Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 16: Phân giải các chất và giải phóng năng lượng

- Phân giải là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn nhờ quá trình bẻ gãy các liên kết hoá học. Ví dụ: phân giải tinh bột thành các phân tử glucose, phân giải nucleic acid thành các nucleotide...

Hình 16.1. Sơ đồ minh họa quá trình phân giải các chất

Thông qua sự phá vỡ các liên kết hoá học trong các chất phức tạp, năng lượng được giải phóng để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.

Phân giải các chất trong tế bào là quá trình biến đổi các chất phức tạp thành những chất đơn giản, đồng thời giải phóng năng lượng được tích luỹ trong các chất đó.

a. Khái niệm phân giải hiếu khí

- Phân giải hiểu khí (hô hấp tế bào) là quá trình phân giải các chất hữu cơ khi có oxygen thành sản phẩm cuối cùng là CO, và H,O, đồng thời giải phóng năng lượng được tích luỹ trong các hợp chất hữu cơ và chuyển thành dạng năng lượng dễ sử dụng cho tế bào chứa trong các phân tử ATP.

- Trong phân giải hiếu khí, năng lượng trong các hợp chất hữu cơ được giải phóng từng phần thông qua một chuỗi các phản ứng oxi hoá khử. Phương trình tổng quát của quá trình hô hấp với nguyên liệu là phân tử glucose:

C₆H₁₂O₆ +6O₂ → 6CO₂+6H₂O + Q (ATP + nhiệt)

Tuỳ vào nhu cầu của cơ thể mà tốc độ của quá trình phân giải hiếu khí có thể diễn ra nhanh hay chậm.

Quá trình phân giải hiểu khi được chia thành ba giai đoạn: đường phân, oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs, chuỗi chuyển electron hô hấp được mô tả ở sơ đồ Hình 16.2.

Hình 16.2. Sơ đồ tóm tắt các giai đoạn của quá trình phân giải hiếu khi

b. Quá trình đường phân

Đường phân là quá trình biến đổi glucose xảy ra trong tế bào chất và không có sự tham gia của oxygen. Đầu tiên, phân tử glucose được hoạt hoá bằng 2 phân tử ATP. Sau đó, nhờ enzyme đặc hiệu, phân tử glucose được tách thành 2 phân tử có ba carbon (pyruvic acid).

Sự oxi hoá phân tử glucose đã giải phóng năng lượng để khử NAD' thành NADH, đồng thời một phần năng lượng được tích luỹ trong các phân tú ATP.

Hình 16.3. Sơ đồ tóm tốt quá trình đường phân

Sau khi được hình thành trong tế bào chất, 2 phân tử pyruvic acid được vận chuyển vào chất nền ti thể. Tại đây, 2 phân tử pyruvic acid bị oxi hoá và chuyển thành 2 phân tử acetyl – coenzyme A (acetyl – CoA), đồng thời sản sinh ra 2 phân tử CO, và 2 phân tử NADH. Sau đó, phân tử acetyl – CoA này sẽ đi vào chu trình Krebs.

Hình 16.4. Sơ đồ tóm tốt chu trình Krebs

d. Chuỗi chuyển electron hô hấp

- Mục đích của quá trình phân giải hiểu khi là tạo ATP cung cấp cho cơ thể, do đó, năng lượng được tích trữ trong các phân tử NADH và FADH, sẽ được chuyển thành năng lượng trong các phân tử ATP thông qua chuỗi chuyển electron hô hấp. Đây là giai đoạn tạo được nhiều ATP nhất.

- Trong giai đoạn này, các phân tử NADH và FADH, sẽ bị oxi hoá thông qua một chuỗi các phản ứng oxi hoá khử diễn ra tại mang trong ti thể. Electron được giải phóng từ NADH và FADH, được chuyển đến chất nhận electron cuối cùng là phân tử oxygen để tạo thành nước.

- Các nhà khoa học đã ước tính được rằng, khi oxi hoá 1 phân tử NADH sẽ tạo được 2,5 phân tử ATP, 1 phân tử FADH, sẽ tạo được 1,5 phân tử ATP.

Phân giải hiếu khí (hô hấp tế bào) là quá trình chuyển năng lượng trong các hợp chất hữu cơ thành năng lượng của ATP. Phân giải hiểu khi được chia thành ba giai đoạn chính: đường phân (diễn ra ở tế bào chất), oxi hoa pyruvic acid và chu trình Krebs (dien ra ở chất nên tỉ thế) và chuỗi chuyển electron hô hấp (diễn ra ở màng trong ti thể).

- Khi tế bào không được cung cấp oxygen, chuỗi chuyển electron sẽ bị ngừng trệ, các phân tử NADH được tích trữ trong tế bào làm cho hàm lượng NAD" dần cạn kiệt. Kết quả là quá trình đường phân không thể diễn ra.

- Trong trường hợp này, tế bào sẽ sử dụng pyruvic acid làm chất nhận electron từ NADH và biến đổi thành các sản phẩm cuối cùng nhờ quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất.

- Có hai hình thức lên men phổ biến là lên men rượu và lên men lactic.

+ Lên men rượu (có ở đa số vi khuẩn, nấm men): Pyruvic acid→ C₂H₅OH (rugu ethanol) + 2CO₂

+ Lên men lactic (có ở một số vi khuẩn, nấm, động vật): Pyruvic acid→ C₂H₅OCOOH (lactic acid)

- Quá trình phân giải kị khí chỉ tạo được 2 ATP, mức năng lượng này là rất ít so với phân giải hiếu khí.

Phân giải kị khí là quá trình phân giải chất hữu cơ trong điều kiện không có oxygen, trong đó, chất cho và nhận electron đều là chất hữu cơ. Hai hình thức lên men phổ biến là lên men rượu và lên men lactic.

- Tổng hợp và phân giải các chất có mối liên hệ mật thiết với nhau trong việc duy trì sự sống. Quá trình tổng hợp tạo nên các chất cung cấp nguyên liệu cho quá trình phân giải, ngược lại, quá trình phân giải các chất cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp.

Hình 16.5. Sơ đồ mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào

Tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào là hai quá trình đối lập nhưng có sự thống nhất với nhau để duy trì các hoạt động sống của tế bào.

Bài 1.

Khi hoạt động nặng, nhu cầu oxygen của tế bào rất cao để cung cấp đủ năng lượng cho cơ thể. Tuy nhiên, trong trường hợp thiếu oxygen thì tế bào sẽ tạo ra năng lượng bằng cách nào?

Phương pháp giải:

Năng lượng được tế bào tạo ra bằng quá trình chuyển hóa các chất phức tạp thành các chất đơn giản. Quá trình phân giải có thể cần O2 (phân giải hiếu khí) hoặc không cần O2 (phân giải kị khí).

Lời giải chi tiết:

Khi cần năng lượng cho các hoạt động, trong trường hợp thiếu oxygen thì tế bào sẽ tạo năng lượng thông qua quá trình phân giải kị khí.

Bài 2.

Hãy cho ví dụ chứng minh tốc độ của phân giải hiếu khí phụ thuộc vào nhu cầu năng lượng của cơ thể.

Phương pháp giải:

Tuỳ vào nhu cầu của cơ thể mà tốc độ của quá trình phân giải hiếu khí có thể diễn ra nhanh hay chậm.

Lời giải chi tiết:

Ví dụ chứng minh tốc độ của phân giải hiếu khí phụ thuộc vào nhu cầu năng lượng của cơ thể:

- Khi tập thể dục hoặc lao động nặng thì chúng ta lại thở mạnh để phổi hấp thụ được nhiều khí O2 tạo ra năng lượng cho các hoạt động đó.

- Tốc độ của phân giải hiếu khí của một vận động viên đang thi đấu nhanh hơn một nhân viên văn phòng do vận động viên có nhu cầu năng lượng nhiều hơn.

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Phát biểu được khái niệm phân giải các chất trong tế bào

- Trình bày được quá trình phân giải các chất song song với giải phóng năng lượng,

- Trình bày được các giai đoạn phân giải hiểu khi (hô hấp tế bao) và các giai đoạn phân giải là khí (lên men).

- Phân tích được mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 16 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Hô hấp có liên quan như thế nào với các hoạt động sống của tế bào và cơ thể?

  • A. Cung cấp CO₂ để tham gia vào các phản ứng tạo ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể và loại O₂ do các tế bào thải ra khỏi cơ thể.
  • B. Cung cấp O₂ để tham gia vào các phản ứng tạo ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể và loại H₂ do các tế bào thải ra khỏi cơ thể.
  • C. Cung cấp O₂ để tham gia vào các phản ứng tạo ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể và loại CO₂ do các tế bào thải ra khỏi cơ thể.
  • D. Cung cấp CO₂ để tham gia vào các phản ứng tạo ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể và loại H₂ do các tế bào thải ra khỏi cơ thể.

• Câu 2:

  Chọn ý đúng: Nội dung nào là giả thiết của bảng cân bằng hô hấp?

  • A. Hô hấp là con đường tuần tự
  • B. Hô hấp không tồn tại
  • C. Năng lượng không tính được trong con đường hô hấp
  • D. Năng lượng luôn mất đi dưới dạng nhiệt trong hô hấp

• Câu 3:

  Hãy chọn ý đúng: Hô hấp theo truyền thống được coi là con đường nào?

  • A. Con đường đồng hóa
  • B. Con đường dị hóa
  • C. Con đường lưỡng tính
  • D. Con đường Bolic

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 16 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 76 SGK Công nghệ 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 1 trang 76 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 2 trang 76 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 3 trang 77 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 4 trang 77 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 5 trang 77 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 6 trang 77 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 7 trang 78 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 8 trang 78 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 9 trang 78 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 10 trang 78 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Luyện tập trang 79 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Hình thành kiến thức mới 11 trang 79 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Vận dụng trang 79 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải Bài tập 1 trang 79 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải Bài tập 2 trang 79 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải Bài tập 3 trang 79 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải Bài tập 4 trang 79 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.1 trang 49 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.2 trang 49 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.3 trang 49 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.4 trang 49 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.5 trang 49 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.6 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.7 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.8 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.9 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.10 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.11 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.12 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.13 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Giải bài 16.14 trang 50 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!