For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for Adenozin triphotphat.
Thanks for reporting this video! An extension you use may be preventing Wikiwand articles from loading properly. If you're using HTTPS Everywhere or you're unable to access any article on Wikiwand, please consider switching to HTTPS (https://www.wikiwand.com). An extension you use may be preventing Wikiwand articles from loading properly. If you are using an Ad-Blocker, it might have mistakenly blocked our content. You will need to temporarily disable your Ad-blocker to view this page. ✕This article was just edited, click to reload This article has been deleted on Wikipedia (Why?) Back to homepage
Please click Add in the dialog above Please click Allow in the top-left corner, Please click Open in the download dialog, Please click the "Downloads" icon in the Safari toolbar, open the first download in the list, Install on Chrome Install on Firefox Please help us solve this error by emailing us at Let us know what you've done that caused this error, what browser you're using, and whether you have any special extensions/add-ons installed. Thank you!
CHƯƠNG 3. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀOA. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂUI. CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở TẾ BÀO1. Khái niệm năng lượng- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công. Có hai dạng năng lượng là thế năng vàđộng năng. Thế năng là dạng năng lượng được tích luỹ trong các liên kết hoá học của hợp chất hữu cơ.Động năng là dạng năng lượng đang thực hiện sinh công (ví dụ đang phát quang, đang toả nhiệt, đang cocơ,...). Hai dạng năng lượng này được chuyển hoá qua lại cho nhau (từ thế năng chuyển thành động năngvà ngược lại).Đặt mua file Word tại link sauhttps://tailieudoc.vn/phankhacnghe/- Trong các hệ thống sống, năng lượng được dự trữ trong các liên kết hoá học của các chất hữu cơ. Vìvậy có thể nói hầu hết năng lượng của hệ thống sống đều được tích lũy ở trạng thái thế năng.2. Chuyển hóa năng lượngChuyển hoá năng lượng là sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác để cung cấp cho cáchoạt động sống. Năng lượng được biến đổi thông qua 2 dạng là từ thế năng chuyển thành động năng và từđộng năng chuyển thành thế năng.a. Thế năng chuyển thành động năng:- Ở trong tế bào, thế năng tích luỹ trong liên kết hoá học của hợp chất hữu cơ được chuyển thành độngnăng dưới dạng bơm proton ở trên màng ti thể để bơm H+ từ chất nền ti thể vào xoang giữa 2 màng. Quátrình bơm H+ là một quá trình sinh công (động năng). Năng lượng cho quá trình sinh công này được lấy từnăng lượng tích luỹ trong các điện tử (e) của NADH và FADH2.- Quá trình chuyển hoá năng lượng có trong ATP thành năng lượng để vận chuyển các chất qua màngtế bào ngược chiều nồng độ cũng là sự chuyển hoá thế năng thành động năng. Năng lượng có trong liênkết hoá học của ATP là một dạng thế năng. Khi liên kết P~P ở trong ATP bị đứt thì sẽ giải phóng nănglượng và năng lượng đó sẽ làm biến đổi cấu hình không gian của protein tải (nằm trên màng tế bào),protein này sẽ vận chuyển các chất đặc hiệu qua màng tế bào.- Sự chuyển hoá năng lượng có trong ATP thành năng lượng co cơ để sinh công cũng là dạng chuyểnhoá thế năng thành động năng. Sự co cơ được thực hiện do sự co rút của các tế bào cơ. Sự co rút của cáctế bào cơ được thực hiện nhờ sự trượt lên nhau của các sợi actin và sợi miozin ở trong tương bào (tế bàochất). Sự giải phóng năng lượng từ liên kết P~P ở trong ATP đã làm cho các phân tử actin và miozintrượt lên nhau dẫn tới sinh công.b. Động năng chuyển thành thế năng:- Thời gian tồn tại của động năng thường rất ngắn, nó sẽ được chuyển ngay thành dạng thế năng hoặcbị mất đi dưới dạng nhiệt.Trang 1- Trong tế bào, sự tổng hợp các chất (đồng hoá) là quá trình chuyển hoá động năng thành thế năng cótrong các liên kết hoá học của các đại phân tử. Sự hình thành các đại phân tử luôn cần đến nguồn nănglượng từ các chất cho năng lượng (thường là ATP) và nguồn năng lượng đó được tích luỹ trong các đạiphân tử dưới dạng liên kết hoá học.c. Dòng năng lượng sinh học- Trong mỗi hệ thống sống đều diễn ra các dòng năng lượng. Ví dụ năng lượng thế năng được tích luỹtrong glucozơ sẽ được chuyển thành năng lượng thế năng trong các điện tử (e) của NADH. Năng lượngtrong các điện tử của NADH được truyền cho các chất nhận điện tử trên màng ti thể và các chất nhận điệntử này thực hiện bơm H+ từ chất nền ti thể vào xoang giữa 2 màng là quá trình sử dụng động năng đểchuyển thành thế năng. Khi H+ được bơm vào xoang gian màng thì sẽ tạo nên thế năng H+ (nồng độ H+ ởxoang gian màng tăng cao). Như vậy, sự chuyển hoá này đã biến động năng thành thế năng. Sau đó thếnăng H+ này lại được chuyển thành động năng thông qua việc làm quay protein ATP synthetaza ở trênmàng ti thể (ATP synthetaza là một protein enzym). Sau đó động năng quay này lại được chuyển thànhthế năng thông qua việc xúc tác cho phản ứng gắn ADP với Pi thành ATP. Như vậy, sự chuyển hoá nănglượng thường xuyên diễn ra giữa động năng và thế năng. Sự chuyển hoá này tạo thành dòng năng lượngtrong tế bào.- Giữa các tế bào trong cùng một cơ thể cũng có dòng năng lượng. Ví dụ tế bào tuyến nội tiết tiếthoocmon và giải phóng vào máu. Hoocmon theo máu di chuyển đến tế bào đích và tác động lên thụ quan,sau đó gây hiệu ứng biến đổi ở tế bào đích.- Giữa các cơ thể cũng có dòng năng lượng chuyển hoá. Đó là khi năng lượng được tích luỹ trong thựcvật dưới dạng các liên kết hoá học trong các hợp chất hữu cơ thì năng lượng đó được đi vào cơ thể độngvật dưới dạng thức ăn. Thức ăn được đi vào cơ quan tiêu hoá của động vật và được tiêu hoá thành cácchất hữu cơ đơn giản, sau đó được tế bào hấp thụ. Vào tế bào, năng lượng có trong thức ăn được chuyểnhoá thành ATP và ATP này được cung cấp cho quá trình tổng hợp các chất, quá trình sinh công của độngvật.- Trong các hệ thống sống thì năng lượng được tích luỹ trong các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên có mộtloại hợp chất hữu cơ tích luỹ năng lượng và truyền năng lượng đó cho các quá trình sống. Hợp chất hữucơ đó chính là ATP.3. ATP (Adenozin triphotphat)a. Cấu trúc- Gồm 3 thành phần: 1 phân tử đường ribozơ liên kết với 1 bazơ nitơ ađenin và 3 nhóm photphat.- ATP là chất giàu năng lượng vì liên kết P~P là liên kết caonăng (khi liên kết này bị đứt thì giải phóng nhiều năng lượng).Trong phân tử ATP có 3 nhóm P nhưng chỉ có 2 liên kết caonăng (đó là liên kết giữa P ngoài cùng với P thứ 2 và liên kết giữaP thứ 2 với P thứ nhất).- Liên kết P~P là liên kết cao năng vì nhóm P tích điện (-).Khi hai nhóm P đều tích điện (-) đứng cạnh nhau thì chúng thường đẩy nhau và dễ dàng tách nhau để giảiphóng năng lượng có trong liên kết đó. Nhóm P trong cùng không tạo thành liên kết cao năng vì liên kếtTrang 2P−O−C là liên kết hoá trị bền vững, nó không tách ra nên không giải phóng năng lượng. Như vậy, 1 phântử ATP có 2 liên kết cao năng.- ATP có chứa liên kết cao năng (2 liên kết cao năng ở 3 nhóm photphat), có đặc điểm mang nhiềunăng lượng nhưng lại có năng lượng hoạt hoá thấp nên dễ bị phá vỡ và giải phóng năng lượng cung cấpcho các chất hữu cơ khác. Phân tử ATP cung cấp năng lượng cho các chất hữu cơ khác bằng cách giảiphóng nhóm P (ATP → ADP + P). Sau đó sẽ có 1 trong 2 cách sau:Cách 1: Gắn nhóm P vừa mới tách ra vào chất nhận năng lượng. Khi nhóm P gắn vào một chất hữu cơnào đó thì chất đó bị biến đổi cấu hình không gian và dẫn tới sinh công.Cách 2: Gắn gốc ADP vào chất hữu cơ và làm biến đổi cấu hình không gian của chất hữu cơ dẫn tớichất hữu cơ sinh công. Công mà các chất hữu cơ thực hiện có thể là công hoá học (thực hiện phản ứng)hoặc công cơ học (co cơ).b. ATP được coi là đồng tiền năng lượng của tế bào vì:- Tất cả các hoạt động sống của tế bào đều sử dụng năng lượng ATP:+ Tổng hợp các chất cần thiết.+ Vận chuyển chủ động các chất qua màng (hoạt tải).+ Thực hiện dẫn truyền xung thần kinh+ Thực hiện hoạt động co cơ- Các nguồn năng lượng hoá năng trong tế bào khi cần thiết đều được chuyển hoá thành năng lượng cótrong ATP để cung cấp cho các hoạt động của tế bào.Như vậy, ATP là chất năng lượng trung gian (giống như đồng tiền là hàng hoá trung gian làm vật traođổi trong xã hội) vì vậy được ví là đồng tiền năng lượng của tế bào.- Khi tế bào sử dụng ATP như là chất cung cấp năng lượng thì ATP bị phân giải nhờ enzym thànhADP và P, nhóm photphat không mất đi mà sẽ kết hợp với chất thực hiện chức năng và khi hoạt độngchức năng đã được hoàn thành thì nhóm photphat lại liên kết với ADP để tạo thành ATP nhờ nguồn nănglượng tạo ra từ phản ứng giải phóng năng lượng.d. Tổng hợp ATP trong tế bào:Sự photphoryl hoá ADP để tạo thành ATP theo 3 cách đặc thù:- Sự photphoryl hoá ở mức độ cơ chất: Chuyển photphat từ 1 hợp chất hữu cơ đã được photphoryl hoátới ADP. Ví dụ ở giai đoạn đường phân của hô hấp tế bào.- Sự photphoryl hoá oxi hoá: Năng lượng từ các phản ứng oxi hoá khử của hô hấp sẽ được sử dụng đểgắn photphat vô cơ vào ADP. (Sẽ được trình bày chi tiết ở phần hô hấp tế bào)- Sự quang photphoryl hoá: Năng lượng ánh sáng được sử dụng để photphoryl hoá ADP bằng photphatvô cơ. (Sẽ được trình bày chi tiết ở phần quang hợp)4. Chuyển hóa vật chất trong tế bào:Chuyển hoá vật chất trong tế bào bao gồm tất cả các phản ứng diễn ra trong tế bào. Các phản ứng nàybao gồm hai quá trình là đồng hoá và dị hoá; có sự tham gia xúc tác của các enzym.a. Đồng hoá:Trang 3Là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp đặc trưng cho cơ thể từ những chất đơn giản, đồng thờitích luỹ năng lượng thế năng. Trong tế bào, quá trình nhân đôi ADN, phiên mã (tổng hợp ARN), dịch mã(tổng hợp protein), quá trình tổng hợp lipit, tổng hợp tinh bột,... đều là các quá trình đồng hoá.b. Dị hoá:Là quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn, đồng thời chuyển hoánăng lượng thế năng trong các liên kết hữu cơ thành năng lượng trong ATP và năng lượng nhiệt. Quátrình phân giải các chất hữu cơ để thu ATP theo quá trình hô hấp là ví dụ đặc trưng nhất cho quá trình dịhoá. Tuy nhiên, sự phân giải các chất độc hại, các sản phẩm thừa ở trong tế bào,... cũng là quá trình dịhoá.5. Enzym: Enzym là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein, có tác dụng xúc tác làm tăng tốc độ củacác phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.a. Thành phần cấu tạo của enzym- Enzym có một thành phần: Chỉ có một thành phần duy nhất là protein. Ví dụ enzym pepsin có trongdịch vị dạ dày.- Enzym có hai thành phần gồm thành phần thứ nhất là apoenzym (là protein) và thành phần thứ hai làcofactơ (cofactơ là yếu tố hoạt hóa enzym). Nếu cofactơ là chất hữu cơ thì gọi là coenzym. Apoenzym làthành phần chính quy định chức năng của enzym. Cofactơ (hoặc coenzym) là thành phần thứ hai có chứcnăng hoạt hoá apoenzym. Vì vậy nếu thiếu thành phần thứ 2 thì enzym không có khả năng hoạt động xúctác (bị bất hoạt).Một số nguyên tố kim lọai không làm nhiệm vụ cấu trúc nên các đại phân tử nhưng có nhiệm vụ hoạthóa enzym. Vì vậy tế bào chỉ cần các nguyên tố này với hàm lượng rất ít (gọi là nguyên tố vi lượng)nhưng nếu thiếu thì tế bào sẽ bị rối loạn và chết (vì enzym không được họat hóa).b. Cấu trúc không gian của enzymMỗi loại enzym có cấu trúc không gian đặc thù- Trong phân tử enzym có vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất gọi là trungtâm hoạt động của enzym. Mỗi loại enzym thường chỉ có một trung tâm hoạt động đặc hiệu với cơ chấtcủa phản ứng do nó xúc tác. Cấu hình không gian của trung tâm hoạt động phù hợp với cấu hình khônggian của cơ chất mà nó xúc tác (như ổ khoá với chìa khoá).- Nhiều loại enzym, ngoài trung tâm hoạt động còn có thêm trung tâm điều chỉnh có tác dụng điềuchỉnh cấu hình không gian của trung tâm hoạt động.- Vì enzym có bản chất là protein nên cấu hình không gian của enzym do cấu hình không gian củaprotein cấu trúc nên enzym quy định. Protein dễ dàng bị biến tính khi có nhiệt độ cao, độ pH thay đổihoặc khi có tác động của các ion kim loại nặng. Vì vậy khi nhiệt độ và độ pH của môi trường thay đổi thìcấu hình không gian của trung tâm hoạt động enzym bị thay đổi. Do đó làm ảnh hưởng đến khả năng xúctác của enzym.c. Cơ chế tác động của enzymEnzym có khả năng xúc tác làm tăng tốc độ của các phản ứng sinh hoá bằng cách làm giảm năng lượnghoạt hoá của phản ứng. Enzym làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá bằng cách:- Tạo ra nhiều phản ứng trung gian. Khi thực hiện qua nhiều phản ứng trung gian thì năng lượng cầncung cấp cho mỗi phản ứng được giảm đi nhiều lần.Trang 4- Khi các chất tham gia phản ứng liên kết với enzym tại trung tâm hoạt động, các chất sẽ được đưa vàogần nhau và định hướng sao cho chúng dễ dàng phản ứng với nhau, các mối liên kết nhất định của cơ chấtđược kéo căng hoặc vặn xoắn làm chúng dễ bị phá vỡ ngay ở nhiệt độ, áp suất bình thường, tạo điều kiệnhình thành liên kết mới.- Cấu trúc vùng trung tâm hoạt động tạo ra vì môi trường có độ pH thấp hơn so với trong tế bào chấtnên enzym dễ dàng truyền H+ cho cơ chất, một bước cần thiết trong quá trình xúc tác.- Enzym kết hợp với cơ chất theo nguyên tắc “ổ khoá - chìa khoá” tạo ra hợp chất trung gian enzymcơ chất. Cuối cùng tạo sản phẩm và thu hồi enzym nguyên vẹn. Enzym được giải phóng lại có thể tiếp tụcxúc tác phản ứng với cơ chất mới cùng loại.* Đối với enzym có trung tâm điều chỉnh thì đòi hỏi có nhân tố điều chỉnh, nhân tố này liên kết vớitrung tâm điều chỉnh làm biến đổi cấu hình trung tâm hoạt động của enzym phù hợp với cơ chất.* Đối với enzym có thành phần cofactor thì chỉ khi cofactor liên kết với enzym thì cấu hình của enzymmới phù hợp với cơ chất.Bằng cách sử dụng cofactor và trung tâm điều chỉnh, sự hoạt động của enzym được điều hoà linh hoạtđáp ứng mọi tình huống của tế bào.d. Sự điều hoà hoạt động của enzymHoạt động của enzym được điều hoà bằng các cơ chế sau:- Sự định khu và phân bố hoạt động của enzym. Mỗi loại enzym có tác động đặc thù cho mỗi loại cơchất và mỗi loại phản ứng, vì vậy chúng cần được định khu và phân bố hoạt động đúng vị trí cần thiết,nếu không thì có thể sẽ gây hại cho tế bào. Ví dụ enzym pepsin (phân giải protein trong dạ dày) hoạt độngtrong dạ dày nhưng chúng lại được sản sinh trong tế bào do đó chúng có thể phá huỷ tế bào. Để ngăn chặnđiều đó, tế bào tạo ra chủng ở dạng tiền enzym là pepsinogen không có hoạt tính, chỉ khi được tiết vào dạdày nơi có độ môi trường axit thì chúng mới trở thành pepsin ở dạng hoạt tính. Trong tế bào, nhiều enzymđược phân vùng hoạt động bằng cách định khu và bao gói lại trong các bào quan hoặc trong các xoangcủa tế bào chất (Sự xoang hoá của tế bào chất có vai trò định khu enzym). Ví dụ enzym thuỷ phân trongbào quan lizoxom.- Điều hoà hoạt động theo mối liên hệ ngược. Nhiều enzym hoạt động phối hợp theo kiểu dây chuyềnnối tiếp nhau. Các sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm cuối dây chuyền là nhân tố hoạt hoá hoặc ức chếcác enzym của phản ứng trước đó (gọi là ức chế ngược). Ví dụ hoạt động của các hệ enzym trong màngcủa ti thể và màng thilacoit của lục lạp. Sự điều hoà theo kiểu ức chế ngược có tác dụng kiểm soát lượngsản phẩm của phản ứng do enzym xúc tác một cách phù hợp. Nếu lượng sản phẩm có dấu hiệu dư thừa thìngay lập tức sản phẩm đó sẽ ức chế một hoặc một vài enzym nào đó trong chuỗi phản ứng và hệ quả làlàm ngừng toàn bộ chuỗi phản ứng đó.- Điều hoà dị hình không gian. Là sự điều hoà thông qua sự thay đổi cấu hình không gian của trungtâm hoạt động bằng cách liên kết với nhân tố điều chỉnh. Đây là cách các enzym kiểm soát tần số cácphản ứng quan trọng của quá trình trao đổi chất trong tế bào.e. Tính chất của enzym (đặc tính của enzym)- Hoạt tính mạnh: hoạt tính mạnh thường được biểu hiện bằng số vòng quay (tức là số phân tử cơ chấtđược chuyển hoá trong thời gian 1 giây bởi 1 phân tử enzym. Ví dụ: enzym catalaza xúc tác phản ứngH2O2 → H2O + O2 có số vòng quay là 4×107. Tức là mỗi phân tử enzym catalaza có khả năng chuyển hoáTrang 54×107 phân tử H2O2 thành H2O + O2 trong 1 giây. Ezym có hoạt tính xúc tác rất mạnh so với chất xúc tácvô cơ. Ví dụ một phân tử catalaza chỉ cần 1 giây đã phân giải được một lượng H2O2 mà một phân tử sắtphải phân giải trong thời gian 300 năm.- Tính chuyên hoá cao: đa số enzym có tính chuyên hoá tuyệt đối. Tức là mỗi loại enzym chỉ xác táccho một cơ chất của một kiểu phản ứng nhất định. Ví dụ enaim ureaza chỉ xúc tác phản ứng phân giải urê.Một số enzym có tính chuyên hoá tương đối. Tức là mỗi enzym có thể tác dụng lên nhiều cơ chất có cấutrúc gần giống nhau. Ví dụ enzym lipaza có khả năng thuỷ phân nhiều loại este khác nhau.- Hoạt động theo dây chuyền: trong tế bào, quá trình chuyển hoá vật chất thường xảy ra theo chuỗiphản ứng qua nhiều giai đoạn trung gian. Vì vậy các enzym thường hoạt động theo dây chuyền và phốihợp với nhau. Sản phẩm của phản ứng do enzym này xúc tác là cơ chất của phản ứng do enzym khác xúcAmilazaMantazatác. Ví dụ: tinh bột Amilaza mantozơ glucozơg. Những nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym- Nhiệt độ: Đa số enzym hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 40 - 45°C (tại nhiệt độ đó, hoạt tính của enzymmạnh nhất). Cá biệt có một số enzym hoạt động trong điều kiện nhiệt độ rất thấp (0°C) hoặc rất cao(100°C). Enzym không có hoạt tính ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng lên thì hoạt tính enzym tăng theo(trung bình, nhiệt độ tăng 10°C thì hoạt tính enzym tăng gấp đôi) cho đến khi đạt nhiệt độ tối ưu. Khinhiệt độ vượt quá giá trị tối ưu thì hoạt tính của enzym giảm dần cho đến điểm D thì enzym mất hoạt tínhhoàn toàn (điểm D của đa số enzym khoảng 60°C) vì khi đó enzym bị biến tính hoàn toàn và mất cấu trúckhông gian đặc trưng.- Độ pH: Mỗi loại enzym có một độ pH tối ưu, pH trên hay dưới ngưỡng tối ưu đều làm cho hoạt tínhenzym bị giảm hoặc mất hoạt tính. Nếu trong môi trường hoạt động của enzym, độ pH tối ưu bị thay đổisẽ dẫn đến kìm hãm hoặc phá huỷ enzym.- Nồng độ cơ chất: cơ chất là chất mà enzym tác động xúc tác. Nồng độ cơ chất tăng thì hoạt tínhenzym tăng đến một mức nhất định thì dù nồng độ có chất có tăng thì hoạt tính của enzym không tăng vìlúc đó tất cả phân tử enzym đã no hoặc được sử dụng hết trong cùng thời gian.- Các chất ức chế enzym: Là những chất làm giảm khả năng xúc tác hoặc làm bất hoạt hoàn toànenzym. Có 2 loại là chất ức chế cạnh tranh và chất ức chế không cạnh tranh.+ Các chất ức chế cạnh tranh: Là những chất có cấu tạo hoá học và cấu hình không gian gần giốngvới cơ chất. Cho nên chúng liên kết với trung tâm hoạt động của enzym tạo thành phức hệ enzym - chấtức chế rất bền vững. Khi đó, trung tâm hoạt động của enzym đã bị chất ức chế chiếm chỗ nên không còntrung tâm hoạt động cho cơ chất nữa. Ví dụ axit malônic là chất ức chế cạnh tranh của cơ chất axitsuccinic trong phản ứng. Phân giải axit succinic thành axit fumaric nhờ enzym succinatdehydrogenaza.+ Các chất ức chế không cạnh tranh: Là những chất kết hợp với phân tử enzym làm biến đổi cấuhình không gian hoạt động của enzym. Khi cấu hình không gian bị biến đổi thì sẽ làm biến đổi trung tâmcủa phản ứng làm cho nó không còn phù hợp với cấu hình của cơ chất không liên kết được với cơ chất.Ví dụ tác động của các ion kim loại nặng (ion thuỷ ngân, bạc, muối arsan, xianit,...) làm biến đổi cấu hìnhkhông gian của các enzym.+ Để phân biệt xem một chất ức chế nào đó thuộc loại ức chế cạnh tranh hay không cạnh tranh thìphải thay đổi nồng độ cơ chất của phản ứng. Đối với chất ức chế cạnh tranh, khi tăng nồng độ cơ chất củaphản ứng thì tốc độ phản ứng tăng lên. Nguyên nhân là vì chất ức chế cạnh tranh sẽ tranh giành nhau vớiTrang 6cơ chất, chúng cùng liên kết với trung tâm phản ứng enzym. Cho nên khi tăng nồng độ cơ chất thì khảnăng cạnh tranh của chất ức chế giảm (vì chất ức chế có tỉ lệ giảm) nên tốc độ phản ứng tăng lên. Đối vớichất ức chế không cạnh tranh thì khi tăng nồng độ cơ chất, tốc độ pnản ứng cũng không thay đổi vì chấtức chế làm bất hoạt enzym chứ không cạnh tranh với cơ chất.II. HÔ HẤP TẾ BÀO1. Khái niệm về hô hấp:- Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước, đồng thờichuyển hóa năng lượng có trong chất hữu cơ thành năng lượng ATP.- Phương trình tổng quát của hô hấp:C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O + năng lượng (ATP + nhiệt)Thực chất của hô hấp là một hệ thống các phản ứng oxi hóa khử phức tạp mà nguyên liệu đầu tiên củaphản ứng là đường glucozơ, sản phẩm cuối cùng của phản ứng là CO2, H2O.2. Vai trò của hô hấp:- Hô hấp chuyển hoá năng lượng có trong liên kết hoá học của hợp chất hữu cơ thành năng lượng ATPđể cung cấp cho các quá trình trao đổi chất của cơ thể (sinh trưởng, sinh sản, cảm ứng và vận động). Tấtcả mọi hoạt động sống của tế bào đều sử dụng nguồn năng lượng ATP.- Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian cung cấp cho các quá trình đồng hóa (sinh tổng hợp protein,lipit, gluxit,...). Ví dụ hô hấp tạo ra sản phẩm trung gian là axit pyruvic, axit pyruvic được tế bào sử dụnglàm nguyên liệu để tổng hợp axit amin alanin để tổng hợp protein.- Hô hấp tạo ra nhiệt để duy trì thân nhiệt của cơ thể. Ở các loài động vật hằng nhiệt, quá trình hô hấptạo ra nhiệt để đảm bảo sự ổn định nhiệt của cơ thể. Cơ thể ổn định thân nhiệt giúp hoạt động xúc tác củacác enzym được thuận lợi.3. Cơ chế của quá trình hô hấp:Gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn không có sự tham gia của O2 và giai đoạn có sự tham gia của O2.- Giai đoạn không có sự tham gia của O2: gồm đường phân và chu trình Krebs: Phân giải glucozơthành CO2, tích lũy năng lượng trong NADH và FADH2.- Giai đoạn có sự tham gia của O2: chuỗi truyền e là giai đoạn tổng hợp ATPa. Giai đoạn không có sự tham gia của O2:* Đường phân:Xảy ra theo con đường EMP (Embđen- Mayer hoff- Parnas). Tất cả mọi cơ thể sinh vật đều có quátrình này. Quá trình đường phân bao gồm 3 giai đoạn: hoạt hóa phân tử đường, phân cắt phân tử đường vàoxi hóa aldehytphotphoglyxerit (ALPG) thành axit pyruvic.Quá trình đường phân xảy ra như sau:- Hoạt hóa phân tử đường: Glucoza + 2ATP → F−l,6−DiP- Phân cắt phân tử đường: F−l,6−DiP → ALPG + DHAP DHAP)(ALPG Vì DHAP có thể chuyển hoá thành ALPG nên có thể xem 1 phân tử F−l,6−DiP được chuyển hoáthành 1 phân tử ALPG.Trang 7- Oxi hóa ALPG thành axit pyruvic:2ALPG + 2NAD+ + 4ADP + 4Pi → 2 axit pyruvic + 2NADH + 4ATP.Như vậy, sơ đồ tổng quát về giai đoạn đường phân là:1C6H12O6 + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 4Pi →→ 2 axit pyruvic + 2NADH + 4ATP + 2ADP + 2Pi.Phương trình tổng quát là:1C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP +2Pi → 2 axit pyruvic + 2NADH + 2ATP.Như vậy, từ một phân tử glucozơ, qua giai đoạn đường phân tạo ra được 2ATP và 2NADH.* Chu trình Krebs: xảy ra trong chất nền ti thể.Axit pyruvic được tạo ra từ đường phân sẽ kết hợp với axetyl CoenzymA (HSCoA) để tạo raCH3COS~CoA đi vào ti thể.Ở chu trình Krebs, phân tử axetyl CoenzymA được các enzym thuỷ phân thành sản phẩm cuối cùng làCO2. Quá trình này cần sử dụng 6 phân tử H2O để thuỷ phân hoàn toàn 2 phân tử axetyl CoenzymA.Trong quá trình xúc tác cho các phản ứng để phân cắt phân tử axetyl CoenzymA thì các enzym sử dụngcoenzym NAD+ và FAD+ nên sản phẩm của quá trình đường phân là CO2, NADH, FADH2, ATP. Phươngtrình tóm tắt giai đoạn chu trình Krebs là:2CH3COS~CoA + 6NAD+ + 2FAD+ + 2ADP +2Pi + 6H2O →→ CO2 + 6NADH + 2FADH2 + 2ATP.Cơ chế của giai đoạn chu trình Krebs được thể hiện bằng hình sau đây.Trong giai đoạn chu trình Krebs đã tạo ra nhiều sản phẩm trung gian là các chất hữu cơ như axitfumaric, axit succinic, axit Citric,... Các sản phẩm trung gian này sẽ được chuyển hoá thành sản phẩmcuối cùng là CO2 hoặc được vận chuyển ra khỏi ti thể để làm nguyên liệu tổng hợp các chất cho tế bào.Như vậy, từ 2 phân tử axit pyruvic trải qua quá trình phân giải đến sản phẩm cuối cùng là CO2 thì đãtạo ra được 8NADH, 2FADH2 và 2ATP.Trang 8Nếu tính từ glucozơ thì khi trải qua 2 giai đoạn đường phân và chu trình Krebs, một phân tử glucozơđã tạo ra được 10NADH, 2FADH2 và 4ATP. Như vậy, hầu hết năng lượng vẫn đang được tích luỹ trongNADH và FADH2. Vì vậy cần phải có một quá trình oxi hoá NADH, FADH2 để thu lấy năng lượng đangtích luỹ trong các chất này. Quá trình oxi hoá đó chính là chuỗi truyền e.b. Giai đoạn chuỗi vận chuyển điện tử trong hô hấpNADH và FADH2 được sinh ra từ giai đoạn đường phân và chu trình Krebs sẽ được đưa đến màngtrong ti thể để thực hiện việc truyền điện tử cho các chất nhận điện tử trên màng ti thể. Trong quá trìnhchuyển điện tử từ chất có thế năng oxi hóa khử thấp đến chất có thế năng oxi hóa khử cao, năng lượnggiải phóng ra sẽ được dùng để bơm H+ vào xoang gian màng tạo ra thế năng H+. Sau đó H+ sẽ di chuyểnqua kênh ATPaza để tổng hợp ATP. Trong chuỗi truyền điện tử ở trên màng ti thể, điện tử cuối cùngđược đưa đến oxi để hình thành nên H2O theo phương trình: H+ + e + O2 → H2O. Do vậy nếu không cóoxi thì chuỗi truyền e không diễn ra → Ức chế cả quá trình hô hấp, ức chế quá trình tổng hợp ATP theo cơchế hóa thẩm thấu. Trong chuỗi truyền điện tử, O2 là chất nhận điện tử cuối cùng. Điện tử xuất phát từchất cho điện tử là NADH và FADH2 và cuối cùng đến O2 để hình thành nên H2O. Vì vậy nếu không cóO2 thì sẽ không xảy ra chuỗi truyền e và sẽ không xảy ra quá trình tổng hợp ATP. Do vậy, quá trình hôhấp hiếu khí bắt buộc phải có mặt của O2.Nhìn vào sơ đồ ta thấy:- Để tổng hợp được 1 phân tử ATP theo cơ chế hoá thẩm thì cần 3 ion H+ khuyếch tán qua kênh ATPsynthaza.- Cứ 1 phân tử NADH cung cấp e cho chuỗi truyền e thì tối đa bơm được 10 ion H+ vào xoang giữa 2màng. Cứ 1 phân tử FADH2 khi truyền điện tử cho chuỗi truyền e thì lượng H+ được bơm vào xoang làkhoảng 6 ion (ít hơn so với NADH). Như vậy, có thể xem 1 phân tử NADH khi truyền e cho chuỗi truyềnđiện tử thì sẽ tổng hợp được khoảng 3ATP. Cứ 1 phân tử FADH2 khi truyền e cho chuỗi truyền điện tử thìsẽ tổng hợp được khoảng 2ATP.- Từ 1 phân tử glucozơ, qua giai đoạn đường phân và chu trình Krebs đã tạo ra được 4ATP và10NADH, 2FADH2. Trong giai đoạn chuỗi truyền e, 10NADH được quy đổi thành 30ATP; 2FADH2được quy đổi thành 4ATP. Như vậy, nói về hiệu quả chuyển hoá năng lượng thì từ 1 phân tử glucozơ sẽtạo ra được tổng số 38ATP (4 + 30 + 4 = 38).Trang 94. Hiệu suất sử dụng năng lượng của hô hấp tế bào:- Phân giải glucozơ qua nhiều giai đoạn và năng lượng được giải phóng đã được tích luỹ vào ATP vàđã hình thành được 38ATP.- Hiệu suất chuyển hoá năng lượng của hô hấp:1 mol glucozơ khi bị phân giải sẽ giải phóng 686 kcal. Số năng lượng cần tích luỹ vào ATP là 7,3kcal/mol. 38 ATP đã tích được 38 × 7,3 = 277,4 kcal.Hiệu suất chuyển hoá năng lượng 277, 4 0, 4 40%686Như vậy, 40% năng lượng của glucozơ được chuyển hoá sang ATP, 60% năng lượng còn lại chuyểnthành nhiệt giúp giữ thân nhiệt hoặc bị thất thoát ra môi trường. Điều này giải thích vì sao khi cơ thể vậnđộng mạnh thì ra nhiều mồ hôi.5. Lên men:a. Khái niệm:- Lên men là quá trình phân giải cacbohiđrat (chủ yếu là glucozơ) trong điều kiện kị khí, chất nhậnelectron cuối cùng là chất hữu cơ, tạo ra các sản phẩm lên men gây độc cho tế bào. (Ví dụ ở tế bào cơ củacơ thể người, khi thiếu oxi sẽ lên men lactic. Axit lactic là chất độc tích luỹ nhiều trong cơ thể gây mệtmỏi, đau đớn.- Khi không có O2 thì tế bào tiến hành lên men để tạo ra ATP để cung cấp năng lượng cho các họatđộng sống của tế bào.b. Các dạng lên men thường gặp:- Lên men rượu: Axit piruvic bị loại CO2 thành axetalđehit sau đó được oxi hoá thành rượu etylicCO2NADH + H+NAD+2TPP,Mg C2 H 3O C2 H 5OHC3 H 4 O3 pyruvate decarboxylaseethanol dehydrogense(enzym pyruvat decarboxilase cần Mg2+ và có coenzym là TPP)- Lên men lactic: Axit piruvic bị khử ngay thành axit lactic là chủ yếuNADHNAD+C3 H 4 O3 C2 H 5OHlactate dehydrogense6. Tiến hóa của đường phân- Đường phân là phương thức chuyển hoá năng lượng cổ sơ nhất, xuất hiện cách đây khoảng 3,5 tỉ nămở các cơ thể nhân sơ đầu tiên sinh sống trong điều kiện môi trường chưa có oxi.- Đường phân được thực hiện trong tế bào chất không cần đến bào quan.- Hiện nay, giai đoạn đường phân tiếp tục được thực hiện, nó là giai đoạn đầu của giai đoạn hô hấphoặc của giai đoạn lên men.7. Phân giải các chất khác:Trang 10Trong tế bào, nguyên liệu được sử dụng cho hô hấp là glucozơ. Tuy nhiên, khi tế bào thiếu glucozơthì quá trình hô hấp sẽ chuyển sang sử dụng lipit, protein để phân giải tạo ra năng lượng cung cấp cho cáchoạt động sống. Cho dù sử dụng nguyên liệu là glucozơ, lipit hay protein thì giai đoạn chu trình Krebs vàgiai đoạn chuỗi truyền e là hoàn toàn giống nhau. Tất cả các nguyên liệu đều được phân giải thành sảnphẩm trung gian là axetyl~CoenzymA. Sau đó axetyl~CoenzymA đi vào chu trình Krebs và được phângiải thành sản phẩm cuối cùng là CO2.ProteinCacbonhydratLipitAxit aminĐường 6C, 5CAxit béo, glyxerolATPAxit pyruvicAcety - coAChu trìnhKrebsADP + Pvận chuyển electronPhotphorin hóaATPO2-NH2H2OCO2Sơ đồ tóm tắt quá trình phân giải các chất hữu cơ trong tế bàoIII. QUANG HỢP:1. Khái niệm về quang hợp:- Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ chất vô cơ, đồng thời chuyển hóa năng lượng ánhsáng mặt trời thành năng lượng hóa học tích lũy trong các hợp chất hữu cơ.- Phương trình quang hợp:6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O2. Vai trò của quang hợp:- Quang hợp tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ của môi trường. Nguồn chất hữu cơ mà quang hợp tạora (gluxit) là nguồn nguyên liệu cơ bản để hình thành nên các hợp chất hữu cơ khác. (Từ glucozơ sẽ đượcchuyển hoá thành protein, lipit,...).- Quang hợp chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời thành hóa năng (năng lượng liên kết hoá họctrong các hợp chất hữu cơ) để cung cấp năng lượng cho sự sống trên trái đất (Tất cả các hoạt động sốngTrang 11của mọi sinh vật trên trái đất đều sử dụng năng lượng hóa năng do quang hợp chuyển hóa vào trong chấthữu cơ).- Quang hợp hấp thụ khí cacbonic, làm giảm sự ô nhiễm môi trường và giải phóng oxi cung cấp dưỡngkhí cho cơ thể sống. Quang hợp hút khí CO2 vì vậy làm giảm hiệu ứng nhà kính, giảm nhiệt độ của môitrường.3. Sắc tố quang hợp- Ở tảo và thực vật: sắc tố chủ yếu là chất diệp lục (clorophyl), ngoài ra còn có chất sắc tố vàng, dacam (carotennoit), tảo có thêm sắc tố xanh mật (phicobilin) định khu trong màng thilacoit của lục lạp.- Vi khuẩn lam: sắc tố quang hợp là clorophyl định khu trong màng thilacoit riêng lẻ nằm rải rác trongtế bào chất (vì không có lục lạp).- Ở vi khuẩn quang hợp thì sắc tố là bacteriorodopxin, bacterioclorophyl hoặc bacteriopheophitin địnhkhu trên màng sinh chất.- Cơ quan quang hợp: Tất cả các bộ phận có chứa sắc tố lục ở lá, thân, quả đều có khả năng quang hợp.Nhưng lá là cơ quan chủ yếu thực hiện chức năng quang hợp. Vì vậy lá có cấu tạo thích nghi với chứcnăng quang hợp, thể hiện ở hình thái lá, cấu tạo giải phẫu lá.- Bộ máy quang hợp: Ở vi khuẩn quang hợp, bộ máy quang hợp có cấu tạo đơn giản chỉ là các tấmmàng thilacoit mà chưa có cấu trúc lục lạp; Còn ở đa số các loài tảo và thực vật bậc cao thì bộ máy quanghợp là lục lạp.4. Cơ chế quang hợpa. Tính chất hai pha của quang hợp- Thí nghiệm chứng minh quang hợp có 2 pha:Nhà thực vật học Richter đã dùng ánh sáng nhấp nháy với tần số nhất định chiếu lên cây thì thấy câysử dụng năng lượng có hiệu quả hơn, cường độ quang hợp cao hơn so với lúc chiếu ánh sáng liên tục.Như vậy nếu quang hợp chỉ có 1 pha duy nhất (sử dụng trực tiếp ánh sáng cho việc tổng hợp chất hữu cơ)thì khi chiếu ánh sáng nhấp nháy sẽ có cường độ quang hợp bằng 50% lúc chiếu sáng liên tục. Tuy nhiên,kết quả hoàn toàn ngược lại. Khi chiếu ánh sáng nhấp nháy thì cường độ quang hợp mạnh hơn lúc chiếusáng liên tục. Điều này cho phép suy ra quang hợp có 2 giai đoạn, 1 giai đoạn sử dụng ánh sáng (phasáng) và một giai đoạn không sử dụng ánh sáng (pha tối).- Sơ đồ hai pha của quang hợp:Trang 12b. Hai pha của quang hợp* Pha sáng:- Cần có ánh sáng- Diễn ra trong màng thilacoit- Gồm 2 giai đoạn là giai đoạn quang lí và giai đoạn quang hóa.+ Giai đoạn quang lí: Diệp lục hấp thụ các quang tử (proton) và quang tử làm bật điện tử củadiệp lục dẫn tới diệp lục mất điện tử nên trở thành dạng kích động điện tử. Khi bị mất điện tử thì diệp lụctích điện dương, vì vậy nó có khuynh hướng lấy điện tử từ chất khác để trung hoà về điện. Diệp lục lấyđiện tử của nước làm cho nước quang phân li dẫn tới thải O2. Điện tử sau khi bất ra khỏi diệp lục thìtruyền cho các chất nhận trong chuỗi truyền e dẫn tới hình thành chuỗi truyền e và tổng hợp ATP. Nhưvậy, quang lí là giai đoạn khởi đầu của pha sáng, là nguyên nhân dẫn tới giai đoạn quang hóa. Dấu mốcđánh dấu hết giai giai đoạn quang lí là diệp lục bị mất điện tử và trở thành dạng kích động điện tử.+ Giai đoạn quang hóa: Bao gồm các quá trình quang hóa khởi nguyên, quang photphorin hóa vàquang phân li nước.Quang hóa khởi nguyên là quá trình biến đổi thuận nghịch của phân tử diệp lục, trong đó xảy ra quangkhử diệp lục và oxi hóa chất cho điện tử. Sự truyền điện tử và hydro được tiến hành cùng với sự tham giacủa một hệ thống các chất truyền điện tử phức tạp. Đó là những chất chứa Fe ở dạng hem như cácxytocrom f, b và dạng không hem ferodoxin, plastoxianin, plastoquinon. Các chất này nằm trong 2 hệthống ánh sáng 1 và 2.Quang photphorin hóa là quá trình tạo ATP trong quang hợp. Photphorin hóa quang hợp xảy ra đồngthời với quá trình vận chuyển điện tử trong quang hợp. Quá trình truyền điện tử xảy ra trên màngthilacoit. Khi điện tử được vận chuyển từ chất có thế năng oxi hóa khử thấp đến chất có thế năng oxi hóakhử cao, điện tử sẽ nhường bớt một phần năng lượng cho chất truyền e. Chất truyền điện tử đồng thời làcác bơm proton (bơm H+) nên nó đã sử dụng năng lượng từ e để bơm H+ từ chất nền lục lạp vào xoangthilacoit tạo nên thế năng H+ cao. Các ion H+ sẽ khuếch tán từ trong xoang thilacoit là chất nền lục lạp(qua kênh ATPsynthetaza ở trên màng thilacoit) để tổng hợp ATP. Photphorin hóa quang hợp gồm cóphotphorin hóa vòng và photphoryl hóa không vòng. Photphorin hóa vòng gắn liền với hệ quang hóa I,chỉ tạo ATP. Photphorin hóa không vòng cần có cả hai hệ quang hóa I và II, tạo ra ATP, sản phẩm khửNADPH2 và O2.Quang phân li nước là quá trình phân li của phân tử nước tạo ra H+, O2 và e. Khi phân tử diệp lục hấpthụ năng lượng ánh sáng và trở thành trạng thái kích động điện tử thì diệp lục sẽ “cướp” điện tử của cácphân tử khác để trở về trạng thái trung hòa về điện. Trong tế bào, nước phân li thuận nghịch theo phươngtrình H2O ↔ H+ + OH-. Khi bị mất e thì diệp lục sẽ lấy điện tử của OH- làm cho nước phân li một chiềuH2O → H+ + OH + e.Phương trình quang phân li nước:4DL + Q (năng lượng) → 4DL* + e4H2O + 4DL* → 4H+ + 4OH + 4DL (diệp lục đã lấy e của OH-)Trang 134OH → 2H2O + O2Tổng quát: 2H2O → 4H+ + 4e + O2Ở photphoryl hóa vòng, điện tử tách ra khỏi diệp lục sẽ được truyền cho các chất nhận điện tử và cuốicùng lại trở về diệp lục. Vì vậy quá trình photphoryl hóa vòng không dẫn tới quang phân li nước.Photphoryl hóa vòng chỉ sinh ra được ATP. Ở photphoryl hóa không vòng, điện tử tách ra khỏi diệp lụcsẽ được truyền cho các chất nhận điện tử và cuối cùng đưa đến NADP+ để hình thành nên NADPH theophương trình NADP+ + H+ + e → NADPH. Vì vậy quá trình photphoryl hóa không vòng sinh ra đượcATP, NADPH và O2.Bản chất của pha sáng là chuyển hoá quang năng (năng lượng ánh sáng) thành năng lượng ATP vàchất khử NADPH. Sau đó cung cấp ATP và NADPH cho pha tối. Quá trình hình thành chất khử NADPHgắn liền với sự quang phân li nước và giải phóng O2. Điện tử ở NADPH có nguồn gốc từ H2O. Như vậy,ở quang hợp, điện từ có nguồn gốc từ H2O sau đó đến diệp lục, sau đó đến NADPH và theo NADPHchuyển sang pha tối để khử APG thành AlPG. Điều đó có nghĩa là trong quang hợp, H2O là chất cho điệntử, NADPH là chất khử.c. Pha tối của quang hợp:- Xảy ra tại chất nền lục lạp.- Không cần ánh sáng nhưng cần các sản phẩm của pha sáng (NADPH và ATP).- Cần CO2 và hệ enzym có trong chất nền lục lạp.Pha tối là quá trình đồng hóa CO2 (khử cacbon) diễn ra ở trong chất nền của lục lạp. Cơ chế khửcacbon xảy ra theo chu trình Canvin- Benson (chu trình C3). Chu trình Canvin - Benson xảy ra gồm 3 giaiđoạn:* Giai đoạn cacboxil hóa:(Tiếp nhận CO2): Chất nhận đầu tiên ribulozo-l,5-điphotphat (Ri-1,5DP) kết hợp với CO2 tạo ra 2 phântử axit photpho glyxerit (APG).Ri-1,5DP + CO2 → 2APG.* Giai đoạn khử:photphoglyxeratkinAPG + ATP A-1,3DPG (axit 1,3-điphotphoglyxerit)Nhờ tác động của enzym glyxeraldehytphotphatdehydrogenase,Sau đó A-1,3DPG sẽ được NADPH khử thành ALPG.glyxeraldehytphophatdehydrogeA-1,3DPG + NADPH ALPG +NADP +P* Giai đoạn tái tạo chất nhận: ALPG sẽ biến đổi đồng phân tạo thành DHAP(đihydroxiaxetonphotphat). Sau đó 2 phân tử đường 3 cacbon (ALPG và DHAP) sẽ kết hợp lại để tạo rađường 6 cacbon là fructozơ-l,6-điphotphat (F-l,6 DP) và trải qua nhiều phản ứng trung gian để cuối cùnghình thành nên Ri-1,5DiP. Chất này tiếp tục làm nhiệm vụ kết hợp với CO2 để tạo thành APG và thựchiện vòng thứ 2 của chu trình Canvin.Để tổng hợp 1 phân tử đường glucozơ phải hấp thụ 6 phân tử CO2 và cần 12 NADPH, 18 ATP của phasáng cung cấp.Trang 14Sự tổng hợp tinh bột xảy ra ở trong lục lạp và tổng hợp đường saccarozơ xảy ra trong dịch bào. Quátrình tổng hợp tinh bột diễn ra như sau:fructozơ~6P → glucozơ~6P → glucozơ~1P.Sau đó G~1P + ATP → ADP~glucozơ → tinh bột.Tinh bột sẽ được tích lũy lại trong lục lạp, sau đó bị phân giải để tạo ra các phân tử đường đơn thamgia vào quá trình hô hấp của tế bào.- Nếu thiếu ATP và NADPH thì sự tổng hợp glucozơ bị ngừng trệ. Do vậy, sự tổng hợp glucozơ ở phatối không cần ánh sáng nhưng luôn luôn phụ thuộc vào pha sáng (vì nó cần sản phẩm của pha sáng).5. Tiến hoá của quang hợp- Dạng quang hợp xuất hiện đầu tiên là dạng quang hợp không thải O2. Đó là quang hợp của vi khuẩntía Gram âm, vi khuẩn cổ ưa muối (vi khuẩn quang hợp). Quang hợp ở các vi khuẩn này không sử dụngH2O làm chất cho điện tử mà sử dụng các chất như H2S, các axit hữu cơ.- Tiếp đến là quang hợp thải O2 ở các vi khuẩn lam. Các sinh vật này sử dụng H2O làm nguồn cungcấp điện tử nên giải phóng O2, tổng hợp chất hữu cơ từ CO2. Có hệ quang hoá I và II hoạt động giốngthực vật nhưng chưa tiến hoá bằng thực vật vì chưa có bào quan lục lạp.- Quang hợp ở thực vật và vi tảo tiến hoá hơn vi khuẩn lam ở chỗ đã có lục lạp là một loại bào quanchuyển hoá với chức năng quang hợp. Lục lạp có nguồn gốc là một loài vi khuẩn cộng sinh trong tế bàonhân thực. Sự xuất hiện lục lạp sẽ làm tăng hiệu quả quang hợp bởi tất cả các phản ứng oxi hoá - khử củaquá trình quang hợp đều được diễn ra trong một bào quan tách biệt với các cấu trúc khác của tế bào.IV. HOÁ TỔNG HỢP1. Khái quát về hoá tổng hợp- Hoá tổng hợp là phương thức dinh dưỡng của nhóm vi sinh vật hoá tự dưỡng (đặc trưng cho vikhuẩn).- Hoá tổng hợp là quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ nguồn năng lượng từ các phản ứnghoá học.- Quá trình hoá tổng hợp gồm 2 khâu:+ Thực hiện oxi hoá chất vô cơ để thu lấy năng lượng:A (chất vô cơ) + O2 → AO2 + năng lượng (Q).Trang 15Năng lượng mà các phản ứng tạo ra được vi khuẩn chuyển hoá thành năng lượng có trong ATP, sau đósử dụng ATP này để cung cấp cho các hoạt động sống và dùng một phần nhỏ cho quá trình cố định CO2(hoá tổng hợp).+ Sử dụng một phần năng lượng thu được để tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ.CO2 + RH2 + Q → Chất hữu cơ.Như vậy, ở hoá tổng hợp có 2 điểm khác cơ bản so với quang hợp của cây xanh là nguồn năng lượngvà nguồn cho điện tử. Ở quang hợp, nguồn năng lượng là ánh sáng mặt trời còn ở hoá tổng hợp thì nguồnnăng lượng được lấy từ các phản ứng oxi hoá hợp chất hữu cơ. Ở quang hợp, nguồn cung cấp điện tử làH2O còn ở hoá tổng hợp thì nguồn cung cấp e là H2S hoặc các axit hữu cơ.2. Các nhóm vi khuẩn hoá tổng hợpa. Nhóm vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất chứa nitơ (gồm 2 loại chủ yếu)- Các vi khuẩn nitrit hoá (vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrosococcus)2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + 158 kcal.6% năng lượng giải phóng được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp glucozơ từ CO2- Các vi khuẩn nitrat hoá (Nitrobacter, Nitrococcus)2HNO2 + O2 → 2HNO3 + 38 kcal7% năng lượng giải phóng được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp glucozơ từ CO2* Lưu ý:- Là những vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, vì nếu không có oxi thì không thể oxi hoá amoni và sẽkhông thể có năng lượng cho hoạt động sống.- Vai trò: Chuyển hoá nitơ trong đất → trong đất tích luỹ được nhiều muối nitrat hoà tan là dạngthực vật có thể hấp thu được. Vì vậy, trong đất chứa nhiều vi khuẩn chuyển hoá nitơ là đất phì nhiêu cólợi cho cây trồng.b. Nhóm vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh- Oxi hoá H2S thành H2SO4 tạo ra năng lượng2H2S + O2 → 2H2O + 2S + 115 kcal2S + 2 H2O + 3O2 → 2H2SO4 + 283,3 kcal- Sử dụng một phần năng lượng trên tổng hợp glucozơ từ CO2CO2 + 2H2S + Q → 1/6C6H12O6 + H2O + 2S* Lưu ý:- Có loại sinh trưởng kị khí, chúng hô hấp kị khí với phân tử S0 chất nhận electron.- Nhiều vi khuẩn oxi hoá lưu huỳnh lại có thể sinh trưởng dị dưỡng nếu chúng được cung cấp nguồncacbon hữu cơ dạng khử. Ví dụ: glucozơ, axit amin.- Vai trò: góp phần làm sạch môi trường.c. Nhóm vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất chứa sắt- Oxi hoá sắt 2 thành sắt 3 lấy năng lượng4FeCO3 + O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 81 kcal- Sử dụng một phần năng lượng trên để tổng hợp glucozơ từ CO2Trang 16* Nhóm vi khuẩn chuyển hóa sắt đã biến sắt II là dạng hòa tan trong nước thành sắt III là dạng kết tủa.Chính quá trình này đã làm lắng đọng tạo thành các mỏ quặng sắt.d. Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ hidro:Các vi khuẩn này oxi hoá phân tử H2 để lấy năng lượng và sử dụng một phần của nguồn năng lượngnày để cố định CO2 thành chất hữu cơ.B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN LUYỆNCâu 1: Năng lượng hoạt hóa là gì? Tại sao sự sống lại sử dụng enzym để xúc tác cho các phản ứng sinhhoá mà không chọn cách làm tăng nhiệt độ để các phản ứng xảy ra nhanh hơn?Hướng dẫn giải- Năng lượng hoạt hóa: là năng lượng cần thiết cung cấp cho một phản ứng để khởi động phản ứngđó.- Sự sống chọn enzym để xúc tác các phản ứng mà không chọn cách làm tăng nhiệt độ để các phảnứng xảy ra nhanh hơn vì:+ Phần lớn các phản ứng có năng lượng hoạt hóa cao. Nếu tăng nhiệt độ để các phản ứng này xảy rađược thì đồng thời cũng làm biến tính protein và làm chết tế bào.Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ của tất cả các phản ứng, không phân biệt phản ứng nào là cầnthiết hay không cần thiết.+ Enzym được lựa chọn vì enzym xúc tác cho phản ứng bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hóa củacác phản ứng khiến các phản ứng xảy ra dễ dàng hơn.Enzym có tính đặc hiệu với từng loại phản ứng nhất định nên phản ứng nào cần thiết thì enzym sẽxúc tác để phản ứng đó xảy ra.Câu 2: Hãy phân biệt các khái niệm sau:a. Cofactor, coenzymb. Trung tâm hoạt động và trung tâm điều chỉnhc. Chất ức chế cạnh tranh và chất ức chế không cạnh tranh.Hướng dẫn giảia. Cofactor: Phần cấu trúc của enzym không có bản chất là protein Coenzym: những cofactor là chấthữu cơ.b. Trung tâm hoạt động: là nơi gắn với cơ chất, có cấu hình phù hợp với cấu hình cơ chấtTrung tâm điều chỉnh: là vị trí gắn với chất điều chỉnh: chất ức chế hoặc chất hoạt hóa.c. Chất ức chế cạnh tranh: Có cấu hình tương tự cơ chất, có thể gắn vào trung tâm hoạt động củaenzym, cạnh tranh với cơ chất.Chất ức chế không cạnh tranh: có cấu hình phù hợp với trung tâm điều chỉnh. Khi gắn vào trung tâmhoạt động sẽ làm thay đổi hình dạng của trung tâm hoạt động làm cho trung tâm hoạt động không thể gắnvới cơ chất của phản ứng nên không thể xúc tác.Câu 3: Tính mềm dẻo trong hô hấp tế bào được biểu hiện như thế nào? Giải thích tại sao khi nhu cầuATP của tế bào giảm thì hô hấp tế bào cũng giảm theo.Hướng dẫn giảiTrang 17a. Tính mềm dẻo của hô hấp tế bào- Nguyên liệu chủ yếu cho hô hấp tế bào là đường glucozơ. Khi tế bào thiếu đường glucozơ tế bào cóthể sử dụng nguyên liệu là protein và lipit.- Với nguyên liệu là protein: Protein được thủy phân thành các axit amin. Các axit amin qua giai đoạnkhử amin để tạo axit hữu cơ. Axit hữu cơ qua chuyển hóa tạo axetyl-Coenzym A để đi vào chu trìnhKrebs.- Với nguyên liệu là lipit: lipit được thủy phân tạo glixerol và Axit béo. 2 chất này qua chuyển hóatạo sản phẩm đi vào chặng đường phân và chu trình Krebs.b. Giải thích:-Trong giai đoạn đường phân có 10 phản ứng do 10 loại enzym xúc tác nhưng quan trọng nhất làenzym fructozokinaza xúc tác cho phản ứng thứ 3 của đường phân. Enzym này được điều hòa theo cơ chếdị lập thể và ức chế ngược, tức là khi lượng sản phẩm dư thừa (axetylCoenzymA được tích lũy nhiều) thìenzym này họat động kém hoặc bị ngừng họat động.- Khi nhu cầu ATP của tế bào giảm, lượng ATP được tích lũy nhiều. Mặt khác khi lượng ATP tíchlũy nhiều thì chuỗi truyền e trên màng ti thể diễn ra chậm làm cho chu trình Krebs diễn ra chậm lại. Điềunày sẽ làm dư thừa axit citric (sản phẩm đầu tiên của chu trình Krebs). Khi axit citric và ATP được sinh ranhiều sẽ trở thành nhân tố ức chế enzym fructozokinaza làm quá trình đường phân chậm lại dẫn đến hôhấp tế bào giảmCâu 4: Sơ đồ sau để mô tả về các quá trình sinh học diễn ra trong các bào quan của một tế bào thực vật- A, B, C, D là kí hiệu của các giai đoạn (pha)- 1, 2, 3 là kí hiệu của các chất được tạo raHãy cho biết:a. Tên gọi của bào quan I và II là gì?b. Tên gọi của A, B, C, D?c. Tên gọi của các chất 1, 2, 3?d. Trình bày kết quả của giai đoạn C trong sơ đồ?Hướng dẫn giảia. Tên gọi của bào quan I là ti thể và bào quan II là lục lạpb. Tên gọi của các giai đoạn/pha:+ A là pha sáng; B là pha tối; C là đường phân; D là chu trình Krebs,c. Tên gọi của các chất: chất 1 là CO2; chất 2 là O2; chất 3 là glucozơ.Trang 18d. Trình bày diễn biến của giai đoạn C (đường phân):- Trong giai đoạn này phân tử đường glucozơ bị biến đổi thành 2 phân tử axit piruvic.- Trong giai đoạn đường phân còn thu được 2 ATP; 2 NADHCâu 5: Để phân giải một phân tử glucozơ tế bào cần bao nhiêu phân tử NAD+ và FAD+?Hướng dẫn giải:a. Để phân giải một phân tử glucozơ trong điều kiện có O2:O2 là chất nhận điện tử cuối cùng trên màng trong của ti thể và kết hợp với H+ tạo thành H2O;glucozơ sẽ được phân giải hoàn toàn thành H2O và CO2. Lượng NAD+ và FAD cần để tạo chất NADH vàFADH2 là:- Giai đoạn đường phân:2NAD+- Giai đoạn decacboxi tạo axetyl coA:2NAD+- Trong chu trình Krebs:6NAD+ và 2FADTổng cộng cần10NAD+ và 2FADb. Khi không có O2:Con đường dẫn truyền hydro và điện tử bị ức chế, sẽ không có NAD+ để tái sử dụng do đó 2NADHtạo ra trong đường phân sẽ nhường 2H+ để tạo thành axit lactic hoặc rượu etylic (sự lên men); do đó quátrình này chỉ cần 2NAD+ để sử dụng tuần hoàn.Câu 6:a. Điểm khác nhau trong pha sáng quang hợp của tảo, vi khuẩn lam với vi khuẩn lưu huỳnh màu lụcvà vi khuẩn lưu huỳnh màu tía?b. Giải thích kiểu hô hấp của vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn kị khí bắt buộc Dựa vào yếu tố nào màquyết định tính hiếu khí hay kị khí ở các vi khuẩn?Hướng dẫn giảia. Điểm khác nhau trong pha sáng quang hợp của tảo, vi khuẩn lam với vi khuẩn lưu huỳnh màu lụcvà vi khuẩn lưu huỳnh màu tía.Điểm so sánhVi khuẩn lưu huỳnhmàu tía, màu lụcTảo, vi khuẩn lamChất cho eH2A (A không phải oxi)H2OSự thải oxiKhông phải oxiCó thải oxiSắc tốKhuẩn diệp lụcDiệp lục tố và sắc tố khácThấpCaoCó hệ quang hóa ICó hệ quang hóa I và IIHiệu quả(Bẫy năng lượng)Hệ quang hóab. Kiểu hô hấp của:+ Vi khuẩn hiếu khí: đòi hỏi oxi phân tử để sinh trưởng, phát triển+ Vi khuẩn kị khí bắt buộc: chỉ phát triển trong điều kiện không có oxi phân tử.Trang 19- Tùy thuộc vào số và lượng các enzym có thể phân giải H2O2 như catalaza, superoxit dismustaza đểquyết định tính hiếu khí hay kị khí của vi khuẩn.Câu 7: Phân biệt quang hợp ở vi khuẩn lam và vi khuẩn lưu huỳnh màu lục? Trong hai dạng trên dạngnào tiến hóa hơn? Vì sao?Hướng dẫn giảiDấu hiệuVi khuẩn lamVi khuẩn lưu huỳnh lục và tíaSắc tố QHClorophin aKhuẩn diệp lụcQuang hệ IICóKhôngChất cho electronH2OH2, H2S, S, chất hữu cơ (fumarat)Giải phóng oxiCóKhôngSản phẩm tạo thànhATP + NADPHATPNguồn cacbonCO2Chất hữu cơ hoặc CO2Hiệu quả năng lượngCaoThấp* Trong hai dạng trên, dạng quang hợp của vi khuẩn lam tiến hóa hơn vì:- Sử dụng chất cho electron là nước là một chất rất phổ biến trong tự nhiên.- Thải oxi vào không khí, thúc đẩy tiến hóa của các sinh vật dị dưỡng.- Hệ sắc tố bẫy năng lượng hiệu quả hơn.Câu 8: Hô hấp của thực vật diễn ra ở loại bào quan nào? Hãy trình bày tóm tắt các giai đoạn của quá trìnhhô hấp có tạo ra ATP?Hướng dẫn giải- Hô hấp ở thực vật có hai loại là hô hấp tạo ATP diễn ra ở bào quan ti thể và hô hấp sáng (không tạoATP) diễn ra ở lục lạp, peroxixom và ti thể.- Hô hấp tạo ATP là quá trình hô hấp diễn ra thường xuyên trong tế bào thực vật, quá trình này có 3giai đoạn chính:Giai đoạn đường phân: xảy ra ở tế bào chất1Glucozơ + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2axit piruvic + 2ATP + 2NADH.(C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH).Giai đoạn chu trình Krebs: (khi môi trường nội bào có oxi).Chu trình Krebs diễn ra ở chất nền ti thể. Bản chất của chu trình Krebs là một hệ thống các phản ứngthuỷ phân và oxi hoá nguyên liệu đầu tiên là axit pyruvic để hình thành nên sản phẩm cuối cùng là CO2,ATP, NADH, FADH2. Chu trình Krebs trải qua nhiều phản ứng nên tạo ra nhiều sản phẩm trung gian,mỗi sản phẩm trung gian là nguyên liệu để tế bào sử dụng tổng hợp các chất cho tế bào.Phươmg trình tổng quát của chu trình Krebs:2axit piruvic + 8NAD+ + 2FAD+ + 2ADP + 2Pi + 6H2O→ 6CO2 + 2ATP + 8NADH + 2FADH2.Trang 20* Nếu môi trường nội bào không có oxi thì chu trình Krebs không diễn ra mà diễn ra quá trình lênmen tạo ra rượu etylic hoặc axit lactic.Giai đoạn chuỗi truyền e:Chuỗi chuyền electron và quá trình photphorin hóa oxi hóa tạo ra ATP và H2O. Chuỗi truyền e diễnra trên màng trong của ti thể, cần có sự tham gia của oxi phân tử.- Trong chuỗi truyền e, NADH và FADH2 là những chất cho điện tử (cho e). NADH phân li thànhNAD+, H+ và e. Điện tử (e) được cung cấp cho các chất nhận điện tử trên màng trong của ti thể. Điện tửsau khi đi qua các chất nhận trung gian thì sẽ được kết hợp với oxi, H+ để tạo ra H2O theo phương trình:H+ + e + O2 → H2O. Vì vậy nếu không có oxi thì không có chất nhận e nên chuỗi truyền e sẽ khôngdiễn ra.- Các chất nhận điện tử ở trên màng trong của ti thể là những protein xuyên màng, đồng thời là cácbơm proton. Khi các bơm proton này nhận được điện tử thì nó sẽ lấy năng lượng từ điện tử để bơm H+ từtrong chất nền ti thể ra xoang gian màng (xoang giữa 2 màng của ti thể) để tạo thế năng H+. Các ion H+ sẽkhuếch tán qua kênh ATPaza (Kênh ATPaza là một loại protein xuyên màng nằm trên màng trong của tithể, kênh này là một loại enzym tổng hợp ATP) để tổng hợp ATP theo phương trình ADP + Pi → ATP.Câu 9: Quá trình hô hấp nội bào diễn ra theo 3 giai đoạn. Hãy cho biết:a. Nơi diễn ra, nguyên liệu đầu tiên, sản phẩm cuối cùng của mỗi giai đoạn.b. Mối quan hệ giữa giai đoạn chu trình Krebs với giai đoạn chuỗi truyền e.Hướng dẫn giảia.Giai đoạnNơi diễn raĐường phânTế bào chấtChu trình KrebsChất nền ti thểChuỗi truyền eTrênmàngtrong của ti thểNguyên liệuglucozơ, NAD+, ADP, PiaxetylCoenzymA, NAD+,FAD+, ADP, Pi, H2ONADH, FADH2, O2, ADP, PiSản phẩmAxitpyruvic,ATP, NADHATP, NADH,FADH2, CO2.NAD+, FAD+,ATP, H2O.b. Mối quan hệ giữa giai đoạn chu trình Krebs với giai đoạn chuỗi truyền e.Nhìn vào nguyên liệu và sản phẩm của mỗi giai đoạn ta biết được ngay mối quan hệ giữa hai giaiđoạn này. Giai đoạn chuỗi truyền e sử dụng NADH và FADH2 do chu trình Krebs tạo ra. Giai đoạn chutrình Krebs sử dụng NAD+ và FAD+ do chuỗi truyền e tạo ra. Như vậy, hai giai đoạn này có quan hệtương tự như mối quan hệ giữa hai pha của quang hợp. Điều này giải thích vì sao chu trình Krebs khôngsử dụng oxi nhưng nếu không có oxi thì không diễn ra chu trình Krebs.Câu 10:a. Hãy viết phương trình tổng quát của quá trình hô hấp. Cho biết vai trò của hô hấp đối với tế bào.b. Vì sao nói nước vừa là nguyên liệu, vừa là sản phẩm của quá trình hô hấp?Hướng dẫn giảia. Hô hấpTrang 21- Phương trình tổng quát của hô hấp:C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O + Q (38ATP và nhiệt)- Vai trò của hô hấp đối với tế bào:Nhìn vào phương trình có thể xác định được vai trò của hô hấp, đó là:+ Hô hấp tạo ra năng lượng ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào như hoạt động vậnchuyển chủ động các chất qua màng tế bào, hoạt động tổng hợp protein, ...+ Hô hấp tạo ra nhiệt làm ấm cơ thể, giúp cơ thể duy trì thân nhiệt.Ngoài ra, trong quá trình hô hấp ở giai đoạn đường phân và chu trình Krebs tạo ra nhiều sản phẩmtrung gian. Các sản phẩm trung gian này được tế bào sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp cácchất của tế bào.b. Nước vừa là nguyên liệu, vừa là sản phẩm của quá trình hô hấp là vì:- Nước tham gia vào các phản ứng thuỷ phân và các phản ứng oxi hóa trong chu trình Krebs. Ở chutrình Krebs, nước là nguyên liệu tham gia vào quá trình phân giải axetylcoenzymA thành sản phẩm cuốicùng là CO2.- Trong chuỗi truyền điện tử, nước được tạo ra theo phương trình:H++ e + O2 → H2O.Do vậy nước vừa là nguyên liệu, vừa là sản phẩm của quá trình hô hấp.Câu 11: Sự tạo thành ATP trong hô hấp diễn ra theo những con đường nào? ATP được sử dụng trongnhững quá trình sinh lí nào ở cây?Hướng dẫn giải- ATP được hình thành do sự kết hợp ADP và gốc photphat (P vô cơ).- Có 2 con đường tạo ATP trong hô hấp ở thực vật:+ Photphorin hóa mức nguyên liệu: từ APEP tới axit pyruvic.+ Photphorin hóa mức enzym oxi hóa khử: H+ và e- vận chuyển qua chuỗi truyền điện tử từNADH2 và FADH2 tới oxi.- Trong 38 ATP thu được trong hô hấp hiếu khí ở thực vật có 4 ATP ở mức độ nguyên liệu và 34ATP ở mức độ enzym.- ATP dùng cho mọi quá trình sinh lí ở cây như quá trình phân chia tế bào, hút nước, hút khoáng,sinh trưởng, phát triển.Câu 12: Trong quá trình quang hợp, tại sao pha tối không sử dụng ánh sáng nhưng nếu không có ánhsáng thì pha tối không diễn ra?Hướng dẫn giải- Quang hợp diễn ra theo hai pha là pha sáng và pha tối, trong đó sản phẩm của pha sáng cung cấpnguyên liệu cho pha tối và sản phẩm của pha tối cung cấp nguyên liệu cho pha sáng. Do vậy nếu một phanào đó bị ngưng trệ thì pha còn lại sẽ không diễn ra được.- Khi không có ánh sáng thì pha sáng không diễn ra cho nên pha sáng không hình thành đượcNADPH và ATP. Khi không có NADPH và ATP thì không có nguyên liệu cho pha tối. Ở pha tối,NADPH và ATP được sử dụng để khử APG thành ALPG và ATP được sử dụng để tái tạo chất nhận Ri1,5DiP.Trang 22Do vậy, mặc dù pha tối không sử dụng ánh sáng nhưng nếu không có ánh sáng thì pha tối không diễnra.Câu 13: Chất độc A có tác dụng ức chế một loại enzym trong chu trình Canvin của tế bào thực vật. Nếuxử lí tế bào đang quang hợp bằng chất A thì lượng oxi tạo ra từ các tế bào này thay đổi như thế nào? Giảithích.Hướng dẫn giải- Chu trình Canvin sử dụng ATP và NADPH, tạo ra ADP, Pi, NADP+ cung cấp trở lại cho pha sáng.- Khi xử lí chất độc A, chu trình Canvin bị ngừng, lượng ADP, Pi và NADP+ không được tái tạo →Pha sáng thiếu nguyên liệu → Pha sáng bị ngừng → lượng oxi tạo ra giảm dần đến 0.Câu 14: Hãy viết phương trình của pha sáng, pha tối và phương trình chung của quang hợp? Tại sao lạiviết như vậy?Hướng dẫn giải- Phương trình pha sáng:12H2O + 12NADP + 18ADP +18Pi → 12 NADPH + 18ATP + 6 O2- Phương trình pha tối:6CO2 +12NADPH +18ATP → C6H12O6 + 6H2O + 12NADP +18ADP +18Pi- Phương trình chung của quang hợp:6CO2 +12 H2O → C6H12O6 + 6 H2O + 6O2Viết như vậy thể hiện được bản chất của pha sáng là pha oxi hoá H2O để hình thành ATP vàNADPH. Pha tối là pha khử CO2 bằng sản phẩm của pha sáng (ATP và NADPH) để hình thành C6H12O6.Về số lượng: 12 NADPH và 18 ATP là xuất phát từ nhu cầu ATP và NADPH cho việc hình thành 1phân tử glucozơ (tính từ chu trình Canvin).Câu 15: Viết phương trình của quang phân li nước. Vai trò của quang phân li nước.Hướng dẫn giảia. Phương trình của quang phân li nước:Trong điều kiện tự nhiên, nước phân li yếu theo phương trìnhH 2O H OH (hệ số phân li = 10-7).Khi proton ánh sáng chiếu xuống diệp lục làm cho diệp lục bị mất điện tử. Khi bị mất điện tử thì diệplục trở thành dạng kích động (Dl*) và sẽ cướp điện tử của OH làm cho nước phân li một chiều.H 2O Dl* H OH Dl (e của OH đã bị Dl* lấy đi và khi đó Dl* trở thành dạng bình thường làDl).- Khi nước phân li một chiều theo phương trình4H 2O 4Dl* 4H 4OH 4Dlthì quá trình diễn ra tiếp theo là: 4OH 2H 2O22H 2O2 2H 2O O2 .Phương trình tổng quát:Trang 234H 2O 4Dl* 2H 2O2 4H 4OH 4Dl 2H 2O2 2H 2O O2 4H 2O 4Dl* 4H 4Dl 2H 2O O2 2H 2O 4Dl* 4H 4Dl O2Nếu không tính đến diệp lục (Dl*) thì phương trình là 2H 2O 4H 4e O2 .b. Vai trò của quang phân li nước:- Vai trò của quang phân li nước thể hiện ở vai trò của các sản phẩm mà quang phân li nước tạo ra:- Quang phân li nước tạo ra 3 sản phẩm là H , O2 , e .+ Quang phân li nước tạo ra các ion H+ làm tăng nồng độ H+ trong xoang thilacoit để tạo nên thếnăng H+ để tổng hợp ATP.+ Quang phân li nước tạo ra điện tử để cung cấp điện (e) cho diệp lục.+ Quang phân li nước tạo ra O2 cung cấp cho quá trình hô hấp hiếu khí của sinh vật.Câu 16: Phân biệt con đường photphorin hóa vòng và photphorin hóa không vòng trong quang hợp?Hướng dẫn giảiPhotphorin hóạ không vòngPhotphorin hóa vòngÝ nghĩa:Là con đường chủ yếu mà cây Là con đường sử dụng năngthu được năng lượng ánh sáng lượng ánh sáng để tạo ra ATP,cao nhất do dòng electron từ không tạo NADPH.trung tâm phản ứng của hệ thốngquang hóa I và II.Diễn biến:Cả 2 hệ thống quang hóa I và II Chỉ có hệ thống quang hóa Itham gia. Hệ thống quang hóa I tham gia.(có trung tâm phản ứng là P700);Hệ thống quang hóa II (trung tâmphản ứng là P680) dẫn electronđến thay thế những electron bịmất đi ở P700, chúng nhậnelectron từ các phân tử sắc tốkhác chuyển đến, trong quá trìnhnày tổng hợp ATP, mặt khácelectron bị mất được bù từelectron của nước.Sản phẩmATP, NADPH, O2.Vai trò:Thu nhận năng lượng để tạo Thu nhận năng lượng ánh sáng đểthành ATP và NADPH; vận tạo ATP.chuyển H (trong NADPH) chophản ứng tối.ATPTrang 24Đường đi của eĐiện tử đi từ diệp lục đến Điện tử đi từ diệp lục, sau đó trởNADP+ để hình thành NADPH về diệp lục (quay vòng)mà không trở về diệp lụcHệ sắ tốPSI có trung tâm là P700Hiệuquả 36%chuyểnhóanăng lượngPSII (P680) và PSI(P700)11 đến 22%.Câu 17: Tại sao có thể nói quang hợp là quá trình oxi hóa - khử?Hướng dẫn giảiCó thể nói quang hợp là quá trình oxi hóa - khử vì:- Phản ứng oxi hóa: mất điện tử, loại H, giải phóng năng lượng.Diệp lục mất electron. Quá trình quang phân li nước đã loại H. Quá trình photphoryl hóa đã hìnhthành ATP (quá trình này giải phóng ATP).- Phản ứng khử: nhận electron, nhận H, tích lũy năng lượng.NADP+ nhận electron, nhận H để hình thành NADPH, khử CO2 thành glucozơ, tích lũy năng lượng.Câu 18: Cho ba bình thuỷ tinh có nút kín A, B, C. Mỗi bình B và C treo một cành cây diện tích lá nhưnhau. Bình B đem chiếu sáng, bình C che tối trong một giờ. Sau đó lấy cành lá ra và cho vào mỗi bìnhmột lượng Ba(OH)2 như nhau, lắc đều sao cho CO2 trong bình được hấp thụ hết. Tiếp theo trung hoàBa(OH)2 dư bằng HCl. Các số liệu thu được là: 21; 18; 16ml HCl cho mỗi bình.a. Nêu nguyên tắc của phương pháp xác định hàm lượng CO2 trong mỗi bình?b. Sắp xếp các bình A, B, C tương ứng với số liệu thu được và giải thích vì sao có kết quả như vậy?Hướng dẫn giảia. Nguyên tắc:- Khả năng hấp thụ CO2 của Ba(OH)2:CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 ↓+ H2O- Chuẩn độ Ba(OH)2 dư bằng HClBa(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O(Màu hồng)(Mất màu hồng)- Đo lượng HCl còn dư.b. * Sắp xếp: B: 21ml; A: 18ml; C: 16ml* Giải thích:- Bình B: có quá trình quang hợp → CO2 giảm → tiêu tốn nhiều HCl nhất.- Bình C: có quá trình hô hấp thải CO2 → CO2 tăng → tiêu tốn ít HCl nhất.- Bình A: không quang hợp, không hô hấp → lượng HCl không đổi.Câu 19: Khi đề cập đến quang hợp, việc sử dụng oxi − 18 (18O), một đồng vị nặng làm chất đánh dấu đểtheo dõi đường đi của oxi trong quang hợp đã cho thấy điều gì?Hướng dẫn giảiTrang 25 |
