Tóm tắt Lý thuyết Sinh 10: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào

Với tóm tắt lý thuyết Sinh 10 Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Sinh học 10.

Lý thuyết Sinh 10 Kết nối tri thức 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 các con đường phân giải

• Khải niệm phân giải các chất: Phân giải các chất trong tế bào 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 được giải phóng sẽ chuyển thành năng lượng tích lũy trong phân tử ATP và một phần sẽ giải phóng dưới dạng nhiệt năng).

Minh họa quá trình phân giải tinh bột

• Vai trò: Quá trình phân giải sẽ giải phóng ra năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào, đồng thời, tạo ra các phân tử nhỏ là nguyên liệu của quá trình tổng hợp.

• Quá trình phân giải diễn ra theo ba con đường:

  • Hô hấp tế bào (hô hấp hiếu khí), cần sự tham gia của O2.
  • Hô hấp kị khí, tương tự hô hấp hiếu khí nhưng không cần tới O2.
  • Lên men, không có chuỗi truyền electron.

2. Hô hấp tế bào

a) Khái niệm và bản chất của hô hấp tế bào

• Hô hấp tế bào là quá trình phân tử đường bị phân giải hoàn toàn thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước với sự tham gia của O2, đồng thời giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động của tế bào.

Sơ đồ tóm tắt quá trình phân giải hiếu khí phân tử đường trong tế bào nhân thực

• Hô hấp tế bào là con đường phân giải mang lại hiệu quả năng lượng cao nhất.

• Bản chất của quá trình hô hấp tế bào là một chuỗi các phản ứng oxy hóa khử, trong đó năng lượng hóa năng trong phân tử đường sẽ được giải phóng từ từ qua các giai đoạn và chuyển thành dạng năng lượng dễ sử dụng hơn trong phân tử ATP, đồng thời giải phóng năng lượng dạng nhiệt.

b) Phương trình tổng quát

Phương trình tổng quát khi phân giải một phân tử C6H12O6 qua hô hấp tế bào:

c) Cơ chế

Ở sinh vật nhân thực, quá trình hô hấp tế bào diễn ra trong tế bào chất và ti thể, gồm ba giai đoạn: đường phân, chu trình Krebs, chuỗi truyền electron.

• Đường phân: xảy ra trong tế bào chất và không có sự tham gia của O2. Trong quá trình này, mỗi phân tử đường glucose (hợp chất 6 carbon) được phân giải thành hai phân tử pyruvate (hợp chất 3 carbon), đồng thời tạo 2 phân tử NADH và 2 phân tử ATP.

Sơ đồ đường phân (a) và con đường tổng hợp ATP trong đường phân (b)

• Chu trình Krebs: xảy ra trong chất nền của ti thể. Mỗi phân tử pyruvate chuyển hóa thành một phân tử acetyl-coA đi vào chu trình Krebs giải phóng 2 phân tử CO2, 3 NADH, 1 FADH2 và 1 ATP.

Sơ đồ tóm tắt chu trình Krebs

• Chuyễn chuyền electron: diễn ra ở màng trong ti thể, đây là giai đoạn thu được nhiều ATP nhất. Trong đó, các phân tử NADH và FADH2 được sinh ra trong giai đoạn đường phân và chu trình Krebs sẽ bị oxy hóa qua một chuỗi phản ứng oxy hóa khử để tạo ra ATP và nước.

Chuỗi truyền electron trong hô hấp tế bào

3. Lên men

• Lên men là quá trình phân giải không hoàn toàn phân tử đường để tạo năng lượng mà không có sự tham gia của O2 và chuỗi truyền electron.

• Vị trí diễn ra: diễn ra trong tế bào chất.

• Diễn biến: gồm giai đoạn đường phân và lên men.

Sơ đồ tóm tắt 2 con đường lên men lactate và ethanol

• Giai đoạn đường phân (tương tự như hô hấp hiếu khí): xảy ra trong tế bào chất của tế bào. Quá trình này tạo ra được 2 pyruvate, 2 ATP, 2 NADH.

• Giai đoạn lên men: xảy ra trong tế bào chất của tế bào, electron từ glucose qua NADH được truyền đến phân tử hữu cơ khác. Trong đó: Quá trình lên men lactate: pyruvate nhận electron từ NADH và tạo ra sản phẩm là muối lactate. Quá trình lên men ethanol: phân tử hữu cơ acetaldehyde là chất nhận electron từ NADH để tạo ra sản phẩm cuối cùng là ethanol. → Kết quả của quá trình lên men, 1 phân tử glucose chỉ tạo ra 2 phân tử ATP, ít hơn rất nhiều so với hô hấp hiếu khí.

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

1. Khái quát về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào

• Khái niệm: Tổng hợp các chất trong tế bào là sự hình thành hợp chất phức tạp từ các chất đơn giản và tiêu tốn năng lượng → Quá trình tổng hợp các chất cũng chính là quá trình tích lũy năng lượng trong các liên kết hóa học của sản phẩm mới được tổng hợp.

• Ví dụ:

  • Các phân tử nucleic acid được hình thành từ phản ứng sinh tổng hợp tạo liên kết phosphodiester giữa các đơn phân nucleotide.
  • Các phân tử protein hay các chuỗi polypeptide được tạo thành từ sự kết hợp của nhiều amino acid với nhau bằng các liên kết peptide trong quá trình sinh tổng hợp protein.
  • Tinh bột, glycogen, chitin,… được tổng hợp từ các đường đơn như glucose, fructose, galactose,…

Sinh tổng hợp các phân tử lớn trong tế bào

• Vai trò: Trong tế bào và cơ thể sống, quá trình tổng hợp giúp tạo ra các hợp chất phức tạp xây dựng nên tế bào và cơ thể sống, đồng thời, cung cấp cho các hoạt động sống khác.
• Nguồn năng lượng và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp đều bắt nguồn từ các sinh vật tự dưỡng như thực vật, tảo, một số vi khuẩn.

2. Vai trò của quang hợp trong tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng trong tế bào thực vật

a) Khái niệm

• Quang hợp là quá trình mà thực vật và các sinh vật quang tự dưỡng khác chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng nhờ tế bào có hệ săc tố có khả năng hấp thu ánh sáng.

Quang hợp ở thực vật

b) Phương trình tổng quát

• Quang hợp ở thực vật sử dụng khí CO2 và nước, dưới tác dụng của ánh sáng do diệp lục hấp thu để tổng hợp thành carbohydrate và giải phóng khí O2.