III – VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG SINH CHẤT
Trong quá trình trao đổi chất với môi trường, các chất ra vào tế bào đều phải được đi qua màng sinh chất theo cách này hay cách khác. Sự vận chuyển các chất ra vào tế bào được thực hiện chủ yếu bằng các cách sau :
1. Vận chuyển thụ động
Vận chuyển thụ động là vận chuyển các chất qua màng sinh chất mà không cần tiêu tốn năng lượng. Phương thức vận chuyển này dựa theo nguyên lí khuếch tán của các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng sinh chất được gọi là sự thẩm thấu.
Các chất tan có thể khuếch tán qua màng sinh chất bằng 2 cách: Khuếch tán trực tiếp qua lớp phôtpholipit kép hoặc khuếch tán qua kênh prôtêin xuyên màng tế bào.
Sự khuếch tán các chất tan qua màng sinh chất còn tùy thuộc vào sự chênh lệch về nồng độ của chúng ở bên trong và bên ngoài tế bào.
Môi trường bên ngoài của một tế bào có nồng độ của chất tan lớn hơn nồng độ của chất tan đó trong tế bào được gọi là môi trường ưu trương (chất tan có thể di chuyển từ môi trường bên ngoài vào môi trường bên trong tế bào).
Môi trường bên ngoài của tế bào có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan có trong tế bào đó gọi là môi trường đẳng trương.
Môi trường bên ngoài có nồng độ chất tan thấp hơn so với nồng độ chất tan có trong tế bào được gọi là môi trường nhược trương (các chất tan bên ngoài tế bào không thể khuếch tán vào bên trong tế bào được).
Các chất không phân cực và kích thước nhỏ như $CO_{2}$, $O_{2}$... có thể dễ dàng khuếch tán qua lớp phôtpholipit của màng sinh chất. Các chất phân cực hoặc các ion cũng như các chất có kích thước phân tử lớn như glucôzơ chỉ có thể khuếch tán được vào bên trong tế bào qua các kênh prôtêin xuyên màng. Các prôtêin vận chuyển có thể đơn thuần là các prôtêin có cấu trúc phù hợp với các chất vận chuyển hoặc là các "cổng" chỉ mở cho các chất được vận chuyển đi qua khi có các chất tín hiệu bám vào “cổng”.
Các phân tử nước cũng được thẩm thấu vào trong tế bào nhờ một kênh prôtêin đặc biệt được gọi là aquaporin.
2. Vận chuyển chủ động
Vận chuyển chủ động là vận chuyển các chất qua màng từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao (ngược dốc nồng độ) và tiêu tốn năng lượng.
Vận chuyển chủ động cần có các “máy bơm” đặc chủng cho từng loại chất vận chuyển.
ATP được sử dụng cho các bơm, ví dụ bơm natri-kali bằng cách gắn một nhóm phôtphat vào prôtêin vận chuyển (máy bơm) làm biến đổi cấu hình của prôtêin khiến nó liên kết được với 3$Na^{+}$ ở trong tế bào chất và đẩy chúng ra ngoài tế bào, sau đó lại liên kết với 2$K^{+}$ và đưa chúng vào trong tế bào. Nhờ có vận chuyển chủ động mà tế bào có thể lấy được các chất cần thiết ở môi trường khi nồng độ chất này thấp hơn so với bên trong tế bào.
3. Sự xuất, nhập bào
Đối với các phân tử lớn hoặc các thể rắn hoặc lỏng thì tế bào sử dụng hình thức xuất, nhập bào để chuyển tải chúng ra hoặc vào tế bào.
Trong hiện tượng nhập bào thì các phân tử rắn (ví dụ con vi khuẩn) hoặc lỏng (ví dụ giọt thức ăn) khi tiếp xúc với màng thì màng sẽ biến đổi và tạo nên bóng nhập bào bao lấy con vi khuẩn (được gọi là sự thực bào) hoặc bao lấy giọt lỏng (được gọi là sự ẩm bào). Các bóng này sẽ được tế bào tiêu hoá trong lizôxôm. Trong hiện tượng xuất bào, tế bào bài xuất ra ngoài các chất hoặc phân tử bằng cách hình thành các bóng xuất bào (chứa các chất hoặc phần tử đó), các bóng này liên kết với màng, màng sẽ thay đổi và bài xuất các chất hoặc phân tử ra ngoài.
Hiện tượng xuất, nhập bào đòi hỏi phải có sự biến đổi của màng và tiêu thụ năng lượng
4. Sự trao đổi thông tin qua màng
Màng sinh chất thu nhận các tín hiệu khác nhau nhờ các prôtêin đặc trưng khu trú trong màng với vai trò là các thụ quan màng. Vì vậy, tế bào có khả năng đáp ứng kịp thời đối với tác động của môi trường. Sự truyền tín hiệu qua màng có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động cơ và thần kinh của động vật.