1. Thế nào là năng lượng ?
2. Năng lượng được tích trữ trong tế bào dưới dạng nào? Năng lượng của tế bào được dự trữ trong các hợp chất nào?
3. Trình bày cấu trúc hóa học và chức năng của phân tử ATP.
4. Giải thích khái niệm chuyển hóa vật chất.
1. Năng lượng được định nghĩa là khả năng sinh năng lượng. Tùy theo trạng thái có sẵn sàng sinh công hay không, người ta chia năng lượng thành hai loại: động năng và thế năng. Động năng là dạng năng lượng sẵn sàng sinh ra công. Thế năng là loại năng lượng dự trữ có tiềm năng sinh công.
2. Năng lượng trong tế bào tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như hóa năng, điện năng, nhiệt năng Nhiệt năng ngoài việc giữ nhiệt độ ổn định cho tế bào và cơ thể thì có thể coi như năng lượng vô ích vì không có khả năng sinh công. Sự chênh lệch về nồng độ các ion trái dấu giữa hai phía của màng có thể tạo ra sự chênh lệch điện thế. Năng lượng chủ yếu của tế bào là dạng hóa năng (tiềm ẩn trong các liên kết hóa học), trong đó ATP - một hợp chất cao năng (đồng tiền năng lượng của tế bào).
3. Cấu trúc hóa học của phân tử ATP:
ATP (ađênôzin triphôtphat) là một phân tử có cấu tạo gồm các thành phần: ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. Đây là một hợp chất cao năng vì liên kết giữa hai nhóm phôtphat cuối cùng trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng. Chính các nhóm phôtphat đều mang điện tích âm nên khi nằm gần nhau luôn có xu hướng đẩy nhau ra vì thế liên kết này rất dễ bị phá vỡ
ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzin điphôtphat) và ngay lập tức ADP lại được gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP. Ở trạng thái nghỉ ngơi, trung bình mỗi ngày mỗi người sinh sản và phân hủy tới 40kg ATP và mỗi tế bào trong mỗi giây tổng hợp và phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP.
Chức năng của phân tử ATP:
+ Tổng hợp nên các chất hóa học mới cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra nhiều prôtêin có thể tiêu tốn tới 75% năng lượng ATP mà tế bào tiết ra.
+ Vận chuyển các chất qua màng: vận chuyển chủ động cần tiêu tốn nhiều năng lượng. Ví dụ, tế bào thận của người cần sử dụng tới 80% ATP sinh sản ra để vận chuyển các chất qua màng trong quá trình lọc máu tạo nước tiểu.
+ 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 nặng thì gần như toàn bộ ATP của tế bào phải được huy động tức thì.
4. Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng hóa sinh xảy ra bên trong tế bào. Chuyển hóa vật chất là một đặc tính nổi trội ở cấp tế bào được hình thành do sự tương tác của các loại phân tử có trong tế bào. Chính nhờ chuyển hóa vật chất mà tế bào mới có khả năng thực hiện các đặc tính đặc trưng khác của sự sống như sinh trưởng, phát triển, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hoá vật chất luôn kèm theo sự chuyển hóa năng lượng.
Chuyển hoá vật chất bao gồm hai mặt:
- Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản.
- Dị hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn.
Quá trình dị hoá cung cấp năng lượng để tổng hợp ATP từ ADP. ATP ngay lập tức được phân hủy thành ADP và giải phóng năng lượng cho quá trình đồng hoá cũng như các hoạt động sống khác của tế bào.