Sinh học 10 Cánh diều Ôn tập chủ đề 6: Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở tế bào

1.1. Trao đổi chất qua màng sinh chất

a. Khái niệm

Trao đổi chất ở tế bào là quá trình tế bào trao đổi các chất như chất dinh dưỡng, chất thải. với môi trường.

b. Vận chuyển thụ động qua màng sinh chất

– Vận chuyển thụ động là sự vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp (theo chiều gradient nồng độ).

Hình 9.5. Sự vận chuyển các chất qua màng bằng khuếch tán tăng cường

Hình 9.7. Sự thẩm thấu ở tế bào hồng cầu và tế bào thịt là khi ngâm trong các dung dịch có nồng độ khác nhau

– Vận chuyển thụ động qua màng sinh chất bao gồm sự khuếch tần đơn giản của các chất qua lớp phospholipid kép, khuếch tán tăng cường với sự tham gia của protein vận chuyển và thẩm thấu của các phân tử nước.

c. Vận chuyển chủ động qua màng sinh chất

Hình 9.8. Sự vận chuyển chủ động qua màng

Vận chuyển chủ động là sự vận chuyển các chất qua màng ngược gradient nồng độ và tiêu tốn năng lượng. Vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động đảm bảo cung cấp các chất cần thiết cho tế bào và điều hoà nồng độ các chất hai bên màng sinh chất.

d. Sự nhập bào và xuất bào

Sự nhập bào và xuất bào đều là hình thức vận chuyển chủ động các phân tử lớn như protein, polysaccharide hay lượng lớn chất lỏng và thậm chí cả tế bào. Trong nhập bào, màng tế bào lõm vào hình thành các túi bao quanh các phân tử lớn hay tế bào (thực bào), nước và các chất hoà tan (ẩm bào). Trong xuất bào, các túi mang các phân tử di đến màng, nhập với màng và giải phóng chúng ra bên ngoài.

1.2. Sự chuyển hóa năng lượng và enzyme

Bài 10: Sự chuyển hóa năng lượng và enzyme

a. Sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào

Hình 10.2. Sự chuyển hoá năng lượng trong một số hoạt động sống của tế bào

– Trong tế bào, năng lượng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng dạng chủ yếu là năng lượng hoá học. Sự chuyển hoá năng lượng trong tế bào là quá trình biến đổi năng lượng tử dạng này sang dạng khác, từ năng lượng trong hợp chất này thành năng lượng trong hợp chất khác.

Hình 10.5. Chu trình phân giải và tổng hợp ATP

– ATP là nucleotide có ba góc phosphate, là “đồng tiền” năng lượng của tế bào. Khi ATP bị phân giải, năng lượng được chuyển hoá cho các hoạt động của tế bào. ATP được tổng hợp từ sự chuyển hoá năng lượng trong quá trình phân giải các hợp chất.

b. Enzyme

– Enzyme là chất xúc tác sinh học đặc hiệu làm tăng tốc độ phản ứng, không bị biến đổi khi kết thúc phản ứng.

Hình 10.6. Ví dụ về cơ chế tác động của enzyme trong phản ứng phân giải

– Enzyme có cấu tạo chủ yếu là protein, ngoài ra có thể thêm cofactor (ion kim loại và hợp chất hữu cơ – coenzyme).

– Khi xúc tác, enzyme liên kết với cơ chất tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất và biến đổi cơ chất thành sản phẩm. Hoạt động xúc tác của enzyme chịu tác động bởi nhiều yếu tố như nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, độ pH, chất hoạt hoá và chất ức chế.

1.3. Tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào

Bài 11: Tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào

a. Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng trong tế bào

Tổng hợp là quá trình chuyển hoá những chất đơn giản thành chất phức tạp diễn ra trong tế bào nhờ sự xúc tác của enzyme. Trong quá trình đó, năng lượng được tích luỹ trong các hợp chất hữu cơ. Tổng hợp các chất được thực hiện thông qua các con đường: quang tổng hợp, hóa tổng hợp và quang khử.

Hình 11.2. Hai giai đoạn tổng hợp các chất trong tế bảo

Quang tổng hợp

Hình 11.3. Sơ đồ tổng quát của quá trình quang tổng hợp diễn ra ở lục lạp

– Pha sáng trong quang hợp được tóm tắt bằng phương trình:

\({H_2}O + ADP + Pi + NADP{\text{ }}\xrightarrow[{STQH}]{{NLAS}}{\text{ }}ATP + NADPH{\text{ }} + {\text{ }}{H^ + }{\text{ + }}1/2{\text{ }}{{\text{O}}_{\text{2}}}\)

Hình 11.4. Chuỗi truyền electron trong pha sáng của quá trình quang tổng hợp

– Phương trình tổng quát của chu trình Calvin:

\(6{\text{ }}C{O_2}\; + 12{\text{ }}NADPH{\text{ }} + {\text{ }}18{\text{ }}ATP{\text{ }}{C_6}{H_{12}}{O_{6\;}} + {\text{ }}18{\text{ }}ADP + {\text{ }}18{\text{ }}Pi{\text{ }} + {\text{ }}12{\text{ }}NAD{P^ + }\)

Hình 11.5. Chu trình Calvin

Hoá tổng hợp và quang khử

– Hóa tổng hợp là quá trình tế bào chuyển hoá năng lượng từ các phản ứng oxi hoá – khử thành năng lượng tích luỹ trong các hợp chất hữu cơ.

– Quang khử là quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn nhờ các sắc tổ quang hợp nằm trên mảng tế bào. Khác với quang hợp, quá trình cố định CO2 trong trường hợp này thường được thực hiện trong điều kiện không có O2theo phương trình tổng quát

\(C{O_2} + 12{H_2}X\xrightarrow[{STQH}]{{NLAS}}{C_6}{H_{12}}{O_6} + {H_2}O + 12X\)

Tổng hợp các phân tử lớn trong tế bào

Hình 11.6. Sinh tổng hợp các phân tử lớn trong tế bào

b. Phân giải các chất và giải phóng năng lượng trong tế bào

Phân giải là quá trình chuyển hoá các chất phức tạp thành các chất đơn giản diễn ra trong tế bào nhờ sự xúc tác của enzyme. Quá trình phân giải sẽ giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào. Phân giải được thực hiện theo 2 con đường: hô hấp, lên men.

Hô hấp tế bào

Phương trình tổng quát hô hấp tế bào

\({C_6}{H_{12}}{O_6} + 6{O_2} \to 6C{O_2} + 6{H_2}O + \) + năng lượng (ATP + Q)