Sự chuyển hóa vật chất, năng lượng và thông tin di truyền trong sinh vật

Giới thiệu chung về bài 43 sinh học 12

Bài 43 sinh học 12 có tên đầy đủ là "Sự chuyển hóa vật chất, năng lượng và thông tin di truyền trong sinh vật". Đây là một chương quan trọng trong chương trình sinh học lớp 12, giúp học sinh hiểu sâu hơn về các quá trình trao đổi chất và năng lượng diễn ra trong cơ thể sinh vật.

Một số nội dung chính của bài 43 sinh học 12

Dưới đây là một số nội dung chính của bài học:

• Khái niệm trao đổi chất và năng lượng trong tế bào
• Các giai đoạn của quá trình trao đổi chất
• Quá trình dị hóa và tổng hợp ATP
• Đường phân giải glucose và quá trình lên men
• Hô hấp tế bào
• Quang hợp và sự hình thành axit photphat
• Vai trò của enzim trong trao đổi chất
• Quá trình truyền thông tin di truyền trong sinh vật

Trao đổi chất và năng lượng - cơ sở duy trì sự sống

Trao đổi chất và năng lượng là những quá trình cơ bản, liên tục diễn ra trong mọi tế bào sống. Chúng đảm bảo cho các hoạt động sống của tế bào và duy trì sự sống của sinh vật.

Khái niệm trao đổi chất và năng lượng

Trao đổi chất là tất cả các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào, liên quan đến sự chuyển hóa các chất. Quá trình này đảm bảo cho tế bào có thể tổng hợp, biến đổi và phân giải các chất cần thiết cho hoạt động sống.

Năng lượng cần thiết cho các phản ứng trao đổi chất được cung cấp từ quá trình chuyển hóa năng lượng. Đây là quá trình biến đổi các dạng năng lượng khác nhau trong tế bào.

Các giai đoạn của quá trình trao đổi chất

Quá trình trao đổi chất gồm 3 giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn. Ví dụ: đường glucose, axit amin, axit béo,...
• Giai đoạn 2: Các chất được tổng hợp thành các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết cho tế bào. Ví dụ: protein, axit nuclêic, polysaccharit,...
• Giai đoạn 3: Cung cấp năng lượng cho các phản ứng hóa học thông qua quá trình tổng hợp và phân giải ATP.

Quá trình dị hóa và tổng hợp ATP

ATP (Adenosin tri photphat) là phân tử cung cấp năng lượng trực tiếp cho các hoạt động sống của tế bào. Do đó, quá trình tổng hợp và phân giải ATP là vô cùng quan trọng.

Tổng hợp ATP

Có 2 con đường tổng hợp ATP chính là:

• Quá trình phosphorylation oxy hóa: Diễn ra trong ti thể, sử dụng oxy. Tạo ra lượng lớn ATP.
• Quá trình lên men: Diễn ra trong tế bào chất khi không có oxy. Chỉ tạo được ít ATP.

Phân giải ATP

ATP bị phân giải thành ADP và photphat vô cơ. Quá trình này giải phóng năng lượng cho các phản ứng trao đổi chất khác diễn ra trong tế bào.

Đường phân giải glucose và quá trình lên men

Glucose là nguồn năng lượng quan trọng cho tế bào. Quá trình phân giải glucose và lên men glucose tạo ra ATP và các sản phẩm trao đổi chất khác.

Đường phân giải glucose

Glucose được phân giải thành các sản phẩm trung gian là: axit pyruvic, axetyl CoA,... Cuối cùng tạo thành CO2 và H2O.

Trong quá trình này, glucose bị oxy hóa hoàn toàn, giải phóng năng lượng dùng để tổng hợp ATP và các sản phẩm khác.

Quá trình lên men

Lên men glucose là quá trình chuyển hóa glucose thành axit lactic hoặc cồn và CO2 khi không có oxy.

Sản phẩm chính của quá trình lên men glucose là:

• Ethanol và CO2 (lên men rượu)
• Axit lactic (lên men axit lactic)

Quá trình này chỉ giải phóng một lượng nhỏ năng lượng so với quá trình oxy hóa hoàn toàn.

Hô hấp tế bào - quá trình giải phóng năng lượng từ chất hữu cơ

Hô hấp tế bào là quá trình phân giải hoàn toàn chất hữu cơ thành CO2 và H2O, giải phóng năng lượng dưới dạng ATP.

Có 2 giai đoạn:

• Giai đoạn yếm khí: Glucose phân giải thành axit pyruvic. Diễn ra ngoài màng ti thể.
• Giai đoạn hiếu khí: Axit pyruvic tiếp tục bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O. Diễn ra trong ti thể, cần có oxy.

Toàn bộ quá trình giải phóng lượng lớn năng lượng, được sử dụng để tổng hợp ATP.

Quang hợp - quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ vô cơ

Quang hợp là quá trình cố định CO2 và tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ diễn ra ở thực vật, tảo và một số vi khuẩn quang dưỡng.

Các giai đoạn của quang hợp

Quang hợp gồm 2 giai đoạn:

• Giai đoạn sáng: Diễn ra trong lục lạp, cố định CO2 tạo ra axit 3-phosphoglyceric.
• Giai đoạn tối: Diễn ra trong bào tương, axit 3PGA được chuyển thành chất hữu cơ như đường, tinh bột.

Sản phẩm của quang hợp

Một số sản phẩm quan trọng của quang hợp là glucose, axit amin, chất béo, O2 (phụ phẩm).

Chúng được sử dụng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác hoặc cung cấp năng lượng cho thực vật qua hô hấp tế bào.

Vai trò của enzim trong trao đổi chất

Enzim là những chất xúc tác sinh học, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển tốc độ của các phản ứng trao đổi chất.

Đặc điểm của enzim

• Là protein hoặc RNA
• Hoạt động trong phạm vi nhiệt độ, pH nhất định
• Có khả năng đặc hiệu cao với chất nền
• Chỉ xúc tác một loại phản ứng cụ thể

Cơ chế hoạt động của enzim

Enzim hoạt động bằng cách hạ thấp năng lượng kích hoạt của phản ứng. Nhờ đó, phản ứng diễn ra nhanh hơn với tốc độ cao hơn hàng trăm ngàn lần.

Sau khi xúc tác, enzim không bị biến đổi và có thể tái sử dụng.

Quá trình truyền tải thông tin di truyền

Thông tin di truyền chứa trong DNA được chuyển tới tế bào con qua quá trình nhân đôi DNA và phiên mã.

Nhân đôi DNA

Trước khi tế bào phân chia, DNA kép sợi được sao chép thành 2 phân tử DNA kép sợi giống hệt nhau.

Mỗi phân tử DNA mới chứa một sợi cũ và một sợi mới tổng hợp. Nhờ đó, thông tin di truyền được truyền cho cả 2 tế bào con.Các bạn có thể tham khảo thêm nguồn khác: