Phân Giải & Tổng Hợp Các Chất Trong Tế Bào
Hô hấp tế bào · Lên men · Quang hợp · Quang khử & Hóa tổng hợp · Mối quan hệ phân giải – tổng hợp
Carbohydrate (đặc biệt là glucose) là nguyên liệu chính của quá trình phân giải. Đường được phân giải theo 3 con đường:
| Con đường | Đặc điểm chính |
|---|---|
| Hô hấp tế bào (hiếu khí) | Cần $O_2$, phân giải hoàn toàn glucose → $CO_2 + H_2O$ |
| Hô hấp kị khí | Tương tự hiếu khí nhưng không cần $O_2$ |
| Lên men | Không cần $O_2$, không có chuỗi truyền electron |
Hô hấp tế bào là quá trình phân giải hoàn toàn glucose thành $CO_2$ và $H_2O$ với sự tham gia của $O_2$, giải phóng năng lượng cung cấp cho hoạt động sống.
3 giai đoạn kế tiếp nhau:
Tế bào chất
KREBS
Chất nền ti thể
ELECTRON
Màng trong ti thể
| Giai đoạn | Vị trí | Sản phẩm chính (từ 1 glucose) | ATP |
|---|---|---|---|
| Đường phân | Tế bào chất | 2 pyruvate (3C) + 2 NADH | 2 |
| Chu trình Krebs | Chất nền ti thể | 4 $CO_2$ + 6 NADH + 2 $FADH_2$ | 2 |
| Chuỗi truyền $e^-$ | Màng trong ti thể | $6 H_2O$ (cần $6 O_2$) | 26–28 |
| Tổng cộng | 30–32 ATP / 1 phân tử glucose | 30–32 | |
• Hô hấp tế bào KHÔNG chỉ xảy ra ở ti thể — đường phân xảy ra ở tế bào chất.
• Chuỗi truyền electron tạo ra NHIỀU ATP NHẤT (chiếm phần lớn tổng ATP).
• Trong điều kiện thực nghiệm tối ưu có thể đạt 36–38 ATP/glucose.
Lên men là quá trình phân giải KHÔNG hoàn toàn glucose để tạo năng lượng, không cần $O_2$ và không có chuỗi truyền electron. Quá trình gồm 2 giai đoạn: đường phân (giống hô hấp hiếu khí) và giai đoạn lên men.
• Sản phẩm: lactate
• ATP: 2 ATP
• Đối tượng: tế bào động vật, người (cơ co thiếu $O_2$); một số vi khuẩn lactic
• Sản phẩm: ethanol + $CO_2$
• ATP: 2 ATP
• Đối tượng: nấm men, một số tế bào thực vật, vi khuẩn
• Làm lạnh (2–8°C): enzyme hoạt động kém, vi sinh vật bị ức chế.
• Sấy khô: thiếu nước → mọi hoạt động sống chậm/ngừng.
• Hút chân không, bảo quản trong khí có nồng độ $CO_2$ cao.
| Quá trình tổng hợp | Đơn phân | Liên kết | Sản phẩm |
|---|---|---|---|
| Nucleic acid | Nucleotide | Phosphodiester | DNA, RNA |
| Protein | Amino acid | Peptide | Polypeptide |
| Lipid | Acid béo + glycerol | Ester | Phân tử lipid |
| Polysaccharide | Đường đơn (glucose,…) | Glycosidic | Tinh bột, glycogen, chitin |
▸ Quang hợp — quá trình tổng hợp quan trọng nhất
Quang hợp: thực vật và sinh vật quang tự dưỡng chuyển năng lượng ánh sáng thành hoá năng trong hợp chất hữu cơ, nhờ tế bào có lục lạp chứa hệ sắc tố.
• Cần: ánh sáng, $H_2O$
• SP: ATP, NADPH, $O_2$
• $O_2$ sinh ra từ quang phân li nước
• Nguyên liệu: $CO_2$, ATP, NADPH
• SP: G3P → glucose
• Không trực tiếp dùng ánh sáng
▸ A. Quang khử ở vi khuẩn
Một số vi khuẩn màu lục, màu tía dùng năng lượng ánh sáng để khử $CO_2$, nhưng không dùng $H_2O$ làm nguồn $H^+$ và $e^-$. Thay vào đó, chúng dùng $H_2S$, S, $H_2$ hoặc chất hữu cơ khác.
▸ B. Hoá tổng hợp ở vi khuẩn
Hoá tổng hợp là quá trình cố định $CO_2$ thành chất hữu cơ nhờ năng lượng sinh ra từ phản ứng oxy hoá các hợp chất vô cơ. Sinh vật thực hiện gọi là sinh vật hoá tự dưỡng.
| Nhóm vi khuẩn | Hoạt động | Vai trò |
|---|---|---|
| VK lưu huỳnh | Oxy hoá $H_2S, S, SO_3^{2-}$ → $H_2SO_4$ | Làm sạch môi trường nước |
| VK nitrate hoá | $NH_3 \rightarrow HNO_2 \rightarrow HNO_3$ | Đảm bảo chu trình nitrogen, đất màu mỡ |
| VK sắt | $Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+}$ | Hình thành mỏ sắt |
▸ C. So sánh quang hợp – quang khử – hoá tổng hợp
| Tiêu chí | Quang hợp | Quang khử | Hoá tổng hợp |
|---|---|---|---|
| Năng lượng | Ánh sáng | Ánh sáng | Oxy hoá chất vô cơ |
| Nguồn $H^+, e^-$ | $H_2O$ | $H_2S$, S, $H_2$,… | Chất vô cơ |
| Tạo $O_2$? | Có | Không | Không |
| Đại diện | Thực vật, tảo | VK lục, VK tía | VK lưu huỳnh, nitrate, sắt |
▸ D. Mối quan hệ giữa phân giải và tổng hợp
Hai quá trình trái ngược nhưng thống nhất:
- Tổng hợp: chất đơn giản $+$ năng lượng → chất phức tạp (tích luỹ năng lượng).
- Phân giải: chất phức tạp → chất đơn giản $+$ năng lượng (giải phóng năng lượng).
- Sản phẩm tổng hợp → nguyên liệu cho phân giải.
- ATP và sản phẩm trung gian từ phân giải → cung cấp cho tổng hợp.
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm sơ đồ tư duy, các dạng bài tập mở rộng (so sánh hô hấp – lên men, phân tích chu trình Krebs, các bài tập tính số ATP, sai lầm thường gặp,…), các em đọc bài viết bên dưới:
Hô hấp tế bào, lên men, quang hợp, quang khử & hoá tổng hợp, mối quan hệ tổng hợp – phân giải, sơ đồ tư duy & sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát SGK Sinh Học 10!
Cùng luyện Bài 14 – Phân giải & tổng hợp các chất!
23 câu: 19 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 2 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú