NỘI DUNG BÀI HỌC
Tài Liệu Học Tập Môn Sinh Học Lớp 10
NGUỒN CẤU TRÚC BÀI HỌC VÀ KIẾN THỨC ĐƯỢC LẤY TỪ SGK KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG - NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM
BÀI 14. PHÂN GIẢI VÀ TỔNG HỢP CÁC CHẤT TRONG TẾ BÀO
I. PHÂN GIẢI CÁC CHẤT VÀ GIẢI PHÓNG NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO
1. Khái niệm phân giải các chất và con đường phân giải
Khái niệm: Phân giải là quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn, đồng thời giải phóng năng lượng.
- Một phần năng lượng giải phóng được chuyển thành năng lượng tích lũy trong phân tử ATP.
- Một phần giải phóng ra dưới dạng nhiệt năng.
Nguyên liệu
Các phân tử sinh học nhỏ và năng lượng từ ATP tạo ra lại có thể dùng để tổng hợp nên các chất mới cho tế bào. Carbohydrate (đường) là một trong số nguyên liệu chính được tế bào sử dụng.
Ba con đường phân giải đường chính:
- Hô hấp tế bào (Hô hấp hiếu khí): Cần sự tham gia của $O_2$.
- Hô hấp kị khí: Tương tự hô hấp hiếu khí nhưng không cần tới $O_2$.
- Lên men: Không có chuỗi truyền electron.
2. Hô hấp tế bào
Khái niệm
Hô hấp tế bào là quá trình phân giải hoàn toàn glucose nhờ $O_2$ để tạo:
- $CO_2$
- $H_2O$
- ATP (năng lượng)
- Nhiệt
Phương trình tổng quát:
$C_6H_{12}O_6$ + $6O_2$ → $6CO_2$ + $6H_2O$ + ATP + Nhiệt
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.
Hô hấp tế bào gồm 3 giai đoạn:
1. Đường phân
- Diễn ra: Tế bào chất.
- Không cần $O_2$.
- Glucose > 2 pyruvate.
Thu được:
- 2 ATP
- 2 NADH
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.
2. Chu trình Krebs
- Diễn ra: Chất nền ti thể.
- Pyruvate tiếp tục bị phân giải.
Tạo:
- $CO_2$
- NADH
- $FADH_2$
Một ít ATP
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.
3. Chuỗi truyền electron
- Diễn ra: Màng trong ti thể.
- NADH và FADH₂ truyền electron để tạo nhiều ATP nhất.
- $O_2$ kết hợp với $H^+$ tạo $H_2O$.
( 1 glucose tạo khoảng 36–38 ATP.)
3. Lên men
Khái niệm
- Lên men là quá trình phân giải glucose không cần $O_2$.
- Chỉ tạo 2 ATP, ít năng lượng hơn hô hấp tế bào.
Có 2 kiểu lên men
a) Lên men lactate
Sản phẩm: Axit lactic (lactate).
Gặp ở:
-
- Cơ người khi thiếu $O_2$.
- Một số vi khuẩn.
b) Lên men ethanol
Sản phẩm:
-
- Ethanol
- $CO_2$
Gặp ở:
-
- Nấm men.
- Một số tế bào thực vật.
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.
II. TỔNG HỢP CÁC CHẤT VÀ TÍCH LUỸ NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO
1. Khái quát về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Khái niệm
- Tổng hợp là quá trình tạo chất phức tạp từ chất đơn giản, cần enzyme và ATP.
Ví dụ
- Protein < axit amin.
- DNA, RNA < nucleotide.
- Lipit < glycerol + axit béo.
- Tinh bột, glycogen < glucose.
Ý nghĩa
- Xây dựng tế bào và cơ thể.
- Tích lũy năng lượng trong các liên kết hóa học.
2. Vai trò của quang hợp trong tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng
Khái niệm
Quang hợp là quá trình thực vật dùng ánh sáng để tạo chất hữu cơ từ $CO_2$ và $H_2O$, đồng thời giải phóng $O_2$.
Phương trình quang hợp
$6CO_2$ + $6H_2O$ → $C_6H_{12}O_6$ + $6O_2$
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.
Quang hợp gồm 2 pha
1. Pha sáng (Tạo năng lượng)
- Diễn ra: Màng thylakoid của lục lạp.
- Cần: Ánh sáng.
Quá trình
- Diệp lục hấp thụ ánh sáng.
- Nước ($H_2O$) bị phân li.
- Giải phóng $O_2$.
- Tạo ATP và NADPH.
Kết quả
ATP và NADPH được tạo ra để cung cấp năng lượng cho pha tối.
2. Pha tối (Chu trình Calvin - Tạo đường)
- Diễn ra: Chất nền (stroma) của lục lạp.
- Không dùng trực tiếp ánh sáng, nhưng cần ATP và NADPH do pha sáng tạo ra.
Quá trình
- CO₂ được cố định vào chu trình Calvin.
- ATP và NADPH cung cấp năng lượng.
- Tạo đường G3P, sau đó tổng hợp thành glucose.
Kết quả
Tạo glucose và các chất hữu cơ khác.
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.
3. Vai trò của quang khử trong tổng hợp các chất và luỹ năng lượng ở vi khuẩn
Khái niệm
Quang khử là quá trình vi khuẩn sử dụng năng lượng ánh sáng để khử $CO_2$ thành chất hữu cơ mà không dùng $H_2O$ nên không tạo $O_2$.
Ví dụ
Vi khuẩn dùng $H_2S$, $S$, $H_2$ làm chất cho electron thay cho nước.
Ý nghĩa
- Tạo chất hữu cơ cho sinh vật dị dưỡng.
- Giúp vi khuẩn thích nghi môi trường.
- Góp phần giảm ô nhiễm môi trường.
4. Vai trò của hoá tổng hợp trong tổng hợp các chất và tích luỹ năng lượng ở vi khuẩn
Khái niệm
Hóa tổng hợp là quá trình vi khuẩn sử dụng năng lượng từ phản ứng oxi hóa chất vô cơ để tổng hợp chất hữu cơ từ $CO_2$.
Ví dụ
- Vi khuẩn lưu huỳnh: $H_2S$ > $S$ > $H_2SO_4$
- Vi khuẩn nitrat hóa: $NH_3$ > $NO_2^-$ > $NO_3^-$
- Vi khuẩn sắt: $Fe^{2+}$ > $Fe^{3+}$
Ý nghĩa
- Tham gia chu trình vật chất (N, S…).
- Cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.
- Góp phần làm sạch môi trường, hình thành khoáng sản.
5. Mối quan hệ giữa quá trình phân giải và quá trình tổng hợp trong tế bào
Khái niệm
- Tổng hợp: tạo chất phức tạp từ đơn giản > tích lũy năng lượng.
- Phân giải: phân hủy chất phức tạp > giải phóng năng lượng.
Ví dụ
- Tổng hợp: protein từ axit amin
- Phân giải: glucose > $CO_2$ + $H_2O$ + năng lượng
Ý nghĩa
- Cung cấp năng lượng cho tế bào.
- Xây dựng và duy trì hoạt động sống.
- Hai quá trình liên hệ chặt chẽ với nhau.
Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.