KÍNH CHÀO THẦY CÔ
CÙNG CÁC EM HỌC SINH

Môn: Sinh học
Giáo viên:

Bài 14

PHÂN GIẢI VÀ TỔNG HỢP
CÁC CHẤT TRONG TẾ BÀO

ATP

VIDEO 1

ATP

Mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể cần năng lượng ATP. Phân
tử ATP như viên pin sạc. Vậy năng lượng nạp vào phân tử ATP cung
cấp cho các hoạt động sống được cơ thể lấy từ quá trình nào?

Nội Dung
Phân giải các chất và giải phóng
năng lượng trong tế bào

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

VIDEO 2

Phân Giải Các Chất Và Giải Phóng
Năng Lượng Trong Tế Bào
Khái niệm phân giải các chất
và các con đường phân giải
Hô hấp tế bào
Lên men

Khái niệm phân giải các chất và các con đường phân giải
Phân giải các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa

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 được giải phóng sẽ
chuyển thành năng lượng tích
luỹ trong phân tử ATP và một
phần sẽ giải phóng ra dưới dạng
nhiệt năng

Khái niệm phân giải các chất và các con đường phân giải

Các phân tử sinh học nhỏ và
năng lượng từ ATP được tạo ra
từ quá trình phân giải lại có thể
được sử dụng để tổng hợp nên
các phân tử sinh học mới cho tế
bào. Một phân tử sinh học được
xem là nguồn nguyên liệu có giá
trị khi quá trình phân giải nó tạo
ra được lượng lớn ATP

VIDEO 3

Khái niệm phân giải các chất và các con đường phân giải
Carbohydrate là một trong số nguyên liệu chính được tế bào sử
dụng trong quá trình phân giải

Quá trình phân giải đường diễn ra theo ba con đường

Hô hấp tế bào

Hô hấp kị khí

Lên men

(hô hấp hiếu khí)
cần sự tham gia của O2

không cần tới O2

không có chuỗi truyền
electron

VIDEO 4

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

VIDEO 5

Bản chất của quá trình
này là một chuỗi các phản
ứng oxy hoá khử, trong
đó năng lượng dạng hoá
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
năng

Phương trình tổng quát của quá trình phân giải hoàn toàn một phân
tử đường glucose được biểu diễn

Phân giải hiếu khí trong tế bào gồm những giai đoạn chính nào?
Đặc trưng của mỗi giai đoạn này là gì?
Toàn bộ quá trình phân giải hiếu khí phân tử đường glucose được
chia thành ba giai đoạn chính

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 6
carbon được phân giải thành
hai phần pyruvate 3 carbon,
đồng thời tạo ra 2 phân tử
NADH và 2 phân tử ATP

Mỗi phân tử pyruvate (phân
tử 3 carbon) chuyển hoá
thành mộtphân tử acetylCoA (phân tử 2 carbon) đi
vào chu trình Krebs giải
phóng ra 2 phân tử CO2, 3
NADH,1 FADH2 và 1 ATP

Như vậy, qua đường phân và chu trình Krebs, năng lượng hoá học
trong các phân tử lớn, phức tạp đã được chuyển sang các liên kết hoá
học ở các phân tử nhỏ dưới dạng dễ chuyển đổi và sử dụng hơn

Chuỗi truyền electron diễn ra ở màng trong ti thể. Trong giai đoạn này,
các phân tử NADH và FADH,được sinh ra trong giai đoạn đường phân
và chu trình Krebs sẽ bị oxy hoá qua một chuỗi phản ứng oxy hoá khử để
tạo ra ATP và nước.

Đây là giai đoạn thu được nhiều ATP nhất trong quá trình hô hấp

Toàn bộ năng lượng hoá học của một phân tử glucose được giải
phóng trong quá trình hô hấp hiếu khí sẽ được chuyển sang liên kết
hoá học dễ sử dụng hơn trong khoảng 30 đến 32 phân tử ATP và
một phần chuyển thành nhiệt năng duy trì nhiệt độ phù hợp cho các
phản ứng sinh hoá khác
Trong điều kiện thực nghiệm tối ưu, 1 phân tử glucose trải qua quá
trình hô hấp hiếu khí có thể tạo được khoảng 36 đến 38 phân tử
ATP

Chu trình Krebs và chuỗi truyền electron

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

Trình bày các giai đoạn của quá trình lên men.
Quá trình này gồm hai giai đoạn
Đường phân
Lên men
Giai đoạn đường phân diễn ra
tương tự như hô hấp hiếu khí
Trong giai đoạn lên men,
electron từ glucose qua NADH
được truyền đến phân tử hữu
cơ khác

Các tế bào vi khuẩn có
nhiều kiểu lên men, còn
các tế bào nhân thực có
hai kiểu lên men chính
Lên men lactate

Lên men enthanol

Nêu sự khác nhau giữa lên men rượu và lên men lactate
Lên men lactate

Lên men rượu

Tế bào động vật và người
thường chỉ sử dụng con
đường lên men lactate

Tế bào thực vật chủ yếu lên
men ethanol (rượu)

Nêu sự khác nhau giữa lên men rượu và lên men lactate
Lên men lactate

Lên men rượu

Pyruvate nhận electron từ NADH
và tạo ra sản phẩm là muối lactate

Phân tử hữu cơ acetaldehyde là
chất nhận electron từ NADH để
tạo ra sản phẩm là ethanol

ATP

Glucose
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

So sánh phân giải hiếu khi và lên men trong tế bào động vật
Giải thích sự khác biệt này
Phân giải hiếu khí

Lên men

Lorem ipsum dolor sit amet,
consectetuer adipiscing elit.
Maecenas porttitor congue

Lorem ipsum dolor sit amet,
consectetuer adipiscing elit.
Maecenas porttitor congue massa.

Tổng Hợp Các Chất Và Tích Lũy
Năng Lượng Trong Tế Bào
Khái quát về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Vai trò của quang hợp trong tổng hợp các chất và tích lũy năng
lượng trong tế bào thực vật
Vai trò của quang khử trong tổng hợp các chất và tích lũy năng
lượng ở vi khuẩn
Vai trò hóa tổng hợp trong tổng hợp các chất và tích lũy năng
lượng ở vi khuẩn
Mối quan hệ giữa quá trình phân giải và quá trình tổng hợp
trong tế bào

Tổng hợp các chất trong tế bào

Khái quát về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Tổng hợp các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa
cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Tổng hợp là sự hình thành hợp
chất phức tạp từ các chất đơn
giản và tiêu tốn năng lượng

Khái quát về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Tổng hợp các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa
cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào

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, đồng thời cung
cấp cho các hoạt động sống khác

Khái quát về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Tổng hợp các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa
cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào
Những đại phân tử sinh học là các polymer (protein, các nucleic acid
và carbohydrate) được tổng hợp từ các đơn phân nhờ các enzyme
xúc tác chuyên biệt và nguồn năng lượng ATP

Protein

Nucleic acid

Carbohydrate

Enzyme

ATP

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
popypeptide 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

Phân tử lipid được tổng hợp từ
các phân tử acid béo và glycerol

Các đường đôi hay đường đa như
tinh bột, glycogen, chitin,... được
tổng hợp từ các đường đơn như
glucose, fructose, galactose,...

Nguồn năng lượng và nguyên liệu cho các
quá trình tổng hợp đều bắt nguồn từ các
sinh vật tự dưỡng như thực vật, tảo và
một số vi khuẩn
Các sinh vật này có khả năng chuyển
năng lượng ánh sáng hoặc năng lượng từ
các phản ứng hoá học thành năng lượng
hoá học trong quá trình tổng hợp đường
glucose từ các chất vô cơ đơn giản
Quá trình tổng hợp các chất cũng chính là quá trình tích luỹ năng lượng
trong các liên kết hoá học của sản phẩm mới được tổng hợp

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

Quang hợp là quá trình tổng hợp quan trọng nhất đối với hệ
thống sống. Đây là quá trình mà thực vật và các sinh vật quang
tự dưỡng khác chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng
hoá học trong các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng nhờ tế bào
có lục lạp chứa chất diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng

Quang hợp ở thực vật sử dụng khí CO2 và nước, dưới tác dụng
của ánh sáng do diệp lục hấp thụ để tổng hợp nên carbohydrate
và giải phóng O2
Quá trình này có thể được diễn tả tổng quát
Quá trình quang hợp xảy ra theo hai pha kế tiếp nhau:
Pha sáng xảy ra ở màng thylakoid
Pha sáng pha tối diễn ra theo chu trình
Calvin xảy ra ở chất nền của lục lạp

Trong pha sáng, các photon ánh sáng đập vào các diệp lục làm electron
cao năng của chúng bật ra và chuyển qua chuỗi truyền electron tạo ra
ATP và NADPH.
Quá trình này đã chuyển năng lượng ánh sáng thành điện năng và sau
đó là hoá năng trong phân tử ATP và NADPH
Năng lượng từ các photon ánh sáng cũng làm phân li nước giải phóng
electron, H+ và O2
Electron sẽ bù vào electron đã mất ở diệp lục, H+ được sử dụng tạo ra
sự chênh lệch gradient H+ giữa hai phía màng thylakoid nhờ đó tổng
hợp được ATP.
Như vậy, trong quá trình quang phân li nước, năng lượng ánh sáng cũng
đã biến đổi thành thế năng và sau đó là hoá năng trong ATP

Sản phẩm của pha sáng là ATP và NADPH được sử dụng trong chu trình
Calvin - chuỗi các phản ứng không sử dụng trực tiếp năng lượng từ ánh
sáng nên còn gọi là pha tối của quang hợp

Trong pha tối, CO2 sẽ bị khử thành
carbohydrate. Cứ 3 phân tử CO2 đi vào
chu trình Calvin sẽ được năng lượng
của ATP và NADPH chuyển đổi thành
một phân tử đường 3 carbon(G3P).
Hai phân tử G3P kết hợp lại tạo thành
một phân tử glucose. Các phân tử G3P
từ chu trình Calvin còn được sử dụng
để tổng hợp các phân tử hữu cơ khác
cho tế bào như amino acid, liquid,...
Như vậy, ở pha tối, năng lượng trong liên kết kém bền vững
từ ATP và NADPH đã được chuyển sang liên kết bền vững
hơn ở các phân tử hữu cơ phức tạp

Vai trò của quang khử trong tổng hợp các chất và tích lũy
năng lượng ở vi khuẩn
Một số loại vi khuẩn màu lục và màu tía vẫn
dùng năng lượng ánh sáng để khử CO2, nhưng
lại không dùng H2O làm nguồn cung cấp H và
electron như trong quá trình quang hợp ở cây
mà dùng H2 S, S, H2 và một số chất hữu cơ
khác. Quá trình quang hợp kiểu này không giải
phóng ra O2 nên còn gọi là quang hợp không
tạo O2 hay còn gọi là quang khử

Vai trò của quang khử trong tổng hợp các chất và tích lũy
năng lượng ở vi khuẩn

Quang khử ở vi khuẩn
đã chuyển năng lượng
ánh sáng thành năng
lượng hoá học mà
không cần đến nước

Kết quả của quá trình này không chỉ cung cấp nguồn thức ăn cho các sinh
vật dị dưỡng mà còn giúp các vi khuẩn quang khử thích nghỉ với nhiều môi
trường sống khác nhau, đồng thời góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường

Vai trò hóa tổng hợp trong tổng hợp các chất và tích lũy
năng lượng ở vi khuẩn
Quá trình cố định CO2 thành các chất
hữu cơ nhờ sử dụng năng lượng sinh
ra từ các phản ứng oxy hoá các hợp
chất vô cơ gọi là hoá tổng hợp
Những sinh vật tổng hợp các chất hữu
cơ theo con đường này được gọi là sinh
vật hoá tổng hợp hay hoá tự dưỡng

Các vi khuẩn hoá tổng hợp tiết ra enzyme xúc
tác cho các phản ứng oxy hoá các hợp chất vô
cơ và giải phóng năng lượng
Một phần năng lượng này được vi khuẩn sử
dụng để đồng hoá CO2 thành các chất hữu cơ
cần thiết
Trong trường hợp này, năng lượng hoá học
trong các phân tử vô cơ đã được chuyển thành
năng lượng hoá học trong phân tử hữu cơ, tạo
nguồn dinh dưỡng mà các sinh vật dị dưỡng có
thể sử dụng được
Phương trình tổng quát
của hoá tổng hợp