Bài 13. Khái niệm về năng lượng và chuyển hóa vật chất

Chương III. Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào
Bài 13. Khái quát về năng lượng và chuyển hóa vật chất
I – Năng lượng và các dạng năng lượng trong tế bào
Khái niệm năng lượng
Năng lượng được định nghĩa là khả năng sinh công. Tùy theo trạng thái có sẵn sàng sinh công hay không, người ta chia năng lượng thành 2 loại: động năng và thế năng. Động năng là dạng năng lượng sẵn sàng sinh công. Thế năng là loại năng lượng dự trữ, có tiềm năng sinh công.
Năng lượng trong tế bào tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như hóa năng, điện năng,… Ngoài việc giữ nhiệt độ ổn định cho tế bào và cơ thể thì có thể coi nhiệt năng như năng lượng vô ích vì không có khả năng sinh công. Sự chênh lệch về nồng độ các ion trái dấu giữa 2 phía của màng có thể tạo ra sự chênh lệch điện thế. Năng lượng chủ yếu của tế bào là hóa năng(năng lượng tiềm ẩn trong các liên kết hóa học).


2. ATP – đồng tiền năng lượng của tế bào

ATP ( ađênôzin triphôtphat) là một hợp chất cao năng và được xem như đồng tiền sinh học của tế bào.
ATP là một phân tử có cấu tạo gồm các thành phần : bazơ nitơ ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. Đây là một hợp chất cao năng vì liên kết (kí hiệu bằng dấu ~ trên hình) giữa 2 nhóm phôtphat cuối cùng trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng. Các nhóm phôtphat đều mang điện tích âm nên khi nằm gần nhau luôn có xu hướng đẩy nhau ra làm cho liên kết này rất dễ bị phá vỡ.
Adenine
P
p
p
Liên kết cao năng
N
N
N
N
Co cơ, tổng hợp các chất ….
ADP
ATP
(Ađênôzin điphotphat)
Adenine
P
p
N
N
N
N
ADP
pi
+
P vô cơ
ATP
ATP truy?n nang lu?ng cho câc h?p ch?t khâc th�ng qua chuy?n nh�m ph�tphat cu?i c�ng cho câc ch?t d� d? tr? thănh ADP (adín�zin diph�tphat) vă ngay l?p t?c ADP l?i du?c g?n thím nh�m ph�tphat d? tr? thănh ATP.
Vai trò của ATP trong tế bào
Tổng hợp nên các chất hóa học cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra các prôtêin với tốc độ cao có thể tiêu tốn 75% năng lượng mà tế bào tạo ra.
Vận chuyển các chất qua màng: Vận chuyển chủ động tiêu tốn nhiều năng lượng. Ví dụ, tế bào thận của người sử dụng tới 80% lượng ATP được tế bảo sản sinh ra để vận chuyển các chất qua màng sinh chất trong quá trình lọc máu.
Sinh công cơ học: Sự co của các tế bào cơ tim và cơ xương tiêu tốn một lượng ATP khổng lồ. Khi ta nâng một vật, gần như toàn bộ ATP của tế bào cơ bắp phải được huy động tức thì.
II – Chuyển hóa vật chất
Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hóa xảy ra bên trong tế bào. Nhờ chuyển hóa vật chất, tế bào thực hiện được các đặc tính đặc trưng của mình như sinh trưởng, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hóa vật chất luôn kèm theo chuyển hóa năng lượng.
Đồng hóa: Tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chấ đơn giản
Dị hóa: Phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn.
Quá trình tổng hợp và phân giải ATP