I. Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng trong tế bào
1. Khái niệm
- Tổng hợp chất là quá trình chuyển hóa chất đơn giản thành chất phức tạp dưới sự xúc tác của enzyme.
- Vai trò: Xây dựng tế bào và tích lũy năng lượng.
- Quá trình tổng hợp gồm:
+ Giai đoạn 1: Tổng hợp chất hữu cơ đơn giản từ chất vô cơ (quang tổng hợp, hóa tổng hợp, quang khử).
+ Giai đoạn 2: Tổng hợp phân tử lớn từ chất hữu cơ đơn giản.
2. Quang tổng hợp
2.1 Khái niệm: Quá trình tế bào sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ.
2.2 Vai trò:
+ Chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tích lũy.
+ Sản phẩm của quang hợp là nguồn nguyên liệu cho tổng hợp chất khác.
+ Giải phóng O₂, duy trì sự sống trên Trái Đất.
2.3. Phương trình tổng quát
- Pha sáng (diễn ra trên màng thylakoid)
+ Biến đổi năng lượng ánh sáng thành ATP và NADPH.
+ Nguyên liệu: H₂O, ADP, Pi, NADP⁺, ánh sáng.
+ Sản phẩm: ATP, NADPH, O₂.
- Chu trình Calvin (diễn ra trong chất nền lục lạp)
+ Khử CO₂ thành glucose, sử dụng ATP và NADPH từ pha sáng.
+ Nguyên liệu: CO₂, ATP, NADPH.
+ Sản phẩm: C₆H₁₂O₆, ADP, Pi, NADP⁺.
3. Hóa tổng hợp và Quang khử
- Hóa tổng hợp: Vi khuẩn sử dụng phản ứng oxi hóa – khử để chuyển năng lượng hóa học thành ATP.
- Quang khử: Vi khuẩn thực hiện quang tổng hợp không sinh O₂ (dùng H₂S thay vì H₂O).
4. Tổng hợp các phân tử lớn
- Sử dụng glucose làm nguyên liệu để tổng hợp tinh bột, glycogen, cellulose.
II. Phân giải các chất và giải phóng năng lượng trong tế bào
1. Khái niệm
- Phân giải là quá trình biến đổi chất phức tạp thành chất đơn giản để giải phóng năng lượng.
2. Hô hấp tế bào
- Khái niệm: Phân giải glucose thành CO₂ và H₂O, tạo ATP.
- Vai trò:
+ Cung cấp ATP cho hoạt động tế bào.
+ Tạo nhiệt giúp duy trì thân nhiệt.
+ Cung cấp sản phẩm trung gian cho tổng hợp chất khác.
* Cơ chế
- Giai đoạn 1: Đường phân (diễn ra trong tế bào chất)
+ Biến đổi glucose thành pyruvic acid.
+ Sản phẩm: 2 ATP, 2 NADH, 2 pyruvic acid.
- Giai đoạn 2: Chu trình Krebs (diễn ra trong chất nền ti thể)
+ Oxi hóa pyruvic acid tạo ATP, NADH, FADH₂.
+ Sản phẩm: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH₂, 6 CO₂.
- Giai đoạn 3: Chuỗi truyền electron (diễn ra trên màng trong ti thể)
+ NADH và FADH₂ truyền electron, giúp tổng hợp ATP.
+ Sản phẩm: 28 ATP.
3. Lên men
- Diễn ra khi tế bào thiếu O₂.
- Sản phẩm: Lactic acid hoặc ethanol, chỉ tạo 2 ATP.
III. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào
- Mặt đối lập:
+ Tổng hợp: Tạo chất phức tạp, tích trữ năng lượng.
+ Phân giải: Phá vỡ chất phức tạp, giải phóng năng lượng.
- Mặt thống nhất:
+ Phân giải cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho tổng hợp.
+ Tổng hợp tạo chất hữu cơ làm nguyên liệu cho phân giải.