I. Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào
1.
Các dạng năng lượng trong tế bào
-
Trong tế bào năng lượng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (hóa năng, điện năng,
nhiệt năng,…) nhưng dạng được tế bào sử dụng chủ yếu là năng lượng hóa năng (năng lượng dự
trữ trong các liên kết hóa học của các chất).
2. Sự chuyển hóa năng lượng trong tế
bào
- Sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào là quá
trình biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác hoặc từ năng lượng trong hợp
chất này thành năng lượng trong hợp chất khác.
→ Ví dụ: + Hóa năng chuyển
hóa thành nhiệt năng (trong hô hấp tế bào).
+ Quang năng chuyển hóa thành hóa năng (trong
quang hợp).
-
Trong tế bào, chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng
3. ATP – đồng tiền năng lượng của tế
bào
a. Cấu tạo và chức năng của ATP
- ATP là hợp chất mang năng lượng do có các nhóm phosphate chứa 2 liên kết cao năng (loại liên kết khi bẻ gãy sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng).
- Đồng thời, ADP ngay lập tức được chuyển đổi trở lại thành ATP nhờ có
enzyme ATP synthase nằm trong màng ty thể.
II.
Enzyme
1. Khái niệm và vai trò của enzyme
* Khái niệm: enzyme là chất xúc tác sinh học,
có bản chất là protein được tổng hợp trong các tế bào sống
* Chức năng:
- Enzyme xúc tác các phản ứng sinh hóa
trong điều kiện bình thường của cơ thể sống → làm tăng tốc độ
phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng → duy trì
hoạt động sống của cơ thể.
- Điều chỉnh hoạt tính của enzyme → điều chỉnh quá trình chuyển
hóa vật chất để thích ứng với môi trường.
2. Cấu trúc và cơ chế tác động của
enzyme
* Dựa vào cấu trúc,
enzyme được chia thành 2 loại:
+
Enzyme có thành phần là protein
+
Enzyme có thành phần là protein liên kết với chất không phải protein
(cofactor).
- Trong cấu trúc của
enzyme, protein là thành phần quy định chức năng của enzyme.
- Trung tâm hoạt động là
vị trí liên kết với cơ chất trên bề mặt enzyme.
* Cơ chế tác động của
enzyme:
- Sau khi phản ứng hoàn
thành, sản phẩm rời khỏi enzyme, enzyme được trở về trạng thái ban đầu và có thể
được sử dụng lại.
- Liên kết enzyme - cơ chất mang tính đặc
thù (nguyên tắc chìa khóa - ổ khóa): mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho một phản ứng.
3. Các yếu tố ảnh hưởng của đến hoạt động
xúc tác của enzyme
* Hoạt tính của enzim được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo thành từ một lượng cơ chất trên một đơn vị thời gian.
*
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim:
+ Độ pH: mỗi enzim chỉ hoạt động
trong một giới hạn pH xác định.
+ Nồng độ cơ chất: với một lượng
enzyme xác định, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì lúc đầu hoạt
tính của enzyme tăng, sau khi đạt trạng thái bão hòa, dù tăng nồng độ cơ chất
thì hoạt tính của enzyme cũng giữ nguyên
+ Nồng độ enzyme: với một lượng
cơ chất nhất định, khi nồng độ enzyme càng tăng thì hoạt tính enzyme tăng
* Chú ý:
- Khi một enzyme nào đó không được tổng hợp hoặc được
tổng hợp nhưng mất hoạt tính sẽ làm ngừng quá trình chuyển hóa, cơ chất của
enzyme đó bị tích lũy hoặc có thể được chuyển hóa thành chất khác gây độc cho tế
bào và cơ thể. Các bệnh liên quan đến enzyme được gọi là bệnh rối loạn chuyển
hóa.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Năng lượng tích luỹ trong các liên kết hoá học của các
chất hữu cơ trong tế bào gọi là
A.
Hoá năng. B. Nhiệt năng. C.
Cơ năng. D. Điện năng.
Câu 2 : Năng lượng ATP được dùng cho hoạt động nào sau đây?
A.
Tổng hợp các chất. B.
Sinh công cơ học.
C. Vận chuyển thụ động. D. Vận
chuyển chủ động.
Câu 3: Enzyme
là
A. chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản
ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.
B. chất xúc
tác hoá học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc
phản ứng.
C. chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, bị
biến đổi khi kết thúc phản ứng.
D. chất xúc
tác hóa học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, bị biến đổi khi kết thúc phản
ứng
Câu
4: Khi enzyme xúc tác phản ứng, cơ chất liên kết với
A. cofactơ. B.
protein. C. coenzyme. D.
trung tâm hoạt động.
Câu 5: Chất
tham gia phản ứng do enzyme xúc tác được gọi là
A. cơ chất. B. chất
xúc tác.
C. phức hợp enzyme - cơ chất. D. trung
tâm hoạt động.
Câu 6: Enzyme
là chất xúc tác đặc hiệu vì mỗi enzyme thường xúc tác cho
A. nhiều
phản ứng. B. một
phản ứng. C. hai
phản ứng. D. ba
phản ứng.
Câu 7: Vùng
cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất của enzyme được gọi
là
A. trung tâm hoạt động. B. phức
hợp enzyme - cơ chất.
C. phức hợp
enzyme - sản phẩm. D. cofactor.
Câu 8: Dạng
năng lượng chủ yếu trong tế bào là năng lượng
A. cơ học. B. hoá
học. C.
điện. D.
nhiệt.
Câu 9: Các
thành phần cấu tạo nên phân tử ATP gồm
A. nitrogenous
base adenine, 3 gốc phosphate, đường ribose.
B. nitrogenous base adenine, 2 gốc phosphate, đường ribose.
C. nitrogenous
base thymine, 3 gốc phosphate, đường ribose.
D. nitrogenous
base thymine, 2 gốc phosphate, đường ribose.
Câu 10: ATP
là hợp chất cao năng vì
A. liên kết giữa gốc phosphate và đường ribose trong
ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.
B. liên kết
giữa hai gốc phosphate trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.
C. liên kết
giữa gốc phosphate và base adenine trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng
ra năng lượng.
D. liên kết
giữa đường ribose và base adenine trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra
năng lượng.
Câu 11: Một trong những cơ chế tự điều chỉnh quá trình chuyển
hoá của tế bào là
A. điều chỉnh nhiệt độ của tế bào. B.
xuất hiện triệu chứng bệnh lí trong tế bào.
C.
điều hoà bằng ức chế ngược. D.
điều chỉnh nồng độ các chất trong tế bào.
Câu 12: Tế bào có thể tự điều chỉnh
quá trình chuyển hóa vật chất bằng cách nào?
A. Điều khiển hoạt tính của enzyme bằng cách
tăng nhiệt độ.
B. Điều khiển hoạt tính của enzyme bằng các chất
hoạt hóa hay ức chế.
C. Điều khiển hoạt tính của enzyme bằng cách
giảm nhiệt độ.
D. Điều khiển hoạt tính của enzyme bằng các chất
tham gia phản ứng.
Câu 13: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phân tử ATP?
A. Liên kết ngoài cùng thường dễ bị phá vỡ và ATP sẽ chuyển thành AMP.
B.
ATP liên tục được tổng hợp, vận chuyển và sử dụng trong tế bào sống.
C. Mỗi phân tử ATP có 3 liên kết cao năng.
D. ATP được cấu tạo từ 3 thành phần cơ bản: phân tử adenine, phân tử đường
deoxyribose và 3 gốc phosphate.
Câu 14: Trong
các hoạt động sau đây, có bao nhiêu hoạt động tiêu tốn năng lượng ATP?
I. Vận chuyển nước qua màng sinh chất.
II. Cầu thủ đang đá bóng.
III. Tim co bóp đẩy máu chảy vào
động mạch.
IV. Tế bào thận vận chuyển
glucose từ nước tiểu trở lại máu.
V. Tổng hợp glucose.
A.
2 B. 3 C. 4 D. 5
Câu 15: Enzyme làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách nào?
A. Liên kết với có chất tạo chất trung gian.
B. Làm biến đổi cấu hình của cơ chất.
C. Làm tăng năng lượng hoạt hoá các chất tham gia phản ứng.
D.
Làm giảm năng lượng hoạt hoá các chất tham gia phản ứng.
Câu 16: Chất ức chế cạnh tranh làm giảm hoạt tính xúc tác của
enzyme bằng cách nào sau đây?
A. Ngăn không cho enzyme giải phóng sản phẩm.
B. Ngăn cản sự cạnh tranh giữa các enzyme với nhau.
C. Sử dụng hết cơ chất của enzyme nên enzyme không có cơ chất để xúc
tác.
D.
Bám vào trung tâm hoạt động của enzyme do có cấu hình tương tự với cơ chất.
I. Enzyme pepsin có hoạt tính cao nhất ở pH = 2.
II. Enzyme Trypsin có hoạt tính cao nhất ở pH = 7.
III. Enzyme Arginase có hoạt tính cao nhất ở pH = 10.
IV. Mỗi loại enzyme thường có khoảng pH phù hợp nhất để hoạt động hiệu quả.
A.1. B.
2.
C. 3. D.
4.
CÂU HỎI TỰ LUẬN
- Đưa ra nhận xét.
- Vì sao nhiệt độ có thể ảnh
hưởng như vậy đến hoạt tính enzyme?
Trả lời
- Nhận xét:
+
Mỗi enzyme chỉ hoạt động trong một giới hạn nhiệt độ nhất định, ngoài giới hạn
này enzyme bị mất hoạt tính.
+
Mỗi enzyme có nhiệt độ tối ưu riêng.
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến
hoạt tính enzyme vì enzyme có bản chất là protein nên khi nhiệt độ quá thấp hoặc
quá cao sẽ làm protein bị biến tính. Do đó, làm enzyme bị mất hoạt tính.
Câu 2: Một số người lớn tuổi không
thể tiêu hóa được sữa, do đó khi sử dụng sữa thường bị đau bụng. Dựa vào kiến
thức đã học hãy:
- Nêu 2 nguyên nhân có thể
làm cho một số người không sử dụng được sữa?
- Trình bày thí nghiệm một cách đơn giản để chứng
minh được giả thuyết của mình.
Trả lời
- Hai nguyên nhân đó là:
+ Không có enzyme phân giải lactose.
+ Hỏng thụ thể tiếp nhận sản phẩm mà enzyme phân giải.
- Thí nghiệm chứng minh:
+ Bổ sung thêm enzyme vào người không tiêu hóa được sữa sau đó theo dõi.
+ Nếu sau khi bổ sung mà người đó lại sử dụng được sữa thì giả thuyết 1
đúng.
+ Nếu sau khi bổ sung enzyme mà người đó vẫn không sử dụng được sữa thì
có thể là do hỏng thụ thể tiếp nhận.
Câu 3: Tại sao sự sống lại chọn enzyme để xúc tác cho các phản ứng sinh hoá mà
không chọn cách làm tăng nhiệt độ để các phản ứng xảy ra nhanh hơn?
Trả lời
- Phần
lớn các phản ứng có năng lượng hoạt hóa cao. Nếu tăng nhiệt độ để các phản ứng
này xảy ra được thì đồng thời cũng làm biến tính protein và làm chết tế bào.
- Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ của tất cả các phản ứng, không
phân biệt phản ứng nào là cần thiết hay không cấn thiết.
- Enzyme được lựa chọn vì enzyme xúc tác cho phản ứng bằng cách làm giảm
năng lượng hoạt hóa của các phản ứng khiến các phản ứng xảy ra dễ dàng hơn.
- Enzyme có tính đặc hiệu với từng loại phản ứng nhất định
nên phản ứng nào cần thiết thì enzyme sẽ xúc tác để phản ứng đó xảy ra.
Câu 4. Sơ đồ dưới
đây mô tả các con đường chuyển hóa giả định. Mũi tên nét đứt chỉ sự ức chế ngược.
Nếu chất G và F dư thừa trong tế bào thì nồng độ chất nào sẽ tăng một cách bất
thường?
Trả lời
- Nếu chất F dư thừa -> ức chế ngược lên quá trình
chuyển hóa chất C thành E -> C dư thừa
- Nếu chất G dư thừa -> ức chế ngược lên quá trình
chuyển hóa chất C thành D -> C dư thừa
- Chất C dư thừa -> ức chế ngược lên quá trình chuyển
hóa chất A thành B -> A chuyển hóa thành chất H => chất H dư thừa.
Trắc nghiệm
Câu 1: Cho
các hoạt động sau:
(1) Tổng hợp các chất hoá học cần thiết cho tế bào.
(2) Vận chuyển chủ động các chất qua màng.
(3) Sinh công cơ học.
(4) Vận chuyển thụ động các chất qua màng.
Số hoạt động cần sử dụng năng lượng ATP là
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Đáp án đúng là: C
Trong các hoạt động trên, hoạt động cần sử dụng
năng lượng ATP là: (1), (2), (3).
Câu 2: Enzyme
là
A. chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản
ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.
B. chất xúc
tác hoá học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc
phản ứng.
C. chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, bị
biến đổi khi kết thúc phản ứng.
D. chất xúc
tác hóa học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, bị biến đổi khi kết thúc phản
ứng
Đáp án đúng là: A
Enzyme là chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc
độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.
Câu 3: Chất
tham gia phản ứng do enzyme xúc tác được gọi là
A. cơ chất. B. chất
xúc tác.
C. phức hợp enzyme - cơ chất. D. trung
tâm hoạt động.
Đáp án đúng là: A
Chất tham gia phản ứng do enzyme xúc tác được gọi
là cơ chất.
Câu 4: Enzyme
là chất xúc tác đặc hiệu vì mỗi enzyme thường xúc tác cho
A. nhiều
phản ứng. B. một
phản ứng. C. hai
phản ứng. D. ba
phản ứng.
Đáp án đúng là: B
Enzyme là chất xúc tác đặc hiệu vì mỗi enzyme
thường xúc tác cho một phản ứng.
Câu 5: Vùng
cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất của enzyme được gọi
là
A. trung tâm hoạt động. B. phức
hợp enzyme - cơ chất.
C. phức hợp
enzyme - sản phẩm. D. cofactor.
Đáp án đúng là: A
Phân tử enzyme có một vùng nhỏ có cấu trúc không
gian tương ứng với cơ chất, liên kết đặc hiệu với cơ chất, làm biến
đổi cơ chất được gọi là trung tâm hoạt động.
Câu 6: Dạng
năng lượng chủ yếu trong tế bào là năng lượng
A. cơ học. B. hoá
học. C.
điện. D.
nhiệt.
Đáp án đúng là: B
Dạng năng lượng chủ yếu trong tế bào là năng
lượng hoá học.
Câu 7: Các
dạng năng lượng trong tế bào có liên quan đến sự chuyển động của các phần tử
vật chất là
A. năng
lượng hoá học, năng lượng nhiệt, năng lượng cơ học.
B. năng
lượng hoá học, năng lượng điện, năng lượng cơ học.
C. năng
lượng hóa học, năng lượng điện, năng lượng nhiệt.
D. năng
lượng cơ học, năng lượng điện, năng lượng nhiệt.
Đáp án đúng là: D
Năng lượng cơ học, năng lượng điện, năng lượng nhiệt là
các dạng năng lượng trong tế bào có liên quan đến sự chuyển động của các
phần tử vật chất.
Câu 8: Sự
chuyển hoá năng lượng trong tế bào là
A. quá trình
biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
B. quá trình
biến đổi dạng năng lượng hóa năng thành dạng năng lượng nhiệt năng.
C. quá
trình biến đổi năng lượng trong hợp chất này thành năng lượng trong hợp chất
khác.
D. quá trình
biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, từ năng lượng trong hợp chất
này thành năng lượng trong hợp chất khác.
Đáp án đúng là: D
Sự chuyển hoá năng lượng trong tế bào là quá trình
biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, từ năng lượng trong hợp chất
này thành năng lượng trong hợp chất khác.
Câu 9: Các
thành phần cấu tạo nên phân tử ATP gồm
A. nitrogenous
base adenine, 3 gốc phosphate, đường ribose.
B. nitrogenous base adenine, 2 gốc phosphate, đường ribose.
C. nitrogenous
base thymine, 3 gốc phosphate, đường ribose.
D. nitrogenous
base thymine, 2 gốc phosphate, đường ribose.
Đáp án đúng là: A
Các thành phần cấu tạo nên phân tử ATP
gồm nitrogenous base adenine, 3 gốc phosphate, đường ribose.
Câu 10: ATP
là hợp chất cao năng vì
A. liên kết giữa gốc phosphate và đường ribose trong
ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.
B. liên kết
giữa hai gốc phosphate trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.
C. liên kết
giữa gốc phosphate và base adenine trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng
ra năng lượng.
D. liên kết
giữa đường ribose và base adenine trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra
năng lượng.
Đáp án đúng là: A
ATP là hợp chất cao năng vì liên kết giữa gốc phosphate
và đường ribose trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.
Tự luận
1.
Tại sao một người mắc hội chứng không dung nạp lactose thì không thể tiêu hóa
được sữa?
→ Những người mắc hội chứng không dung nạp lactose cơ
thể không sản sinh enzyme lactase để phân giải đường lactose có trong sữa thành
glucose và galactose nên cơ thể không hấp thụ được loại đường này.
2.
Hãy kể tên một số bệnh rối loạn chuyển hóa hiện nay do enzyme.
→ Một số bệnh rối loạn chuyển hóa do enzyme:
-
Bệnh Phenulketonuria: do cơ thể thiếu hụt enzyme phenylolanine hydroxylase nên
không thể chuyển hoá phenylalanine thành tyrosine.
-
Bệnh tay - Sachs: do cơ thể thiếu hụt enzyme hexosaminidose A nên không phân huỷ
được lipid dẫn đến lipid tích tụ quá mức trong não.
2.
Tại sao cơ thể động vật có thể tiêu hoá được rơm, cỏ, củ,... có thành phần là tỉnh
bột và cellulose, trong khi con người có thể tiêu hoá được tinh bột nhưng lại
không thể tiêu hoá được cellulose?
→ Trong cơ thể động vật ăn cỏ có cả enzyme
amylase trong ống tiêu hoá và enzyme cellulase do vi sinh vật cộng sinh trong ống
tiêu hoá tiết ra nên chúng có khả năng tiêu hoá cả tinh bột lẫn cellulose. Ở
người chỉ có enzyme amylase mà không có hệ vi sinh vật cộng sinh tiết cellulase
nên chỉ tiêu hóa được tinh bột mà không tiêu hóa được cellulose.
3.
Móng giò hầm đu đủ xanh là một món ăn không chỉ thơm ngon, bổ dưỡng mà còn giúp
các bà mẹ sau sinh có nhiều sữa. Một điều thú vị hơn là khi hầm móng giò với đu
đủ xanh thì móng giò sẽ mềm hơn so với khi hầm với các loại rau, củ khác.
Nguyên nhân nào dẫn đến hiện tượng trên?
→
Do trong đu đủ xanh có chứa enzyme papain, enzyme này có khả năng phân giải
protein trong móng giò nên giúp móng giò mềm hơn.
