Chuyển hóa vật chất và năng lượng

Cấu tạo tế bào 

– Màng sinh chất.

– Chất tế bào: bào quan và bào tương.

+ Bào quan:

• Lưới nội chất hạt: tổng hợp protein.
• Lưới nội chất trơn: giải độc, chuyển hóa đường, tổng hợp lipid.
• Bộ máy Golgi: phân phối, lắp ráp, đóng gói, vận chuyển các phân tử đến các tế bào đích.
• Ribosome: tổng hợp protein.
• Ti thể: hô hấp tạo năng lượng.
• Lục lạp: quang hợp, tổng hợp chất hữu cơ.
• Lysosome: tiêu hủy các tế bào già, tổn thương, thải độc.
• Không bào: không bào co bóp (di chuyển) và không bào tiêu hóa.

– Nhân: lưu giữ, truyền đạt thông tin di truyền.

ATP – đồng tiền năng lượng của tế bào

Cấu tạo

– Base adenine.

– Đường ribose.

– 3 gốc phosphate: giữa 3 gốc này có 2 liên kết cao năng. Hai liên kết này đứt gãy giải phóng nhiều năng lượng.

Nhiệm vụ chính

– Tổng hợp các chất cần thiết cho tế bào (tổng hợp chất hữu cơ trong quang hợp,.)

– Vận chuyển các chất qua màng tế bào (thực bào, nhập bào, vận chuyển chủ động,..)

– Sinh công cơ học (như sự co cơ của các tế bào tim,…)

Enzyme

Cấu tạo

Enzyme là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong tế bào.

Enzyme có hai loại.

– Enzyme có một thành phần chỉ là protein.

– Enzyme có hai thành phần là protein và chất không phải protein (cofactor). Nếu cofactor là chất hữu cơ thì gọi là coenzyme.

– Mỗi enzyme có một trung tâm hoạt động tương ứng với cấu hình không gian của cơ chất.

– Một số enzyme còn có trung tâm điều chỉnh, chất hoạt hóa hoặc chất ức chế gắn với trung tâm điều chỉnh dẫn đến thay đổi cấu hình trung tâm hoạt động tương ứng.

Đặc tính enzyme 

• Hoạt tính mạnh. 

Ví dụ: enzyme catalase chỉ cần 1 giây đã phân giải được một lượng peroxit, trong khi phân tử sắt phải phân giải trong 300 năm. 

• Tính chuyên hóa cao: mỗi loại enzyme chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định. 

Ví dụ: enzyme urease chỉ xúc tác phân giải ure, enzyme pepsin chỉ xúc tác cho phản ứng thủy phân protein thành các chuỗi polypeptide.

Cơ chế tác động

• Enzyme liên kết cơ chất tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất. 
• Bằng nhiều cách khác nhau, enzyme tương tác cơ chất tạo thành các sản phẩm mới. 

Các yếu tố ảnh hưởng

• Nhiệt độ: nhiệt độ càng tăng, hoạt tính enzyme càng mạnh nhưng vượt qua giới hạn tối đa, enzyme sẽ bị biến tính mất chức năng. 
• Độ pH: mỗi enzyme có một khoảng pH tối ưu để nó có thể hoạt động bình thường. Ví dụ: enzyme pepsin trong dạ dày người chỉ hoạt động ở độ pH thấp (2 -3). 
• Nồng độ cơ chất. Với 1 lượng enzyme nhất định, nồng độ cơ chất càng cao, phản ứng càng nhanh nhưng đến một lúc nào đó phản ứng sẽ không đổi, vì enzyme bão hòa cơ chất. 
• Chất ức chế/hoạt hóa enzyme.
• Nồng độ enzyme. Nồng độ enzyme càng cao, phản ứng càng xảy ra nhanh.

Hô hấp 

Bào quan thực hiện: ti thể.

Gồm 3 giai đoạn: đường phân, chu trình Krebs, chuỗi truyền electron.

– Đường phân:

• Diễn ra ở tế bào chất.
• Sản phẩm: acid pyruvic, ATP, NADH.

– Chu trình Krebs:

• Diễn ra ở chất nền ti thể.
• Sản phẩm: 2ATP, 6NADH, 2 FADH2, CO2.

– Chuỗi truyền electron:

• Diễn ra trên màng trong ti thể.
• Sản phẩm: 36 – 38 ATP.

Quang hợp 

– Nơi diễn ra: lục lạp. 

– Gồm 2 pha: pha sáng và pha tối.

– Pha sáng:

• Diễn ra: trên màng thylakoid của lục lạp.
• Gồm 2 giai đoạn: giai đoạn quang lí (diệp lục hấp thụ photon trở thành trạng thái hoạt hóa); giai đoạn quang hóa (quang phân li nước và quang phosphoryl hóa tạo ATP).

– Pha tối:

• Diễn ra: chất nền lục lạp.
• Dùng NADPH và ATP để chuyển hóa CO2 thành hợp chất hữu cơ (carbohydrate).

Sinh trưởng và phát triển

Nguyên phân 

Gồm 2 giai đoạn: kì trung gian và nguyên phân. 

Kì trung gian

• Pha G1: tổng hợp các chất cần thiết cho sinh trưởng tế bào.
• Pha S: nhân đôi NST, nhân đôi trung tử.
• Pha G2: tiếp tục tổng hợp các chất cần thiết, tổng hợp thoi phân bào.

• 

Nguyên phân 

Gồm 2 giai đoạn: phân chia nhân và phân chia tế bào chất.

Phân chia nhân.

• Kì đầu: NST đóng xoắn (2n kép), màng nhân và nhân con biến mất.
• Kì giữa: NST co xoắn cực đại, các NST xếp thành 1 hàng ở mặt phẳng xích đạo (2n kép).
• Kì sau: Các nhiễm sắc tử tách nhau ra và di chuyển về 2 cực tế bào. (4n đơn)
• Kì cuối: NST dãn xoắn, màng nhân xuất hiện -> 1 tế bào mẹ thành 2 tế bào con (2n đơn).

Phân chia tế bào chất.

Ý nghĩa

• Cơ chế sinh sản vô tính.
• Tăng số lượng tế bào.
• Tái tạo mô, cơ quan tổn thương, tạo các tế bào mới thay thế các tế bào già.

Giảm phân 

Gồm 2 lần phân bào, NST nhân đôi duy nhất ở kì trung gian lần phân bào đầu tiên. 

Lần phân bào I

• Kì đầu: NST bắt đầu co xoắn, 2n kép.
• Kì giữa: NST co xoắn cực đại, xếp thành 2 hàng ở mặt phẳng xích đạo, 2n kép.
• Kì sau: mỗi nhiễm sắc thể kép trong NST tương đồng di chuyển về 1 cực tế bào, 2n kép.
• Kì cuối: NST kép dãn xoắn, tạo 2 tế bào con có bộ NST n kép.

Lần phân bào II

• Kì đầu: NST co xoắn, n kép.
• Kì giữa: NST xếp thành 1 hàng ở mặt phẳng xích đạo, n kép.
• Kì sau: NST đơn di chuyển về các cực tế bào, 2n đơn.
• Kì cuối: NST dãn xoắn, từ 2 tế bào mẹ 2n tạo 4 tế bào con có bộ NST n.

Ý nghĩa

• Sự phân li và tổ hợp các giao tử tự do trong giảm phân và thụ tinh là cơ sở tạo nên biến dị tổ hợp.
• Góp phần duy trì ổn định bộ NST của loài.