Sinh học

Ba giai đoạn chính của phân giải hiếu khí trong tế bào và đặc trưng của mỗi giai đoạn là:

- 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 cacbon được phân giải thành 2 phân tử pyruvate 3 cacbon đồng thời tạo ra 2 phân tử NADH và 2 phân tử ATP.

- Chu trình Krebs: 2 pyruvate vừa được tạo ra ở giai đoạn đường phân sẽ đi vào trong chất nền ti thể và mỗi pyruvate (phân tử 3 cacbon) sẽ được chuyển hóa thành một phân tử acetyl-CoA (phân tử 2 cacbon) rồi đi vào chu trình Krebs. Từ mỗi acetyl-CoA sẽ giải phóng ra 2 phân tử CO2, 3 NADH, 1 FADH2 và 1 ATP.

- Chuỗi chuyền electron: diễn ra ở trên màng trong ti thể. Trong giai đoạn này, các phân tử NADH và FADH2 được sinh ra trong 2 giai đoạn trên sẽ bị oxy hóa qua một chuỗi phản ứng oxy hóa để tạo ra ATP và nước. Đây là giai đoạn thu được nhiều ATP nhất trong quá trình phân giải.

- 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 giải phóng ra sẽ được tích lũy trong phân tử ATP và một phần giải phóng ra ở dạng nhiệt năng.

- Ví dụ minh họa:

+ Quá trình phân giải hoàn toàn glucose thông qua hô hấp tế bào, năng lượng dạng hóa năng trong các phân tử đường sẽ được giải phóng từ từ qua các giai đoạn và chuyển thành dạng năng lượng dễ sử dụng hơn trong các phân tử ATP . Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là CO2 và nước với sự tham gia của O2, đồng thời trong điều kiện tối ưu thì quá trình này giải phóng năng lượng tương đương 36 đến 38 ATP cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.

+ Quá trình lên men đường, tức phân giải glucose không hoàn toàn tạo ra 2 ATP cho tế bào sử dụng trong điều kiện thiếu oxy.

Năng lượng nạp vào phân tử ATP để cung cấp cho các hoạt động sống được cơ thể lấy từ quá trình phân giải các phân tử sinh học, tức là quá trình phá vỡ các liên kết hóa học có trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn và giải phóng năng lượng. Một phần năng lượng giải phóng ra sẽ được tích lũy trong phân tử ATP và một phần giải phóng ra ở dạng nhiệt năng.

Cấu tạo tế bào hay các enzyme đều có bản chất là các phân tử vô cơ, các chất này sinh vật cần hấp thụ qua quá trình hấp thụ (nước và muối khoáng ở thực vật) hay tiêu hóa thức ăn (ở động vật).

Vì vậy trong trồng trọt và chăn nuôi, muốn thu được năng suất cao, con người phải chú ý bổ sung đầy đủ các nguyên tố khoáng vi lượng, vitamin vào chế độ dinh dưỡng cho cây trồng và vật nuôi để cây trồng và vật nuôi có thể sinh trưởng tốt nhất, cho năng xuất cao nhất.

Hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào có tổ chức rõ ràng

ATP cấu tạo gồm các thành phần : ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. Đây là một hợp chất cao năng vì liên kết giữa hai nhóm phôtphat cuối cùng trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.

ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzinđiphôtphat) rồi gần như ngay lập tức ADP lại được gắn thêm một nhóm phôtphat để trở thành ATP.

Trong bài Giải Sinh 10 KNTT Bài 13 có đáp án á bạn

Vì mỗi loại enzyme chỉ hoạt động hiệu quả trong 1 khoảng nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ tăng quá câu hoặc quá thấp có thể làm giảm hoặc mất hoạt tính của enzyme.

Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme bằng điều chỉnh hoạt tính của enzyme thông qua các chất hoạt hóa và ức chế enzyme

Vì enzyme làm tăng tốc độ của các phản ứng hóa học trong cơ thể, tức là làm tăng tốc độ quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào mà tốc độ của quá trình này luôn thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn phát triển, trạng thái cơ thể.

Hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng của những yếu tố: nồng độ enzyme và cơ chất, độ pH, nhiệt độ, chất điều hòa enzyme

Nếu đồng độ cơ chất không đổi lượng enzyme tăng lên thì hiệu suất của phản ứng cũng tăng nhưng chỉ đạt nhưng chỉ đạt ngưỡng nhất định rồi dừng lại do đã sử dụng tối đa lượng cơ chất

Nếu lượng enzyme không đổi và tăng nồng độ cơ chất thì hiệu suất phản ứng tăng và sẽ đạt ngưỡng do lượng enzyme có trong môi trường đã hoạt động tối đa.

Mỗi loại enzyme thường có khoảng pH phù hợp nhất để hoạt động hiệu quả, ngoài ra khoảng pH này enzyme có thể bị giảm hoạt tính hoặc bất hoạt.

Mỗi loại enzyme chỉ hoạt động hiệu quả trong một khoảng nhiệt độ nhất định, ngoài khoảng nhiệt độ đó, hoạt tính enzyme sẽ giảm, thậm chí mất hoàn toàn

Có những loại phân tử khi liên kết sẽ làm tăng hoạt tính của enzyme được gọi là chất hoạt hóa. Ngược lại, có những phân tử khi liên kết sẽ làm giảm hoặc mất hoạt tính của enzyme gọi là chất ức chế.

Enzyme là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống.

Cấu trúc enzyme:

+ Đa số enzyme được cấu tạo từ protein

+ Nhiều enzyme, ngoài thành phần protein còn có thêm cofactor là ion kim loại (như Fe2+, Mg2+, Cu2+...) hoặc các phân tử hữu cơ (như phân tử heme, biotin...)

+ Mỗi enzyme thường có một trung tâm hoạt động

Cơ chế hoạt động enzyme:

+ Trung tâm hoạt động có cấu hình không gian phù hợp liên kết với cơ chất làm cho cả hai biến đổi cấu hình

+ Sau khi phả ứng xảy ra, sản phẩm tạo thành sẽ có cấu hình không gian thay đổi và rời khỏi enzyme, enzyme trở lại hình dạng ban đầu.

Vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hóa năng lượng: xúc tác các phản ứng chuyển hóa năng lượng, enzyme đã làm giảm năng lương hoạt hóa cần thiết cho các phản ứng xảy ra xuống mức độ thấp nhờ đócó thể làm tăng tốc phản ứng.

Chuyển hóa năng lượng trong tế bào là tập hợp tất cả các phản ứng hóa học xảy ra bên trong tế bào làm chuyển đổi chất này thành chất khác.

Chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng vì với phân tử ATP, khi năng lượng thay đổi thì thành phần cấu trúc của nó cũng thay đổi, tương tự như vậy thì các phản ứng hóa học trong té bào và cơ thể sống cũng luôn có sự biến đổi về vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng