BÀI 14 - PHÂN GIẢI VÀ TỔNG HỢP CÁC CHẤT TRONG TẾ BÀO

MỞ ĐẦU

Câu 1: Mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể đều cần năng lượng ATP. Phân tử ATP giống như viên pin sạc. Vậy năng lượng nạp vào phân tử ATP để cung cấp cho các hoạt động sống được cơ thể lấy từ quá trình nào?

Giải nhanh:

- Năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống được cơ thể lấy từ quá trình phân giải các phân tử sinh học như carbohydrate.

- Trong quá trình phân giải, một phần năng lượng được giải phóng sẽ tích lũy vào phân tử ATP để sử dụng cho các hoạt động sống.

- Phần còn lại của năng lượng được giải phóng ra dưới dạng nhiệt.

I. PHÂN GIẢI CÁC CHẤT VÀ GIẢI PHÓNG NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO

Câu 1: Phân giải các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh hoạ.

Giải nhanh:

- Phân giải là quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn và giải phóng năng lượng.

- Phần năng lượng được giải phóng có thể tích luỹ vào phân tử ATP và cũng có thể được giải phóng dưới dạng nhiệt.

- Ví dụ: phân giải protein, polysaccharide, cellulose,...

Câu 2: Phân giải hiếu khí trong tế bào gồm những giai đoạn chính nào? Đặc trưng của mỗi giai đoạn này là gì?

Giải nhanh:

- Đường phân: glucose phân giải thành pyruvate, tạo ra NADH và ATP. Pyruvate chuyển hoá thành acetyl-CoA đi vào chu trình Krebs.

- Chu trình Krebs: acetyl-CoA giải phóng CO2, NADH, FADH2 và ATP.

- Chuỗi truyền electron: NADH và FADH2 từ giai đoạn trước oxy hóa để tạo ra ATP và nước.

Câu 3: Trình bày các giai đoạn của quá trình lên men. Nêu sự khác nhau giữa lên men rượu và lên men lactate.

Giải nhanh:

* Các giai đoạn của quá trình lên men: gồm 2 giai đoạn:

- Đường phân: glucose được phân giải thành pyruvate, tạo ra NADH và ATP.

- Lên men: electron từ glucose qua NADH được chuyển đến phân tử hữu cơ khác.

* Sự khác nhau giữa lên men rượu và lên men lactate:

Câu 4: So sánh hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men. Giải thích sự khác biệt này.

Giải nhanh:

Hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí tốt hơn rất nhiều so với quá trình lên men. Toàn bộ năng lượng hoá học của một phân tử glucose được giải phóng trong quá trình hộ hấp hiếu khí sẽ được chuyển sang liên kết hoá học dễ sử dụng hơn trong khoảng 30 đến 32 phân tử ATP và một phần chuyển thành nhiệt năng duy trì nhiệt độ phù hợp cho các phản ứng sinh hoá khác. Trong điều kiện thực nghiệm tối ưu, 1 phân tử glucose trải qua quá trình hô hấp hiếu khí có thể tạo được khoảng 36 đến 38 phân tử ATP. Ở quá trình lên men, 1 phân tử glucose chỉ tạo ra 2 phân tử ATP, ít hơn rất nhiều so với hô hấp hiếu khí.

II. TỔNG HỢP CÁC CHẤT VÀ TÍCH LŨY CÁC CHẤT TRONG TẾ BÀO

Câu 1: Tổng hợp các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh hoạ cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào.

Giải nhanh:

Tổng hợp các chất trong tế bào là quá trình hình thành các hợp chất phức tạp từ các chất đơn giản và tiêu tốn năng lượng. Ví dụ:

- Nucleic acid hình thành từ phản ứng tổng hợp tạo liên kết phosphodiester giữa các đơn vị nucleotide.

- Protein và chuỗi polypeptide được tạo thành từ sự kết hợp của nhiều amino acid bằng các liên kết peptide trong quá trình tổng hợp protein.

- Lipid được tổng hợp từ các phân tử acid béo và glycerol.

Câu 2: Quang hợp có vai trò như thế nào trong tổng hợp các chất và dự trữ năng lượng?

Giải nhanh:

Quang hợp là quá trình quan trọng nhất đối với hệ thống sống, trong đó thực vật và sinh vật quang tự dưỡng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học trong các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng bằng cách sử dụng lục lạp chứa diệp lục để hấp thụ ánh sáng.

Câu 3: Hoá tổng hợp và quang khử ở vi khuẩn có gì khác so với quang hợp ở thực vật?

Giải nhanh:

Điểm khác nhau ở quá trình hoá tổng hợp và quang khử ở vi khuẩn so với quang hợp ở thực vật

Câu 4: Quá trình tổng hợp và phân giải có mối quan hệ với nhau như thế nào?

Giải nhanh:

Quá trình tổng hợp tạo phức tạp từ đơn giản, tiêu tốn năng lượng. Phân giải ngược lại, giải phóng năng lượng từ phức tạp thành đơn giản. Hai quá trình này liên quan mật thiết: sản phẩm của tổng hợp là nguyên liệu cho phân giải, năng lượng và sản phẩm phân giải có thể tái sử dụng cho tổng hợp.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: So sánh quá trình quang hợp, hoá tổng hợp và quang khử.

Giải nhanh:

Câu 2: Kẻ và hoàn thành bảng vào vở theo mẫu sau:

Giải nhanh:

Câu 3: Chứng minh quá trình chuyển hoá vật chất luôn đi kèm với quá trình chuyển hoá năng lượng thông qua hai quá trình quang hợp và hô hấp.

Giải nhanh:

Chuyển hoá vật chất gồm 2 quá trình:

• Tổng hợp chất hữu cơ từ các chất đơn giản đồng thời tích lũy năng lượng 
• Phân giải những chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản.

Trong quá trình này, các liên kết hoá học bị bẻ gãy đồng thời giải phóng năng lượng. Như vậy, năng lượng đã chuyển từ thế năng sang động năng để thực hiện các hoạt động sống của tế bào. Do vậy khi nói đến chuyển hoá vật chất luôn hiểu rằng là kèm theo năng lượng. Quang hợp và hô hấp cả hai đều có chung nhiều sản phẩm trung gian và nhiều hệ Enzyme. Sản phẩm của quá trình quang hợp là chất hữu cơ và oxy cung cấp nguyên liệu cho quá trình hô hấp. Sản phẩm của quá trình hô hấp là CO₂ và H₂O lại cung cấp nguyên liệu cho quá trình quang hợp. Nói cách khác, quang hợp chính là tiền đề của hô hấp và ngược lại.

Câu 4: Ở người, hiện tượng đau mỏi cơ khi vận động nhiều là do lượng lactic acid được sản sinh và tích luỹ quá nhiều đã gây độc cho cơ. Dựa vào hiểu biết về quá trình lên men, hãy giải thích cơ chế gây ra hiện tượng này và cách phòng tránh.

Giải nhanh:

- Axit lactic là hợp chất được sinh ra trong các quá trình trao đổi chất bình thường của cơ thể. Khi cơ thể thiếu hoặc không đủ oxy, lúc này glucose sẽ phân hủy và tạo ra axit lactic. Axit lactic sẽ tích tụ trong nhiều mô hoặc cả cơ và sau đó đi vào máu. Cơ thể chúng ta cũng có thể sử dụng một lượng nhỏ axit lactic làm năng lượng để hoạt động. Thông thường, hàm lượng axit lactic sẽ tăng cao trong hoặc sau khi tập thể dục gắng sức và hiện tượng này được gọi là tăng lactate máu. Sự tích tụ của axit lactic với lượng lớn có thể khiến cơ bắp bị căng thẳng, ức chế và gây ra cảm thấy đau nhức hoặc mệt mỏi.

- Cách phòng tránh:

• Uống nước cam trước khi vận động.
• Cung cấp đủ nước trước, trong và sau quá trình tập luyện
• Xây dựng chế độ luyện tập và vận động hợp lý 
• Thực hiện kéo giãn cơ trước và sau khi tập luyện