KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
I. CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO
I. Năng lượng và các dạng năng lượng trong tế bào
1. Khái niệm năng lượng
– Khái niệm:
Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công.
VD: Quang năng, hoá năng, nhiệt năng…
– Trạng thái của năng lượng:
+ Sẵn sàng sinh công: Động năng (VD: đang phát quang, đang co cơ, đang tỏa nhiệt…)
+ Dự trữ, có tiềm năng sinh công: Thế năng
Hai trạng thái năng lượng này được chuyển hóa cho nhau.Trong các hệ thống sống, năng lượng được dự trữ trong các liên kết hóa học của hợp chất hữu cơ → hầu hết năng lượng của hệ thống sống đều được tích lũy ở trạng thái thế năng.
– Các dạng năng lượng trong tế bào
+ Nhiệt năng: Giữ ổn định nhiệt cho TB, cơ thể, không có khả năng sinh công.
+ Điện năng: Sự chênh lệch về nồng độ các ion trái dấu giữa 2 phía của màng.
+ Hoá năng (dạng năng lượng chủ yếu của TB):
Năng lượng tiềm ẩn trong các liên kết hoá học, năng lượng trong ATP.
2. Chuyển hóa năng lượng
Là sự biến đổi năng lượng từ trạng thái này sang trạng thái khác sống (Động năng → thế năng hoặc thế năng → động năng), tù dạng này sang dạng khác, từ năng lượng trong hợp chất này thành năng lượng trong hợp chất khác để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào → giúp cho TB tồn tại, sinh trưởng, phát triển và sinh sản.
a. Chuyển hóa thế năng thành động năng
– Quá trình chuyển năng lượng có trong ATP → năng lượng để vận chuyển các chất qua màng trong vận chuyển chủ động. Khi liên kết P ~ P trong ATP bị đứt sẽ giải phóng ra năng lượng và năng lượng đó sẽ làm biến đổi cấu hình không gian của protein tải (nằm trên màng TB), protein này sẽ vận chuyển các chất đặc hiệu qua màng.
– Quá trình chuyển năng lượng có trong ATP → năng lượng co cơ để sinh công. Sự co rút của TB cơ là nhờ sự trượt lên nhau của sợi actin và sợi miozin trong TB chất. Sự giải phóng năng lượng từ liên kết P ~ P trong ATP đã làm cho các phân tử actin và miozin trượt lên nhau → sinh công.
b. Chuyển hóa động năng thành thế năng
– Thời gian tồn tại của động năng rất ngắn, nó sẽ bị chuyển ngay thành thế năng hoặc bị mất đi dưới dạng nhiệt.
– Trong TB, sự tổng hợp các chất (đồng hóa) là quá trình chuyển động năng → thế năng.
c. Dòng năng lượng sinh học
– Trong mỗi hệ thống sống đều diễn ra các dòng năng lượng
VD: Dòng năng lượng trong TB: năng lượng trong glucose (thế năng) → năng lượng trong các điện tử (e) của NADH (thế năng). Năng lượng của các điện tử của NADH → các chất nhận điện tử trên màng ti thể và các chất nhận điện tử này thực hiện bơm H+ từ chất nền ti thể vào xoang giữa 2 màng tạo nên thế năng H+ ở đây ( động năng → thế năng). Sau đó thế năng H+ → động năng thông qua việc làm quay protein ATP synthetaza (protein enzim) trên màng ti thể, động năng này → thế năng thông qua xúc tác cho ADP + Pi → ATP.
– Giữa các TB trong cơ thể cũng có dòng năng lượng
VD: TB tuyến nội tiết tiết hoocmon và giải phóng vào máu. Hoocmon theo máu → TB đích và tác động lên thụ quan, sau đó gây hiệu ứng biến đổi ở TB đích.
– Giữa các cơ thể cũng có dòng năng lượng chuyển hóa
VD: Sự truyền năng lượng trong các bậc dinh dưỡng của hệ sinh thái
– Trong các hệ thông sống thì năng lượng được tích lũy trong các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên có 1 loại hợp chất hữu cơ tích lũy năng lượng và truyền năng lượng đó cho các quá trình sống. Hợp chất đó chính là ATP.
3. ATP – đồng tiền năng lượng của tế bào
a. Cấu tạo của ATP
– ATP là hợp chất cao năng: 3 thành phần
+ Nitrogenous base Adenine
+ Đường ribose
+ 3 nhóm phosphate
– Phân tử ATP có liên kết cao năng ( liên giữa 2 nhóm phosphate ngoài cùng, cùng mang điện tích âm): mang nhiều năng lượng nhưng năng lượng hoạt hóa thấp nên rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng.
(Phân tử ATP cung cấp năng lượng cho các chất hữu cơ khác bằng cách giải phóng 1 nhóm phosphate.
ATP → ADP + P
Sau đó sẽ có 1 trong 2 cách sau:
+ Cách 1: Gắn nhóm P vào chất nhận năng lượng → chất đó bị biến đổi cấu hình không gian → sinh công (khoảng 7,3calo)
+ Cách 2: Gắn gốc ADP vào chất hữu cơ → biến đổi cấu hình không gian của chất hữu cơ → sinh công (khoảng 7,3calo). Công mà các chất hữu cơ thực hiện có thể là công hóa học (thực hiện phản ứng) hoặc công cơ học (co cơ). )
b. ATP được coi là đồng tiền năng lượng của TB
– Phân tử ATP có chứa liên kết cao năng mang nhiều năng lượng nhưng năng lượng hoạt hóa thấp nên rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng (ATP → ADP + P + năng lượng (7,3calo)). Nhóm P tách ra cũng rất dễ dàng liên với gốc ADP nhờ nguồn năng lượng tạo ra từ các phản ứng giải phóng năng lượng → ATP (ADP + P + Năng lượng → ATP).
– Tất cả các hoạt động sống của TB đều sử dụng năng lượng ATP
+ Sinh tổng hợp các chất.
+ Vận chuyển chủ động các chất qua màng.
+ Sinh công cơ học (VD:co cơ)
+ Dẫn truyền xung thần kinh.
– Các nguồn năng lượng hóa năng trong TB khi cần thiết đều được chuyển hóa thành năng lượng có trong ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của TB
4. Chuyển hoá vật chất trong tế bào
a. Khái niệm
– Chuyển hoá vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong tế bào.
– Chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng
b. Bản chất của chuyển hoá vật chất
| Đồng hoá (Tổng hợp) | Dị hoá (Phân giải) |
| – Tổng hợp chất HC đơn giản → chất HC phức tạp. – Tích luỹ năng lượng trong các lk hoá học. (chuyển động năng thành thế năng) – Cung cấp nguyên liệu cho dị hoá. – VD: Quá trình nhân đôi AND, phiên mã, dich mã, tổng hợp lipit, quang hợp…. | – Phân huỷ các hợp chất HC phức tạp → các chất đơn giản. – Giải phóng năng lượng dưới dạng ATP dùng cho quá trình đồng hoá và các hoạt động sống khác của TB (chuyển thế năng thành động năng) – Cung cấp ATP cho đồng hoá – VD: Quá trình hô hấp, sự phân giải các chất độc hại, các sản phẩm dư thừa của TB |
5. Enzyme
a. Khái niệm
Enzyme là chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.
b. Thành phần cấu tạo
– Thành phần : Có thể là
+ protein : VD : enzyme pepsin
+ protein (apoenzym) kết hợp với chất khác (cofactor). Cofacto có thể là chất vô cơ hoặc chất hữu cơ, nếu là chất hữu cơ thì được gọi là coenzyme. Trong đó apoenzym la thành phần chính quy định chức năng của protein, cofactor có chức năng hoạt hóa apoenzym. Nếu thiếu cofactor thì enzyme không có khả năng hoạt động xúc tác (bất hoạt)
c. Cấu trúc không gian của enzyme
– Enzyme có vùng trung tâm hoạt động:
+ Chỗ lõm xuống hoặc khe nhỏ trên bề mặt enzyme
+ Cấu hình không gian tương thích với cơ chất
+ Nơi enzyme liên kết tạm thời với cơ chất
– Nhiều enzyme, ngoài trung tâm hoạt động còn có thêm trung tâm điều chỉnh để điều chỉnh cấu hình không gian hoạt động của enzyme.
– Enzyme có bản chất là protein nên cấu hình không gian của enzyme do cấu hình không gian của protein cấu trúc nên enzyme quy định. Protein dễ dàng bị biến tính khi nhiệt độ cao, pH thay đổi, tác động của các ion kim loại nặng. Vì vậy khi nhiệt độ, pH của môi trường thay đổi…thì trung tâm hoạt động của enzyme cũng bị thay đổi → ảnh hưởng tới khả năng xúc tác của enzyme.
d. Cơ chế tác động
E: enzyme, S: cơ chất, P: sản phẩm phản ứng
– E + S (tại trung tâm hoạt động) → phức hợp E – S → E tương tác với S → P + E
ð E + S → E – S → E + P
* Nội dung:
– Giai đoạn thứ nhất: enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất (E -S) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp;
– Giai đoạn thứ hai: Biến đổi cơ chất bằng cách hình thành các liên kết giữa các nhóm hoá học của TTHĐ với các các nhóm hoá học của cơ chất, dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ các liên kết hóa trị của cơ chất.
– Giai đoạn thứ ba: Tạo thành sản phẩm, còn enzim được giải phóng ra dưới dạng tự do, nguyên vẹn tiếp tục xúc tác cho các phản ứng khác.
Ví dụ:
Saccaraza + Saccarôzơ → Saccaraza – Saccarôzơ → Glucose + Fructozơ + Saccaraza
E + S → E – S → P + E
Cơ chế ổ khoá, chìa khoá Cơ chế cảm ứng E-S
* Chú ý :
– Liên kết enzyme – cơ chất mang tính đặc thù (theo nguyên tắc chìa khóa – ổ khóa)→ mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho 1 phản ứng
* Đối với enzyme có trung tâm điều chỉnh thì đòi hỏi có nhân tố điều chỉnh, nhân tố này liên kết với trung tâm điều chỉnh làm biến đổi cấu hình trung tâm hoạt động của enzyme phù hợp với cơ chất.
* Đối với enzim có thành phần cofacto thì chỉ khi cofacto liên kết với enzyme thì cấu hình của enzyme mới phù hợp với cơ chất.
– Bằng cách sử dụng cofactor và trung tâm điều chỉnh, sự hoạt động của enzyme được điều hòa linh hoạt đáp ứng mọi tình huống của TB.
d. Sự điều hòa hoạt động của enzyme
– Sự định khu và phân bố hoạt động của enzyme. Mỗi enzyme cần 1 điều kiện phù hợp và có tác động đặc thù với 1 loại cơ chất và 1 loại phản ứng, vì vậy chúng cần được định khu và phân bố hoạt động ở đúng vị trí cần thiết, nếu không thì sẽ gây hại cho TB.
– Điều hòa theo mối liên hệ ngược (Ức chế ngược). Ức chế ngược là kiểu điều hoà trong đó sản phẩm của con đường chuyển hoá quay lại tác động như chất ức chế → bất hoạt enzyme xúc tác cho phản ứng ở đầu của con đường chuyển hoá.
– Điều hòa bằng chất ức chế hoặc chất hoạt hóa
e. Tính chất của enzim
– Hoạt tính mạnh
VD : để phân giải 1 phân tử H2O2 → H2O + O2 thì phân tử catalase chỉ cần 1 giây đã còn phân tử sắt thì phải mất 300 năm.
– Tính chuyên hóa cao :
+ Đa số enzyme có tính chuyên hóa tuyệt đối
VD : enzyme urease chỉ xúc tác phân giải ure
+ Một số enzyme có tính chuyên hóa tương đối (enzyme có thể tác động lên nhiều có chất có cấu trúc gần giống nhau)
VD : enzyme lipase có khả năng thủy phân nhiều loại este khác nhau.
| Amilase |
– Hoạt động theo dây chuyền
VD :
Tinh bột Mantose Mantase Glucose
g. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme
* Hoạt tính của enzyme : lượng sản phẩm được tạo thành từ một lượng cơ chất trên một đơn vị thời gian
– Nhiệt độ
ð Mỗi enzymem có một nhiệt độ tối ưu, tại đó enzyme hoạt động tối đa → tốc độ phản ứng nhanh nhất.
VD: Nhiệt độ tối ưu ở người 37° C, ở VK suối nước nóng là 70°C
Khi chưa đạt đến nhiệt độ tối ưu của enzyme thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng enzyme. Tuy nhiên, khi đã qua nhiệt độ tối ưu của E. thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm giảm tốc độ phản ứng và có thể E. bị mất hoàn toàn hoạt tính.
– Nồng độ pH
ð Mỗi enzyme có một độ pH thích hợp.
VD: Enzyme pepsin (dạ dày): pH = 2 ; Enzyme Trypsin (Tuyến tụy): pH = 8,4
– Nồng độ enzyme
ð Với một lượng cơ chất xác định, nồng độ enzyme càng cao → tốc độ phản ứng càng tăng.
– Nồng độ cơ chất
ð Với một lượng enzyme xác định, cơ chất tăng dần → Hoạt tính enzyme tăng dần đến một giới hạn nhất định.
– Chất ức chế, chất hoạt hoá
ð Chất ức chế: Là chất ức chế hoạt động của enzyme
+ Chất ức chế cạnh tranh : Là những chất có cấu tạo hóa học và cấu hình không gian gần giống với cơ chất.
+ Chất ức chế không cạnh tranh : Là chất kết hợp với enzyme làm biến đổi cấu hình không gian hoạt động của enzyme
ð Chất hoạt hoá: Là chất làm tăng hoạt tính của enzyme
h. Vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hoá vật chất
– Enzyme xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng sinh hoá.
– Tế bào tự điều chỉnh quá trình chuyển hoá vật chất bằng cách điều chỉnh hoạt tính của các loại enzim nhờ các chất ức chế hay chất hoạt hoá hoặc bằng sự ức chế ngược.
– Khi 1 enzyme nào đó trong TB không được tổng hợp hoặc tổng hợp quá ít hay bi bất hoạt thì không những sản phẩm không được tạo thành mà cơ chất của enzyme đó cũng bị tích lũy lại gây độc cho TB hoặc có thể được chuyển hóa theo con đường phụ thành các chất độc gây nên các triệu chứng bệnh lí → Bệnh rối loạn chuyển hóa.
VD: Bệnh phenyl keto niệu. Do gen đột biến không tạo ra được enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển hoá amino acid phenylalanin thành tyrosin nên phenyalanin ứ đọng lại trong máu, chuyển lên não gây đầu độc tế bào thần kinh → thiểu năng trí tuệ, dẫn đến mất trí.
II. HÔ HẤP TẾ BÀO
1. Khái niệm
– Hô hấp tế bào là chuỗi các phản ứng phân giải hợp chất hữu cơ (glucose) diễn ra trong TB. Thông qua các phản ứng này, hợp chất hữu cơ được phân giải → CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng tích lũy trong các phân tử ATP.
– Phương trình tổng quát:
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + Q (ATP + t0)
2. Bản chất của quá trình hô hấp
– Hô hấp TB là 1 chuỗi các phản ứng ôxi hóa khử
– Phân tử glucose được phân giải từ từ qua các giai đoạn để rút dần năng lượng tổng hợp ATP.
– Tốc độ hô hấp tùy thuộc vào nhu cầu năng lượng của tế bào.
3. Vai trò của hô hấp
– Giải phóng ATP cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể
– Tạo ra nhiệt → duy trì thân nhiệt thuận lợi cho các phản ứng enzyme
– Tạo ra các sản phẩm trung gian là nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất khác của cơ thể
4. Cơ chế của quá trình hô hấp
| a. Đường phân |
| b. OXH pyruvic acid và Chu trình Krebs |
c. Chuỗi chuyền Êlectron hô hấp
| Nội dung Giai đoạn | Nơi thực hiện | Nguyên liệu | Sản phẩm | |
| Đường phân | Bào tương | 1 Glucose ADP, ATP, NAD+ | 2 pyruvic acid 2NADH, 2ATP | |
| OXH piruvic acid và chu trình Krebs | OXH pyruvic acid | Chất nền ti thể | 2 pyruvic acid, NAD+ | 2 acetyl – Co A 2NADH, 2CO2 |
| Chu trình krebs | Chất nền ti thể | 2 acetyl – CoA, 6H2O ADP, FAD+, NAD+ | 6 NADH, 2FADH2 4CO2, 2ATP | |
| Chuỗi truyền electron hô hấp | Màng trong ti thể | 10NADH 2FADH2 O2 | 28 ATP 12H2O | |
5. Hiệu suất sử dụng năng lượng trong hô hấp TB
– Phân giải glucose qua nhiều giai đoạn và năng lượng được giải phóng đã được tích lũy vào 32 ATP
– Hiệu suất chuyển hóa năng lượng của hô hấp
1mol glucose khi bị phân giải → 686 kcal. Số năng lượng cần tích lũy vào 1 ATP là khoảng 7,3 kcalo/mol. 32 ATP đã tích lũy được 32 x 7,3 = 233,6 kcalo.
Hiệu suất chuyển hóa năng lượng = 233,6/686 ≈ 0,34 = 34%
Như vậy, 34% năng lượng của glucose được chuyển hóa sang ATP, 66% năng lượng còn lại chuyển thành nhiệt giúp giữ thân nhiệt hoặc bị thất thoát ra ngoài môi trường.
6. Lên men
a. Khái niệm
– Lên men là quá trình phân giải carbohydrate (chủ yếu là glucose) trong điều kiện kị khí, chất nhận electron cuối cùng là chất hữu cơ, tạo ra các sản phẩm lên men gây độc cho TB.
VD: Ở TB cơ ở người, khi thiếu oxi sẽ lên men lactic. Lactic acid là chất độc tích lũy nhiều trong cơ thể gây mệt mỏi, đau đớn.
– Khi không có O2 thì TB tiến hành lên men để tạo ra ATP để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của TB.
b. Các dạng lên men thường gặp
– Lên men rượu: 2 pyruvic acid→ 2 êtilic + 2 CO2
– Lên men lactic: 2 pyruvic acid→ 2 lactic acid
7. Tiến hóa của đường phân
– Đường phân là phương thức chuyển hóa năng lượng cổ sơ nhất, xuất hiện cách đây khoảng 3,5 tỉ năm ở các cơ thể nhân sơ đầu tiên sinh sống trong điều kiện không có O2.
– Đường phân được thực hiện ngay trong TB chất không cần đến bào quan.
– Hiện nay, đường phân tiếp tục được thực hiện, nó là giai đoạn đầu của hô hấp hoặc của giai đoạn lên men.
8. Phân giải các chất khác
– Trong TB, nguyên liệu được sử dụng cho hô hấp là glucose. Tuy nhiên khi thiếu glucose thí quá trình hô hấp sẽ chuyển sang sử dụng lipid, protein để tạo ra năng lượng cho các hoạt động sống. Cho dù sử dụng nguyên liệu là gì thì giai đoạn chu trình krebs và chuối truyền e là hoàn toàn giống nhau
III. QUANG HỢP
1 Khái niệm quang hợp
– Là quá trình TB sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ với sự tham gia của hệ sắc tố.
– Quang hợp xảy ra ở tế bào thực vật, tảo, 1 số vi khuẩn.
– PTTQ:
CO2 + H2O + NLAS → (CH2O) + O2
2.Vai trò của quang hợp
– Tạo chất hữu cơ cung cấp cho sự sống, là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp, dược liệu
– Biến đổi và tích lũy năng lượng : Chuyển hóa quang năng → hóa năng tích lũy trong các hợp chất hữu cơ – tạo nguồn năng lượng duy trì hoạt động sống của sinh giới
– Điều hòa không khí (cân bằng nồng độ O2 và CO2 trong khí quyển)
3. Sắc tố quang hợp
– Ở thực vật và tảo
– Vi khuẩn lam: Clorophyl định khu trong màng thylakoid riêng lẻ nằm rải rác trong TB chất (không có lục lạp)
– Ở vi khuẩn quang hợp thì sắc tố là bacteriorodopxin, bacterioclorophyl hoặc bacteriopheophitin đinh khhu trên màng sinh chất.
– Cơ quan quang hợp: Tất cả các bộ phận có màu xanh lục ở cây đều có khả năng quang hợp. Nhưng lá là cơ quan chủ yếu thực hiện chức năng quang hợp.
– Bộ máy quang hợp
+ Ở vi khuẩn quang hợp : Tấm màng thylakoid chưa có cấu trúc lục lạp
+ Đa số các loài tảo, thực vật bậc cao thì bộ máy quang hợp là lục lạp
4. Cơ chế quang hợp
| Pha Đặc điểm | Pha sáng | Pha tối (thực vật C3) |
| Khái niệm | Pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ → năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH | Là quá trình khử CO2 nhờ ATP, NADPH → các chất hữu cơ (không cần ánh sáng, phụ thuộc nhiệt độ) |
| Nơi diễn ra | thylakoid khi có ánh sáng | Chất nền của lục lạp |
| Nguyên liệu | H2O, ADP, NADP+ | ATP, NADPH, CO2 |
| Diễn biến | – Diệp lục hấp thụ quang năng trở thành dạng kích động ( dễ nhường điện tử) cldl + hÖ → cldl* → cldl** – Quang phân li nước: | (Chu trình C3,Calvin-Benzon) có 3 giai đoạn: + Giai đoạn cố định CO2: RuBP + CO2 → 3PG + Giai đoạn khử 3PG → G3P với sự tham gia của ATP và NADPH + Giai đoạn tái sinh chất nhận RuBP và tạo đường. G3P → RuBP 1 phần G3P → Tham gia tạo C6H12O6 |
| Sản phẩm | ATP, NADPH, O2 | C6H12O6, ADP, NADP+ |
5. Sự tiến hóa của quang hợp
– Dạng quang hợp xuất hiện đầu tiên là dạng quang hợp không thải O2 ở vi khuẩn tía Gram âm, vi khuẩn cổ ưa muối.
– Tiếp đến là quang hợp thải O2 ở vi khuẩn lam nhưng chưa có bào quan lục lạp.
– Quang hợp ở thực vật và vi tảo tiến hóa nhất vì đã có lục lạp là 1 loại bào quan chuyên hóa về quang hợp. Lục lạp có nguồn gốc từ 1 loài vi khuẩn sống cộng sinh trong TB nhân thực. Sự xuất hiện lục lạp làm tăng hiệu quả của quá trình quang hợp bởi tất cả các phản ứng oxi hóa – khử của quá trình quang hợp đều được diễn ra trong 1 bào quan tách biệt với các cấu trúc khác của TB.
IV. HÓA TỔNG HỢP
1. Khái niệm
– Là phương thức dinh dưỡng của nhóm vi sinh vật hóa tự dưỡng (đặc trưng cho vi khuẩn)
– Là quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ năng lượng từ các phản ứng hóa học
– Quá trình hóa tổng hợp gồm 2 khâu:
+ Thực hiện oxi hóa chất vô cơ để thu năng lượng:
A (chất vô cơ) + O2 → AO2 + năng lượng (Q)
Q tạo ra được vi khuẩn → ATP cung cấp cho các hoạt động sống và 1 phần nhỏ dành cho quá trình cố định CO2
+ Sử dụng 1 phần năng lượng thu được để tổng hợp chất hữu cơ rừ chất vô cơ
CO2 + RH + Q → Chất hữu cơ
2. Các nhóm vi khuẩn hóa tổng hợp
a. Nhóm vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất chứa nito
– Các vi khuẩn nitrit hóa
2 NH3 + 3 O2 → 2 HNO3 + 2 H2O + 158 kcal
6% năng lượng giải phóng đươc vi khuẩn sử dụng để tổng hợp glucose từ CO2
– Các vi khuẩn nitrat hóa
2 HNO2 + O2 → 2 HNO3 + 38 kcal
7% năng lượng giải phóng đươc vi khuẩn sử dụng để tổng hợp glucose từ CO2
– Chú ý:
+ Là những vi khuẩn hiếu khí bắt buộc
+ Vai trò: Chuyển hóa nito trong đất → đất tích lũy được nhiều muối nitrat hòa tan là dạng mà thực vật có thể hấp thu được. Vì vậy trong đất có nhiều vi khuẩn chuyển hóa nitro thì đất phì nhiêu → có lợi cho cây trồng.
b. Nhóm vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh
– Có loài sinh trưởng kị khí
– Nhiều vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh lại có thể sịnh trưởng dị dưỡng nếu chúng được cung cấp nguồn cacbon hữu cơ dạng khử. VD: glucose, amino acid….
– Vai trò: góp phần làm sạch môi trường
c. Nhóm vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất chứa sắt
Vai trò: Chuyển sắt II hòa tan → sắt III kết tủa → mở quặng sắt.
d. Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ hidro
V. QUANG KHỬ
Là quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn, nhờ các sắc tố quang hợp nằm trên màng sinh chất. Diễn ra trong điều kiện không có oxi.
B. CÂU HỎI VẬN DỤNG VÀ NÂNG CAO
Bài 7: KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT
Câu 1: Tại sao nói chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng?
Chuyển hoá vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong tế bào.
Chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng vì: Chuyển hoá vật chất bao gồm 2 quá trình đồng hóa và dị hóa.
– Đồng hóa là quá trình tổng hợp chất HC đơn giản → chất HC phức tạp. Quá trình này có sử dụng năng lượng để tổng hợp. Như vậy qua quá trình đồng hóa năng lượng được chuyển từ động năng thành thế năng chứ trong các liên kết hóa học của các hợp chất hữu cơ.
VD: Quá trình nhân đôi AND, phiên mã, dich mã, tổng hợp lipit, quang hợp….
– Dị hóa là quá trình phân huỷ các hợp chất HC phức tạp → các chất đơn giản. Trong quá trình này các liên kết hóa học của các hợp chất hữu cơ bị bẻ gãy đồng thời giải phóng năng lượng ATP. Như vậy qua quá trình dị hóa năng lượng được chuyển từ thế năng thành động năng để thực hiện các hoạt động sống của TB.
VD: Quá trình hô hấp, sự phân giải các chất độc hại, các sản phẩm dư thừa của TB….
Câu 2: Cấu tạo của ATP? Vì sao ATP được coi là đồng tiền năng lượng của TB?
a. Cấu tạo của ATP
– ATP là hợp chất cao năng: 3 thành phần
+ Bazơ nitơ Ađenin
+ Đường ribozơ
+ 3 nhóm photphat
– Phân tử ATP có 2 liên kết cao năng ( liên giữa 2 nhóm photphat ngoài cùng, cùng mang điện tích âm): mang nhiều năng lượng nhưng năng lượng hoạt hóa thấp nên rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng. Phân tử ATP cung cấp năng lượng cho các chất hữu cơ khác bằng cách giải phóng 1 nhóm photphat.
b. ATP được coi là đồng tiền năng lượng của TB
– Phân tử ATP có chứa liên kết cao năng mang nhiều năng lượng nhưng năng lượng hoạt hóa thấp nên rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng (ATP → ADP + P + năng lượng (7,3calo)). Nhóm P tách ra cũng rất dễ dàng liên với gốc ADP nhờ nguồn năng lượng tạo ra từ các phản ứng giải phóng năng lượng → ATP (ADP + P + Năng lượng → ATP).
– Tất cả các hoạt động sống của TB đều sử dụng năng lượng ATP
+ Sinh tổng hợp các chất.
+ Vận chuyển chủ động các chất qua màng.
+ Sinh công cơ học (VD:co cơ)
+ Dẫn truyền xung thần kinh.
– Các nguồn năng lượng hóa năng trong TB khi cần thiết đều được chuyển hóa thành năng lượng có trong ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của TB
Câu 3: Chuyển hóa năng lượng là gì? Trình bày sự chuyển hóa năng lượng trong tự nhiên.
Là sự biến đổi năng lượng từ trạng thái này sang trạng thái khác để cung cấp cho các hoạt động sống. (Động năng → thế năng hoặc thế năng → động năng)
Năng lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) ở trạng thái động năng qua quá trình quang hợp (đồng hóa) → thế năng tồn tại trong các liên kết quá học của hợp chất hữu cơ ở TV rồi được truyền lên các bậc dinh dưỡng cao hơn thông qua mối quan hệ về mặt dinh dưỡng.
Qua quá trình hô hấp năng lượng trong các hợp chất hứu cơ được giải phóng → năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống và nhiệt.
Câu 4: Mối quan hệ của các quá trình chuyển hóa vật chất trong cơ thể?
- Chuyển hóa vật chất: đồng hóa và dị hóa
- Mối quan hệ giữa đồng hóa và dị hóa:
Các chất được tổng hợp ở đồng hóa là nguyên liệu cho dị hóa. Do đó, năng lượng được tổng hợp ở đồng hóa sẽ được giải phóng trong quá trình dị hóa để cung cấp trở lại cho hoạt động tổng hợp của đồng hóa. 2 quá trình này tuy trái ngược nhau, mâu thuẫn nhau nhưng thống nhất với nhau. Nếu không có đồng hóa thì sẽ không có nguyên liệu cho dị hóa và ngược lại, nếu không có dị hóa thì sẽ không có năng lượng cho hoạt động đồng hóa.
Bài 8: ENZIM VÀ VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT
Câu 1: Axit succinic được sử dụng chủ yếu như là một axit điều vị, làm phụ gia thực phẩm, thực phẩm bổ sung. Nó được dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm và ngành công nghiệp nước giải khát, dược liệu. Trong cơ thể axit succinic được enzim xucxinatdehidrogenaza phân giải. Axit malonic là chất có cấu tạo gần giống với axit succinic.
Có 2 ống nghiệm:
– Ống nghiệm 1: enzim xucxinatdehidrogenaza + axit succinic + axit malic
– Ống nghiệm 2: enzim xucxinatdehidrogenaza + axit succinic + malonic.
Ở ống nghiệm nào hoạt tính của enzim mạnh hơn? Giải thích?
Ống nghiệm 1 hoạt tính của enzim mạnh hơn ống nghiệm 2 vì Axit malonic là chất có cấu tạo gần giống với axit succinic nó sẽ cạnh tranh với axit succinic chiếm trung tâm hoạt động của enzim xucxinatdehidrogenaza → nhiều cơ chất axit succinic sẽ không liên kết được với trung tâm hoạt động để xảy ra phản ứng → hoạt tính của enzim giảm .
Ống nghiệm 1 axit malic không phải là chất ức chế cạnh tranh, nó không chiếm trung tâm hoạt động của en zim nên các cơ chất axit succinic sẽ liên kết được với trung tâm hoạt động → hoạt tính của enzim không bị giảm
Câu 2: Ở người, bệnh rối loạn chuyển hóa là gì? Nêu 1 ví dụ và giải thích?
– Bệnh rối loạn chuyển hóa ở người : Khi 1 enzim nào đó không được tổng hợp hoặc bị bất hoạt → cơ chất của enzim đó tích lũy gây độc cho tế bào hoặc hoặc chuyển hóa theo con đường phụ thành chất độc gây nên các triệu chứng bệnh lí.
– Ví dụ : + Bệnh Phêninkêtô niệu
+ Bệnh này do gen mã hóa enzim xúc tác cho phản ứng chuyển hóa axit amin phêninalanin thành trôzin trong cơ thể bị đột biến không tạo được enzim có chức năng → pheninalanin không được chuyển hóa thành tirôzin, axit amin này ứ đọng trong máu, chuyển lên não gây đầu độc tế bào thần kinh, làm bệnh nhân bị thiểu năng trí tuệ dẫn đến mất trí.
Câu 3: Trình bày cơ chế tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong TB? Điều gì sẽ xảy ra nếu 1 enzim nào đó không được tổng hợp?
* Cơ chế tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong TB?
– Sự định khu và phân bố hoạt động của enzim. Mỗi enzim cần 1 điều kiện phù hợp và có tác động đặc thù với 1 loại cơ chất và 1 loại phản ứng, vì vậy chúng cần được định khu và phân bố hoạt động ở đúng vị trí cần thiết, nếu không thì sẽ gây hại cho TB.
VD: enzim pepsin ở dạ dày nơi đó có pH = 2 phù hợp cho enzim
– Tế bào điều chỉnh hoạt động trao đổi chất thông qua điều khiển hoạt tính của các enzim bằng các chất hoạt hóa hay ức chế.
– Tế bào điều chỉnh hoạt động trao đổi chất bằng ức chế ngược: Sản phẩm của con đường chuyển hóa quay lại tác động như 1 chất ức chế làm bất hoạt enzim xúc tác cho phản ứng ở đầu của con đường chuyển hóa.
* Nếu một enzim nào đó không được tổng hợp hoặc bị bất hoạt → cơ chất của enzim đó tích lũy gây độc cho tế bào hoặc hoặc chuyển hóa theo con đường phụ thành chất độc gây nên các triệu chứng bệnh lí.
Câu 4: Nói rằng hoạt tính của enzim tỉ lệ thuận với nhiệt độ và nồng độ cơ chất đúng hay sai? Vì sao?
Nói rằng hoạt tính của enzim tỉ lệ thuận với nhiệt độ là sai vì nhiệt độ ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim nhưng không theo tỉ lệ thuận. Mỗi enzim có 1 nhiệt độ tối ưu tại đó hoạt tính của enzin là lớn nhất. Khi tăng dần nhiệt đố tới nhiệt độ tối ưu thì hoạt tính của enzim tăng dần. Vượt qua nhiệt độ tối ưu hoạt tính của enzim giảm dần và rồi dừng hẳn vì bản chất của enzim là protein nên ở nhệt độ cao sẽ bị biến tính, mất chức năng sinh học
Nói rằng hoạt tính của enzim tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất là sai vì lúc đầu với 1 lượng enzim xác định tăng dần lượng cơ chất thì hoạt tính của enzim sẽ tăng do các trung tâm hoạt động vẫn sẵn sàng nhận cư chất. Nhưng đến khi tất cả các trung tâm hoạt động của enzim bị cơ chất chiếm lĩnh – enzim bão hòa thì khi đó hoạt tính của enzim không tăng nữa.
Câu 5: Giải thích các hiện tượng:
a. Tại sao nhiều loài côn trùng lại có khả năng kháng thuốc trừ sâu?
Vì trong quần thể côn trùng có các dạng đột biến có khả năng tổng hợp được enzim phân giải thuốc trừ sâu, làm vô hiệu hóa tác dụng của thuốc.
Khi sử dụng thuốc trừ sâu những cá thể không có gen kháng thuốc (gen quy định enzim phân giải thuốc trừ sâu) sẽ bị đào thải, còn những cá thể có gen kháng thuốc được giữ lại.
b. Tại sao ăn thịt bò với nộm đu đủ lại dễ tiêu hóa hơn là khi ăn riêng?
Trong đu đủ có enzim proteaza giúp phân giải protein
c. TB nhân thực có các bào quan có màng bao bọc cũng như có lưới nội chất chia TB thành các xoang tương đối cách biệt có lợi gì cho hoạt động của enzim?.
– Mỗi loại enzim có thể cần các điều kiện khác nhau. Vì vậy, mỗi bào quan, mối khoang TB là một môi trường thích hợp cho hoạt động của 1 số loại enzim nhất định.
– Mỗi loại enzim có tác động đặc thù cho mỗi loại cơ chất và mỗi loại phản ứng, vì vậy chúng cần được phân bố hoạt động đúng vị trí cần thiết nếu không có thể gây hại cho TB
Câu 6: Năng lượng hoạt hóa là gì? Tại sao sự sống lại sử dụng enzim để xúc tác cho các phản ứng sinh hóa mà không chọn cách làm tăng nhiệt độ để phản ứng xảy ra nhanh hơn?
(Phan Khắc Nghệ trang 69)
Câu 7: Nếu không tồn tại Enzym thì có tồn tại sự sống ko?
Câu 8: Khi xào thịt bò người ta thường cho vài lát dứa tươi vào xào cùng. Tương tự khi ăn thịt bò khô người ta hay ăn cùng với nộm đu đủ. Em hãy giải thích cơ sở khoa học của các biện pháp trên?
Dứa có chứa bromelin còn đu đủ có chứa papain, đều là những enzim có tác dụng thủy phân prôtêin thành các axit amin có tác dụng tốt trong tiêu hóa. Chúng có tác dụng giống pepsin của dạ dày hoăc trypsin của dịch tụy. Vì vậy khi xào thịt bò với dứa sẽ giúp cho thịt được mềm hơn còn ăn thịt bò khô với nộm đu đủ sẽ giúp ích cho việc tiêu hóa.
Bài 9: HÔ HẤP TẾ BÀO
Câu 1: Phân biệt hô hấp ngoài và hô hấp TB?
| Tiêu chí | Hô hấp ngoài | Hô hấp trong |
| Bản chất | Là quá trình trao đổi khí giữa cơ thể với môi trường ngoài qua bề mặt trao đổi khí (da, mang, phổi…) do sự chênh lệch về nồng độ O2 , CO2 giữa không khí và máu. | Là quá trình sử dụng O2 để oxi hóa nguyên liệu hô hấp, trải qua 1 chuổi các phản ứng oxi hóa khử → giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của TB và cơ thể. |
| Nguyên nhân | Do quá trình hô hấp TB đã tiêu tốn O2 và sinh ra khí CO2. | Do nhu cầu của TB |
| Nơi diễn ra | Xảy ra ở bề mặt trao đổi khí (da, mang, phổi…) | Bên trong TB. |
| Vai trò | Lấy O2 , thải CO2 cho cơ thể | Tạo ATP, ổn định nhiệt độ cho cơ thể, tạo ra 1 số chất trung gian là nguyên liệu cho sinh tổng hợp 1 số chất hữu cơ kháctrong cơ thể. |
Câu 2: a. Tại sao khi vận động viên hoạt động quá sức thì thở rất nhanh và thường bị đau cơ chân?
– Khi vận động quá sức thì tiêu tốn nhiều năng lượng nhu cầu hô hấp TB tăng do đó nhu cầu tiêu thụ oxi tăng đồng thời sinh ra nhiều khí CO2 , lúc đó cơ thể phải tăng nhịp thở để thải nhanh khí CO2 ra ngoài và lấy được nhiều khí O2 đáp ứng nhu cầu của TB.
– Khi vận động quá sức thường bị đau cơ chân vì: trong quá trình vận động đã tiêu tốn nhiều năng lượng vì vậy nhu cầu O2 tăng, quá trình hô hấp ngoài không cung cấp đủ O2 nên các TB cơ phải thực hiện hô hấp kị khí để tạo thêm năng lượng ATP. Sản phẩm của hô hấp kị khí là axit lactic được tích tụ trong TB gây ra hiện tượng đau và mỏi cơ.
b. Vi khuẩn không có ti thể thì làm thế nào để có năng lượng hoạt động?
Vi khuẩn không có ti thể nhưng quá trình hô hấp vẫn diễn ra bình thường như các sinh vật khác, chúng lấy năng lượng được sinh ra nhiều nhất trong chuỗi truyền electron hô hấp tổng hợp trên màng sinh chất.
Câu 3: Tại sao các biện pháp bảo quản nông sản, thực phẩm, rau quả đều nhằm mục đích giảm thiểu tối đa cường độ hô hấp. Có nên giảm cường độ hô hấp đến không không? Vì sao?
* Phải giảm cường độ hô hấp vì:
– Trong trường hợp này hô hấp làm tiêu hao chất hữu cơ của đối tượng bảo quản, do đó làm giảm số lượng và chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản. Hô hấp làm thay đổi thành phần không khí trong môi trường bảo quản: Khi hô hấp tăng thì O2 giảm, CO2 tăng. Khi O2 giảm quá mức, CO2 tăng quá mứcthì hô hấp của đối tượng bảo quản sẽ chuyển sang dạng phân giải kị khí và đối tượng bảo quản sẽ bị phân hủy nhanh chóng.
– Hô hấp làm tăng nhiệt độ trong môi trường bảo quản, do đó làm giảm số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản.
– Hô hấp làm tăng độ ẩm của đối tượng bảo quản, do đó làm tăng cường độ hô hấp của đối tượng bảo quản. Ngoài ra việc tăng độ ẩm còn tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật bám trên đối tượng phát triển, vi sinh vật phân giải làm hỏng sản phẩm
* Không nên giảm cường độ hô hấp đến 0 vì: nếu giảm đến 0 đối tượng bảo quản sẽ chết (không tốt, nhất là đối với hạt củ giống)
Câu 4: a. Tại sao hô hấp kị khí giải phóng rất ít ATP nhưng lại được chọn lọc tự nhiên duy trì ở các TB cơ của người, vốn là loại TB cần rất nhiều ATP?
– Kiểu hô hấp kị khí giải phóng rất ít ATP nhưng tế bào cơ thể người vẫn cần dùng vì kiểu hô hấp này không tiêu tốn ôxi.
– Khi cơ thể vận động mạnh như chạy, nhảy, nâng vật nặng … các tế bào cơ trong mô cơ co cùng một lúc, hệ tuần hoàn chưa kịp cung cấp đủ ô xy cho hô hấp hiếu khí, khi đó giải pháp tối ưu là hô hấp kị khí đáp ứng kịp thời ATP mà không cần đến ôxy.
b. Trong điều kiện nào thì xảy ra quá trình tổng hợp ATP tại lục lạp và ti thể? Quá trình tổng hợp ATP ở 2 bào quan này khác nhau cơ bản ở điểm nào?
– Điều kiện xảy ra quá trình tổng hợp ATP tại lục lạp và ti thể là có sự chênh lệch nồng độ H+ giữa 2 bên màng tilacoit và màng trong của ti thể khi diến ra hoạt động quang hợp và hô hấp.
– Tại lục lạp: Quá trình tổng hợp ATP diễn ra ở phía ngoài màng tilacoit nhờ năng lượng ánh sáng.
– Tại ty thể: Quá trình tổng hợp ATP diễn ra ở phía trong màng trong ty thể nhờ năng lượng ánh sáncủa quá trình oxi hóa nguyên liệu hô hấp.
c. Tại sao khi chúng ta tập luyện thể thao thì các TB cơ lại sử dụng đường glucozo trong hô hấp hiếu khí mà không dùng mỡ để hô hấp nhằm tạo ra nhiều ATP hơn?
– Năng lượng được giải phóng từ mỡ chủ yếu là axit béo
– Axit béo có tỉ lệ ôxi/cacbon (O/C) thấp hơn nhiều so với đường glucose
– Vì vậy khi hô hấp hiếu khí, các axit béo của các tế bào cơ cần tiêu tốn rất nhiều oxi, khi hoạt động thể chất thì lượng oxi mang đến tế bào bị giới hạn bởi khả năng hoạt động của hệ tuần hoàn
– Vì thế, mặc dù phân giải mỡ tạo ra nhiều năng lượng hơn so với phân giải đường glucose nhưng tế bào cơ không sử dụng mỡ trong trường hợp oxi không được cung cấp đầy đủ
Câu 5: a. Giai đoạn nào trong 3 giai đoạn của hô hấp TB được xem là cổ nhất? Lí do khiến bạn rút ra kết luận đó?
– Giai đoạn cổ nhất là gia đoạn đường phân vì:
+ Đường phân được thực hiện ngay trong TB chất không cần đến bào quan.
+ Diễn ra ở tất cả các TB sống từ TB nhân sơ đến TB nhân thực
+ Ngoài ra các quá trình hô hấp hiếu khí , lên men, hô hấp kị khí đều trải qua quá trình đường phân.
b. Cho sơ đồ sau:
Glucozo (I) Axit piruvic (II) Etanol + CO2
(III)
CO2 + H2O
– Đây là quá trình sinh lí nào ở thực vật? Nêu điều kiện và nơi xảy ra các quá trình I, II, III?
| Quá trình sinh lí | Điều kiện | Nơi diễn ra | |
| I | Đường Phân | Không có oxi | Tế bào chất |
| II | Lên men etylic | Không có oxi | Tế bào chất |
| II | Chu trình Crep và chuỗi truyền e | Có oxi | Ty thể (Chất nền ty thể và màng trong ty thể) |
– Tính số ATP tổng hợp được qua các giai đoạn khi oxi hóa hoàn toàn 1 phân tử glucozo?
+ Đường phân: Tổng hợp được 4 ATP nhưng sử dụng mất 2 ATP → còn lại 2 ATP.
+ Chu Trình Crep: 2 ATP
+ Chuỗi truyền e: 34 ATP
→ Tổng: Ở SV nhân sơ : 38 ATP; ở SV nhân thực 36 ATP (do mất 2 ATP để vận chuyển chủ động 2 phân tử NADH được tạo ra trong quá trình đường phân ở TB chất vào trong ty thể)
Câu 6: Tại sao TB không sử dụng luôn năng lượng của các phân tử glucozo mà phải đi vòng qua hoạt động sản xuất ATP ở ti thể?
– Năng lượng trong phân tử glucozơ quá lớn so với nhu cầu năng lượng của các phản ứng đơn lẻ trong TB .
– Năng lượng trong ATP vừa đủ cho hầu hết các phản ứng trong tế bào. Và thông qua quá trình tiến hóa, các enzim đã thích nghi với việc dùng năng lượng ATP cung cấp cho các hoạt động cần năng lượng của TB.
Câu 7: a. Tính mềm dẻo trong hô hấp TB được thể hiện như thế nào?
Nguyên liệu chủ yếu của hô hấp TB là đường glucozo. C Khi TB thiếu đường glucozo thì TB sẽ sử dụng nguyên liệu là lipit và protein.
– Với nguyên liệu là lipit:
Lipit được thủy phân thành axit béo và glyxerol . Hai chất này qua chuyển hóa tạo thành sản phẩm đi vào chặng đường phân và chu trình crep.
– Với nguyên liệu là protein:
Protein được thủy phân thành các axit amin.
Các axit amin qua giai đoạn khử amin thành các axit hữu cơ.
Các axit hữ cơ chuyển hóa thành axetyl coenzim A để đi vào chu trình Crep.
b. Giải thích tại sao khi nhu cầu ATP của TB giảm thì hô hấp TB cũng giảm theo?
Khi nhu cầu ATP của TB giảm, lượng ATP tích lũy nhiều.
Mặt khác khi lượng ATP tích lũy nhiều thì chuỗi truyền e hô hấp trên màng ty thể diễn ra chậm làm cho chu trình crep diễn ra chậm lại. Điều này làm dư thừa axit citric (sản phẩm đầu tiên của chu trình crep). Khi axit Citric và ATP được sinh ra nhiều sẽ trở thành nhân tố ức chế enzim của quá trình đường phân làm cho quá trình đường phân chậm lại → hô hấp giảm.
Câu 8: Tại sao một người bị bệnh nặng hoặc già yếu, không hấp thụ được thức ăn. Cơ thể chỉ còn da bọc xương?
TB sống luôn đòi hỏi năng lượng ATP cho quá trình hoạt động của nó. Năng lượng này có được do phân giải đường glucozo.
– Khi lượng đường glucozo trong máu thấp. Để điều hòa lượng đường trong máu, trước tiên các chất dự trữ thuộc nhóm cacbohidrat bị phân hủy thành đường đơn đưa vào máu chuyển đến các TB để sử dụng.
– Sau đó là các chất dự trữ thuộc nhóm lipit bị phân hủy thành glyxerol và axit béo, các hợp chất này bị biến đổi thành axetyl – CoA đi vào chu trình Crep.
– Cuối cùng TB sử dụng các phân tử protein. Chúng bị phân giải thành các axit amin rồi thành axetyl – CoA đi vào chu trình Crep.
Do vậy, cơ thể gầy dần
Câu 9: Vì sao quá trình đường phân xảy ra trong tế bào chất nhưng chu trình Crep lại xảy ra bên trong ti thể? Ý nghĩa của chu trình crep?
* Quá trình đường phân xảy ra trong tế bào chất vì:
- Đường bị biến đổi tại nơi nó tồn tại để tạo thành các sản phẩm nhỏ hơn trước khi được vận chuyển vào ti thể để tham gia vào chu trình Crep.
- Mặt khác, việc vận chuyển đường vào trong ti thể tiêu tốn nhiều ATP.
- Ở tế bào chất có những enzim thích hợp cho quá trình phân cắt đường diễn ra.
* Chu trình Crep lại xảy ra bên trong ti thể vì:
- Nguyên liệu của chu trình Crep là axit piruvic vận chuyển axit piruvic vào chất nền ti thể giúp cho quá trình xảy ra thuận lợi hơn.
- Mặt khác, ở ti thể chứa các loại enzim hô hấp cần thiết cho chu trình Crep diễn ra.
- Ngoài ra chu trình Crep tạo ra các chất tích trữ năng lượng như NADH, FADH2 trong ti thể, chúng sẽ tham gia vào chuỗi truyền electron hô hấp diễn ra ở màng trong của ti thể, nhờ đó quá trình này được đáp ứng dễ dàng hơn .
* Ý nghĩa của chu trình Crep:
– Thông qua chu trình Crep phân gải chất hữu cơ giải phóng năng lượng một phần tích lũy trong ATP, một phần tạo nhiệt cho tế bào.
– Tạo ra nhiều NADH và FADH2 đóng vai trò dự trữ năng lượng cho tế bào.
– Tạo nguồn cacbon cho các quá trình tổng hợp.
– Có rất nhiều hợp chất hữu cơ là sản phẩm trung gian của các quá trình chuyển hóa làm nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa vật chất khác.
Câu 10: Vì sao nói hô hấp là quá trình sinh lí trung tâm có vị trí đặc biệt quan trọng trong quá trình trao đổi chất và năng lượng ?
– Chuyển năng lượng trong chất hữu cơ thành năng lượng ATP cung cấp cho các hoạt động sống
– Tạo sản phẩm trung gian, cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp các chất cần thiết cho cơ thể.
Câu 11: Tại sao nói glucoza là trung tâm của mọi con đường trao đổi chất ở VSV?
– Glucoza là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho mọi hoạt động của cơ thể
– VSV dễ đồng hóa nhất
– Cung cấp các tiền chất cho hầu hết các quá trình sinh tổng hợp đại phân tử cho tế bào
– Tồn tại ở dạng dự trữ góp phần duy trì sự ổn định tính chất sinh lý, áp suất thẩm thấu của TB
Câu 12: Tại sao khi cúng ta hoạt động thể dục,thê thao thì các tế bào cơ lại sử dụng đường glucose trong hô hấp hiếu khí mà lại không dùng mỡ để hô hấp nhằm tạo ra nhiều ATP hơn?
– Năng lượng được giải phóng từ mỡ chủ yếu là axit béo
– Axit béo có tỉ lệ ôxi/cacbon (O/C) thấp hơn nhiều so với đường glucose
– Vì vậy khi hô hấp hiếu khí, các axit béo của các tế bào cơ cần tiêu tốn rất nhiều oxi, khi hoạt động thể chất thì lượng oxi mang đến tế bào bị giới hạn bởi khả năng hoạt động của hệ tuần hoàn
– Vì thế, mặc dù phân giải mỡ tạo ra nhiều năng lượng hơn so với phân giải đường glucose nhưng tế bào cơ không sử dụng mỡ trong trường hợp oxi không được cung cấp đầy đủ
Câu 13: (Câu 9 đề 8 – Phan Khắc Nghệ)
a) Một số bác sỹ cho những người muốn giảm khối lượng cơ thể sử dụng một loại thuốc. Loại thuốc này rất có hiệu quả nhưng cũng rất nguy hiểm vì có một số người dùng nó bị tử vong nên thuốc đã bị cấm sử dụng. Hãy giải thích tại sao loại thuốc này lại làm giảm khối lượng cơ thể và có thể gây chết? Biết rằng người ta phát hiện thấy nó làm hỏng màng trong ty thể.
– Ty thể là nơi tổng hợp ATP mà màng trong ty thể bị hỏng nên H+ không tích lại được trong khoang giữa hai lớp màng ty thể vì vậy ATP không được tổng hợp.
– Ti thể không tổng hợp được ATP nên qua strinhf hô hấp diễn ra mạnh làm tiêu hao các sản phẩm tích lũy trong TB. Đặc biệt là tiêu tốn glucozo, lipit . Do đó sẽ làm giảm cân nhanh chóng..
– Gây chết là vì ti thể bị hỏng màng trong thì không tổng hợp được ATP , làm cho TB thiếu ATP để hoạt động → TB chết→ Cơ thể chết.
b) Tại sao hô hấp kị khí giải phóng rất ít ATP nhưng lại được chọn lọc tự nhiên duy trì ở tế bào cơ của cơ thể người, vốn là loại tế bào cần nhiều ATP.
– Kiểu hô hấp kị khí giải phóng rất ít ATP nhưng tế bào cơ thể người vẫn cần dùng vì kiểu hô hấp này không tiêu tốn ôxi.
– Khi cơ thể vận động mạnh như chạy, nhảy, nâng vật nặng … các tế bào cơ trong mô cơ co cùng một lúc, hệ tuần hoàn chưa kịp cung cấp đủ ô xy cho hô hấp hiếu khí, khi đó giải pháp tối ưu là hô hấp kị khí đáp ứng kịp thời ATP mà không cần đến ôxy.
Câu 4, Câu 5, Câu 9, Câu 10 (Phan Khắc Nghệ trang 70 – 74)
Bài 10: QUANG HỢP
Câu 1: Phân biệt quang hợp và hô hấp TB? Theo em câu nói “ pha tối của quang hợp không hoàn toàn phụ thuộc vào ánh sáng” có chính xác không? Tại sao?
Câu 2: Phân biệt pha sáng và pha tối của quang hợp? O2 sinh ra trong quá trình quang hợp có nguồn gốc từ đâu? Chứng minh?
Câu 3: Tại sao trong quang hợp, pha tối lại phụ thuộc vào pha sáng. Pha sáng và pha tối xảy ra ở đâu trong lục lạp? Hãy giải thích tại sao lại xảy ra ở đó?
Câu 4: Trong pha tối nước được hình thành ở pha nào? Bằng cách nào có thể chứng minh nước sinh ra ở pha đó?
Câu 5: Trong TB thực vật có hai quá trình chuyển hóa vật chất kèm theo chuyển hóa năng lượng, tuy trái ngước nhau nhưng có mối quan hệ mật thiết với nhau.
a. Mỗi quá trình đó gọi với 2 tên khác nhau. Hãy viết lại các tên gọi đó?
b. Ghép các ý sau vào từng quá trình trên sao cho phù hợp?
1 – cần oxi phân tử
2 – sử dụng nước
3 – tạo ra ATP và NADH
4 – cần ĐiP
5 – là chuỗi các phản ứng oxi – hóa khử
6 – xảy ra ở matrix
7 – có enzim ATP synthetaza
8 – có sản phẩm trung gian là AlPG
Câu 6: a. Trong quá trình quang hợp tại sao pha tối không sử dụng ánh sáng nhưng không có ánh sáng thì pha tối không diễn ra?
b. Chất độc A có tác dụng ức chế 1 loại enzim trong chu trình Canvin của TB thực vật. Nếu xử lí TB đang quang hợp bằng chất A thì lượng oxi từ các TB này thay đổi như thế nào? Tại sao?
Câu 7: Tại sao đồng hoá cacbon bằng phương pháp quang hợp ở cây xanh có ưu thế hơn so với phương thức hoá tổng hợp ở vi sinh vật?
Ở cây xanh quá trình đồng hóa C được thực hiện qua chu trình Canvin. Hiệu quả năng lượng của chu trình C3 là:
– Để tổng hợp 1 phân tử C6H12O6, chu trình phải sử dụng 12 NADPH, 18 ATP tương đương với 764 Kcalo. Vì 12 NADPH x 52,7 Kcalo + 18 ATP x 7,3 Kcalo = 764 Kcalo
– 1 phân tử C6H12O6 với sự trữ lượng là 674 Kcalo
ð Hiệu quả: (674/764) x 100% = 88%
- Quang hợp ở cây xanh sử dụng hidro từ H2O rất dồi dào còn hoá tổng hợp ở vi sinh vật sử dụng hidro từ các chất vô cơ có chứa hidro với liều lượng hạn chế
Quang hợp ở cây xanh nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời là nguồn vô tận còn hoá tổng hợp ở vi sinh vật nhận năng lượng từ các phản ứng oxi hoá nên rất ít
************************HẾT***********************
