Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào

Thứ bảy - 12/12/2020 09:24

Câu 1
a. ATP là gì? ATP chuyển năng lượng cho các hợp chất bằng cách nào?
b. Vì sao ATP được gọi là “Tiền tệ năng lương” của tế bào

ĐA :
a.*ATP là hợp chất cao năng ,được cấu tạo từ 3 thành phần: 1pt bazơ ađênin, 1pt đường pentôzơ liên kết với 3 nhóm photphat. Trong đó có 2 liên kết cao năng giữa các nhóm phot phat cuối trong ATP. Các nhóm photphat đều mang điên tích âm, khi ở gần nhau có xu hướng đẩy nhau làm cho liên kết này bị phá vỡ
* ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng cho các chất đó để trở thành ADP (giải phóng khoảng 7.3 Kcalo) rồi ngay lập tức ADP được gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP.
b. ATP được gọi là “Tiền tệ năng lương” của tế bào vì
+ Mọi cơ thể sống đều sử dụng năng lượng ATP
+ ATP có khả năng truyền năng lượng cho các phân tử khác thông qua chuyển nhóm phôt phat cuối cho phân tử đó để trở thành ADP giải phóng 7,3 Kcalo.

Câu 2 : Phân biệt quá trình hô hấp với quá trình quang hợp

Loại tế bào thực hiện	- Tất cả các loại tế bào	Tế bào thực vật, tảo và một số vi khuẩn
Bào quan	Ti thể	Lục lạp	0.5
Nlượng	Giải phóng năng lượng	Tích luỹ năng lượng	0.5
Sắc tố	Không cần sắc tố	Cần có sắc tố quanghợp	0.5
Điều kiện	Không cần ánh sáng	Cần ánh sáng
Chuyển hóa năng lượng	- Giải phóng năng lượng tiềm tàng trong các hợp chất hữu cơ thành năng lượng dễ sử dụng là ATP	- Biến năng lượng ánh sáng thành năng Lượng hóa học trong các hợp chất hữu cơ
Chuyển hóa vật chất	Là quá trình phân giải chất hữu cơ thành chất vô cơ	Là quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ

Câu 3
            a. Bản chất pha sáng và pha tối trong quá trình quang hợp là gì?
           b.Cho biết cơ chế và ý nghĩa của quá trình quang phân li nước trong quang hợp.
           c. Các nhận định sau đây đúng hay sai? Giải thích.
          1. Trong pha tối của quang hợp sử dụng ATP của pha sáng để khử CO₂ thành chất hữu cơ.
          2. Trong các con đường cố định CO₂ thì con đường C₃ là phổ biến cho thực vật ở vùng khô, nóng, sáng.
          3. Hô hấp tế bào là quá trình chuyển năng lượng trong chất hữu cơ thành năng lượng ATP.

d. Tại sao hô hấp kị khí lại giải phóng rất ít ATP nhưng lại được chọn lọc tự nhiên duy trì ở các tế bào cơ của con người vốn là loại tế bào rất cần nhiều ATP.
e. Trong điều kiện nào thì xảy ra quá trình tổng hợp ATP tại lục lạp và ti thể ? Quá trình tổng hợp ATP tại 2 bào quan đó khác nhau cơ bản ở điểm nào?
          f. Tại sao khi chúng ta hoạt động tập thể dục thể thao thì các tế bào cơ lại sử dụng đường glucozơ trong hô hấp hiếm khí mà không dùng mỡ để hô hấp nhằm tạo ra nhiều ATP hơn?.
ĐA:
a, Bản chất của pha sáng năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển thành dạng năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP và NADPH. Vì pha này còn được gọi là giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng.
- Bản chất của pha tối là pha khử CO2 nhờ sản phẩm của pha sáng để hình thành các hợp chất hữu cơ.
b. Cơ chế của quá trình quang phân li nước
Dưới tác dụng của ánh sáng: 4H₂O à 4H⁺ + 4e^- + 4 0H^-
4 0H^- à 2H₂O₂ à 2 H₂O + O₂
-Ý nghĩa: +Cung cấp O₂ cho môi trường
                +Cung cấp H⁺ cho NADP⁺ tạo chất khử NADPH₂.
                +Bù e^- cho diệp lục bị mất.
c. 1. Sai. Vì trong pha tối của quang hợp còn sử dụng NADPH₂ của pha sáng.
    2. Sai. Vì Thực vật phân bố ở vùng khô, nóng, sáng có con đường cố định C₄ hay CAM.
    3. Đúng. Vì hô hấp là quá trình chuyển năng lượng tích lũy trong các chất hữ cơ thành năng lượng ATP.
   d. Hô hấp kị khí lại giải phóng rất ít ATP nhưng lại được chọn lọc tự nhiên duy trì ở các tế bào cơ của con người vốn là loại tế bào rất cần nhiều ATP. Vì không hô hấp kị khí không tiêu tốn oxi, khi cơ thể vận động mạnh các tế bào cơ quan mô cơ co cùng một lúc thì hệ tuần hoàn chưa cung cấp đủ lượng oxi cho hô hấp hiếu khí, khi đó giải pháp tối ưu là hô hấp kị khí, kịp đáp ứng ATP mà không cần đến oxi.
e . Quá trình tổng hợp ATP ở lục lạp và ti thể xảy ra trong điều kiện có sự chênh lệch nồng độ ion H⁺giữa hai bên màng tilacôit và màng trong ti thể khi hoạt động quang hợp và hô hấp.
- Quá trình tổng hợp ATP tại lục lạp nhờ năng lượng ánh sáng.
- Quá trình tổng hợp ATP tại ti thể nhờ năng lượng của quá trình oxi hóa nguyên liệu hô hấp
f. Năng lượng giải phóng từ mỡ chủ yếu từ các axit béo, axit béo có tỷ lệ oxi trên cacbon thấp hơn nhiều so với đường glucozo. Vì vậy, khi hô hấp hiếu khí, các axit béo của tế bào cơ cần tiêu tốn rất nhiều oxi, mà khi hoạt động mạnh lượng oxi mang đến tế bào bị giới hạn bởi khả năng hoạt động của hệ tuần hoàn nên mặc dù phân giải mỡ tạo nhiều năng lượng nhưng tế bào cơ lại không sử dụng mỡ trong trường hợp oxi cung cấp không đầy đủ mà sử dụng glcozo.
Câu 4: a. Phát biếu khái niệm quang hợp? Viết phương trình tổng quát của Quang hợp

Trình bày ngắn gọn về thành phần tham gia và vai trò của chúng trong các quá trình nói trên
Tóm tắt vai trò của sản phẩm được hình thành trong pha sáng và pha tối của quang hợp
Phân biệt pha sáng và pha tối của quá trình quang hợp

ĐA: a. - Khái niệm quang hợp: Là quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản (CO₂ và H₂O) nhờ năng lượng ánh sáng với sự tham gia của hệ sắc tố.

b. Các thành phần tham gia và vai trò
              - Năng lương ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp
              - Hệ sắc tố quang hợp: Hấp thu và chuyển hóa năng lượng
              - CO₂: nguồn cung cấp cacsbon để tổng hợp chất hữu cơ
              - H₂O: cung cấp H⁺ để khử CO₂ thành chất hữu cơ và O để tạo ra O₂ sản phẩm của quang hợp
       c. Vai trò của sản phẩm được hình thành trong pha sáng và pha tối của quang hợp
              - Sản phẩm của pha sáng
               + O₂ điều hòa không khí
               + NADPH + H⁺ và ATP là nguồn năng lượng và nguyên liệu cho pha tối
             - Sản phẩm của pha tối
               + Các hợp chất đường đơn: Là nguyên liệu để tổng hợp tinh bột dự trữ
               + các axit hữu cơ là nguyên liệu để tổng hợp các axit amin (tổn hợp nên protein), glixerin, axit béo(tổng hợp lipit)

d.       - Phân biệt pha sáng và pha tối

Điểm phân biệt	Pha sáng	Pha tối
Điều kiện	Cần ánh sáng	Không cần ánh áng
Nơi diễn ra	Màng tilacoit	Chất nền (Stroma)
Nguyên liệu	H₂O, NADP⁺, ADP, Pi,	CO₂, ATP, NADPH
Sản phẩm	ATP, NADPH, O₂	Đường glucozơ, ……

Câu 5:
a. Nêu cơ chế chung của quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp và hô hâp theo thuyêt hoá thẩm (của Michell) và vai trò của ATP được tổng ra trong quá trình này ?
b. Chu trình C3 enzym nào có vai trò quan trọng nhât? vì sao? Hãy tính hiệu qủa năng lượng của chu trình C3 (với 1ATP = 7,3Kcal, 1NADPH = 52,7Kcal )? (cho biêt khi oxi hoá hoàn toàn 1 phân tử C6H12O6 = 674Kcal )
c. Tại sao đồng hoá cacbon bằng phương thức quang hợp ở cây xanh có ưu thê hơn so với phương thức hoá tổng hợp ở vi sinh vật?
ĐA:

Cơ chế chung của quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp và hô hâp theo thuyêt hoá thẩm (của Michell)

- ATP được tổng hợp thông qua photphoril hóa gắn gốc photphat vô cơ vào ADP nhờ năng lượng từ qúa trình quang hóa (ở quang hợp) và oxy hóa (ở hô hấp) để tạo ATP.
- Thông qua chuỗi vận chuyển điện tử và H⁺ qua màng tạo ra sự chênh lệch nồng độ hai bên màng tạo ra điện thế màng. Đây chính là động lực kích thích bơm ion H⁺ hoạt động và ion H⁺ được bơm qua màng. Luồng proton kích thích phức hợp enzim của màng là ATP sintetaza xúc tác phản ứng tổng hợp ATP từ ADP và Pi
- Ở quang hợp quá trình trên thực hiện tại mành tilacoit và cứ 3 H⁺ đi qua màng sẽ tổng hợp được 1ATP. Ở hô hấp được thực hiện tại màng trong ti thể(tế bào nhân thực) cứ 2 H⁺ đi qua màng tổng hợp được 1 ATP
- Vai trò của ATP trong các quá trình trên
+ ATP tổng hợp từ quang hợp cung cấp năng lượng cho giai đoạn khử APG thành ALPG và giai đoạn phục hồi chất nhận Ri – 1,5DP
+ Ở hô hấp: . Sinh tổng hợp các chât
                    . Vận chuyển các chất
                     .Dẫn truyền xung thần kinh
b.                    .
- Enzym có vai trò quan trọng nhât chu trình C3 là: Enzim Ribulozo 1,5DP cacboxylaza
vì enzim này quyêt định tốc độ vận hành và chiều hướng của chu trình. Nó quyết định phản ứng đầu tiên gắn CO₂ vào Ribulozo 1,5DP hay gọi là cacboxyl hóa Ri – 1,5DP.

Hiệu quả năng lượng của chu trình C₃ là: - Để tổng hợp 1 phân tử C₆H₁₂O₆ chu

trình phải sử dụng 12 phân tử NADH + H⁺ , 18 phân tử ATP tương đương với 764 Kcalo (12x57,2Kcalo + 18x 7,3Kcalo = 764 Kcalo) suy ra hiệu quả năng lượng 674/764 = 88%

Đồng hoá cacbon bằng phương thức quang hợp ở cây xanh có ưu thê hơn so với phương thức hoá tong hợp ở vi sinh vật vì:

- Quang hợp ở cây xanh sử dụng Hydro từ nước rất rồi dào còn hóa tổng hợp ở vsv sử dụng H từ các hợp chất vô cơ nên hạn chế hơn.
- Quang hợp ở cây xanh sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời là nguồn vô tận còn tổng hợp ở vsv sử dụng năng lượng từ các phản ứng oxy hóa rất ít.
Câu 6.a. Khái niêm hô hấp tế bào? Phương trình tổng quát của hô hấp?

Phân biệt các giai đoạn của quá trình hô hấp tế bào.
Giải thích tại sao tế bào cơ nếu có liên tục sẽ bị “mỏi” và không thể tiếp tục co được nữa.

ĐA:
- Khái niệm hô hấp tế bào: Là quá trình phân giải nguyên liệu hữu cơ (chủ yếu là glucôzơ) thành các chất đơn giản (CO₂, H₂O) và giải phóng năng lượng (ATP)cho các hoạt động sống.
- Phương trình tổng quát của quá trình phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucôzơ:

b. Hô hấp tế bào gồm 4 giai đoạn chính: đường phân, biến đổi axit pyruvic thành axetyl - CoA , chu trình Crep và chuỗi vận chuyển elêctron hô hấp.

Các giai đoạn	Vị trí xảy ra	Nguyên liệu	Sản phẩm
đường phân	Tế bào chất	1Glucôzơ, 2ATP, 4ADP, 2NAD⁺, 4 P_i	2Axit piruvic, 2ATP, 2NADH
Axit piruvic thành axetyl CoA	Chất nền ti thể	axit pyruvic, CoA, 2NAD⁺	2axetyl - CoA, 2 NADH⁺, 2 CO₂
chu trình Crep	Tế bào nhân thực: chất nền ti thể. Tế bào nhân sơ: tế bào chất	2axetyl - CoA, 2ADP, 6NAD⁺, 2FAD⁺, 2Pi	2ATP, 6NADH, 2FADH₂, 2CO₂
Chuỗi chuyền elêctron	Tế bào nhân thực: màng trong ti thể Tế bào nhân sơ: màng sinh chất.	NADH, FADH₂, O₂	34ATP, H₂O

c. Giải thích tại sao tế bào cơ nếu có liên tục sẽ bị “mỏi” và không thể tiếp tục co được nữa. (xem lại )
Câu 7: Enzim là gì? Nêu cấu tạo chung của các enzim trong cơ thể sống ? Vai trò của enzim và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của chúng?
ĐA:
     - Enzim là chất xúc tác sinh học, có bản chất là prôtêin, xúc tác các phản ứng sinh hóa trong điều kiện bình thường của cơ thể sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
     - Cấu trúc của enzim gồm 2 loại: enzim một thành phần (chỉ là prôtêin) và enzim 2 thành phần (ngoài prôtêin còn liên kết với chất khác không phải là prôtêin). Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt liên kết với cơ chất được gọi là trung tâm hoạt động. Cấu hình không gian của trung tâm hoạt động của enzim tương thích với cấu hình không gian của cơ chất, nhờ vậy cơ chất liên kết tạm thời với enzim và bị biến đổi tạo thành sản phẩm.
     - Vai trò của enzim: làm giảm năng lượng hoạt hóa của các chất tham gia phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng.Tế bào điều hòa hoạt động trao đổi chất thông qua điều khiển hoạt tính của các enzim bằng các chất hoạt hóa hay ức chế.
      - Các nhân tố ảnh hưởng đến enzim là: Nhiệt độ, độ pH, nồng độ cơ chất, chất ức chế, hoạt hóa enzim, nồng độ enzim.
Câu 8:
a. Quan sát tác động của enzim trong tế bào, người ta có sơ đồ sau:

b. Trong nghiên cứu tìm hiểu vai trò của Enzim có trong nước bọt, em An đã tiến hành thí nghiệm sau:
Trong 3 ống nghiệm đều có chứa hồ tinh bột loãng, em lần lượt đổ thêm vào:
          Ống 1: thêm nước cất
Ống 2: thêm nước bọt
Ống 3: cũng thêm nước bọt và có nhỏ vài giọt HCl vào
Tất cả các ống đều đặt trong nước ấm.
An quên không đánh dấu các ống. Em có cách nào giúp An tìm đúng các ống nghiệm trên? Theo em trong ống nào tinh bột sẽ bị biến đổi và ống nào khồng? Tại sao?
ĐA:
a. Từ sơ đồ tác động của enzim nhận thấy:
- Tính chuyên hóa cao của enzim
- Sự chuyển hóa vật chất trong tế bào bao gồm các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào của cơ thể sống, cần có sự xúc tác của enzime giúp sự chuyển hóa diễn ra nhanh hơn.
- sản phẩm của phản ứng này lại trở thành cơ chất cho phản ứng tiếp theo và sản phẩm cuối cùng của phản ứng khi được tạo ra quá nhiều thì lại trở thành chất ức chế enzime xúc tác cho phản ứng đầu tiên.
- Khi một enzim nào đó trong tế bào không được tổng hợp hoặc bị bất hoạt thì không những sản phẩm không được tạo thành mà cơ chất của enzime đó tích lũy có thể gây độc cho tế bào.
b.
- Dùng dung dịch iôt loãng và giấy quì để phát hiện.
- Dùng iôt nhỏ vào tất cả các ống, chỉ có một ống không có màu xanh tím, đó chính là ống 2 (có tinh bột và nước bọt)
Hai ống còn lại 1 và 3 có màu xanh, nghĩa là tinh bột không được biến đổi, trong đó ống 1 chứa nước lã (không có enzim), ống 3 có nước bọt nhưng có axit là môi trường không thích hợp cho hoạt động của ezim trong nước bọt. Chỉ cần thử bằng giấy quì sẽ phân biệt được ống 3 và ống 1.
- Kết luận: Tinh bột chỉ bị biến đổi bởi enzim có trong nước bọt hoạt động trong môi trường thích hợp, ở nhiệt độ thích hợp.