Bài 23 trang 49 SBT Sinh học 10: Một nhà nghiên cứu đã tiến hành 2 thí nghiệm sau:

Chương 4. Chuyển hóa năng lượng trong tế bào

Bài 23 trang 49 SBT Sinh học 10: Một nhà nghiên cứu đã tiến hành 2 thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm (1) tổng hợp ATP trong ống nghiệm theo cách sau: Tách rời ti thể một cách nguyên vẹn khỏi tế bào rồi đặt vào trong ống nghiệm có pH = 8. Vì màng ngoài ti thể cho phép các ion H+ đi qua tự do nên nồng độ H+ sau đó cũng bị giảm xuống. Tiếp đến, người ta chuyển ti thể sang ống nghiệm khác có độ pH = 4, sau một thời gian thấy có sự xuất hiện ATP trong dung dịch bên ngoài ti thể.

- Thí nghiệm (2): Người ta tạo một túi màng phospholipid kép kiểu túi tiết, trên màng có gắn protein ATP – synthase lấy từ tế bào động vật có vú và một protein là bơm proton được lấy từ tế bào vi khuẩn. Bơm được cung cấp năng lượng để bơm H+ từ bên ngoài vào bên trong túi màng. Sau một thời gian được cung cấp năng lượng, bơm proton bơm H+ vào bên trong túi màng tạo nên sự chênh lệch nồng độ H+ giữa bên trong và bên ngoài túi màng thì nguồn năng lượng cho bơm proton hoạt động bị ngắt. Lúc sau, người ta nhận thấy bên ngoài túi màng xuất hiện ATP.

Hãy giải thích kết quả thí nghiệm và cho biết hai thí nghiệm trên chứng minh điều gì.

Lời giải ngắn nhất:

* Thí nghiệm 1:

- Kết quả: ATP được tạo ra trong dung dịch bên ngoài ti thể.

- Giải thích:

+ Ti thể tách rời khỏi tế bào vẫn có khả năng tổng hợp ATP.

+ Sự chênh lệch nồng độ H+ giữa bên trong và bên ngoài ti thể (pH 8 bên trong và pH 4 bên ngoài) tạo ra lực đẩy hóa học.

+ Lực đẩy hóa học này kích thích protein ATP synthase trên màng trong ti thể hoạt động, lắp ráp ATP từ ADP và Pi.

+ ATP được tổng hợp khuếch tán ra khỏi ti thể vào dung dịch bên ngoài.

* Thí nghiệm 2:

- Kết quả: ATP được tạo ra bên ngoài túi màng.

- Giải thích:

+ Protein bơm proton sử dụng năng lượng để bơm H+ từ bên ngoài vào bên trong túi màng, tạo ra sự chênh lệch nồng độ H+ (nồng độ H+ bên trong cao hơn bên ngoài).

+ Sự chênh lệch nồng độ H+ này tạo ra lực đẩy hóa học.

+ Lực đẩy hóa học này kích thích protein ATP synthase gắn trên màng túi hoạt động, lắp ráp ATP từ ADP và Pi.

+ ATP được tổng hợp khuếch tán ra khỏi túi màng vào dung dịch bên ngoài.

--> Hai thí nghiệm trên đều chứng minh rằng sự chênh lệch nồng độ H+ là lực đẩy hóa học cho quá trình tổng hợp ATP thông qua hoạt động của protein ATP synthase.