Sinh 10 Cánh diều - CĐ7 BÀI 11. TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC CHẤT TRONG TẾ BÀO

CHỦ ĐỀ 7

I. Tổng hợp (đồng hóa) các chất và tích lũy năng lượng trong tế bào

* Tổng hợp các chất trong tế bào là quá trình chuyển hoá những chất đơn giản thành những chất phức tạp diễn ra trong tế bào với sự xúc tác của enzyme => Hình thành các chất để xây dựng tế bào, tích lũy năng lượng.

* Chia thành 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: các quá trình quang tổng hợp hoặc hóa tổng hợp hoặc quang khử

+ Giai đoạn 2: quá trình tổng hợp các chất hữu cơ đặc trưng cho tế bào

1. Quang tổng hợp

a. Khái niệm quang hợp

- Khái niệm: quá trình tế bào sử dụng năng lượng ánh sáng, các chất vô cơ (carbon dioxide, dihydrogen monoxide) để tổng hợp chất hữu cơ (C₆H₁₂O₆) và giải phóng oxygen

- Đối tượng sinh vật: thực vật, tảo

- Phương trình tổng quát:

b. Cơ chế quang hợp

b1. Pha sáng

* Nơi xảy ra: màng thylakoid của lục lạp.

* Điều kiện: cần phải có ánh sáng.

* Nguyên liệu: H₂O, ADP, NADP⁺, Pi (phosphate vô cơ)                                              

* Sản phẩm: O₂, ATP, NADPH

* Diễn biến: thực hiện quá trình quang phân li nước: H₂O à 2H⁺  +  2e^- +  ½ O₂

* Vai trò của quang phân li nước

- H⁺  +  NADP⁺  à  NADPH

- ADP  +  Pi à  ATP

- O₂ cung cấp cho sinh vật hô hấp

* Phương trình tổng quát pha sáng:

H₂O + ADP + Pi + NADP⁺ à O₂ + ATP + NADPH (điều kiện ánh sáng & sắc tố quang hợp)

b2. Pha tối

* Nơi xảy ra: chất nền của lục lạp.

* Điều kiện: không cần ánh sáng.

* Nguyên liệu: CO₂, NADPH, ATP

* Sản phẩm: C₆H₁₂O₆, ADP, Pi, NADP⁺

* Diễn biến: thực hiện chu trình Calvin

(1) Cố định CO₂: CO₂ + RuBP à 3PG (hoặc CO₂ + RiDP à APG)

(2) Khử: 3PG à G3P (xúc tác ATP và NADPH)

(3) Tái tạo RuBP:

G3P => RuBP (xúc tác ATP)

G3P => C₆H₁₂O₆

* Phương trình tổng quát pha tối: 6CO₂ + 18ATP + 12NADPH => C₆H₁₂O₆ + 18ADP + 18Pi + 12NADP⁺

c. Vai trò của quang hợp

- Sản phẩm của quang hợp: nguồn thức ăn cho mọi sinh vật, nguyên liệu cho công nghiệp và dược liệu chữa bệnh.

- Cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống.

- Điều hòa không khí: hấp thụ CO₂  và giải phóng O₂ → ngăn chặn hiệu ứng nhà kính

2. Hóa tổng hợp và quang khử

a. Hóa tổng hợp

* Khái niệm: là quá trình tế bào chuyển năng lượng hóa học trong các chất vô cơ thông qua các phản ứng oxy hóa - khử thành năng lượng tích lũy trong các chất hữu cơ

* Các giai đoạn:

(1) Chuyển hóa năng lượng từ phản ứng oxy hóa – khử thành năng lượng tích lũy trong ATP, NADH

(2) Khử CO₂ thành glucose

b. Quang khử

* Khái niệm: là quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn nhờ các sắc tố quang hợp nằm trên màng sinh chất và năng lượng ánh sáng để khử CO₂ thành các chất hữu cơ nhưng không dùng H₂O làm nguồn cung cấp H⁺ và electron mà dùng các hợp chất H₂X (ví dụ: H₂S, H₂,…), quá trình này không giải phóng O₂

* Phương trình tổng quát:

6CO₂ + 12H₂X  à  C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 12X

(điều kiện có năng lượng ánh sáng, sắc tố quang hợp)

3. Tổng hợp các phân tử lớn trong tế bào: từ các chất hữu cơ đơn giản do tế bào tự tổng hợp hoặc lấy từ nguồn thức ăn.

 

II. Phân giải các chất hữu cơ và giải phóng năng lượng trong tế bào

* Phân giải là quá trình chuyển hóa các chất phức tạp thành các chất đơn giản diễn ra trong tế bào nhờ sự xúc tác của các enzyme → Ý nghĩa: giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào; tạo ra các phân tử nhỏ là nguyên liệu của quá trình tổng hợp.

* Phân giải được thực hiện theo hai con đường là hô hấp hiếu khí và lên men (hô hấp kị khí) tùy thuộc vào điều kiện môi trường có hoặc không có O₂

1. Hô hấp tế bào (hô hấp hiếu khí)

a. Khái niệm: là một chuỗi các phản ứng ôxi hóa khử để phân giải nguyên liệu hữu cơ (chủ yếu là glucose) thành các chất đơn giản (CO₂, H₂O) và giải phóng năng lượng cho các hoạt động sống (nguyên liệu được phân giải dần dần → năng lượng được giải phóng từng phần; tốc độ của quá trình hô hấp phụ thuộc nhu cầu năng lượng của tế bào).

b. Phương trình tổng quát:   C₆H₁₂O₆ + O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Năng lượng (ATP, nhiệt lượng)

c. Các giai đoạn của hô hấp tế bào:

Giai đoạn	1. Đường phân	2. Oxy hóa pyruvic acid và chu trình Krebs	3. Chuỗi truyền electron
Vị trí xảy ra	Bào tương (Tế bào chất)	- Tế bào nhân sơ: tế bào chất - Tế bào nhân thực: chất nền của ti thể	- Tế bào nhân sơ: màng sinh chất - Tế bào nhân thực: màng trong của ti thể
Nguyên liệu	1 Glucose	2 Pyruvic acid à 2 Acetyl-coA (chu trình Krebs)	10 NADH, 2 FADH2, 6 O2
Sản phẩm	2 Pyruvic acid, 2 ATP, 2 NADH	6CO2, 8NADH, 2FADH2, 2ATP	6H2O, 28ATP

 

2. Lên men (hô hấp kị khí)

* Điều kiện: không có oxygen

* Nơi xảy ra:  tế bào chất

* Các giai đoạn:

(1) Đường phân:

- Nguyên liệu:

- Sản phẩm:

+ 2 pyruvic acid, 2NADH

+ 1 Glucose (lên men) à 2ATP

(2) Lên men (hô hấp kị khí):

- Nguyên liệu: 2 pyruvic acid

- Sản phẩm:

+ Lên men Lactic: 2 acid lactic à Ứng dụng làm sữa chua, muối chua rau củ

+ Lên men rượu: 2 ethanol + 2CO₂ à Ứng dụng làm cơm rượu

 

III. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào

 

- Quá trình tổng hợp tạo ra các hợp chất phức tạp để xây dựng tế bào và dự trữ năng lượng.

- Quá trình phân giải cung cấp năng lượng và nguyên liệu phù hợp cho quá trình tổng hợp.

→ Tổng hợp và phân giải là hai quá trình đối lập nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào và sinh vật.