Lý thuyết Sinh học 10 Bài 16: Phân giải các chất và giải phóng năng lượng
A. Lý Thuyết
I. Khái niệm phân giải các chất trong tế bào
- Khái niệm: Phân giải chất trong tế bào là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn nhờ quá trình bẻ gãy các liên kết hóa học. Ví dụ: Phân giải tinh bột thành các phân tử glucose, phân giải nucleic acid thành các nucleotide,…
Sơ đồ minh họa quá trình phân giải các chất
- Thông qua sự phá vỡ các liên kết hóa học trong các chất phức tạp, năng lượng được giải phóng để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.
II. Quá trình phân giải hiếu khí
1. Khái niệm phân giải hiếu khí
- Khái niệm: Phân giải hiếu khí (hô hấp tế bào) là quá trình phân giải các chất hữu cơ khi có oxygen thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng được tích lũy trong các hợp chất hữu cơ thành dạng năng lượng dễ sử dụng cho tế bào có trong phân tử ATP.
- Phương trình tổng quát:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Q (ATP + nhiệt)
- Đặc điểm:
+ 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 hóa khử.
+ Tùy vào nhu cầu năng lượng của cơ thể mà tốc độ của quá trình phân giải hiếu khí có thể diễn ra nhanh hay chậm.
2. Các giai đoạn chính
Quá trình phân giải hiếu khí được chia thành 3 giai đoạn: đường phân, oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs, chuỗi chuyền electron hô hấp.
Sơ đồ tóm tắt các giai đoạn của quá trình phân giải hiếu khí
a. Quá trình đường phân
- Vị trí diễn ra: Diễn ra trong tế bào chất.
- Cơ chế: Đường phân là quá trình biến đổi glucose xảy ra trong tế bào chất và không có sự tham gia của oxygen.
+ Phân tử glucose được hoạt hóa bằng 2 phân tử ATP.
+ Nhờ enzyme đặc hiệu, phân tử glucose tách thành 2 phân tử pyruvic acid (phân tử 3C).
- Sản phẩm thu được: 2 pyruvic acid, 2 ATP và 2 NADH.
b. Oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs
- Vị trí diễn ra: Diễn ra trong chất nền ti thể.
- Cơ chế:
+ Oxi hóa pyruvic: 2 phân tử pyruvic acid bị oxi hóa thành 2 phân tử acetyl – coenzyme A (acetyl – CoA), đồng thời sinh ra 2 phân tử CO2, 2 NADH.
+ Chu trình Krebs: Khi đi qua chu trình Krebs, mỗi acetyl – CoA bị oxi hóa hoàn toàn tạo thành 2 phân tử CO2, 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2.
Sơ đồ chu trình Krebs
- Sản phẩm thu được: 4 phân tử CO2, 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2.
c. Chuỗi chuyền electron hô hấp
- Vị trí diễn ra: Diễn ra tại màng trong ti thể.
- Cơ chế: Chuỗi chuyền electron hô hấp sẽ chuyển hóa năng lượng được tích trữ trong các phân tử NADH và FADH2 thành năng lượng trong các phân tử ATP. Đây là giai đoạn tạo được nhiều ATP nhất.
+ Các phân tử NADH và FADH2 bị oxi hóa thông qua một chuỗi phản ứng oxi hóa khử
+ Electron được giải phóng từ NADH và FADH2 chuyển đến chất nhận electron cuối cùng là phân tử oxygen để tạo thành H2O.
- Sản phẩm thu được: Khi oxi hóa 1 phân tử NADH sẽ tạo được 2,5 phân tử ATP, 1 phân tử FADH2 sẽ tạo được 1,5 phân tử ATP.
III. Quá trình phân giải kị khí
- Khái niệm: Phân giải kị khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxygen, trong đó, chất cho và nhận electron đều là chất hữu cơ.
- 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 (rượu ethanol) + 2CO2
+ Lên men lactic (có ở một số vi khuẩn, nấm, động vật):
Pyruvic acid → C2H5COOH (lactic acid)
- Hiệu quả năng lượng: Quá trình phân giải kị khí chỉ tạo được 2 ATP, mức năng lượng này rất ít so với phân giải hiếu khí.
IV. 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:
+ Quá trình tổng hợp tạo nên các chất cung cấp nguyên liệu cho quá trình phân giải.
+ Quá trình phân giải cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp.
Sơ đồ mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào
B. Trắc Nghiệm
Câu 1: Quá trình biến đổi các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản nhờ quá trình bẻ gãy các liên kết hóa học được gọi là
A. quá trình tổng hợp.
B. quá trình phân giải.
C. quá trình tự dưỡng.
D. quá trình dị dưỡng.
Đáp án đúng là: B
Phân giải là quá trình biến đổi các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản nhờ quá trình bẻ gãy các liên kết hóa học.
Câu 2: Quá trình nào sau đây không phải là quá trình phân giải các chất?
A. Quá trình biến đổi từ tinh bột thành glucose.
B. Quá trình biến đổi từ protein thành các chuỗi peptide ngắn.
C. Quá trình biến đổi từ CO2 và nước thành các chất hữu cơ.
D. Quá trình biến đổi từ lipid thành glycerol và acid béo.
Đáp án đúng là: C
C. Sai. Quá trình biến đổi từ CO2 và nước thành các chất hữu cơ là quá trình tổng hợp.
Câu 3: Đặc điểm nào sau đây không đúng khi nói về quá trình phân giải các chất?
A. Có sự biến đổi từ chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản.
B. Có sự tích lũy năng lượng trong các sản phẩm được tạo thành.
C. Có sự bẻ gãy các liên kết hóa học của các chất tham gia.
D. Có vai trò cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống.
Đáp án đúng là: B
Quá trình phân giải các chất là quá trình giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống.
Câu 4: Cho các đặc điểm sau đây:
(1) Có sự tham gia của oxygen.
(2) Có sự giải phóng năng lượng ATP từng phần.
(3) Có bản chất là một chuỗi các phản ứng oxi hóa khử.
(4) Sản phẩm cuối cùng là các chất hữu cơ: rượu, giấm,…
Trong các đặc điểm trên, số đặc điểm đúng khi nói về quá trình phân giải hiếu khí là
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Đáp án đúng là: C.
Có 3 đặc điểm đúng là: (1), (2), (3).
(3) Sai. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải hiếu khí là CO2 và nước.
Câu 5: Trường hợp nào sau đây có tốc độ phân giải hiếu khí mạnh nhất?
A. Người đang ngủ.
B. Người đang đi bộ.
C. Người đang chạy.
D. Người đang ngồi nghỉ ngơi.
Đáp án đúng là: C
Cơ thể càng tiêu thụ nhiều năng lượng thì tốc độ phân giải hiếu khí càng mạnh → Trong các trường hợp trên, người đang chạy bộ có tốc độ phân giải hiếu khí mạnh nhất.
Câu 6: Giai đoạn nào sau đây không thuộc quá trình hô hấp hiếu khí?
A. Đường phân.
B. Chu trình Krebs.
C. Chu trình Calvin.
D. Chuỗi truyền electron hô hấp.
Đáp án đúng là: C
- Quá trình phân giải hiếu khí được chia thành 3 giai đoạn: đường phân, oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs, chuỗi truyền electron hô hấp.
- Chu trình Calvin thuộc pha tối của quá trình quang hợp.
Câu 7: Giai đoạn đường phân diễn ra ở
A. màng trong ti thể.
B. chất nền của ti thể.
C. chất nền của lục lạp.
D. tế bào chất.
Đáp án đúng là: D.
Giai đoạn đường phân xảy ra trong tế bào chất.
Câu 8: Từ 1 phân tử glucose trải qua giai đoạn đường phân sẽ thu được những sản phẩm nào sau đây?
A. 2 phân tử pyruvic acid, 2 ATP và 2 NADH.
B. 2 phân tử pyruvic acid, 4 ATP và 2 NADH.
C. 2 phân tử acetyl - CoA, 2 CO2 và 2 ATP.
D. 2 phân tử lactic acid, 2 CO2 và 2 ATP.
Đáp án đúng là: A
1 phân tử glucose trải qua giai đoạn đường phân trong tế bào chất tạo ra: 2 pyruvic acid, 2 ATP và 2 NADH.
Câu 9: Tại sao giai đoạn đường phân tạo được 4 phân tử ATP nhưng hiệu quả thực sự chỉ có 2 phân tử ATP?
A. Vì trước đó tế bào đã dùng 2 phân tử ATP để hoạt hóa enzyme.
B. Vì trước đó tế bào đã dùng 2 phân tử ATP để hoạt hóa glucose.
C. Vì sau đó tế bào đã dùng 2 phân tử ATP để hoạt hóa pyruvic acid.
D. Vì sau đó tế bào đã dùng 2 phân tử ATP để hoạt hóa acetyl – CoA.
Đáp án đúng là: B
Do ban đầu, tế bào đã dùng 2 phân tử ATP để hoạt hóa glucose nên trong 4 phân tử ATP được tạo ra từ đường phân chỉ có 2 phân tử ATP được trả lại cho tế bào.
Câu 10: Giai đoạn oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs diễn ra ở
A. tế bào chất.
B. chất nền của lục lạp.
C. chất nền của ti thể.
D. màng trong của ti thể.
Đáp án đúng là: C
Giai đoạn oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs diễn ra ở chất nền của ti thể.
Câu 11: Sản phẩm tạo thành của giai đoạn oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs gồm
A. 6 phân tử CO2, 2 phân tử ATP, 8 phân tử NADH, 2 phân tử FADH2.
B. 2 phân tử CO2, 2 phân tử ATP, 3 phân tử NADH, 2 phân tử FADH2.
C. 4 phân tử CO2, 2 phân tử ATP, 6 phân tử NADH, 2 phân tử FADH2.
D. 4 phân tử CO2, 1 phân tử ATP, 6 phân tử NADH, 1 phân tử FADH2.
Đáp án đúng là: A
Sản phẩm tạo thành của giai đoạn oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs gồm 6 phân tử CO2, 2 phân tử ATP, 8 phân tử NADH, 2 phân tử FADH2.
Câu 12: Chuỗi truyền electron hô hấp là
A. giai đoạn oxi hóa pruvic acid diễn ra ở chất nền ti thể.
B. giai đoạn oxi hóa pruvic acid diễn ra ở màng trong ti thể.
C. giai đoạn oxi hóa NADH và FADH2 diễn ra ở chất nền ti thể.
D. giai đoạn oxi hóa NADH và FADH2 diễn ra ở màng trong ti thể.
Đáp án đúng là: D
Trong chuỗi truyền electron hô hấp, các phân tử NADH và FADH2 sẽ bị oxi hóa thông qua một chuỗi các phản ứng oxi hóa khử diễn ra tại màng trong ti thể.
Câu 13: Trong quá trình phân giải hiếu khí, giai đoạn tạo ra nhiều ATP nhất là
A. giai đoạn đường phân.
B. giai đoạn oxi hóa pyruvic acid.
C. chu trình Krebs.
D. chuỗi chuyền electron hô hấp.
Đáp án đúng là: D
Trong quá trình phân giải hiếu khí, giai đoạn tạo ra nhiều ATP nhất là chuỗi chuyền electron hô hấp (28 ATP).
Câu 14: Quá trình phân giải kị khí khác quá trình phân giải hiếu khí ở điểm là
A. sử dụng oxygen là chất nhận electron cuối cùng.
B. tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất vô cơ.
C. có hiệu quả năng lượng thấp hơn rất nhiều (2 ATP).
D. có giai đoạn oxi hóa pruvic acid và chu trình Krebs.
Đáp án đúng là: C
Quá trình phân giải kị khí diễn ra khi tế bào không được cung cấp oxygen, diễn ra gồm 2 giai đoạn là đường phân và lên men, sản phẩm cuối cùng có các chất hữu cơ, có hiệu quả năng lượng thấp hơn rất nhiều so với phân giải hiếu khí (2 ATP).
Câu 15: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào?
A. Tổng hợp và phân giải là hai quá trình đối lập nhưng có sự thống nhất với nhau.
B. Tổng hợp và phân giải là hai quá trình độc lập, không có sự liên quan với nhau.
C. Tổng hợp và phân giải là hai quá trình không bao giờ diễn ra đồng thời với nhau.
D. Tổng hợp và phân giải là hai quá trình có sự cạnh tranh nguyên liệu với nhau.
Đáp án đúng là: A
Tổng hợp và phân giải là hai quá trình đối lập nhưng có sự thống nhất với nhau để duy trì các hoạt động sống của tế bào.
Xem thêm các bài Lý thuyết Sinh học 10 sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Lý thuyết Bài 13: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào
Lý thuyết Bài 15: Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng
Lý thuyết Bài 17: Thông tin giữa các tế bào
