Bài tập Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào có đáp án

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 có giá trị như carbohydrate. Trong quá trình phân giải, một phần năng lượng được giải phóng sẽ chuyển thành năng lượng tích lũy trong phân tử ATP và một phần sẽ được giải phóng ra dưới dạng nhiệt.

- 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).

- Ví dụ:

+ Ở người, khi lao động, quá trình hô hấp tế bào (phân giải các chất hữu cơ chủ yếu là đường glucose) diễn ra mạnh để đáp ứng nhu cầu về năng lượng cho cơ thể.

+ Vi sinh vật tiến hành phân giải đường có trong dưa để tạo thành lactic acid tạo độ chua cho dưa muối.

+ Vi sinh vật tiến hành phân giải protein trong cá để tạo thành nước mắm.

Toàn bộ quá trình phân giải hiếu khí phân tử đường glucose được chia thành ba giai đoạn chính: đường phân, chu trình Krebs và 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.

- 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.

- 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.

- Quá tình lên men gồm 2 giai đoạn: đường phân và lên men.

+ Giai đoạn đường phân: xảy ra trong tế bào chất của tế bào, diễn ra tương tự như trong hô hấp hiếu khí. Quá trình này tạo ra được 2 phân tử axit pyruvate, 2 phân tử ATP (adenosine triphosphate), 2 phân tử NADH (nicotinamide adenine dinucleotide).

+ Giai đoạn lên men: electron từ glucose qua NADH được truyền đến phân tử hữu cơ khác.

- Sự khác biệt giữa lên men rượu và lên men lactate:

+ Quá trình lên men lactate: Pyruvate nhận electron từ NADH và tạo ra sản phẩm cuối cùng là muối lactate.

+ Còn trong 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.

- So sánh hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men: Kết quả của quá trình lên men, 1 phân tử glucose chỉ tạo được 2 phân tử ATP, ít hơn rất nhiều so với hô hấp hiếu khí.

- Giải thích:

+ Trong quá trình hô hấp hiếu khí, toàn bộ năng lượng hóa học của một phân tử glucose được giải phóng trong quá trình hô hấp hiếu khí sẽ được chuyển sang liên kết hóa học dễ sử dụng (ATP), một phần chuyển thành nhiệt năng.

+ Trong quá trình lên men, năng lượng hóa học của một phân tử glucose không được giải phóng hoàn toàn mà chỉ 1 phần nhỏ được chuyển sang liên kết hóa học dễ sử dụng (ATP) còn lại phần lớn vẫn còn được tích trữ trong sản phẩm hữu cơ cuối cùng của quá trình lên men (lactate, ethanol).