v ậ t h ú t n ư ớ c t ừ đ ấ t l ê n là n h ờ c ó á p suất t h ẩ m t h ấ u l ớ n , đ ặ c b i ệ t là c á c l o ạ i
c â y ớ sa m ạ c ( á p suất t h ấ m t h ấ u của c ơ t h ể l ớ n k h o ả n g 170 a t m ) .

113


3. H i ệ n t u ô n g l ọ c , s i ê u l ọ c
Ta thường Scặp hiện tượng lọc trong thực tế và trong đời sốna hàng ngày.
Thí dụ: L ọ c bột đê loại b ỏ c á c hạt to. lọc n ư ớ c đ ể l o ạ i b ỏ c á c cặn đất...
Định

Lọc

nghĩa:

là h i ệ n t ư ợ n g d u n g d ị c h c h u y ề n t h à n h d ò n g qua c á c l ô của

m à n g n g ă n c á c h d ư ớ i t á c d ụ n g của l ự c đ ặ t l ê n d u n g d ị c h n h ư t r ọ n g l ự c . l ự c t h ủ y
t ĩ n h . lực é p của t h à n h m ạ c h . . . c ò n Siêu

lọc là h i ệ n t ư ợ n g l ọ c qua m à n g n g ă n v ớ i

các điêu kiện:
- M à n g l ọ c n g ă n l ạ i c á c đ ạ i p h â n t ử ( p r o t e i n , p o l i m e cao p h â n t ứ . . . ) v à cho
c á c p h â n t ứ . c á c i o n n h ó đi qua t u â n t h e o n g u y ê n lý c â n b ằ n e G i f t - D o n n a l d .
- C ó t h ê m t á c d ụ n g cua á p suất t h ủ y t ĩ n h . T á c d ụ n g c ủ a á p s u â t t h ủ y tĩnh

l à m tha)

đ ô i l ư u l ư ợ n s cua d ò n g d u n g d ị c h q u a

m à n g , c ũ n g c ó t h ê l à m đôi

c h i ề u của d ò n e .
Ban

chát:

T r o n g h i ệ n t ư ợ n g l ọ c - s i ê u l ọ c d ò n g v ậ t c h á t là d ò n g d u n g dịch

tức bao g ồ m cả d u n e m ô i v à c á c c h ấ t hoa tan.
Cơ

chế:

D ò n g vật chất có thể v ậ n chuyển

ngược

hoặc c ù n g chiều

các

g r a d i e n . C h i ề u v ậ n c h u y ể n của d ò n g v ậ t c h ấ t t r o n g t r ư ờ n g h ợ p n à y là c h i ề u của
t ô n g h ọ p c á c l ự c t á c d ụ n g lên d u n g d ị c h .
Động

lực: T r o n g h i ệ n t ư ợ n g v ậ n c h u y ế n n à y c ơ t h ể p h ả i t i ê u t ổ n n ă n g l ư ợ n g

(ví d ụ n ã n s l ư ợ n g d u y trì l ự c đ ẩ y của t ỉ m , sự co g i ã n của t h à n h m ạ c h . . . ) .
N ă n g l ư ợ n g n à y sẽ do c á c p h â n t ử d ự t r ừ n ă n g l ư ợ n g A T P c u n g c ấ p .
Vai trò:

S ự v ậ n c h u y ể n của n ư ớ c qua t h à n h m a o m ạ c h x ả y ra t h e o c ơ c h ế

l ọ c : t r o n g đ ó h u y ế t á p c ó k h u y n h h ư ớ n g d ồ n n ư ớ c t r o n g m á u ra k h o á n e g i a n b à o ,
n g ư ợ c l ạ i á p suất t h ẩ m t h ấ u k e o l ạ i d ồ n n ư ớ c t ừ g i a n b à o qua t h à n h m a o

mạch

vào máu.
T r o n g c á c đ ộ n g m ạ c h h u y ế t á p l ớ n h ơ n á p suất t h ẩ m t h ấ u t h ì n ư ớ c t ừ m á u
t h o á t ra m a o m ạ c h , c ò n t r o n g c á c t ĩ n h m ạ c h á p suất t h ẩ m t h ấ u l ớ n h ơ n h u y ế t á p
t h ì n ư ớ c t ừ gian b à o qua t h à n h m ạ c h v à o m á u .
S ự trao đ ố i c h ấ t đ ó t h ư ờ n g x ả y ra ở t h à n h m a o m ạ c h n h ư m ộ t h i ệ n t ư ợ n e
s i ê u l ọ c m à đ ộ n g l ự c là sự c h ê n h l ệ c h á p suất e i ừ a hai p h í a c ủ a t h à n h m ạ c h .
Ó c ầ u t h ậ n c ũ n g x ả y ra h i ệ n t ư ợ n g s i ê u l ọ c : c ầ u t h ậ n n ằ m ở v ù n g v ỏ t h ậ n .
n ó c ó hai t h à n h p h â n h ợ p t h à n h là b ọ c B o \ v m a n v à b ú i m a o m ạ c h c ầ u t h ậ n . V ậ t
c h ấ t t r o n g h u y ế t t ư ơ n g chay qua b ú i m a o m ạ c h c ầ u t h ậ n sẽ l ọ t qua t h à n h

mao

m ạ c h dê v à o trong l ò n g bọc Bo\vnman. B ở i v ậ y t h à n h mao m ạ c h v à t h à n h bọc
Bo\vman gắn v ớ i nhau tạo t à n h m à n g lọc cầu thận. M à n g l ọ c cầu thận c ũ n g aiốne
n h ư c á c m à n g mao m ạ c h k h á c trong c ơ t h ể , n h ư n g vì chức n ă n g lọc l ớ n h ơ n n ê n
c ó đ ộ x ố p l ớ n h ơ n k h o ả n s 25 l ầ n .

Ì 14


B ì n h t h ư ờ n g t r o n g d ị c h l ọ c k h ô n g c ó h ồ n g c ầ u v à l ư ợ n g p r o t e i n r á t t h á p vì
c h ú n g k h ô n g l ọ t qua đ ư ợ c m à n g , c ò n n ư ớ c v à c á c p h â n t ử , c á c i o n n h ỏ x u y ê n qua
đ ư ợ c m à n g l ọ c c ầ u t h ậ n ra đ à i b ề t h ậ n .
K h i c ầ u t h ậ n bị b ệ n h lí, tức là k h i m à n g l ọ c e i ả m h o ặ c m ấ t c h ứ c n ă n g l ọ c
h i ệ n t ư ợ n g s i ê u l ọ c bị p h á v ỡ v à vì v ậ y t r o n g d ị c h l ọ c ta t h â y c ó c á c h ô n g c â u v à
c á c p h â n t ứ p r o t e i n ( h i ệ n t ư ợ n g đ á i ra m á u t r o n g b ệ n h v i ê m t h ậ n ) .
T r o n g y học. h i ệ n t ư ợ n g lọc - siêu lọc đ ư ợ c sử d ụ n g p h ổ b i ể n trong k ỹ thuật
t h â m p h â n m á u : D ó là p h ư ơ n g p h á p l o ạ i b ỏ ra k h ỏ i m á u c á c c h ấ t c ó h ạ i b ệ n h lý
sinh ra ( d o t h i ể u n ă n g t h ậ n ) h o ặ c do c á c c h ấ t t ừ n g o à i t h â m n h ậ p v à o ( t h í d ụ : do
n h i ễ m chất độc).

Bài 3. VẶN CHUYÊN CỦA VẬT CHẤT QUA MÀNG TÉ BÀO
Mọi CO' thê sông đều gồm những đơn vị cơ bản là tế bào bởi vì nó tự chuyến
h ó a , t ự đ i ê u hoa, t ự t h í c h n g h i , t ự s i n h sản, v . v . . . t ừ đ ó x â y d ự n g l ê n c á c m ô , c á c
c ơ q u a n v à c ơ t h ê s ố n g . T ê b à o l u ô n l u ô n p h ả i trao đ ổ i c h ấ t v ớ i m ô i t r ư ờ n g . B ấ t
k ỳ t ê b à o n à o c ũ n g đ ề u c ó k h á n ă n g h o ạ t đ ộ n g c h í t r o n g đ i ề u k i ệ n m à sự thay đ ổ i
của c á c c h á t c â u t h à n h n ộ i b à o c ũ n g n h ư t h à n h p h â n d ị c h bao q u a n h m à n g t ế b à o
( d ị c h n g o à i b à o ) c h ư a v ư ợ t ra k h ỏ i g i ớ i h ạ n x á c đ ị n h .
T e b à o bị t á c h r ờ i k h ỏ i c ơ t h ê c ò n c ó t h ế s ố n g t r o n g m ộ t t h ờ i g i a n d à i n ế u
n h ư ta n u ô i c h ú n g t r o n g d ị c h c ó tất c ả c á c c h ấ t c ầ n t h i ế t v à g i ữ c h o d ị c h c ó đ ủ
đ i ề u k i ệ n v ậ t lý g i ố n g v ớ i d ị c h c ơ t h ể m à t r o n g đ ó t ế b à o t ồ n t ạ i . Ở c á c c ơ t h ể
s ố n g c ó h à n g l o ạ t c á c c ơ c h ế k h á c n h a u đ e d u y trì t í n h ổ n đ ị n h của m ô i t r ư ờ n g
bên trong và b ê n n g o à i m à n g tế b à o . Ở đ â y cần lưu ý r à n g tính ổ n định đ ó k h ô n g
p h á i là k ế t q u ả m ộ t t r ạ n g t h á i t ĩ n h m à là k ế t q u ả của t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g đ ộ n g .
C ơ sớ của t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g đ ộ n g đ ó c ó l i ê n q u a n m ậ t t h i ế t đ ế n c h ứ c n ă n g
c ù a m à n g s i n h h ọ c v à l i ê n q u a n đ ế n c á c c ơ c h ê v ậ n c h u y ê n v ậ t c h á t qua m à n g te
b à o n h ư k h u ế c h tán t h ụ đ ộ n g , v ậ n c h u y ể n tích cực, thực b à o v à ẩ m b à o .

1. Màng tế bào
Te bào về phương diện vật lý là một hệ nhiệt động mở, luôn luôn trao đổi
chất v à n ă n g l ư ợ n g v ớ i m ô i t r ư ờ n g x u n g quanh.
N g à y nay, b à n g n h ũ n g p h ư ơ n g p h á p n g h i ê n c ứ u h i ệ n đ ạ i n g ư ờ i ta đ ã k h ẳ n g
định r à n s tế b à o c ó c â u trúc rất phức tạp và cấu trúc của m ồ i loại tế b à o đ ề u p h ù
h ợ p v ớ i c h ứ c n ă n g v à n h i ệ m v ụ của n ó . N h ư n g t ấ t c ả c á c t ế b à o g ồ m ba

phần

c h í n h : M à n g tế b à o , n g u y ê n sinh chất ( b à o t ư ơ n g ) v à n h â n tế b à o .
M ọ i tế b à o đ ề u đ ư ợ c bao b ọ c b ở i m à n g t ế b à o . M à n g t ế b à o đ ó n g v a i t r ò :

115


- B a o b ọ c t ế b à o , p h â n đ ị n h r a n h g i ớ i g i ữ a t ế b à o v à m ô i t r ư ờ n g x u n g quanh,
l à m cho tế b à o t h à n h m ộ t t h ê t o à n v ẹ n k h á c m ô i t r ư ờ n g . B ả o v ệ c á c t h à n h p h â n
của t ế b à o t r ư ớ c t á c đ ộ n g của m ô i t r ư ờ n g .
- T i ế p n h ậ n , t r u y ề n đ ạ t , x ử lý t h ô n g t i n t ừ m ô i t r ư ờ n g t ớ i n h ư n h ậ n d i ệ n tế
b à o q u e n , l ạ , k í c h t h í c h h o ặ c ứ c c h ế t i ế p x ú c g i ữ a c á c t ế b à o , t ế b à o v ớ i c ơ chất;
phản ứng với các thông tin tới...
- T h ự c h i ệ n trao đ o i v ậ t c h ấ t v à n ă n g l ư ợ n g v ớ i m ô i t r ư ờ n g g ó p p h â n thực
h i ệ n c á c c h ứ c n ă n g s ố n g của t ế b à o t r ê n c ơ sở đ i ề u hoa c á c p h ả n ứ n g m e n t r o n g tế
b à o , sử d ụ n g h ữ u h i ệ u c á c d ạ n g n ă n g l ư ợ n g ( c ơ , t h ẩ m t h ấ u , đ i ệ n hoa,...) ờ t ế b à o .
M à n g tế b à o cũng có cấu trúc p h ù hợp đ e thực h i ệ n c á c vai trò trên. Hiện
nay c ó n h i ề u g i ả t h u y ế t v ề c ấ u t r ú c m à n g t ế b à o , n h ư n g h ầ u h ế t đ ề u cho

ràng

m à n g tế b à o có chiều dày k h o ả n g 50-^120|im.
Trên màng có những l ỗ thủng đường kính
í
9
IQ ~
k h o ả n g 7^-8lim v à m ô i e m c ó k h o ả n g 1 0
lô
n h ư t h ế , d i ệ n t í c h c h u n g của l ỗ c h ỉ c h i ế m m ộ t
, u

phần n h ỏ cỡ 0,06% bề mặt tế b à o . M à n g tế b à o
ở c á c m ô k h á c n h a u c ó t h u ộ c t í n h lý hoa

khác

n h a u n h ư n g đ ề u c ó t í n h c h ấ t c h u n g ( h ì n h 3.1):
+ L ư ỡ n g chiết quang.
li
>• L.- < a) Protein dạng cầu
b) Protein dạng sợi
c) Phospho lipid

+ Sức c ă n g m ặ t n g o à i n h ỏ .
+ Đ i ệ n trở lớn.
+ C ấ u trúc k h ô n g đ ồ n g nhất.
T h à n h p h ầ n t h ư ờ n g là: ở g i ữ a m à n g là hai
lớp p h â n

t ử p h o s p h o l i p i d sắp

đặt phân

Hình 3.1 Màng Tế bào

cực

định h ư ớ n g v u ô n g g ó c V ớ i bề mặt tế b à o , c ó x u h ư ớ n g n g ă n cản c á c lon và các
c h ấ t hoa tan t r o n g n ư ớ c đi qua. B a o b ọ c h a i p h í a t i ế p t h e o là l ớ p p r o t e i n d ạ n g sợi
l à m m à n g t ế b à o c ó t í n h đ à n h ồ i v à sức c ă n g m ặ t n g o à i n h ỏ . P h í a n g o à i c ù n g v à
trong

cùng

là

lớp

protein

dạng

cầu

có

lẫn protein

nhầy

và

glycolipid.

ở

g l y c o l i p i d c ó chứa c á c acid a m i n trung tính v à c á c n h ó m C O O H của c h ú n g tạo
nên lớp điện tích â m ở mặt ngoài m à n g tế b à o .

2. Vận chuyến của vật chất qua màng
Để nghiên cứu sự vận chuyển vật chất qua màng tế bào có thể dùng các
phương pháp

sau:

- P h ư ơ n g p h á p t h ẩ m thấu dựa v à o n h ữ n g k h ả o sát đ ộ n g học sự thay đ ổ i thể
t í c h t ê b à o k h i ta đ ặ t c h ú n g t r o n g c á c d u n g d ị c h ư u t r ư ơ n g n ồ n g đ ộ k h á c n h a u sau

116


đ ó ly t â m đ ể t á c h t ế b à o , đ o t h ể t í c h t ế b à o , đ o m ậ t đ ộ q u a n g h ọ c c ủ a d u n g d ị c h ,
đ o c h i ế t suất d u n g d ị c h . . .
- P h ư ơ n g p h á p sử d ụ n g c á c c h ấ t m à u , c ơ sở c ủ a p h ư ơ n g p h á p n à y l à k h ả o
sát t ó c đ ộ t h â m nhập của c á c chất m à u . V ớ i p h ư ơ n g p h á p n à y , n ế u n ô n g đ ộ t h á p
thì k h ó x á c đ ị n h k ế t q u ả . N ế u n ồ n g đ ộ cao thì đ ộ c c h o t ế b à o .
- P h ư ơ n g p h á p p h â n t í c h v i l ư ợ n g hoa h ọ c d ự a t r ê n s ự n g h i ê n c ứ u c á c c h ấ t
có trong tế b à o b ằ n g p h ư ơ n g p h á p p h â n tích k i n h đ i ể n .
- P h ư ơ n g p h á p đ ồ n g vị p h ó n g x ạ cho p h é p n g h i ê n c ứ u sự v ậ n c h u y ế n v ậ t c h á t
qua m à n g t ế b à o b à n g c á c h thay t h ế đ ồ n g vị t h ư ờ n g b à n g đ ồ n g v ị p h ó n g

xạ.

P h ư ơ n g p h á p n à y c h o ta k ế t q u ả c h í n h x á c cao n h ấ t v ề đ ị n h l ư ợ n g , đ ồ n g t h ờ i
k h ô n g g â y n h ữ n g b i ế n đ ổ i b ấ t t h ư ờ n g cho c á c đ ố i t ư ợ n g c ầ n d u y trì ở t r ạ n g t h á i
sống. N h ữ n g k h ả n ă n g k h á c của p h ư ơ n g p h á p n à y r ấ t l ớ n : p h â n t á c h đ ư ợ c

các

d ò n g v ậ t c h á t v à o t ế b à o , c á c d ò n g v ậ t c h ấ t t r o n g n ộ i b ộ c ơ t h ể v à d ò n g do t ư ơ n g
tác v ớ i m ô i t r ư ờ n g n g o à i , t ách n h ữ n g chất độc v à l ạ , x á c định trạng thái, cấu trúc...
D ự a v à o c á c t h à n h p h ầ n v ậ t c h ấ t đi qua m à n g s i n h v ậ t n g ư ờ i ta c h i a c á c l o ạ i
m à n g t r ê n c ơ t h ế s i n h v ậ t ra l à m 4 l o ạ i sau:
Ì - M à n g g ầ n lý t ư ở n g v ề b á n t h ấ m , c h ỉ c h o c á c p h â n t ử n ư ớ c đ i qua.
2- M à n g c h o p h â n t ử n ư ớ c v à m ộ t số p h â n t ử c ó t ạ o t i n h t h ể đ i qua.
3- M à n g c h o t ấ t c ả c á c c h ấ t hoa tan, t r ừ c h ấ t k e o đ i qua.
4- M à n g sinh v ậ t ở t r ạ n g t h á i " r â y " cho t ấ t c ả c á c c h ấ t hoa tan k ể cả keo đi qua.
Đ a số c á c l o ạ i m à n g t r o n g c ơ t h ể s i n h v ậ t t h u ộ c l o ạ i 2 v à 3. M à n g t ế b à o
t h u ộ c l o ạ i 2, t h à n h m a o m ạ c h t h u ộ c l o ạ i 3. M à n g l o ạ i 4 c ó r ấ t ít t r o n g c ơ t h ể t r ừ
t r ư ờ n g h ợ p k h i bị t ổ n t h ư ơ n g , c h ẳ n g h ạ n k h i n g ư ờ i b ệ n h t h i ế u o x y , t h à n h

mao

m ạ c h x u ấ t h i ệ n k h u y n h h ư ớ n g đ ể c h o c á c c h ấ t p r o t e i n qua.
C ó h a i p h ư ơ n g t h ứ c c h ủ y ế u v ậ t c h ấ t qua m à n g l à :
Ì - H ò a tan v à o c á c l i p i d c ó t r o n g m à n g t ế b à o . V ậ n c h u y ể n b ằ n g p h ư ơ n g
p h á p n à y c ó c á c c h ấ t h ữ u c ơ k h ô n g hoa tan t r o n g n ư ớ c v à c á c c h ấ t c ó c h ứ a n h ó m
p h â n cực n h ư metyl ( C H ) , etyl ( C H ) , phenyl ( C H ) .
3

2

5

6

5

2- X â m n h ậ p v à o t ê b à o qua l ỗ m à n g : V ậ n c h u y ế n t h e o p h ư ơ n g p h á p n à y c ó
c á c i ô n v à p h â n t ử v ậ t c h á t hoa tan t r o n g n ư ớ c v à c á c c h ấ t c ó c h ứ a n h ó m p h â n
cực h y d r o x y l ( O H ) , c a c b o x y l ( C O O H ) , a m i n ( N H ) . P h ư ơ n g p h á p đ ồ n g v ị p h ó n g
2

x ạ đ ã k h ắ n g đ ị n h r à n g s ự x â m n h ậ p qua l ỗ m à n g k h ô n g p h ả i l u ô n l u ô n là d o s ự
t h ẩ m t h ấ u . N g ư ờ i ta g i ả t h i ê t là t r o n g c á c l ỗ m à n g c ó c h ứ a đ ầ y n ư ớ c c ó c á c l o n
d ư ơ n g h o ặ c â m do k ế t q u ả của h i ệ n t ư ợ n g h ấ p t h ụ c á c i o n . B ở i v ậ y n h ữ n g h ạ t v ậ t
chất m a n g đ i ệ n trái dấu d ễ d à n g t h â m nhập v à o tê b à o c ò n c á c hạt c ù n g d ấ u thì bị

117


đ ấ y ra. N ê u c ó hai p h â n t ứ t í c h đ i ệ n c ù n g d ấ u l ọ t v à o l ồ m à n g t h ì c h ú n g

cản

nhau. C á c lon h y d r o v à h y d r o x y l tuy c ó b á n k í n h b é n h ư n g thực tê h o à n toàn
k h ô n g t ừ n g o à i v à o t ế b à o . S ở d ĩ n h ư v ậ y là vì c h ú n g c ó t í n h l i n h đ ộ n g cao. d ễ
x ế p t h à n h n h ó m t r ê n b ề m ặ t của m à n g t ế b à o v à c h ú n g sẽ đ ấ y c á c đ i ệ n t í c h c ù n g
d ấ u . C h í n h vì v ậ y m à t ế b à o t r ở t h à n h k h ô n g t h ấ m đ ố i v ớ i c á c a c i d v à b a z ơ
m ạ n h , các acid và b a z ơ y ế u l ạ i t h ấ m d ễ d à n g .

3. Động lực và co chế vận chuyển vật chất qua màng tế bào
Vận chuyến vật chất qua màng là một quá trình rất phức tạp. Dựa vào sự
k h á c nhau t ư ơ n g đ ố i v ề đ ộ n g l ự c v à c ơ c h ế n g ư ờ i ta c h i a v ậ n c h u y ể n v ậ t c h ấ t qua
m à n g tê b à o l à m 3 l o ạ i c h í n h n h ư sau:
- V ậ n chuyên thụ động.
- V ậ n c h u y ê n t í c h cực.
- Thực b à o và â m bào.
3.1.

Vận chuyên

thụ

động

V ậ n c h u y ế n t h ụ đ ộ n g là q u á t r ì n h v ậ n c h u y ế n v ậ t c h ấ t qua m à n g c ó đ ộ n g lực
là c á c l o ạ i g r a d i e n k h á c n h a u t ô n t ạ i ớ hai p h í a của m à n g . N ă n g l ư ợ n g c h i p h í cho
c á c v ậ n c h u y ế n n à y đ ư ợ c l ấ y n g a y ở p h ầ n n ă n g l ư ợ n g d ự t r ừ t r o n g c á c g r a d i e n , tế
b à o k h ô n g phải cung cấp t h ê m n ă n g lượng lấy từ phản ứ n g h ó a sinh. C h i ề u vận
c h u y ê n v ậ t c h á t do t ô n g c á c v e c t ơ g r a d i e n ở v ù n g m à n g q u y ế t đ ị n h .
C á c l o ạ i g r a d i e n t h ô n g t h ư ờ n g t ồ n t ạ i ở v ù n g m à n g c ủ a t ế b à o s ố n g là:
- G r a d i e n n ô n g đ ộ : X u ấ t h i ệ n k h i c ó sự c h ê n h l ệ c h n ồ n g đ ộ c ủ a m ộ t chất
n à o đ ó g i ữ a t r o n g t ế b à o v à d ị c h bao q u a n h t ế b à o . V ì ở t ế b à o c ó r ấ t n h i ề u l o ạ i
c h á t k h á c n h a u do đ ó c ó n h i ê u g r a d i e n n ồ n g đ ộ .
- G r a d i e n t h ấ m t h ấ u : X u ấ t h i ệ n k h i c ó sự c h ê n h l ệ c h v ề á p s u ấ t t h ẩ m t h ấ u
giữa bôn trong và b ê n n g o à i tế b à o .
Ớ t ế b à o s ố n g t h i sự c h ê n h l ệ c h v ề á p suất t h ẩ m t h ấ u k e o r ấ t q u a n t r ọ n g .
- Gradien m à n g xuất hiện khi có m à n g b á n t h ấ m : C á c p h â n t ử c ó kích thước
n h ó qua m à n g d ễ d à n g , c ò n c á c đ ạ i p h â n t ử t h â m n h ậ p qua m à n g v à o t ế b à o h o ặ c
t h o á t ra n g o à i k h ó . K é t qua là n ồ n g đ ộ ở hai p h í a của m à n g t ế b à o sẽ k h á c n h a u .

- G r a d i e n đ ộ h ò a tan: X u ấ t h i ệ n ớ r a n h g i ớ i hai pha k h ô n g t r ộ n l ầ n đ ư ợ c
t r o n g t r ư ờ n g h ợ p c h á t đ ã cho c ó đ ộ h ò a tan t r o n g hai pha k h ô n g g i ố n g n h a u . S ự
p h â n p h ô i n ô n g đ ộ đ ó t u â n theo đ ị n h l u ậ t N e r s t : " Ở n h i ệ t đ ộ x á c đ ị n h , tỉ số n ồ n g
đ ộ m ộ t c h á t hoa tan t r o n g hai pha l ỏ n g t i ế p x ú c k h ô n g t r ộ n l ẫ n v à o n h a u , là m ộ t
dại lượng k h ô n g đ ổ i khi đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt động".
118