Bài 41. SINH SẢN VÔ TÍNH Ở THỰC VẬT

I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH SẢN

- Sinh sản: là quá trình tạo ra những cá thể mới, đảm bảo sự phát triển liên tục của loài.

- Các hình thức sinh sản ở thực vật:

+ Sinh sản vô tính

+ Sinh sản hữu tính

II. SINH SẢN VÔ TÍNH Ở THỰC VẬT

1. Sinh sản vô tính ở thực vật là gì?

- Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản không có sự hợp nhất của giao tử đực và giao tử cái, con cái giống nhau và giống cây mẹ.

- Cơ sở của sinh sản vô tính là quá trình nguyên phân.

2. Các hình thức sinh sản vô tính ở thực vật

a. Sinh sản bằng bào tử

- Là hình thức sinh sản mà cơ thể mới được phát triển từ bào tử, bào tử lại hình thành trong túi bào tử từ thể bào tử.

- Ví dụ: Rêu, dương xỉ.

- Các giai đoạn sinh sản bằng bào tử.

b. Sinh sản sinh dưỡng

- Sinh sản sinh dưỡng là hình thức sinh sản mà cơ thể mới được hình thành từ một bộ phận của cơ thể mẹ (thân, lá, rễ).

- Các hình thức sinh sản sinh dưỡng:

+ Sinh sản sinh dưỡng tự nhiên (thân bò, thẫn rễ, thân củ, rễ cũ, lá…)

+ Sinh sản sinh dưỡng nhân tạo (nhân giống vô tính).

3. Phương pháp nhân giống vô tính

a. Giâm cành

- Cách tiến hành: Cắt một đoạn thân, lá, rễ hoặc cành cắm hoặc vùi vào đất.

- Ưu điểm: tạo cây con dễ dàng, nhanh chóng.

- Ví dụ: xương rồng, hoa hồng, rau muống, rau ngót, mía,..

(Ảnh: Internet)

b. Chiết cành

- Cách tiến hành: Lấy đất bọc xung quanh một đoạn thân hay cành đã bóc bỏ lớp vỏ. Khi chỗ đó mọc rễ sẽ cắt rời cành đem đi trồng.

- Ưu điểm: duy trì các đặc tính tốt của cây, rút ngắn thời gian sinh trưởng, sớm thu hoạch.

- Ví dụ: bưởi, ..

c. Ghép chồi và ghép cành

- Cách tiến hành: Lấy một đoạn thân, cành hay chồi của cây này ghép lên thân hay gốc của cây khác sao cho ăn khớp với nhau.

- Ưu điểm: Phối hợp các đặc tính tốt của các cây khác nhau.

- Ví dụ: ghép mắt táo, ghép cành hoa hồng Pháp với gốc thân cây tầm xuân,...

d. Nuôi cấy tế bào và mô thực vật

- Cách tiến hành: nuôi, cấy mô thực vật trong môi trường dinh dưỡng thích hợp để tạo nên cây hoàn chỉnh.

- Ưu điểm: giúp tạo nhanh các giống mới sạch bệnh, có hiệu quả kinh tế cao

- Ví dụ: chuối, hoa lan,...

Bài 42. SINH SẢN HỮU TÍNH Ở THỰC VẬT

I. KHÁI NIỆM VỀ SINH SẢN HỮU TÍNH

1. Khái niệm

- Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản có sự kết hợp của giao tử đựcvà giao tử cái tạo nên hợp tử phát triển thành cá thể mới.

- Ví dụ: các loại thực vật có hoa.

2. Đặc trưng của sinh sản hữu tính

- Sinh sản hữu tính luôn gắn liến với giảm phân để tạo giao tử và quá trình thụ tinh (hình thành và hợp nhất của giao tử đực và giao tử cái- sự tái tổ hợp gen từ 2 nguồn)

- Sinh sản hữu tính ưu việt hơn sinh sản vô tính do có sự tái tổ hợp vật chất di truyền từ nguồn giao tử đực và giao tử cái nên:

+ Tăng khả năng thích nghi của thế hệ con cái đối với môi trường sống.

+ Tạo sự đa dạng di truyền, cung cấp nguồn vật liệu phong phú cho chọn lọc và tiến hóa.

II. SINH SẢN HỮU TÍNH Ở THỰC VẬT CÓ HOA

1. Cấu tạo hoa

Gồm cuống hoa, đế hoa, đài hoa, tràng hoa, nhị và nhụy.

2. Quá trình hình thành hạt phấn và túi phôi

a. Hình thành hạt phấn

Té bào trong bao phấn (2n) giảm phân tạo ra 4 bào tử đực đơn bội (n), mỗi tế bào (n) lại nguyên phân tạo 1 hạt phấn (n).

b. Hình thành túi phôi

Tế bào noãn (2n) giảm phân tạo 4 tế bào (n), 3 tế bào tiêu biến và 1 tế bào nguyên phân tạo túi phôi chứa 8 nhân (thể giao tử cái)

3. Quá trình thụ phấn và thụ tinh

a. Thụ phấn

- Khái niệm: Thụ phấn là là quá trình vận chuyển hạt phấn từ nhị đến núm nhụy.

- Có 2 hình thức thụ phấn: Tự thụ phấn (hạt phấn của hoa cây nào thụ phấn cho hoa cây đó) và thụ phấn chéo (hạt phấn của cây này thụ phấn cho hoa của cây khác cùng loài).

- Thực vật hạt kín thụ phấn nhờ côn trùng, nước, gió, chim hoặc người.

b. Thụ tinh

- Thụ tinh là sự hợp nhất của nhân giao tử đực với nhân của tế bào trứng trong túi phôi để hình thành nên hợp tử (2n), khởi đầu của cá thể mới.

- Quá trình thụ tinh kép: Tế bào ống phấn trong hạt phấn nảy mầm tạo ra ống phân. Ống phấn sinh trưởng xuyên qua vòi nhụy, qua lỗ túi phôi vào túi phôi ® giải phóng 2 giao tử, một giao tử (n) hợp nhất với tế bào trứng tạo thành hợp tử (2n), một nhân còn lại (n) hợp nhất với nhân cực (2n) ở trung tâm túi phôi tạo thành nhân tam bội (3n), phát triển thành nội nhũ cung cấp dinh dưỡng cho phôi.

+ Giao tử đực 1 (n) + trứng (noãn cầu) (n) ® hợp tử (2n)

+ Giao tử đực 2 (n) + nhân cực (2n) ® nhân nội nhũ (3n)

- Ý nghĩa của thụ tinh kép: hình thành bộ phận dữ trữ chất dinh dưỡng để nuôi phôi phát triển cho đến khi hình thành cây non có khả năng tự dưỡng bảo đảm cho thế hệ con khả năng thích nghi cao với sự biến đổi của điều kiện môi trường để duy trì nòi giống.

4. Quá trình hình thành hạt, quả

a. Hình thành hạt

- Noãn thụ tinh (chứa hợp tử và tế bào tam bội) phát triển thành hạt. Hợp tử phát triển thành phôi. Tế bào tam bội phát triển thành nội nhũ ® phôi nhũ

- Hạt gồm: Vỏ hạt, phôi và nội nhũ.

- Có 2 loại hạt: Hạt có nội nhũ (hạt cây Một lá mầm), hạt không có nội nhũ (hạt cây Hai lá mầm).

b. Hình thành quả

- Bầu nhụy phát triển thành quả, có chức năng chứa và bảo vệ hạt.

- Quả không có thụ tinh noãn ® quả giả (quả đơn tính)

- Qúa trình chín của quả: bao gồm những biến đổi về sinh lí, sinh hóa làm cho quả chín có độ mềm, màu sắc và hương vị hấp dẫn, thuận lợi cho sự phát tán của hạt. QUả cảu nhiều laoif cây cung cấp nguồn dinh dưỡng quý cho con người (vitamin, khoáng chất, đường,..)

Bài 44. SINH SẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT

I. SINH SẢN VÔ TÍNH LÀ GÌ?

- Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản trong đó một cá thể sinh ra một hay nhiều cá thể mới có vật liệu di truyền giống hệt nó, không có sự kết hợp giữa tinh trùng và tế bào trứng.

- Cơ sở của sinh sản vô tính là quá trình nguyên phân.

- Ý nghĩa của sinh sản vô tính ở động vật:

+ Cá thể sống độc lập đơn lẻ vẫn có thể tạo ra con cháu, vì vậy có lợi trong trường hợp mật độ quần thể thấp.

+ Tạo ra các cá thể mới giống nhau và giống với cá thể mẹ về mặt di truyền.

+ Tạo ra số lượng lớn con cháu trong thời gian ngắn.

+ Tạo ra các cá thể thích nghi tốt với môi trường sống ổn định và ít biến đổi.

- Hạn chế của sinh sản vô tính: tạo ra thế hệ con cháu giống nhau về mặt di truyền nên khi điều kiện sống thay đổi có thể dẫn đến chết hàng loạt, thậm chí toàn bộ quần thể bị tiêu diệt.

II. CÁC HÌNH THỨC SINH SẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT

1. Phân đôi

- Đại diện: Động vật đơn bào.

- Đặc điểm: Dựa trên phân chia nhân và tế bào chất một cách đơn giản bằng cách tạo ra eo thắt.

2. Nảy chồi

- Đại diện: Bọt biển, ruột khoang.

- Đặc điểm: Dựa trên phân bào nguyên nhiễm nhiều lần để tạo ra một chồi con. Một phần bất kì trên cơ thể mẹ lớn nhanh hơn tạo thành một chồi rồi thành cơ thể mới.

3. Phân mãnh

- Đại diện: Bọt biển, giun dẹp

- Đặc điểm: Dựa trên mảnh vụn vỡ của cơ thể, qua phân bào nguyên nhiễm để tạo ra cơ thể mới. Cơ thể mẹ phân cắt thành nhiều mảnh, mỗi mảnh lớn lên thành một cơ thể mới.

4. Trinh sản

- Đại diện: Ong kiến, rệp...

- Đặc điểm: Tế bào trứng không được thụ tinh phát triển thành cá thể mới có bộ NST đơn bội.

III. ỨNG DỤNG

1. Nuôi mô sống

- Cách tiến hành: Tách mô từ cơ thể động vật và nuôi cấy trong môi trư­ờng đủ dinh dư­ỡng, vô trùng và nhiệt độ thích hợp.

- Ở động vật bậc thấp có thể nuối cấy mô tạo ra cá thể mới.

- Ở động vật bậc cao, có thể nuôi cấy mô tạo ra mô mới thay thế mô bị bệnh hoặc bị thương: thay thế cùng da bị bỏng.

2. Nhân bản vô tính

- Cách tiến hành: Chuyển nhân của một tế bào xôma (2n) vào tế bào trứng đã lấy mất nhân, rồi kích thích tế bào trứng đó phát triển thành một phôi. Phôi này phát triển thành một cơ thể mới.

- Thành tựu: Nhân bản vô tính cừu Đô ly. Đến nay đã thành công ở nhiều động vật khác như chuột, lợn, bò.

- Ý nghĩa của nhân bản vô tính đối với đời sống:

+ Nhân bản vô tính đối với động vật có tổ chức cao nhằm tạo ra những cá thể mới có bộ gen của cá thể gốc, mang những đặc điểm sinh học giống như cá thể cho nhân.

+ Nhân bản vô tính để tạo ra các cơ quan mới thay thế các cơ quan bị bệnh, bị hỏng ở ngư­ời.

Bài 45. SINH SẢN HỮU TÍNH Ở ĐỘNG VẬT

I. SINH SẢN HỮU TÍNH LÀ GÌ?

Sinh sản hữu tính là kiểu sinh sản tạo ra cá thể mới qua hình thành và hợp nhất giao tử đơn bội đực và giao tử đơn bội cái để tạo ra hợp tử lưỡng bội, hợp tử phát triển thành cá thể mới.

II. QUÁ TRÌNH SINH SẢN HỮU TÍNH Ở ĐỘNG VẬT

Sinh sản hữu tính ở hầu hết các loài động vật là một quá trình bao gồm 3 giai đoạn nối tiếp nhau, đó là:

- Giai đoạn hình thành tinh trùng và trứng.

+ Một tế bào sinh trứng (2n) giảm phân tạo ra 1 trứng (n) và 3 thể cực (bị tiêu biến).

+ Một tế bào sinh tinh (2n) giảm phân tạo ra 4 tinh trùng (n).

- Giai đoạn thụ tinh: giao tử đực (tinh trùng) (n) +  giao tử cái (trứng) (n) ®  hợp tử (2n).

- Giai đoạn phát triển phôi hình thành cơ thể mới: Hợp tử nguyên phân nhiều lần thành phôi rồi phát triển thành cơ thể con.

III. CÁC HÌNH THỨC THỤ TINH

1. Thụ tinh ngoài

- Là hình thức thụ tinh mà trứng gặp tinh trùng và thụ tinh ở bên ngoài cơ thể cái (ở môi trường nước)

- Đại diện: cá, ếch nhái,...

- Đặc điểm: hiệu suất thụ tinh thấp, tỉ lệ trứng nở và con non sống sót thấp, do cơ quan sinh sản chưa hoàn thiện, thuộc nhóm sinh vật đẻ trứng.

2. Thụ tinh trong

- Là hình thức thụ tinh mà trứng gặp tinh trùng và thụ tinh ở trong cơ quan sinh dục của con cái.

- Đại diện: Bò sát, chim và thú.

- Đặc điểm: hiệu suất thụ tinh cao, tỉ lệ trứng nở và con non sống sót cao do cơ quan sinh snar hoàn thiện hơn, gặp ở cả nhóm đẻ trứng và nhóm đẻ con.

3. Ưu điểm của thụ tinh trong so với thụ tinh ngoài

- Thụ tinh ngoài có hiệu quả thụ tinh thấp do tinh trùng phải bơi trong nước để gặp trứng, đây là một trong những lý do giải thích tại sao động vật thụ tinh ngoài thường đẻ rất nhiều trứng.

- Thụ tinh trong là hình thức thụ tinh đưa tinh trùng vào cơ quan sinh dục của con cái nên hiệu quả thụ tinh cao.

IV. ĐẺ TRỨNG VÀ ĐẺ CON

1. Động vật đẻ trứng và đẻ con

- Động vật đẻ trứng: Côn trùng, Cá, lưỡng cư, bò sát. Trứng được thụ tinh nằm lại trong ống dẫn trứng và phát triển thành phôi nhờ chất dự trữ có ở noãn hoàng.

- Động vật đẻ con: tất cả thú (trừ thú Mỏ vịt), phôi thai phát triển trong cơ thể mẹ nhờ chất dinh dưỡng nhận từ mẹ qua nhau thai.

2. Ưu điểm của mang thai và sinh con ở thú

- Ở động vật có vú, chất dinh d­ưỡng từ cơ thể mẹ qua nhau thai rất phong phú, nhiệt độ trong cơ thể mẹ thích hợp với sự phát triển của thai.

- Phôi thai đư­ợc bảo vệ tốt nên tỉ lệ chết thai thấp.

Bài 46. Cơ chế điều hòa sinh sản

Bài 46. CƠ CHẾ ĐIỀU HOÀ SINH SẢN

I. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA SINH TINH VÀ SINH TRỨNG

1. Cơ chế điều hoà sinh tinh

- Khi có kích thích từ môi trường, vùng dưới đồi tiết ra hoocmôn GnRH kích thích tuyến yên tiết FSH và LH:

+ FSH: kích thích ống sinh tinh sản sinh tinh trùng.

+ LH kích thích tế bào kẽ (tế bào lêiđich) sản xuất testostêrôn, testostêrôn kích thích sản sinh ra tinh trùng.

- Khi nồng độ testosteron trong máu tăng cao gây ức chế ngược, vùng dưới đồi và tuyến yên giảm tiết GnRh, FSH và LH.

2. Cơ chế điều hoà sinh trứng

- Khi có kích thích từ môi trường, vùng dưới đồi tiết ra hoocmôn GnRH kích thích tuyến yên tiết FSH và LH: FSH kích thích nang trứng phát triển và tiết ra Ơstrôgen; LH làm trứng chín, rụng và tạo thể vàng, thể vàng tiết prôgestêrôn và ơstrôgen.

+ Prôgestêrôn và ơstrôgen làm cho niêm mạc dạ con phát triển dày lên.

+ Khi nồng độ prôgestêrôn và ơstrôgen trong máu tăng cao gây ức chế ngược, vùng dưới đồi và tuyến yên giảm tiết GnRh, FSH và LH.

II. ẢNH HƯỞNG CỦA THẦN KINH VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SINH TINH VÀ SINH TRỨNG

- Căng thẳng thần kinh kéo dài, sợ hãi, lo âu, buồn phiền kéo dài gây rối loạn quá trình trứng chín và rụng, làm giảm sản sinh tinh trùng.

- Sự hiện diện và mùi của con đực tác động lên hệ thần kinh và nội tiết, qua đó ảnh hưởng đến quá trình phát triển, chín và rụng của trứng và ảnh hưởng đến hành vi sinh dục của con cái.

- Thiếu ăn, suy dinh dưỡng, chế độ ăn không hợp lí gây rối loạn quá trình chuyển hóa vật chất trong cơ thể, ảnh hưởng đến quá trình sinh tinh và sinh trứng.

- Người nghiện thuốc lá, nghiện rượu, nghiện ma túy có quá trình sinh trứng bị rối loạn, tinh hoàn giảm khả năng sinh tinh trùng.

Bài 47. Điều khiển sinh sản ở động vật và sinh đẻ có kế hoạch ở người

Bài 47. ĐIỀU KHIỂN SINH SẢN Ở ĐỘNG VẬT VÀ SINH ĐẺ CÓ KẾ HOẠCH

I. ĐIỀU KHIỂN SINH SẢN Ở ĐỘNG VẬT

1. Một số biện pháp làm thay đổi số con

a. Sử dụng hoocmôn hoặc chất kích tổng hợp.

Ví dụ:

+ Cá mè, cá trắm cỏ không đẻ trong ao nuôi. Tiêm dịch chiết từ tuyến dưới não của các loài cá khác làm trứng chín hàng loạt, sau đó nặn trứng ra và cho thụ tinh nhân tạo bên ngoài cơ thể rồi đem ấp nở ra cá con.

+ Tiêm huyết thanh ngựa chửa cho trâu, bò... làm cho trứng nhanh chín và rụng hoặc làm chín và rụng nhiều trứng cùng một lúc, sau đó cho thụ tinh nhân tạo với tinh trùng đã chuẩn bị sẵn.

b. Thay đổi các yếu tố môi trường.

Ví dụ: Thay đổi thời gian chiếu sáng đối với gà nuôi làm cho gà có thể đẻ 2 trứng/ngày.

c. Nuôi cấy phôi

Ví dụ:

+ Tiêm hoocmon thúc đẩy sự chín và rựng của nhiều trứng rồi lấy các trứng đó ra ngoài. Cho các trứng đó thụ tinh trong ống nghiệm và nuôi dưỡng các hợp tử phát triển đến một giai đoạn phôi nhất định. Sau đó đem các phôi này cấy vào tử cung của con cái để con cái mang thai và đẻ con.

+ Có thể ứng dụng đối với các loài động vật quý hiếm chỉ đẻ một con trong một con trong một lứa đẻ.

d. Thụ tinh nhân tạo

- Thụ tinh nhân tạo có tác dụng làm tăng hiệu quả thụ tinh, có thể diễn ra bên trong hoặc bên ngoài cơ thể.

+ Thụ tinh nhân tạo bên ngoài cơ thể: ví dụ: ép nhẹ lên bụng cá đã thành thục sinh dục để trứng chín tràn ra một cái đĩa rồi rót nhẹ tinh dịch (sẹ cá đực chứa tinh trùng trưởng thành) lên trên. Dùng lông gà đảo nhẹ để trộn đều trứng với tinh trùng để gây thụ tinh. Thụ tinh nhân tạo theo cách này có thể đạt hiệu suất 80-90%, so với 40% khi thụ tinh trong điều kiện tự nhiên.

+ Thụ tinh nhân tạo bên trong cơ thể: Tinh trùng được lầy từ con đực, được bảo quả ở trạng thái tiềm sinh trong nitơ lỏng ở nhiệt độ -196^oC. Thời gian bảo quản có thể kéo dài hàng tháng, hàng năm. Khi cần thụ tinh, người ta nâng nhiệt độ để tinh trùng phục hồi kahr năng di chuyển. Sau đó chia tinh trùng thành nhiều mẫu với liều lượng thích hợp rồi đưa vào cơ quan sinh dục của con cái để thụ tinh. Theo cách này có thể đạt hiệu quả sinh sản cao và chọn lọc được những đặc điểm mong muốn ở con đực giống.

2. Một số biện pháp điều khiển giới tính

- Tùy theo nhu cầu mà người ta có thể điều khiển giới tính của động vật theo hướng đực hay cái. Muốn tăng nhanh đàn gia súc và gia cầm cần tăng nhiều con cái. Muốn có nhiều trứng, sữa thì cần nhiều con cái. Muốn có nhiều thịt thì cần nhiều con đực. Muốn lấy sản phẩm chỉ có ở con đực như nhung hươu, lông cừu, tơ tằm thì cần tạo ra nhiều con đực.

- Sử dụng các biện pháp kỹ thuật như lọc, li tâm, điện di để tách tinh trùng thành 2 loại. Tuỳ theo nhu cầu về đực hay cái để chọn ra một loại tinh trùng cho thụ tinh với trứng.

- Nuôi cá rô phi bột bằng 17 – mêtyltestostêrôn kèm vitamin C sẽ tạo ra 90% cá rô phi đực.

II. SINH ĐẺ CÓ KẾ HOẠCH

1. Sinh đẻ có kế hoạch là gì?

- Sinh đẻ có kế hoạch là điều chỉnh về số con, thời điểm sinh con và khoảng cách sinh con sao cho phù hợp với việc nâng cao chất lượng cuộc sống của mỗi cá nhân, gia đình và xã hội.

- Lợi ích của sinh đẻ có kế hoạch:

+ Nâng cao chất lượng cuộc sống, cải thiện kinh tế, chăm lo sức khỏe, học, giải trí…

+ Giảm áp lực về tài nguyên môi trường cho xã hội.

2. Các biện pháp tránh thai

- Bao cao su

- Dụng cụ tử cung

- Thuốc tránh thai

- Triệt sản nam và nữ

- Tính vòng kinh

- Xuất tinh ngoài âm đạo

Bài 3. Các nguyên tố hóa học và nước

Bài 4. Cacbohidrat và Lipit

Bài 5. Prôtêin

Bài 6. Axit Nuclêic

Bài 7. Tế bào nhân sơ

Bài 8-9-10. Tế bào nhân thực

Bài 11. Vận chuyển các chất qua màng sinh chất

Tế bào thường xuyên trao đổi chất với môi trường. Màng sinh chất có chức năng kiểm soát sự vận chuyển các chất và trao đổi thông tin giữa tế bào và môi trường. Sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất (ra và vào) được thực hiện theo 3 phương thức: thụ động, chủ động (tích cực), xuất nhập bào.

I. VẬN CHUYỂN THỤ ĐỘNG

- Là phương thức vận chuyển các chất qua màng sinh chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp mà không tiêu tốn năng lượng.
- Sự vận chuyển thụ động tuân theo cơ chế: khuếch tán (theo sự chênh lệch gradient nồng độ)
+ Sự vận chuyển chất tan gọi là sự khuếch tán.
+ Sự vận chuyển nước gọi là sự thẩm thấu.
- Điều kiện: Có sự chênh lệch nồng độ giữa 2 bên màng tế bào và đặc tính lí, hóa của các phân tử.
- Phương thức vận chuyển:
+ Khuếch tán trực tiếp qua lớp phôtpholipit: các chất không phân cực, có kích thước nhỏ như: CO2, O2,...
+ Khuếch tan qua kênh prôtêin xuyên màng: các chất phân cực, có kích thước lớn như: glucôzơ,…
+ H2O được thẩm thấu nhờ kênh prôtêin đặc biệt là aquaporin.
- Dựa vào nồng độ chất tan trong môi trường Chia môi trường thành 3 loại:
+ Môi trường ưu trương: [chất tan]ngoài tế bào > [chất tan]trong tế bào
+ Môi trường nhược trương: [chất tan]ngoài tế bào < [chất tan]trong tế bào
+ Môi trường đẳng trương: [chất tan]ngoài tế bào = [chất tan]trong tế bào

II. VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG

- Là phương thức vận chuyển các chất qua màng từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao (đi ngược gradient nồng độ) và tiêu tốn năng lượng.
- Vận chuyển chủ động cần có các loại ‘máy bơm’ đặc chủng cho từng loại chất cần vận chuyển. Tế bào hấp thụ nhiều phần tử ngược chiều gradient nồng độ như : đường, axit amin, một số ion như Na+, K+, Ca2+, Cl-, HPO42- để bổ sung cho kho dự trữ nội bào. Tế bào cũng có thể loại bỏ một số phần tử không cần thiết ngược chiều gradient nồng độ.
- Vận chuyển chủ động tham gia vào nhiều hoạt động chuyển hóa như hấp thụ và tiêu hóa thức ăn, bài tiết và dẫn truyền xung thần kinh.
- Ví dụ :
+ Ở một loài tảo biển, nồng độ iôt trong tế bào tảo cao gấp 100 lần nồng độ iôt trong nước biển, nhưng iot vẫn được vận chuyển từ nước biển qua màng sinh chất vào trong tế bào tảo.
+ Tại ống thận, nồng độ glucôzơ trong nước tiểu thấp hơn trong máu nhưng glucôzơ trong nước tiểu vẫn được thu hồi về máu.

III. NHẬP BÀO VÀ XUẤT BÀO

Đối với các phân tử lớn không lọt qua các lỗ màng được thì tế bào sử dụng hình thức xuất nhập bào để vận chuyển chúng ra hoặc vào tế bào. Trong quá trình này dòi hỏi phải có sự biến đổi cảu màng sinh chất và tiêu tốn năng lượng.
- Nhập bào:
+ Các phần tử rắn hay lỏng khi tiếp xúc với màng thì màng sẽ biến đổi kiểu lõm vào, bao bọc lấy ‘đối tượng” sau đó “nuốt hẳn đối tượng” vào trong.
+ Các kiểu nhập bào: với các phần tử rắn (ví dụ vi khuẩn) thì gọi là sự thực bào, đối với các phần tử lỏng (ví dụ giọt thức ăn) thì gọi là sự ẩm bào.
+ Các phần tử được bao bọc trong màng sau đó sẽ được tiêu hóa trong lizôxôm.
- Xuất bào:
+ Xuất bào là sự vận chuyển các chất ra khỏi tế bào cách ngược lại với nhập bào.

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

I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO

1. Khái niệm năng lượng

- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công.

- Các loại năng lượng:

+ Động năng: Là dạng năng lượng sẵn sàng sinh công.

+ Thế năng: Là loại năng lượng dự trữ, có tiềm năng sinh công.

- Các dạng năng lượng trong tế bào: hoá năng, điện năng, nhiệt năng (chủ yếu là hoá năng – năng lượng tồn tại trong các liên kết hóa học).

2. ATP - đồng tiền năng lượng

- Cấu tạo: ATP (Ađênôzin TriPhôtphat) là hợp chất cao năng, gồm 3 thành phần: 1 phân tử bazơ nitơ ađênin, 1 phân tử đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat.

- Liên kết giữa 2 nhóm phôtphat cuối rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng vì các nhóm phôtphat đều mang điện âm nên luôn có xu hướng đẩy nhau làm cho liên kết này rất dễ bị phá vỡ.

- ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua việc chuyển nhóm phôtphat cuối cùng cho các chất đó để trở thành ADP (Ađênôzin điphôtphat) và ngay lập tức ADP lại được gắn thêm nhóm photphat để trở thành ATP. Mỗi tế bào trong mỗi giây tổng hợp và phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP.

- Trong tế bào, ATP được sử dụng để:

+ Tổng hợp các chất cần thiết cho tế bào.

+ Vận chuyển các chất qua màng: vận chuyển chủ động, xuất, nhập bào.

+ Sinh công cơ học: ví dụ: hoạt động co cơ, vận động,…

II. CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG

- Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong tế bào giúp tế bào thực hiện các đặc tính đặc trưng của sự sống như sinh trưởng, phát triển, cảm ứng, sinh sản,…Chuyển hóa vật chất luôn kèm theo chuyển hóa năng lượng.

- Chuyển hóa vật chất gồm 2 mặt:

+ Quá trình đồng hoá: tổng hợp chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản kèm theo tích lũy năng lượng trong các hợp chất đó.

+ Quá trình dị hoá: phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.

Bài 14. Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất

I. ENZIM VÀ CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZIM

Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
1. Cấu trúc của enzim
- Enzim có bản chất là prôtêin hoặc prôtêin kết hợp với chất khác không phải là prôtêin (coenzim).
- Chất chịu sự tác động của enzim gọi là cơ chất.
- Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt liên kết với cơ chất gọi là trung tâm hoạt động của enzim. Thực chất đó là một chỗ lõm hoặc một khe nhỏ trên bề mặt enzim. Cấu hình không gian trung tâm hoạt động của enzim tương thích với cấu hình không gian của cơ chất. (Ảnh: Internet)
2. Cơ chế tác động của enzim
- Enzim liên kết với cơ chất → Phức hợp Enzim - Cơ chất → Enzim tương tác với Cơ chất tạo ra sản phẩm → giải phóng Enzim và Sản phẩm mới.
- Liên kết Enzim - Cơ chất có tính đặc thù (do cấu trúc của trung tâm hoạt động của enzim của mỗi loại enzim chỉ tương thích với 1 hoặc 1 số1 loại cơ chất nhất định).
3. Đặc tính của enzim
- Hoạt tính mạnh: enzim có hoạt tính xúc tác cao hơn so với chất xúc tác hóa học.
- Tính đặc hiệu cao: mỗi enzim chỉ tác dụng với 1 hoặc 1 số loại cơ chất nhất định  mỗi enzim thường xúc tác cho một hoặc một loại phản ứng nhất định. Ví dụ: amilaza phân giải tinh bột thành mantôzơ, nhưng không phân giải được xenlulozơ, còn saccaraza phân giải saccarozơ thành glucozơ và fructozơ.

4. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim
Hoạt tính của enzim được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo thành từ một lượng cơ chất trên một đơn vị thời gian. Hoạt tính của enzim chịu tác động của nhiều yếu tố.
a. Nhiệt độ:
- Mỗi enzim có một nhiệt độ hoạt động tối ưu, tại đó enzim có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất.
- Trong giới hạn nhiệt độ hoạt động, hoạt tính của enzim tỷ lệ thuận với nhiệt độ.
- Nhiệt độ cao: enzim bị biến tính (do prôtêin bị biến tính).
- Nhiệt độ thấp: enzim ngừng hoạt động.
- Ví dụ: đa số enzim trong cơ thể người hoạt động tối thích ở khoảng 40oC, trong khi các enzim của vi khuẩn sống ở các suối nước nóng thì có nhiệt độ hoạt động ở khoảng 70oC.
b. Độ pH:
- Mỗi enzim chỉ hoạt động trong 1 giới hạn pH xác định. Ví dụ: Enzim pepsin ở dạ dày hoạt động ở pH 2, enzim trypsin của dịch tụy hoạt động ở pH 7.
(Ảnh: Internet)
c. Nồng độ enzim và nồng độ cơ chất:
- Hoạt tính của enzim thường tỷ lệ thuận với nồng độ enzim và nồng độ cơ chất: Với một lượng enzim nhất định, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì thoạt đầu hoạt tính của enzim tăng dần, nhưng đến một lúc nòa đó, tăng nồng độ cơ chất cũng không làm tăng hoạt tính enzim vì tất cả các trung tâm hoạt động của enzim đã liên kết hết với cơ chất.
- Đồ thị trang 76.
d. Chất ức chế và chất hoạt hoá enzim:
- Một số hoá chất có thể làm tăng hoặc giảm hoạt tính của enzim.
- Ví dụ: NaCl với nồng độ phù hợp (0,9-1%) có thể làm tăng hoạt tính của enzim Amilaza nước bọt. Ngược lại CuSO4 1-5% cũng có thể làm giảm hoạt tính của Amilaza.

II. VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QÚA TRÌNH CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT

- Sự chuyển hóa vật chất trong tế bào gồm rất nhiều các phản ứng sinh hóa khác nhau. Các enzim trong tế bào có vai trò xúc tác các phản ứng này, enzim có thể làm tăng tốc độ phản ứng hàng triệu lần. Vì vậy, nếu không có enzim thì hoạt động sống không thể duy trì vì tốc độ phản ứng diễn ra rất chậm.
- Tế bào có thể tự điều chỉnh quá trình chuyển hoá vật chất bằng các chất hoạt hoá và ức chế enzim nhằm điều chỉnh hoạt tính của enzim.
- Ức chế ngược: là kiểu điều hoà trong đó sản phẩm của con đường chuyển hoá có vai trò là chất ức chế quay lại làm bất hoạt enzim.
- Con đường chuyển hóa vật chất trong tế bào diễn ra theo chu trình. Khi một enzim nào đó trong tế bào không được tổng hợp hoặc tổng hợp quá ít hay bị bất hoạt thì gây nên các rối loạn về chuyển hóa, có thể gây nên các triệu chứng bệnh lí: ví dụ bệnh phêninkêto niệu, thiếu enzim chuyển hóa phêninalanin thành tirôzin làm cho phêninalanin bị ứ đọng, chuyển lên não, đầu độc não, làm mất trí nhớ.

Bài 16. Hô hấp tế bào

I. KHÁI NIỆM HÔ HẤP TẾ BÀO

- Hô hấp tế bào là quá trình chuyển đổi năng lượng rất quan trọng của tế bào sống.
- Trong hô hấp, các phân tử hiđratcacbon bị phân giải thành nhiều sản phẩm trung gian, cuối cùng đến CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng ở dạng các phân tử ATP.
- Quá trình hô hấp tế bào diễn ra chủ yếu ở ti thể.
- Phương trình tổng quát quá trình phân giải hoàn toàn một phân tử glucozơ:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6O2 + Nhiệt + ATP
- Hô hấp tế bào là một chuỗi các phản ứng ôxi hóa khử. Thông qua chuỗi các phản ứng này, phân tử glucôzơ được phân giải dần dần và năng lượng của nó không được giải phóng ồ ạt mà lấy ra từng phần ở các giai đoạn khác nhau.
(Ảnh: Internet)

II. CÁC GIAI ĐOẠN CHÍNH CỦA HÔ HẤP TẾ BÀO

Quá trình hô hấp tế bào gồm 3 giai đoạn chính: Đường phân, Chu trình Crep và Chuỗi truyền điện tử hô hấp.
1. Đường phân
- Là quá trình biến đổi phân tử đường glucôzơ, xảy ra trong tế bào chất.
- Nguyên liệu: 1 C6H12O6, 2ATP (để hoạt hóa glucôzơ ở giai đoạn đầu), 4ADP, 2NAD+, 4Pi.
- Sản phẩm: 2 axit piruvic (C3H4O3), 2NADH và 4ATP, 2ADP. (Tế bào chỉ thu được 4-2=2ATP)
2. Chu trình Crep
- Xảy ra trong chất nền của ti thể.
- Nguyên liệu: axit piruvic  axêtyl-CoA và tạo ra 2 phân tử NADH và 2 phân tử CO2.
- Axêtyl-CoA đi vào chu trình Crep bị phân giải hoàn toàn tới CO2.
- Kết quả: tạo ra 6NADH, 2ATP, 2FADH2, 4CO2.
3. Chuỗi chuyền điện tử hô hấp
- Xảy ra trên màng trong của ti thể.
- Nguyên liệu: 10NADH, 2FADH2, 6O2
Êlectron được truyền từ NADH và FADH2 tới ôxi qua một chuỗi các phản ứng ôxi hóa khử kế tiếp nhau. Trong phản ứng cuối cùng, ôxi bị khử tạo ra H2O.
1NADH  3 ATP; 1FADH2  2ATP
- Sản phẩm: 34ATP, 6H2O.
4. Sơ đồ tổng quát:

(Ảnh: Internet)

III. QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CÁC CHẤT KHÁC

- Phân giải prôtêin: prôtêin được phân giải thành axit amin rồi biến đổi thành axêtyl–CoA đi vào chu trình Crep.
- Phân giải lipit: lipit được phân giải thành axit béo và glixêrol rồi biến đổi thành axêtyl–CoA và đi vào chu trình Crep.
(Ảnh: Internet)

Bài 17. Quang tổng hợp và hóa tổng hợp

I. QUANG TỔNG HỢP (QUANG HỢP)

1. Khái niệm
- Quang hợp là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ các nguyên liệu vô cơ. Trong sinh giới, chỉ có thực vật, tảo và một số vi khuẩn có khả năng quang hợp.
- Phương trình tổng quát:

CO2 + H2O + Năng lượng ánh sáng → (CH2O) + O2

2. Sắc tố quang hợp
- Là các phân tử hữu cơ có khả năng hấp thụ ánh sáng.
- Có 3 nhóm sắc tố: chlorophyll (diệp lục - sắc tố chính), carotenoit (sắc tố vàng, da cam, hay tím đỏ - sắc tố phụ) và phycobilin ở thực vật bậc thấp. Vi khuẩn quang hợp chỉ có chlorophyll.
- Đặc điểm: thực vật sống ở môi trường khác nhau có màu sắc khác nhau do tỉ lệ các chất sắc tố khác nhau.
- Sắc tố quang hợp hấp thụ ánh sáng mạnh nhất ở miền đỏ, xanh tím. Diệp lục có khả năng hấp thu ánh sáng co chon lọc, tham gia trực tiếp trong các phản ứng quang hóa. Các sắc tố phụ hấp thu khoảng 10-20% tổng năng lượng do lá cây hấp thu được. Khi cường độ ánh sáng quá cao, các sắc tố phụ có tác dụng bảo vệ diệp lục khỏi bị phân hủy.
3. Cơ chế quang hợp
Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: Pha sáng cần ánh sáng (chỉ diễn ra khi có ánh sáng) và Pha tối không cần ánh sáng (có thể diễn ra cả khi có ánh sáng và cả khi không có ánh sáng).

a. Pha sáng
- Nơi xảy ra : trên màng tilacôit
- Nguyên liệu : H2O, ADP, NADP+, ánh sáng.
- Sản phẩm tạo thành: O2, NADPH, ATP.
- Cơ chế : Gồm 2 giai đoạn
+ Biến đổi quang lí : diệp hấp thu năng lượng ánh sáng trở thành dạng kích động electron.
+ Biến đổi quang hóa : Diệp lục truyền năng lượng cho các chất nhận trung gian để sử dụng: tổng hợp ATP, quang phân li H2O tạo ra O2, hình thành NADPH.
Sơ đồ tóm tắt pha sáng:
                                                                      Sắc tố quang hợp
Ánh sáng + H₂O + NADP⁺ + ADP+ P_vc     NADPH + ATP + O₂
b. Pha tối
- Nơi xảy ra: Chất nền lục lạp (strôma).
- Nguyên liệu: CO₂, ATP, NADPH.
- Sản phẩm tạo thành: CH₂O
- Cơ chế: Xảy ra theo chu trình Canvin (con đường C₃) gồm 3 giai đoạn
+ Cố định CO₂: CO₂ + RiDP → Hợp chất 6C → APG (3C)
                                                                                                                Sắc tố quang hợp
+ Khử APG: APG (3C) → AlPG (3C)
+ Tái sinh chất nhận và tổng hợp cacbohidrat:
          AlPG (3C) → RiDP (5C)
           AlPG (3C) → C₆H₁₂O₆ (glucôzơ)
- Từ glucôzơ thông qua quá trình hô hấp sẽ tạo ra các axit hữu cơ, từ đó tổng hợp nên các chất khác như protein, lipit,..
- Ngoài con đường tổng hợp chất hữu cơ như đã nêu trên (nhóm thực vật C3), ở các thực vật vùng sa mạc hay vùng nhiệt đới còn có những con đường khác (gọi nhóm thực vật C4, thực vật CAM).

II. HÓA TỔNG HỢP

1. Khái niệm
- Hóa tổng hợp là cong đường tổng hợp chất hữu cơ (đồng hóa CO2) nhờ năng lượng của các phản ứng ôxi hóa khử do các vi sinh vật hóa tự dưỡng thực hiện.
- Phương trình tổng quát của hóa tổng hợp:
A (chất vô cơ) + O₂     AO₂ + Năng lượng
CO₂ + RH₂ (chất cho H⁺) + Năng lượng     Chất hữu cơ
2. Các nhóm vi sinh vật hoá tổng hợp

	Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa lưu huỳnh	Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa nitơ	Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa sắt
Đại diện	Vi khuẩn lưu huỳnh	- Vi khuẩn nitrit hoá (Nitrosomonas) - Vi khuẩn nitrat hóa (Nitrobacter)	Vi khuẩn sắt
Hoạt động	- Vi khuẩn ôxi hoá H2S tạo ra năng lượng: H2S+O2→ H2O+2S+Q 2S+2H2O+ 3O2 → 2H2SO4+Q - Năng lượng thu được từ phản ứng trên dùng để tổng hợp chất hữu cơ: 6CO2+ 12H2S + Q → C6H12O6 + 6H2O + 12S	* Vi khuẩn nitrit hoá: chuyển hoá NH3 thành HNO2 để lấy năng lượng: 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+Q 6% năng lượng thu được từ phản ứng trên dùng để tổng hợp chất hữu cơ từ CO2: CO2+4H+Q→1/6C6H12O6 +H2O * Vi khuẩn nitrat hóa: ôxi hóa HNO2 thành HNO3. 2HNO2 + O2 → 2HNO3 + Q 7% năng lượng thu được từ phản ứng trên dùng để tổng hợp chất hữu cơ từ CO2: CO2+4H+Q → 1/6 C6H12O6 + H2O	Vi khuẩn sắt chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+. 4FeCO3 + O2 + 6H2O → Fe(OH)3↓ + 4CO2 + Q Năng lượng thu được từ phản ứng trên dùng để tổng hợp chất hữu cơ.
Vai trò	Làm sạch môi trường nước.	Đảm bảo chu trình tuần hoàn vật chất (chu trình Nitơ) trong tự nhiên.	Hình thành mỏ sắt.

III. MỐI LIÊN QUAN GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP

Đặc điểm	Hô hấp	Quang hợp
PTTQ	Enzim hô hấp C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + NL (ATP & nhiệt năng)	NLAS nCO2 + nH2O [CH2O]n + nO2    Diệp lục
Nơi thực hiện	Ti thể	Lục lạp
NL	Phân giải chất hữu cơ giải phóng NL	Tổng hợp chất hữu cơ, tích lũy NL
Sắc tố	Không có sắc tố	Có sắc tố
Đặc điểm khác	Thực hiện ở mọi tế bào, không cần ánh sáng.	Chỉ thực hiện ở tế bào quang hợp khi có đủ ánh sáng.
Mối liên quan	Quá trình này là tiền đề của quá trình kia. Hô hấp cung cấp năng lượng, CO2. Quang hợp sử dụng năng lượng, CO2 để tạo nên chất hữu cơ và O2 cung cấp nguyên liệu cho hô hấp.