Bài 11. Tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào

Năng lượng đó có nguồn gốc từ đâu và được giải phóng nhờ quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng

- Khái niệm: Tổng hợp là quá trình chuyển hóa những chất đơn giản thành những chất phức tạp diễn ra trong tế bào với sự xúc tác của enzyme.

- Ý nghĩa: Hình thành các chất để xây dựng, đồng thời tích lũy năng lượng cho tế bào.

- Khái niệm quang tổng hợp: Quang tổng hợp (quang hợp) là quá trình tế bào sử dụng năng lượng ánh sáng (NLAS) để tổng hợp chất hữu cơ từ vô cơ. 

- Ý nghĩa của quá trình quang tổng hợp:

+ Chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học tích lũy trong các hợp chất hữu cơ (C₆H₁₂O₆) → Cung cấp nguồn năng lượng cho sự sống của sinh vật.

+ Sản phẩm của quá trình quang tổng hợp là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp khác → Cung cấp vật chất cho sự sống của sinh vật.

+ Giải phóng O₂ vào khí quyển → Cung cấp dưỡng khó cho sự sống của sinh vật.

- Nơi diễn ra: Quang hợp diễn ra ở lục lạp thông qua sự hấp thụ năng lượng từ các sắc tố quang hợp.

- Quá trình quang hợp được chia thành hai pha: Pha sáng và pha tối (chu trình Calvin)

- Vị trí: Thylakoid trong lục lạp

- Nguyên liệu: Nước (H₂O), NADP⁺, ADP, năng lượng ánh sáng

- Sản phẩm: ATP, NADPH, H⁺, O₂

Tham khảo

Sự chuyển hóa năng lượng ánh sáng trong pha sáng là từ quang năng thành năng lượng hóa học trong ATP, NADPH: Trong pha sáng, các sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid thu nhận năng lượng ánh sáng và chuyển cho trung tâm phản ứng. Trung tâm phản ứng tiếp nhận năng lượng trở thành dạng kích động và truyền electron cho các chất trong chuỗi truyền electron để tổng hợp ATP, NADPH.

Tham khảo

Các yếu tố của môi trường ảnh hưởng đến hiệu quả của pha sáng là:

- Ánh sáng: Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quang hợp. Mỗi loài có nhu cầu ánh sáng không giống nhau. Ánh sáng mạnh hoặc yếu và thời gian chiếu sáng có thể làm quang hợp của cây tăng lên hoặc giảm đi.

- Hàm lượng nước: Nước là nguyên liệu cho pha sáng của quang hợp. Khi thiếu nước, pha sáng sẽ bị ngưng trệ.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự hoạt động xúc tác của enzyme trong pha sáng. Khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ảnh hưởng đến hoạt tính của các enzyme quang hợp khiến pha sáng nói riêng và quá trình quang hợp nói chung đều bị giảm hoặc ngưng trệ.

Tham khảo

- Nguyên liệu của chu trình Calvin là CO₂, ATP và NADPH.

- Trong chu trình này, ATP và NADPH cung cấp năng lượng và điện tử tham gia khử phân tử CO₂ thành C₆H₁₂O₆. Chất kết hợp với CO, đầu tiên là ribulose bisphosphate (RuBP) và tạo ra 3-phosphoglycerate (3PG). Hợp chất ba carbon được tạo ra đầu tiên nên chu trình này còn có tên gọi khác là chu trình C3. Tiếp theo, 3PG được khử thành glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) với sự tham gia của ATP và NADPH được tạo ra từ pha sáng. Một phần G3P sẽ được sử dụng cho tái tạo RuBP, phần G3P còn lại sẽ được sử dụng trong tổng hợp glucose.

- Không phải tất cả các sinh vật đều thực hiện được hai giai đoạn tổng hợp. 

- Ví dụ virus tổng hợp các chất thông qua sao chép vật liệu di truyền từ tế bào chủ, không được trực tiếp tổng hợp từ các chất vô cơ.

Tham khảo

Glucose được tạo ra từ quá trình quang hợp cần thiết cho tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ của tế bào vì: Glucose được tạo ra từ quá trình quang hợp có công thức hóa học là C₆H₁₂O₆ sẽ cung cấp mạch “xương sống” carbon trong tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác cho tế bào như amino acid, acid béo,…