NHỮNG CƠ THỂ SỐNG CHƯA CÓ CẤU TẠO TẾ BÀO
Thuộc nhóm này, có virut và thể ăn khuẩn, là các cơ thể sống chưa có cấu tạo tế bào (còn gọi là cơ thể trước tế bào). Tuy
nhiên chúng vẫn có những ñặc trưng cơ bản của cơ thể sống.
1. Virut.
Virut ñược D.I Ivanôpski phát hiện lần ñầu tiên vào năm 1892, khi nghiên cứu nguyên nhân gây bệnh khảm thuốc lá.Virut chỉ
có thể sống và sinh sản ñược trong tế bào của các sinh vật (kể cả con người). Chúng gây ra nhiều bệnh hiểm nghèo, tác hại lớn
ñến sức khoẻ của con người. Như các bệnh cúm, sởi, ñậu mùa, bại liệt ở trẻ em, bệnh dại, bệnh AIDS Virut cũng gây thiệt hại
lớn trong nông nghiệp như gây bệnh tả ở lợn; bệnh lở mồm, long móng ở trâu, bò; bệnh xoăn lá ở cà chua; bệnh vàng lụi ở lúa
Virut có kích thước rất nhỏ, từ vài chục ñến vài trăm nanômet (nm) (1nm=10
-6
mm). Ví dụ, virut khảm thuốc lá dài 30nm, virut
bệnh ñậu mùa là 125 – 200 nm, do ñó phải dùng kính hiển vi ñiện tử với ñộ phóng ñại từ 10 vạn ñến 1 triệu lần mới thấy ñược.
Virut có dạng hình que (ña số cácvirut gây bệnh cho cây), hình cầu (virut gây bệnh ñậu mùa)
Cấu tạo cơ thể virut rất ñơn giản, thường chỉ gồm một phân tử axit nuclêic (là axit ñeôxiribônuclêic (ADN) hoặc axit
ribônuclêic (ARN)) và một vỏ bọc prôtêin. Mỗi loại virut chỉ mang một trong hai loại axit nuclêic trên. Ví dụ, ở virut ñậu mùa
là ADN, còn ở virut gây bệnh cúm là ARN. Virut gây bệnh ở người va` ñộng vật thì có cả loại mang ADN và cả loại mang
ARN.
Mỗi loại virut chỉ kí sinh trong một cơ thể nhất ñịnh. Chúng sống trong tế bào vật chủ, sinh sản và phát triển, cuối cùng phá
huỷ tế bào ñó.
2. Thể ăn khuẩn.
Ngoài các virut kí sinh trên ñộng vật và thực vật, người ta còn phát hiện ra các virut kí sinh trong tế bào vi khuẩn. Chúng có
tên chung là thể ăn khuẩn.
Thể ăn khuẩn cũng như mọi virut khác thường bắt ñầu xâm nhập cơ thể vật chủ bằng cách bám trên màng tế bào vật chủ, tiết
enzim ñể hoà tan màng rồi tiêm nhân (phân tử ADN) vào trong tế bào, ñể vỏ lại bên ngoài.
Vào tế bào vi khuẩn, axit nuclêic của thể ăn khuẩn sinh sản rất nhanh, còn chính vi khuẩn thì sinh tổng hợp ra vỏ prôtêin bao
ngoài axit nuclêic từ nguyên liệu của tế bào vật chủ, cho ñến lúc nó bị phá huỷ hoàn toàn. Khi ñó các thể ăn khuẩn thoát ra
ngoài và lại tiếp tục xâm nhập vào các vi khuẩn khác. Mỗi loại thể ăn khuẩn thường chỉ kí sinh trong một loại vi khuẩn nhất
ñịnh.
Do cấu tạo cơ thể rất ñơn giản và sinh sản rất nhanh nên virut và thể ăn khuẩn ñược dùng làm một ñối tượng ñể nghiên cứu sự
sống (di truyền, sinh tổng hợp prôtêin, lai ghép gen ).
CÁC CƠ THỂ ðƠN BÀO


CẤU TẠO CHUNG CỦA TẾ BÀO NHÂN THỰC
Cơ thể ñộng vật, thực vật và người ñều ñược tạo nên từ những ñơn vị cơ sở là tế bào. Tế bào cũng ñồng thời la` ñơn
vị chức năng của cơ thể, vì ở mức ñộ tế bào cũng ñã có những hoạt ñộng sinh lý quan trọng như trao ñổi chất, cảm
ứng nên có thể xem hoạt ñộng sống của cơ thể ña bào cũng là kết quả tổng hợp của các hoạt ñộng của từng tế bào
riêng biệt.
Nhờ kính hiển vi ñiện tử với ñộ phóng ñại từ hàng chục vạn ñến hàng triệu lần, cùng với máy li tâm siêu tốc có vận
tốc vòng quay tới 5 – 9 vạn vòng/phút, người ta ñã phát hiện ra những cấu trúc mới của tế bào ở mức ñộ siêu hiển vi.
Những kết quả nghiên cứu cho thấy các tế bào thực vật, hay vi sinh vật không chỉ giống nhau về cấu tạo ñại thể mà
còn về cấu tạo siêu hiển vi của các bào quan, ñiều ñó càng khẳng ñịnh về nguồn gốc chung của sinh giới.
ðiểm khác nhau cơ bản giữa tế bào ñộng vật và thực vật là tế bào thực vật có màng xenlulô và các lạp thể, còn ở tế
bào ñộng vật không có.
CÁC THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA TẾ BÀO
1. Màng sinh chất
Màng sinh chất ñược cấu tạo bởi những phân tử prôtêin nằm giữa những phân tử lipit, dài khoảng 70 – 120Å
(1Å=10
-7
mm). Màng không chỉ có nhiệm vụ bảo vệ khối sinh chất bên trong mà qua ñó còn thực hiện sự trao ñổi chất
giữa tế bào với môi trường trong (quanh tế bào).
Chất nguyên sinh nằm trong màng ñược phân hoá thành chất nhân nằm trong nhân và tế bào chất nằm ngoài nhân.
2. Tế bào chất
ðây là nơi diễn ra mọi hoạt ñộng sống của tế bào. Ở tế bào của ñộng vật và thực vật còn non, tế bào chất chiếm
ñầy khoang tế bào. Ở tế bào thực vật trưởng thành, trong tế bào chất có những không bào. Không bào là những
khoang lớn chứa dịch bào, trong ñó có những chất hữu cơ và vô cơ hoà tan. Tế bào chất chia thành 2 lớp: lớp nội chất
ở gần nhân và lớp ngoại chất nằm gần màng. Trong tế bào chất có nhiều bào quan thực hiện những chức năng khác
nhau.
a) Ti thể
Ti thể là những thể hình sợi, hình que hay hình hạt. Các tế bào có cường ñộ trao ñổi chất cao, hoạt ñộng sinh lí
phức tạp thì có nhiều ti thể (mỗi tế bào có tới 2000 ti thể). Trong ti thể có hệ enzim bảo ñảm cho quá trình hô hấp của
tế bào, tạo năng lượng cho mọi hoạt ñộng sống của chúng.

Trực phân là hình thức phân bào rất ñơn giản, trong ñó không có sự hình thành tơ vô sắc nên còn gọi là phân bào không tơ. Ở
các cơ thể ña bào, hình thức trực phân chỉ xuất hiện ở trạng thái bệnh lí như ở các tế bào ung thư hoặc trong những ñiều kiện bất
lợi, làm cản trở sự hình thành tơ vô sắc.Gián phân là hình thức phân bào phức tạp hơn, thường gặp ở tế bào của cơ thể ña bào.
Trong quá trình gián phân có sự hình thành tơ vô sắc trong nhân nên còn gọi là phân bào có tơ.
Căn cứ vào số lượng NST ở các tế bào con bằng hay ít hơn so với tế bào mẹ, người ta chia gián phân thành hai kiểu là nguyên
phân hay gián phân nguyên nhiễm và giảm phân hay gián phân giảm nhiễm.
NGUYÊN PHÂN Ở TẾ BÀO ðỘNG VẬT (Kể cả người)
Trải qua một giai ñoạn chuẩn bị (còn gọi là kì trung gian) và 4 kì liên tiếp là kì ñầu, kì giữa, kì sau và kì cuối.
1.Giai ñoạn chuẩn bị.
Giai ñoạn này diễn ra trong một thời gian dài khoảng 6 – 10 giờ.
ðiều ñáng lưu ý trong giai ñoạn này là sự tự nhân ñôi của NST và trung thể. Mỗi NST lúc này vẫn còn là các sợi mảnh nhưng
là một NST kép dính với nhau ở tâm ñộng. Ngoài ra, trong giai ñoạn này tế bào còn tích thêm prôtêin, tăng thêm số lượng các
bào quan ñồng thời tích luỹ năng lượng chuẩn bị bước vào phân chia.
2.Kì ñầu Hai trung thể tách nhau, tiến về hai cực của tế bào, xuất hiện thoi vô sắc làm bằng các sợi tế bào chất ñặc (tơ vô sắc),
nối giữa hai cực; ñồng thời nhân phồng lên, các NST xoắn lại, co ngắn và hiện rõ. Sau ñó màng nhân và nhân con biến mất.
3. Kì giữa Các NST kép lúc ñầu nằm lộn xộn, dần dần tập trung về mặt phẳng xích ñạo của thoi vô sắc. Lúc này, NST xoắn
chặt và co lại ñến mức ngắn nhất và có hình ñặc trưng, ña số có dạng hình chữ V. NST dính với các sợi của thoi vô sắc tại chỗ
gấp khúc (tâm ñộng) và quay các ñầu tự do ra ngoài.
4. Kì sau Các NST con trong từng NST kép tách nhau ra ở tâm ñộng, dàn thành hai nhóm tương ñương; sau ñó mỗi nhóm
NST con này trượt về một cực theo các sợi của thoi vô sắc.
5. Kì cuối Tại mỗi cực, các NST tiến lại gần nhau, tháo xoắn và duỗi ra trở thành dạng sợi mảnh, khó phân biệt ñược từng NST
riêng rẽ như ở kì giữa.Thoi vô sắc biến ñi, màng nhân và nhân con lại xuất hiện tạo thành hai nhân mới, có số NST bằng nhau
và bằng số NST của tế bào mẹ.
Ở cuối kì sau hoặc ñầu kì cuối, cùng với sự hình thành các nhân mới, tế bào chất cũng bắt ñầu phân chia bằng cách thắt dần ở
phân giữa của tế bào mẹ cho ñến lúc thành 2 tế bào con mới hoàn toàn tách biệt nhau.
Ý nghĩa sinh học của nguyên phân, giảm phân và thụ tinh
- Qua nguyên phân, các tế bào sinh dưỡng của cơ thể duy trì ñược số NST trong tế bào con không ñổi so với tế bào mẹ va` ñó là
số NST ñặc trưng cho mỗi loài, ñồng thời duy trì ñược những ñặc tình di truyền của từng loài. Nhờ có sự phân chia liên tục của
các tế bào mà cơ thể lớn lên. Tốc ñộ phân chia rất nhanh ở các cơ thể con non. Ở mô phân sinh của thực vật thì sự phân chia ñã
làm cho cây mọc dài.

– 1)2n (1)
- Nguyên liệu cung cấp tạo nên các NST ñơn có nguyên liệu mới hoàn toàn:(2
k
– 2)2n (2)
2. Số lượng thoi tơ vô sắc ñược hình thành (hoặc bị phá huỷ) ñể tạo ra các tế bào con sau k ñợt nguyên phân:
(2
k
– 1) (3)
3. Số lượng NST ñơn môi trường cung cấp cho 2
k
tế bào sinh tinh hoặc sinh trứng qua giảm phân ñể tạo ra
tinh trùng hoặc trứng:
2
k
.2n (4)
4. Số lượng thoi tơ vô sắc hình thành (hoặc phá huỷ) ñể cho 2
k
tế bào sinh dục thực hiện giảm phân:
2
k
.3 (5)
5. Số tinh trùng hình thành khi kết thúc giảm phân của 2
k
tế bào sinh tinh trùng:
2
k
.4 (6)
6. Số lượng trứng hình thành khi kết thúc giảm phân của 2
k
tế bào sinh trứng là:

- Từ một tế bào sinh tinh trùng:
+ Không có trao ñổi ñoạn: 2 loại tinh trùng trong tổng số 2
n
loại (13)
+ Có trao ñổi ñoạn 1 chỗ trên k cặp NST của loài: có 4 loại tinh trùng trong tổng số 2
n + k
loại (14)

+Có trao ñổi ñoạn 2 chỗ không cùng lúc trên Q cặp NST của loài: có 4 loại tinh trùng trong tổng số n
n
.3
Q
(15)

+ Có trao ñổi ñoạn 2 chỗ cùng lúc và 2 chỗ không cùng lúc: có 4 loại tinh trùng trong tổng số 2
n + 2m
(16)

- Từ một tế bào sinh trứng: Thực tế chỉ tạo ra một loại trứng trong tổng số loại trứng ñược hình thành trong mỗi
trường hợp:1/2
n
, 1/2
n+k
, 1/2
3
.3
Q
, ½
n+2m
, TRAO ðỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

VAI TRÒ CỦA TRAO ðỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
Sự tồn tại và phát triển của các cơ thể, từ lúc sinh ra ñến lúc bị huỷ diệt, có 4 ñặc trưng cơ bản là trao ñổi chất và
năng lượng với môi trường, sinh trưởng và phát triển, sinh sản, cảm ứng và vận ñộng. Các ñặc trưng ñó liên quan mật
thiết với nhau
1.

Sự lệ thuộc của sinh trưởng và phát triển vào trao ñổi chất và năng lượng.
Khởi ñiểm của một ñộng vật hoặc thực vật ña bào sinh sản theo kiểu hữu tính chỉ là một hợp tử nhỏ bé. Ví dụ, ở
người, hợp tử là một khối hình cầu có ñường kính khoảng 0,13 mm , nhưng khi ñứa bé sinh ra ñã nặng 3kg va` ñến
lúc trưởng thành nặng tới 45 – 55 kg; cây mít lúc mới mọc chỉ cao vài centimet, sau 5 – 7 năm ñã cao 7 – 8 m.
Như vậy, mọi sinh vật, khi mới sinh ñều có kích thước và khối lượng bé, nhưng ñến lúc trưởng thành thì to, nặng
hơn nhiều lần. Chính nhờ có quá trình trao ñổi chất và năng lượng với môi trường mà cơ thể sinh vật lớn lên.
Trong cơ thể người, mỗi giây ñồng có khoảng 10 triệu hồng cầu già bị huỷ ở gan va` ñược thay thế bằng 10 triệu
hồng cầu trẻ sinh ra từ tuỷ xương. Mỗi người có thể ñổi mới một nửa số hồng cầu của mình sau khoảng 27 ngày.
Hàng năm những cây như cây phượng, cây bàng ñều rụng trụi lá về mùa ñông, sang mùa xuân, lá non lại mọc.
Vậy ngay ñối với những cơ thể ñã ngừng tăng trưởng vẫn có sự phân huỷ và tổng hợp liên tục chất sống, ñòi hỏi cơ
thể phải trao ñổi chất và năng lượng với môi trường.
Rõ ràng là nhờ quá trình trao ñổi chất và năng lượng với môi trường, sinh vật mới sinh trưởng và phát triển ñược.
2. Sự lệ thuộc của sinh sản vào trao ñổi chất và năng lượng
Gà Lơgo ñẻ 260 – 280 trứng trong một năm, mỗi trứng nặng khoảng 40g. Tổng cộng mỗi năm, gà Lơgo ñẻ gần 11
kg trứng, trong khi bản thân nó chỉ nặng khoảng 3 kg. Nhưng nếu ta ngừng cung cấp thức ăn thì sự ñẻ trứng của gà sẽ
bị rối loạn, gà ngừng ñể. Ở chuột cũng vậy, nếu khi mang thai mà thiếu vitamin E, thai sẽ thoái hoá.
Vậy hoạt ñộng sinh sản của sinh vật cũng lệ thuộc vào quá trình trao ñổi chất và năng lượng.
3. Sự lệ thuộc của khả năng cảm ứng - vận ñộng vào trao ñổi chất và năng lượng
SỰ TRAO ðÔI CHẤT Ở MÀNG TẾ BÀO

SỰ TRAO ðỔI NƯỚC VÀ CÁC CHẤT HOÀ TAN TRONG NƯỚC
Những chất trao ñổi giữa tế bào và môi trường thường hoà tan trong dung môi (nước). Dung môi và các chất tan
ñược thấm qua màng tế bào nhờ hiện tượng thẩm thấu (ñối với dung môi) và thẩm tách (ñối với chất tan).
Ta lấy một phễu thuỷ tinh có cuống dài, bịt kín miệng phễu bằng một tờ giấy keo, ñổ vào trong phễu dung dịch
CuSO4 20%, úp ngược phễu trong một chậu nước cất. Quan sát ta sẽ thấy:
Thời gian
thí nghiệm
Mức nước dâng lên
trong ống (cm)
Màu nước
trong chậu
3h30' 3 Xanh nhạt
4 ngày 20,5 Xanh như trong phễu
10 ngày 10 Xanh như trong phễu
12 ngày 0 Xanh như trong phễu
Vậy nước cất trong chậu ñã thấm qua màng keo ñể vào phễu, do bị chất CuSO
4
thu hút. Sau ñó, ñến CuSO
4
cũng
thấm qua màng keo ñể ra ngoài, cuối cùng phân phối ñều trong cả khối nước trong phễu và ngoài chậu.
Thí nghiệm này có thể lặp lại với nhiều dung dịch khác, như muối hoặc ñường. Ta cũng sẽ thấy, thoạt ñầu muối hoặc
ñường sẽ thu nước qua màng vào phễu. Về sau muối hoặc ñường (chất hoà tan) sẽ lọt dần qua màng ñể ra ngoài.
Sự thẩm thấu xảy ra khi có sự chênh lệch về nồng ñộ giữa dung dịch trong và ngoài màng. Nước bao giờ cũng thấm
từ nơi loãng (nhược trương) sang nơi ñậm (ưu trương).
SỰ TRAO ðỔI KHÔNG KHÍ

ñặc gấp 65 lần trong máu; các phôtphat gấp 16 lần và các sunphat gấp 90 lần nhưng các chất ấy vẫn thấm qua màng
từ máu vào nước tiểu; tại ống thận, tuy nồng ñộ glucô trong nước tiểu thấp hơn trong máu (1,2g/l) nhưng glucô trong
nước tiểu vẫn ñược thu hồi trở về máu.
Như vậy là màng tế bào sống có thể chủ ñộng vận chuyển một số chất ngược với sự khuếch tán lí học. ðó là khả
năng hoạt tải của màng tế bào.
3. Khả năng biến dạng của màng tế bào
ðối với một số chất có kích thước lớn, không lọt qua lỗ màng ñược, sự trao ñổi chất có thể thực hiện ñược nhờ sự
biến dạng tích cực của màng. Thoạt ñầu, màng lõm xuống ở chỗ tiếp xúc với thức ăn. Chỗ lõm sâu dần thành túi và
tách thành không bào chứa chất lấy vào. Nếu chất lấy vào không bào chỉ là dịch của môi trường sống, thì ñó là sự ẩm
bào (uống).

SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG

SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO
1. Khái niệm cơ bản về sự chuyển hoá năng lượng
Năng lượng tồn tại dưới 2 trạng thái: trạng thái ẩn dấu, gọi là thế năng và trạng thái bộc lộ tác dụng gọi là hoạt năng.
Ví dụ, năng lượng vốn có trong củi là thế năng; khi củi cháy làm cho nước nóng lên, thế năng biến thành hoạt năng.
2.

Quá trình chuyển hoá năng lượng trong tế bào
a.

Sự ñồng hoá
Muốn tổng hợp một chất hữu cơ phức tạp từ những phân tử ñơn giản, tế bào cần có năng lượng ñể liên kết các phần
tử ñơn giản ñó lại với nhau. Chừng nào chất hữu cơ ấy còn tồn tại thì năng lượng ñã lấy vào cũng còn tồn tại ngay
trong lòng chất hữu cơ ñã ñược tổng hợp. Do ñó, mọi liên kết hoá học dều chứa thế năng.
Như vậy, ñồng hoá là quá trình tổng hợp từ các chất ñơn giản thành các chất hữu cơ ñặc trưng cho từng loại tế bào

2
và thải CO
2
, nhưng về thực chất, ñó là một chuỗi dài các phản ứng nội bào ñể
chuyển hoá các sinh chất thành một sản phẩm dễ phân huỷ và cho nhiều năng lượng, gọi là añenôzin triphôtphat
(ATP). ATP ñược chế tạo trong ti thể của mọi tế bào.
3.

Huy ñộng năng lượng
Trong hoạt ñộng sống, cơ thể cần huy ñộng năng lượng liên tục ñể bảo ñảm các quá trình tổng hợp chất mới va` ñể
sinh công. Trong ATP, có 3 phân tử P (photphat). ðể liên kết mỗi phân tử P, cơ thể ñã tiêu dùng 7 kcal. Do ñó khi
chuyển hoá ATP thành añenôzinñiphotphat (ADP) chứa 2 phân tử P, cơ thể ñã phá vỡ một liên kết P, nên thu hồi
ñược 7 kcal, ñể sinh ra công. Nhưng công ñó là: công hoá học khi tổng hợp chất sống, công cơ học trong co cơ, công
hoạt tải các phân tử hoà tan qua màng tế bào khi ñi ngược chiều nồng ñộ.
Cuối cùng hoá năng ñược biến thành nhiệt năng và toả vào môi trường.
Sự chuyển hoá năng lượng trong sinh giới có thể tóm tắt theo sơ ñồ dưới ñây.
Mặt trời
↓ Quang hợp


Hoạt ñộng sống cần năng lượng
( T ổng hợp các chất v à sinh công)
↓ Nhi ệt n ăng
Môi trường
ENZIM
TÁC DỤNG CỦA ENZIM TRONG SỰ CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT
Enzim là những chất xúc tác sinh học có hiệu quả cao, tác ñộng trong những ñiều kiện phù hợp với sự sống.
CƠ CHẾ HOẠT ðỘNG CỦA ENZIM
Thoạt ñầu, enzim liên kết với cơ chất ñể tạo thành một hợp chất trung gian gọi là “enzim – cơ chất”. Cuối phản ứng, hợp chất
ñó sẽ cho phân huỷ ñể cho sản phẩm của phản ứng và giải phóng enzim nguyên vẹn. Enzim ñược giải phóng lại có thể xúc tác
phản ứng trên cơ chất mới. Ví dụ, Mikêlic tách từ củ cải ñen loại enzim peñôxiñaza màu nâu, ñem trộn với cơ chất là perôxi
hiñrô (chất ñộc ñược tạo thành trong hoạt ñộng sống của tế bào), thì thu ñược một enzim-cơ chất màu lục, về sau chuyển sang
màu ñỏ nhạt. Cuối phản ứng, enzim-cơ chất lại phân giải thành enzim perôxiñaza màu nâu như cũ và sản phẩm của phản ứng.
ðẶC TÍNH CỦA ENZIM

ñều liên kết với các ti thể; các enzim xúc tác cho sự tổng hợp prôtêin liên kết với các ribôxôm.
CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN HOẠT ðỘNG CỦA ENZIM
1. Nhiệt ñộ
Ở giới hạn nhiệt ñộ của cơ thể sống, nói chung tác dụng của enzim tuân theo ñịnh luật Van Hôp, nghĩa là nếu nhiệt
ñộ tăng 10
o
C thì vận tốc phản ứng sẽ tăng gấp ñôi.ða số enzim của cơ thể ñộng vật ñẳng nhiệt hoạt ñộng tối ưu trong
ñiều kiện nhiệt ñộ bình thường của cơ thể (khoảng 37
o
C). Nếu bị ñun nóng tới 50
o
C – 60
o
C thì enzim mất hẳn hoạt
tính và chết.Riêng enzim ở các loại vi khuẩn lam sống trong các suối nước nóng ở Mỹ, Ôxtrâylia, thì chịu ñược nhiệt
ñộ tới 100
o
C. Enzim bị làm lạnh thì không mất hẳn hoạt tính, mà chỉ giảm hoặc ngừng tác ñộng. Khi nhiệt ñộ ấm lên,
enzim lại hoạt ñộng.
2.

ðộ pH
Mỗi enzim hoạt ñộng trong giới hạn pH xác ñịnh. Ví dụ, enzim pepxin tiêu hoá prôtêin trong dạ dày, chỉ hoạt ñộng
trong môi trường chất chua (pH=2), trái lại, enzim tripxin do tuyến tụy tiết ra, cũng phân giải prôtêin nhưng trong
môi trường kiềm (pH=8,5).
3.

Nồng ñộ enzim và cơ chất
Vận tốc phản ứng tỉ lệ thuận với nồng ñộ enzim trong ñiều kiện pH và nhiệt ñộ không ñổi và cơ chất dư thừa.
Enzim càng ñậm ñặc, phản ứng càng tiến hành nhanh chóng. Nhưng trong ñiều kiện pH, nhiệt ñộ và nồng ñộ enzim

thể ñộng vật, các dịch ñó là nước mô, bạch huyết, máu và ở thực vật là nhựa cây, các quá trình chuyển hoá nội bào ít thay
ñổi.Hướng tiến hoá thích nghi môi trường thể hiện rõ nét nhất ở các phương thức trao ñổi chất với môi trường. Ví dụ, lá mọc
trên cành cây theo lối xen kẽ, nhờ ñó bề mặt lá nhận ñược ánh sáng Mặt Trời ở mức tối ña. Lá cây ở những vùng khô cằn, thiếu
nước như ở sa mạc, biến thành gai nên hạn chế diện tích bốc hơi nước vào không khí.
Hệ tiêu hoá của mỗi loại ñộng vật cũng thích nghi dần với một loại thức ăn. Ví dụ, muỗi có vòi châm dài và nhọn nên hút
ñược máu; bò có dạ dày 4 túi nhờ ñó mà chứa và tiêu hoá cỏ tốt; thỏ có manh tràng phát triển nên tận dụng ñược thức ăn thực
vật.
Phương thức trao ñổi khí của thực vật cũng biến ñổi theo hướng thích nghi với môi trường. Ví dụ, ñộng vật ở nước thở bằng
mang ; các loài ếch, nhái lúc nhỏ ở nước thở bằng mang, sau lên ở trên cạn thì thở bằng da và phổi; chim và thú thở bằng phổi.
SỰ PHÂN HOÁ CỦA CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ðỔI CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ðỔI CHẤT
Như ta ñã biết, nguồn năng lượng khởi ñầu duy nhất của toàn bộ sinh giới là năng lượng Mặt Trời. Mỗi năm, Mặt Trời toả
xuống Trái ðất chừng1024Kcal năng lượng, dưới dạng ánh sáng (quang năng). Quang hợp là phương thức tiếp nhận quang năng
ñể chuyển hoá thành hoá năng, dự trữ trong các liên kết hoá học của chất sống. Cụ thể là khả năng tổng hợp từ các phân tử ñơn
giản như CO
2
, H
2
O và một số chất vô cơ hoà tan trong nước thành những chất phức tạp hơn, ñặc trưng cho từng loài sinh vật.
1. Sinh vật tự dưỡng
a. Cây xanh
Tất cả các cây xanh, nhờ có một sắc tố ñặc biệt trong lá là diệp lục nên ñã sử dụng ñược quang năng ñể phân huỷ CO
2
và H
2
O,
rồi giữ lại C, O và H ñể từ ñó tổng hợp những chất hữu cơ phức tạp, chủ yếu là gluxit.
Theo tính toán hiện nay, mỗi năm toàn bộ cây xanh trên trái ñất (kể cả trên cạn và dưới nước) có thể tổng hợp ñược gần 200 tỷ
tấn gluxit (trên cạn: 20 tỷ tấn; dưới nước, chủ yếu là tảo biển: 180 tỷ tấn). Dạng gluxit phổ biến nhất trong cây xanh là glucô. ðể
tạo thành 180g glucô, cây cần khoảng 674Kcal quang năng.
Như vậy mỗi năm cây xanh ñã tiêu thụ tới 1019 kcal năng lượng mặt trời ñể tạo ra toàn bộ sinh khối có nguồn gốc thực vật.

Cây thiếu nước sẽ héo rồi chết. Nước trong cây có 3 chức năng chính:
- Nước là thành phần cơ bản của chất sống chiếm khoảng ¾ khối lượng cơ thể (ở cây thuỷ sinh tới 90%)
- Nước là dung môi của các muối khoáng và một số lớn chất hữu cơ trong cây. Nhờ hoà tan trong nước, nên cây mới hấp thụ
ñược các muối khoáng và vận chuyển các chất hữu cơ ñi khắp cơ thể.
- Sở dĩ cây tự dưỡng ñược là nhờ ñã dùng quang năng ñể tổng hợp chất hữu cơ từ những nguyên liệu khởi ñầu là CO
2
và H
2
O.
2.Sự hút nước
a. Cơ quan hút nước
Cây xanh trên cạn hút ñược nước từ ñất, qua bề mặt các tế bào biểu bì của rễ, ñặc biệt là các tế bào ñã phát triển thành lông
hút. Ví dụ, lúa là cây ưa nước, sau khi cấy 4 tuần lễ ñã ñạt chiều cao 50cm, có một hệ rễ với tổng chiều dài gần 625km và tổng
diện tích khoảng 285m
2
. Riêng hệ lông hút (khoảng 14 tỉ) ñạt chiều dài khoảng 10500km, với tổng diện tích là 480m
2
.
Cây thuỷ sinh nhận trực tiếp nước qua khắp bề mặt biểu bì của cả rễ, thân và lá.
b. Cơ chế hút nước vào rễ
Ta ñã biết, nước thấm qua màng tế bào chủ yếu nhờ cơ chế thẩm thấu. Sự hút nước từ ñất vào các tế bào biểu bì và các tế bào
lông hút của rễ, cũng như từ các tế bào ở ngoài vào tế bào ở trong, nói chung vẫn thực hiện theo cơ chế ñó.
c. Áp suất rễ
Dòng nước liên tục dồn từ ñất vào tế bào biểu bì của rễ, rồi vào các tế bào ở trong (nằm sâu hơn), cuối cùng tạo nên một lực
dồn nén gọi là áp suất rễ, ñẩy cột nước trong mạch gỗ lên cao.Nếu cắt thân cây cà chua, sẽ thấy nước trào ra và nếu ta nối thân
ñã cắt với một áp kế sẽ biết ñược áp suất rễ, có khi ñạt tới 3 – 10 atm.
3. Sự thoát nước Cây có 2 cơ chế thoát nước:
a. Sự bốc hơi nước
Cây thoát nước chủ yếu dưới dạng bốc hơi qua các lỗ khí. Lỗ khí là khe hở hình thoi, do 2 tế bào hình hạt ñậu có mặt lõm ñối
diện nhau làm thành. Khi cây nhận ñủ nước, 2 tế bào này trương lên làm 2 mặt lõm ñó cong lại, lỗ khí mở rộng ñể hơi nước

lưu huỳnh, magiê Ngoài ra, cây còn cần một lượng rất ít các nguyên tố bo, mangan, ñồng, kẽm, môlipñen, côban, natri và clo
(dưới dạng clorit) ðó là các nguyên tố vi lượng.Thiếu các chất kể trên, cây sẽ không phát triển bình thường. Ví dụ, thiếu
canxi, cây vẫn xanh, nhưng lá biến dạng; thiếu magiê lá úa vàng; thiếu phôtpho lá chóng già và dễ úa vàng; thiếu lưu huỳnh, lá
non cũng úa vàng, nếu thiếu 3 chất quan trọng nhất là nitơ (ñạm), phôtpho (lân) và kali, cây có thể chết.
Tất cả các chất cây cần, ñều do rễ lấy từ ñất, dưới dạng hoà tan trong nước.
C. Sự dinh dưỡng nitơ
Trong chất sống của cây, thành phần quan trọng nhất là các prôtêin. Trong ñất, các hợp chất chứa nitơ tồn tại chủ yếu dưới
dạng “mùn”, gồm lá rụng, xác thực vật, ñộng vật và các chất thải của sinh vật. Phần chứa nitơ của mùn, nhờ vi sinh vật trong
ñất, thường phải qua 3 biến ñổi trước khi cây hấp thụ. Ví dụ, urê ñược biến ñổi thành amôniac:
CO(NH
2
)
2
+ 2H
2
O → (NH
4
)
2
CO
3
→ CO
2
+ H
2
O + 2NH
3

Amôniac ñược ôxi hoá thành axit nitrơ Axit nitrơ gặp các bazơ trong ñất, sẽ thành các nitrit.
Cuối cùng, nitrit thành nitrat, là dạng mà cây hấp thụ ñược

1. Chuỗi phản ứng sáng (cần ánh sáng và nước)
Năng lượng ánh sáng làm một số ñiện tử của diệp lục bị bật ra khỏi quĩ ñạo quen thuộc, ñể bắt ñầu một chuỗi di chuyển qua
một loạt chất truyền ñiện tử. Sự di chuyển ñó sẽ tạo thế năng (cũng như một vật nặng ñược nâng cao sẽ ñạt khả năng rơi xuống
và tạo công). Một phần thế năng ñược dùng ñể tổng hợp các phân tử ATP.Các ñiện tử bị bật ra khỏi diệp lục một cách liên tục,
ñược lần lượt thay thế bằng các ñiện tử lấy từ nước ñã bị ánh sáng “quang phân”.
2. Chuỗi phản ứng tối ( cần khí CO
2
)
ðó là các “phản ứng enzim” nhằm sử dụng năng lượngdo ATP cung cấp ñể tổng hợp glucô (hoặc tinh bột) từ CO
2
lấy trong
khí trời qua một chu trình gọi là “chu trình Canvin”.
C. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự quang hợp
1. Ánh sáng
Cây xanh ñặt ở chỗ tối trên 5 giờ, lá sẽ không bị nhuộm xanh bởi nước iôt, vì sự quang hợp ngừng lại do thiếu ánh sáng, chất
diệp lục bị huỷ.Cây xanh tiến hành quang hợp mạnh nhất lúc ñược chiếu các bức xạ ñỏ (là những tia cây hút ñược nhiều nhất và
giàu năng lượng nhất). Thường buổi sáng sớm và chiều, ánh sáng giàu tia ñỏ hơn, còn buổi trưa tỉ lệ các bức xạ bước sóng ngắn
(tia xanh tím) tăng hơn
2. Hàm lượng CO
2
không khí
Cường ñộ quang hợp tăng khi hàm lượng CO
2
trong không khí tăng.
3. Nhiệt ñộ
Nhiệt ñộ không khí tăng 10
o
C, phản ứng quang hợp (tính bằng mm
3
CO

+ 2H
2
O + 158kcal
Axit nitrơ gặp các bazơ trong ñất sẽ cho các muối nitrit
- Các vi khuẩn nitrat hoá, như Nitrôbacte, ôxi hoá nitrit thành các muối nitrat hoà tan, là dạng thực vật có thể hấp thụ ñược
NaNO
2
+ ½O
2
→ NaNO
3
+ 38 kcal
Nhờ hoạt ñộng nối tiếp của 3 loại vi khuẩn này,các hợp chất nitơ phức tạp trong ñất ñã biến ñổi thành các muối nitrat hoà tan mà
rễ cây có thể hấp thụ ñược ñể chế tạo các axit amin.ðộ phì nhiêu của ñất tăng một phần nhờ hoạt ñộng của nhóm vi khuẩn này.
2. Vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất chứa sắt: Vi khuẩn sắt
Vi khuẩn sắt lấy năng lượng từ phản ứng ôxi hoá sắt hoá trị II thành sắt hoá trị III.
3. Vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất lưu huỳnh: Vi khuẩn lưu huỳnh
Vi khuẩn lưu huỳnh ôxi hoá sunfua hiñrô thành axit sunfuric, rồi thành các muối sunfat.
2H
2
S + O
2
→ 2H
2
O + 2S + 115 kcal
2S + 2H
2
O + 3O
2
→ 2H

-

Chuỗi phản ứng phức tạp của quang hợp có thể tóm tắt trong phản ứng tổng quát:
6CO
2
+ 6H
2
O + 674kcal → C
6
H
12
O
6
+ 6O
2

-

Chuỗi phản ứng phức tạp của hô hấp có thể tóm tắt trong phản ứng:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
→ 6CO
2
+ 6H

Trái lại, khi thiếu ôxi (trong môi trường yếm khí) vi sinh vật chỉ chuyển hoá ñường thành rượu êtylic và CO
2
theo
phương trình tổng quát:
C
6
H
12
O
6
→ 2CO
2
+ 2C
2
H
5
OH + 25kcal
(rượu)
Năng lượng thu ñược chỉ bằng 1/20 so với ôxi hoá ñường. Từ lâu loài người ñã biết lợi dụng khả năng này của vi
sinh vật ñể lên men rượu ñể ủ rượu từ nhiều dịch ngọt của trái cây.
2.

Quá trình lên men lactic
Một nhóm vi sinh vật khác có thể chuyển hoá glucô thành 2 phân tử axit lactic trong ñiều kiện yếm khí và giải
phóng 38kcal. Loài người ñã sử dụng nhóm vi sinh vật này ñể làm dưa chua.