Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Đồng hoá và dị hoá
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phân biệt được đồng hoá và dị hoá dựa trên chiều biến đổi vật chất và năng lượng, xếp đúng một quá trình sinh học cho trước vào một trong hai nhóm, và giải thích được vì sao ATP là mắt xích nối hai quá trình này lại thành một hệ trao đổi chất thống nhất.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã biết ATP hoạt động theo một chu trình thuỷ phân rồi tái tạo liên tục (same-grade bridge). Bài này trả lời câu hỏi: chính xác thì những phản ứng nào 'tiêu' ATP, và những phản ứng nào 'nạp lại' ATP cho tế bào?
Khởi động
Khi em ăn một bữa cơm, tinh bột trong cơm bị phân giải thành glucose, rồi glucose lại bị phân giải tiếp trong hô hấp tế bào. Nhưng cùng lúc đó, cơ thể em cũng đang xây những sợi protein mới cho tế bào cơ đang lớn. Hai quá trình trái chiều nhau này xảy ra đồng thời trong cùng một cơ thể, thậm chí cùng một tế bào, bằng cách nào?
Kiến thức trọng tâm
Trao đổi chất (metabolism) của tế bào là toàn bộ phản ứng hoá học xảy ra bên trong nó, chia thành hai nhóm ngược chiều nhau. Đồng hoá (anabolism) là quá trình tổng hợp các phân tử phức tạp từ những phân tử đơn giản hơn — ghép nhiều amino acid thành một chuỗi protein, hay ghép nhiều glucose thành một phân tử tinh bột, chẳng hạn. Vì đi từ đơn giản lên phức tạp, đồng hoá cần năng lượng đưa vào, và nguồn năng lượng đó chủ yếu lấy từ thuỷ phân ATP. Dị hoá (catabolism) đi ngược chiều: phân giải các phân tử phức tạp thành phân tử đơn giản hơn, ví dụ phân giải glucose thành carbon dioxide và nước trong hô hấp tế bào. Vì đi từ phức tạp xuống đơn giản, dị hoá giải phóng năng lượng, và phần lớn năng lượng đó dùng để tổng hợp ATP từ ADP.
Điểm mấu chốt khiến đồng hoá và dị hoá không phải hai hệ thống tách biệt, mà là một hệ trao đổi chất thống nhất, chính là ATP. Dị hoá giải phóng năng lượng và dùng phần lớn năng lượng đó để tái tạo ATP từ ADP; đồng hoá cần năng lượng và lấy phần lớn năng lượng đó bằng cách thuỷ phân chính những phân tử ATP vừa được tái tạo. Nói cách khác, ATP đóng vai trò trung gian vận chuyển năng lượng giữa hai nhóm phản ứng: dị hoá 'nạp' năng lượng vào ATP, đồng hoá 'rút' năng lượng ra khỏi ATP. Một tế bào khoẻ mạnh luôn thực hiện cả hai quá trình cùng lúc, cân bằng linh hoạt tuỳ nhu cầu — một tế bào cơ đang lớn tăng cường đồng hoá để xây protein mới, nhưng vẫn phải duy trì dị hoá đều đặn để có đủ ATP nuôi chính hoạt động đồng hoá đó.
Ba ví dụ quen thuộc giúp em luyện phân loại. Quang hợp ở lá cây tổng hợp glucose từ carbon dioxide và nước, dùng năng lượng ánh sáng đã chuyển thành ATP tạm thời trong pha sáng — đi từ đơn giản (carbon dioxide, nước) lên phức tạp (glucose), nên là đồng hoá, dù nguồn năng lượng ban đầu là ánh sáng chứ không phải hô hấp. Hô hấp tế bào phân giải glucose thành carbon dioxide và nước, giải phóng năng lượng để tổng hợp ATP — đi từ phức tạp xuống đơn giản, nên là dị hoá. Tổng hợp protein ghép các amino acid theo trình tự do gene quy định, tiêu tốn ATP cho mỗi liên kết peptide mới — đi từ đơn giản lên phức tạp, nên cũng là đồng hoá.
Quy tắc phân loại: đi từ đơn giản lên phức tạp và cần năng lượng là đồng hoá; đi từ phức tạp xuống đơn giản và giải phóng năng lượng là dị hoá.
Ví dụ
Phân loại ba quá trình quen thuộc
1
Xếp ba quá trình sau vào nhóm đồng hoá hoặc dị hoá, kèm lí do: (1) quang hợp tổng hợp glucose từ carbon dioxide và nước; (2) hô hấp tế bào phân giải glucose thành carbon dioxide và nước; (3) ribosome ghép các amino acid thành một chuỗi protein.
2
Quang hợp đi từ phân tử đơn giản (carbon dioxide, nước) tới phân tử phức tạp hơn (glucose), cần năng lượng ánh sáng đưa vào qua ATP tạm thời — đúng đặc điểm đồng hoá.
3
Hô hấp tế bào đi từ phân tử phức tạp (glucose) xuống phân tử đơn giản (carbon dioxide, nước), giải phóng năng lượng để tổng hợp ATP — đúng đặc điểm dị hoá.
4
Tổng hợp protein ghép nhiều amino acid đơn giản thành một chuỗi phức tạp hơn, tiêu tốn ATP cho từng liên kết mới — đúng đặc điểm đồng hoá.
5
Vậy quá trình (1) và (3) là đồng hoá, quá trình (2) là dị hoá — quy tắc phân loại luôn dựa trên chiều tổng hợp/phân giải và chiều dùng/tạo năng lượng, không dựa vào việc quá trình đó nghe có vẻ phức tạp hay không.
Ví dụ
Giải thích một tế bào gan vừa tổng hợp glycogen vừa hô hấp tế bào (dạng đề kiểm tra)
1
Sau một bữa ăn giàu tinh bột, tế bào gan vừa tổng hợp glycogen dự trữ từ glucose dư thừa, vừa tiếp tục hô hấp tế bào để phân giải một phần glucose khác lấy năng lượng. Có học sinh cho rằng đây là mâu thuẫn vì 'một tế bào không thể vừa xây vừa phá cùng lúc'. Em hãy đánh giá nhận định này và giải thích cơ chế cho phép hai quá trình cùng xảy ra.
2
Tổng hợp glycogen từ nhiều phân tử glucose là đồng hoá, cần ATP; hô hấp tế bào phân giải glucose là dị hoá, tạo ra ATP.
3
Nhận định này không đúng, vì đồng hoá và dị hoá không tranh chấp cùng một loại phân tử theo cùng một chiều — dị hoá tạo ra ATP mà đồng hoá cần dùng, nên hai quá trình bổ sung cho nhau qua ATP thay vì loại trừ nhau.
4
Hô hấp tế bào phân giải một phần glucose, tổng hợp ATP; ATP đó cấp năng lượng cho các enzyme gắn glucose còn lại thành glycogen. Tế bào gan điều chỉnh tỉ lệ glucose đi vào mỗi hướng tuỳ nhu cầu năng lượng tức thời và nhu cầu dự trữ.
5
Vậy nhận định trong đề bài là sai: một tế bào hoàn toàn có thể vừa đồng hoá vừa dị hoá cùng lúc, vì hai quá trình được nối với nhau qua ATP chứ không cạnh tranh trực tiếp cùng một dòng vật chất.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn hay gặp là nghĩ đồng hoá và dị hoá 'cạnh tranh' nhau trong tế bào, nên chỉ một trong hai xảy ra tại một thời điểm. Thực ra hai quá trình phối hợp liên tục qua ATP: dị hoá tạo ATP cho đồng hoá dùng, đồng hoá tiêu ATP để dị hoá tiếp tục có động lực duy trì. Một nhầm lẫn khác là cho rằng quang hợp là dị hoá vì 'liên quan tới năng lượng ánh sáng' — nhưng chiều tổng hợp glucose từ chất đơn giản mới là căn cứ phân loại, không phải nguồn năng lượng ban đầu.
Ghi nhớ
Đồng hoá tổng hợp phân tử phức tạp từ phân tử đơn giản, cần năng lượng, thuỷ phân ATP. Dị hoá phân giải phân tử phức tạp thành đơn giản, giải phóng năng lượng, tổng hợp ATP. Hai quá trình nối nhau qua ATP, diễn ra song song trong cùng một tế bào.
Bài tiếp theo trả lời câu hỏi: cái gì khiến hàng nghìn phản ứng đồng hoá và dị hoá này xảy ra đủ nhanh trong tế bào.
Trao đổi chất (metabolism) của tế bào là toàn bộ phản ứng hoá học xảy ra bên trong nó, chia thành hai nhóm ngược chiều nhau. Đồng hoá (anabolism) là quá trình tổng hợp các phân tử phức tạp từ những phân tử đơn giản hơn — ghép nhiều amino acid thành một chuỗi protein, hay ghép nhiều glucose thành một phân tử tinh bột, chẳng hạn. Vì đi từ đơn giản lên phức tạp, đồng hoá cần năng lượng đưa vào, và nguồn năng lượng đó chủ yếu lấy từ thuỷ phân ATP. Dị hoá (catabolism) đi ngược chiều: phân giải các phân tử phức tạp thành phân tử đơn giản hơn, ví dụ phân giải glucose thành carbon dioxide và nước trong hô hấp tế bào. Vì đi từ phức tạp xuống đơn giản, dị hoá giải phóng năng lượng, và phần lớn năng lượng đó dùng để tổng hợp ATP từ ADP.
Điểm mấu chốt khiến đồng hoá và dị hoá không phải hai hệ thống tách biệt, mà là một hệ trao đổi chất thống nhất, chính là ATP. Dị hoá giải phóng năng lượng và dùng phần lớn năng lượng đó để tái tạo ATP từ ADP; đồng hoá cần năng lượng và lấy phần lớn năng lượng đó bằng cách thuỷ phân chính những phân tử ATP vừa được tái tạo. Nói cách khác, ATP đóng vai trò trung gian vận chuyển năng lượng giữa hai nhóm phản ứng: dị hoá 'nạp' năng lượng vào ATP, đồng hoá 'rút' năng lượng ra khỏi ATP. Một tế bào khoẻ mạnh luôn thực hiện cả hai quá trình cùng lúc, cân bằng linh hoạt tuỳ nhu cầu — một tế bào cơ đang lớn tăng cường đồng hoá để xây protein mới, nhưng vẫn phải duy trì dị hoá đều đặn để có đủ ATP nuôi chính hoạt động đồng hoá đó.
Ba ví dụ quen thuộc giúp em luyện phân loại. Quang hợp ở lá cây tổng hợp glucose từ carbon dioxide và nước, dùng năng lượng ánh sáng đã chuyển thành ATP tạm thời trong pha sáng — đi từ đơn giản (carbon dioxide, nước) lên phức tạp (glucose), nên là đồng hoá, dù nguồn năng lượng ban đầu là ánh sáng chứ không phải hô hấp. Hô hấp tế bào phân giải glucose thành carbon dioxide và nước, giải phóng năng lượng để tổng hợp ATP — đi từ phức tạp xuống đơn giản, nên là dị hoá. Tổng hợp protein ghép các amino acid theo trình tự do gene quy định, tiêu tốn ATP cho mỗi liên kết peptide mới — đi từ đơn giản lên phức tạp, nên cũng là đồng hoá.
Sau một bữa ăn giàu tinh bột, tế bào gan vừa tổng hợp glycogen dự trữ từ glucose dư thừa, vừa tiếp tục hô hấp tế bào để phân giải một phần glucose khác lấy năng lượng. Có học sinh cho rằng đây là mâu thuẫn vì 'một tế bào không thể vừa xây vừa phá cùng lúc'. Em hãy đánh giá nhận định này và giải thích cơ chế cho phép hai quá trình cùng xảy ra.
Một nhầm lẫn hay gặp là nghĩ đồng hoá và dị hoá 'cạnh tranh' nhau trong tế bào, nên chỉ một trong hai xảy ra tại một thời điểm. Thực ra hai quá trình phối hợp liên tục qua ATP: dị hoá tạo ATP cho đồng hoá dùng, đồng hoá tiêu ATP để dị hoá tiếp tục có động lực duy trì. Một nhầm lẫn khác là cho rằng quang hợp là dị hoá vì 'liên quan tới năng lượng ánh sáng' — nhưng chiều tổng hợp glucose từ chất đơn giản mới là căn cứ phân loại, không phải nguồn năng lượng ban đầu.