Lý thuyết Sinh 10 Bài 16 Chân trời sáng tạo: Phân giải các chất
Lớp 10Sinh họcChân trời sáng tạo

Lý thuyết Sinh 10 Bài 16 Chân trời sáng tạo: Phân giải các chất

Trả lời nhanh

Phân giải các chất là quá trình bẻ gãy liên kết hoá học để biến chất hữu cơ phức tạp thành chất đơn giản và giải phóng năng lượng (ATP). Có hai con đường: hô hấp hiếu khí gồm đường phân, oxi hoá pyruvic acid – chu trình Krebs và chuỗi truyền electron (36–38 ATP/glucose); phân giải kị khí gồm đường phân và lên men (chỉ 2 ATP/glucose).

1. Phân giải các chất trong tế bào

Phân giải (dị hoá) là quá trình chuyển hoá chất hữu cơ phức tạp như tinh bột, protein, lipid, glucose thành các chất đơn giản hơn nhờ bẻ gãy liên kết hoá học. Năng lượng hoá học trong các liên kết ấy được giải phóng, một phần tích luỹ vào ATP, phần còn lại thoát ra dưới dạng nhiệt.

Chất được tế bào dùng làm “nhiên liệu” phổ biến nhất là glucose. Vì vậy SGK lấy phân giải glucose làm ví dụ chính để phân tích hai con đường: hiếu khí và kị khí.

  • Hiếu khí: cần O2, phân giải hoàn toàn, thu nhiều ATP.
  • Kị khí: không cần O2, phân giải không hoàn toàn, thu ít ATP.

2. Phân giải hiếu khí (hô hấp tế bào)

2.1. Khái niệm và phương trình tổng quát

Phân giải hiếu khí là quá trình phân giải hoàn toàn chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O, có O2 tham gia, đồng thời giải phóng năng lượng cho hoạt động sống của tế bào.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + năng lượng (ATP và nhiệt)

2.2. Ba giai đoạn chính

Sơ đồ ba giai đoạn hô hấp hiếu khí: đường phân, oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs, chuỗi truyền electron
Ba giai đoạn của hô hấp hiếu khí ở tế bào nhân thực và vị trí diễn ra
  1. Đường phân (ở tế bào chất): 1 glucose (6C) được hoạt hoá bằng 2 ATP, sau đó tách thành 2 pyruvic acid (3C). Tạo ra 4 ATP nên lợi nhuận thực là 2 ATP, cùng 2 NADH.
  2. Oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs (ở chất nền ti thể ở tế bào nhân thực): pyruvic acid bị oxi hoá thành acetyl-CoA, giải phóng CO2 và tạo NADH. Acetyl-CoA đi vào chu trình Krebs, tiếp tục giải phóng CO2, tạo ATP, NADH và FADH2.
  3. Chuỗi truyền electron hô hấp (ở màng trong ti thể): NADH và FADH2 nhường electron cho chuỗi chất truyền electron; electron cuối cùng được O2 nhận để tạo H2O. Năng lượng giải phóng dần được dùng để tổng hợp rất nhiều ATP.

Ở tế bào nhân sơ không có ti thể: đường phân và các phản ứng oxi hoá diễn ra ở tế bào chất, còn chuỗi truyền electron nằm trên màng sinh chất.

2.3. Bảng tổng kết sản phẩm từ 1 phân tử glucose

Giai đoạn Vị trí (nhân thực) Sản phẩm chính
Đường phân Tế bào chất 2 pyruvic acid, 2 ATP (thực), 2 NADH
Oxi hoá pyruvic acid Chất nền ti thể 2 acetyl-CoA, 2 CO2, 2 NADH
Chu trình Krebs Chất nền ti thể 4 CO2, 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2
Chuỗi truyền electron Màng trong ti thể H2O và phần lớn ATP của cả quá trình

Theo SGK, trong điều kiện tối ưu một phân tử glucose qua hô hấp hiếu khí tạo khoảng 36–38 ATP. Đây là con số ước tính, các tài liệu khác có thể tính hơi khác nhau tuỳ giả định, nên đi thi hãy bám theo số liệu SGK.

Kiểm tra nhanh: tổng CO2 = 2 (oxi hoá pyruvic acid) + 4 (Krebs) = 6, khớp với hệ số 6CO2 trong phương trình tổng quát. Còn 6 nguyên tử C của glucose đều đã “đi ra” dưới dạng CO2.

3. Phân giải kị khí

Phân giải kị khí là quá trình phân giải không hoàn toàn đường để tạo năng lượng, không có O2 và không có chuỗi truyền electron. Gồm hai giai đoạn: đường phân và lên men.

  • Đường phân: giống hệt giai đoạn đầu của hô hấp hiếu khí, tạo 2 pyruvic acid, 2 ATP, 2 NADH.
  • Lên men: pyruvic acid bị biến đổi thành sản phẩm khác (lactic acid hoặc ethanol) để oxi hoá lại NADH thành NAD+, giúp đường phân tiếp tục diễn ra. Giai đoạn này không tạo thêm ATP.

Tế bào vi khuẩn có nhiều kiểu lên men; tế bào nhân thực có hai kiểu chính:

Tiêu chí Lên men lactic Lên men ethanol
Sản phẩm Lactic acid Ethanol và CO2
Sinh vật tiêu biểu Vi khuẩn lactic, tế bào cơ động vật và người Nấm men
Ứng dụng Làm sữa chua, muối chua rau quả Nấu rượu, làm bánh mì (CO2 làm bột nở xốp)

Động vật và người chỉ có lên men lactic. Khi vận động mạnh, cơ thiếu O2 tạm thời nên tế bào cơ lên men lactic, lactic acid tích tụ là một nguyên nhân gây mỏi cơ.

4. So sánh hiếu khí và kị khí

Tiêu chí Hiếu khí Kị khí
Oxygen Cần Không cần
Chuỗi truyền electron Có Không
Mức độ phân giải Hoàn toàn (CO2, H2O) Không hoàn toàn (lactic acid, ethanol…)
ATP/glucose 36–38 2

Vì sao kị khí ít ATP? Phần lớn năng lượng vẫn còn nằm trong lactic acid hoặc ethanol, vì các chất này chưa bị oxi hoá hết. Chỉ có O2 làm “đích đến” của electron mới cho phép khai thác triệt để năng lượng của glucose.

5. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải

Hai quá trình trái chiều nhưng bổ sung cho nhau:

  • Tổng hợp tạo chất hữu cơ, là nguyên liệu cho phân giải (ví dụ quang hợp tạo glucose cho hô hấp).
  • Phân giải cung cấp năng lượng (ATP) và các sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho tổng hợp (ví dụ khung carbon để tổng hợp amino acid).

Ghi nhớ: tổng hợp là “xây”, phân giải là “dỡ”; muốn xây cần năng lượng do “dỡ” mang lại, còn “dỡ” cần nguyên liệu do “xây” làm ra. Bạn có thể xem lại phần trước ở Bài 15 qua liên kết: Bài 15: Tổng hợp các chất và tích luỹ năng lượng.

6. Sơ đồ tư duy ghi nhớ nhanh

  • Phân giải
    • Hiếu khí: đường phân → oxi hoá pyruvic acid + Krebs → chuỗi truyền electron → CO2, H2O, 36–38 ATP
    • Kị khí: đường phân → lên men (lactic / ethanol) → 2 ATP
  • Quan hệ: tổng hợp ⇄ phân giải (nguyên liệu và năng lượng cung cấp cho nhau)

Mẹo nhớ vị trí: “Đường phân ở Chất (tế bào chất) – Krebs ở Nền (chất nền ti thể) – Chuỗi ở Màng (màng trong ti thể)”.

7. Những lỗi sai thường gặp

  • Nhầm chu trình Calvin (pha tối quang hợp, ở lục lạp) với chu trình Krebs (hô hấp, ở ti thể).
  • Ghi đường phân tạo 4 ATP mà quên trừ 2 ATP đã dùng để hoạt hoá glucose, lợi nhuận thực là 2 ATP.
  • Cho rằng lên men tạo thêm ATP; thật ra ATP chỉ đến từ đường phân.
  • Cho rằng cơ người có lên men ethanol; chỉ có lên men lactic.
  • Quên rằng đường phân không cần O2 và xảy ra ở cả hai con đường.

8. Trắc nghiệm có đáp án giải thích

Câu 1. Giai đoạn nào sau đây không thuộc hô hấp hiếu khí? A. Đường phân. B. Chu trình Krebs. C. Chu trình Calvin. D. Chuỗi truyền electron hô hấp.
Đáp án: C. Chu trình Calvin thuộc pha tối quang hợp, không phải hô hấp.

Câu 2. Đường phân diễn ra ở: A. màng trong ti thể. B. chất nền ti thể. C. chất nền lục lạp. D. tế bào chất.
Đáp án: D. Đường phân không cần bào quan, diễn ra ở tế bào chất.

Câu 3. Từ 1 glucose, giai đoạn đường phân thu được: A. 2 pyruvic acid, 2 ATP, 2 NADH. B. 2 pyruvic acid, 4 ATP, 2 NADH. C. 2 acetyl-CoA, 2 CO2, 2 ATP. D. 2 lactic acid, 2 CO2, 2 ATP.
Đáp án: A. Tính theo lợi nhuận thực (4 tạo ra trừ 2 đã dùng). B bị loại vì chưa trừ ATP; C là sản phẩm của giai đoạn sau; D là sản phẩm lên men và đường phân không tạo CO2.

Câu 4. Vì sao đường phân tạo 4 ATP nhưng hiệu quả chỉ 2 ATP?
Đáp án: vì trước đó tế bào đã dùng 2 ATP để hoạt hoá glucose.

Câu 5. Oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs diễn ra ở: chất nền của ti thể (tế bào nhân thực).

Câu 6. Quá trình biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành chất đơn giản nhờ bẻ gãy liên kết hoá học là quá trình phân giải.

9. Bài luyện tập tự giải

  1. Một tế bào cơ người phân giải 1 glucose trong điều kiện thiếu O2. Sản phẩm cuối cùng và số ATP thu được là bao nhiêu?
    Đáp án: lactic acid; 2 ATP (chỉ từ đường phân).
  2. Phân giải hiếu khí hoàn toàn 3 phân tử glucose thì tạo ra bao nhiêu phân tử CO2 và H2O?
    Đáp án: mỗi glucose cho 6 CO2 và 6 H2O nên 3 glucose cho 18 CO2 và 18 H2O.
  3. Giải thích vì sao khi làm bánh mì, bột nhào có nấm men lại nở xốp.
    Đáp án: nấm men lên men ethanol, giải phóng CO2; khí này tạo bọt làm bột nở.

Tài liệu cùng bài học

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Sinh 10 Bài 11 Chân trời sáng tạo: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất.

Câu hỏi thường gặp

Phân giải hiếu khí gồm mấy giai đoạn và diễn ra ở đâu?

Gồm 3 giai đoạn: đường phân (tế bào chất), oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs (chất nền ti thể), chuỗi truyền electron hô hấp (màng trong ti thể).

Vì sao đường phân tạo 4 ATP nhưng chỉ thu được 2 ATP?

Tế bào phải dùng 2 ATP để hoạt hoá glucose ở giai đoạn đầu, nên 4 ATP tạo ra trừ 2 ATP đã dùng còn lại 2 ATP thực.

Lên men lactic và lên men ethanol khác nhau thế nào?

Lên men lactic tạo lactic acid (vi khuẩn lactic, tế bào cơ người); lên men ethanol tạo ethanol và CO2 (nấm men). Cả hai đều chỉ thu 2 ATP từ đường phân.

Một phân tử glucose hô hấp hiếu khí tạo bao nhiêu ATP?

Theo SGK Chân trời sáng tạo, khoảng 36–38 ATP trong điều kiện tối ưu, nhiều hơn hẳn 2 ATP của phân giải kị khí.

Bài học liên quan