- Tổng hợp các chất trong tế bào là sự hình thành hợp chất phức tạp từ các chất đơn giản và tiêu tốn năng lượng. Trong tế bào và cơ thể sống, quá trình tổng hợp giúp tạo ra các hợp chất phức tạp xây dựng nên tế bào và cơ thể sống, đồng thời cung cấp cho các hoạt động sống khác.

- Ví dụ minh họa cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào:

+ Các phân tử nucleic acid được hình thành từ phản ứng sinh tổng hợp tạo liên kết phosphodiester giữa các đơn phân nucleotide.

+ Các phân tử protein hay các chuỗi polypeptide được tạo thành từ sự kết hợp của nhiều amino acid với nhau bằng các liên kết peptide trong quá trình sinh tổng hợp protein.

+ Tinh bột, glycogen, chitin,… được tổng hợp từ các đường đơn như glucose, fructose, galactose,…

- Ví dụ về quá trình đồng hóa: Quá trình quang hợp, quá trình tổng hợp các enzyme,…

- Ví dụ về quá trình dị hóa: Quá trình phân giải các chất dinh dưỡng trong tiêu hóa, quá trình hô hấp tế bào. 

Thực vật thực hiện quá trình quang hợp để tổng hợp các cacbohidrat, cacbohidrat này lại là nguyên liệu cho quá trình hô hấp hiếu khí ở thực vật. Năng lượng và sản phẩm do quá trình hô hấp hiếu khí sẽ được cung cấp cho quá trình quang hợp.

Quá trình tổng hợp (synthesis) và quá trình phân giải (breakdown) đều là những quá trình quan trọng trong tế bào, và chúng thường liên quan chặt chẽ để duy trì cân bằng năng lượng và chất trong tế bào. Dưới đây là hai ví dụ minh họa mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và quá trình phân giải:

1. Tổng hợp và phân giải đường glucose: Quá trình tổng hợp (synthesis): Trong quá trình quang hợp, cây xanh tổng hợp glucose từ nước và khí carbon dioxide dưới tác động của ánh sáng mặt trời thông qua quá trình quang hợp. Quá trình phân giải (breakdown): Glucose được sử dụng trong quá trình quế khái (respiration) để tạo năng lượng. Trong tế bào động vật, quá trình này có thể bao gồm quá trình glikôlisis và hô hấp tế bào. 2. Tổng hợp và phân giải protein: Quá trình tổng hợp (synthesis): Trong tế bào, ribosom tổng hợp protein từ acid amin theo chuỗi genetik thông qua quá trình gọi là quá trình dịch mã gen (translation). Quá trình phân giải (breakdown): Protein cũ, hỏng hoặc không cần thiết được phân giải trong quá trình proteolysis. Proteasome và lysosome là hai cơ quan tham gia trong quá trình này, phân giải protein thành các đoạn nhỏ và tái sử dụng các thành phần của chúng.

❏ Vận chuyển thụ động:

- Khuếch tán trực tiếp: O₂, CO₂ đi qua màng sinh chất.

Quá trình: Khuếch tán trực tiếp qua lớp phospholipid (các chất cỡ nhỏ, không cực), từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp và không tiêu tốn năng lượng ATP.

- Khuếch tán qua kênh: H₂O, các ion khoáng Na⁺, K⁺, Ca²⁺,...

Quá trình: Khuếch tán qua các kênh protein thích hợp (các chất cỡ nhỏ, có cực hay tích điện), từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp và không tiêu tốn năng lượng ATP.

❏ Vận chuyển chủ động: Hấp thu các chất dinh dưỡng trong ruột non, rễ hấp thụ muối khoáng (nơi có nồng độ thấp về nơi có nồng độ cao),

 Quá trình: Sự vận chuyển các chất qua màng thông qua các kênh protein của màng, từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao và phải tiêu thụ năng lượng ATP.

❏ Nhập bào: Trùng biến hình, trùng giày ăn các vi khuẩn, vụn hữu cơ.

Quá trình: Đầu tiên, màng tế bào được lõm vào để bao bọc lấy “đối tượng”, sau đó “nuốt” hẳn đối tượng vào bên trong tế bào. Sau khi “đối tượng” đã được bao bọc trong lớp màng riêng liền được liên kết với lysosome và bị phân huỷ nhờ các enzym. Tiêu tốn rất nhiều năng lượng ATP.

❏ Xuất bào: Giải phóng các túi chứa hormone tiết ra từ các tế bào tuyến nội tiết. Tiêu tốn rất nhiều năng lượng ATP.

Quá trình: Túi chứa trong tế bào chất khi đến gần và tiếp xúc với màng sinh chất sẽ có sự liên kết thành túi với màng sinh chất, túi chứa vỡ ra, giải phóng các chất trong túi chứa ra ngoài môi trường.

Một số ví dụ về quá trình phân giải các chất trong tế bào:

- Quá trình phân giải chất béo thành glycerol và acid béo.

- Quá trình phân giải protein thành các acid amin.

- Quá trình phân giải nucleic acid thành các nucleotide.

- ...

Một số ví dụ về quá trình phân giải các chất trong tế bào:

Quá trình	Nguyên liệu	Sản phẩm
Phân giải tinh bột	Tinh bột	Các phân tử glucose
Phân giải nucleic acid	DNA, RNA	Các nucleotide
Phân giải protein	Protein	Các amino acid
Phân giải lipid	Lipid	Glycerol, acid béo

Một số ví dụ về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào:

Quá trình	Nguyên liệu	Loại liên kết	Sản phẩm
Tổng hợp nucleic acid	Nucleotide	Hóa trị, hydrogen	DNA, RNA
Tổng hợp protein	Amino acid	Peptide	Protein
Tổng hợp cellulose	Glucose	Glycosidic	Cellulose

Tham khảo

- Tên các chất X, Y, T, H là:

+ X là Nước hoặc Carbon dioxide.

+ Y là Carbon dioxide hoặc Nước.

+ T là Pyruvic acid.

+ H là Ethanol.

- Tên các quá trình chuyển hóa tương ứng với các chất:

+ Quá trình X + Y → Glucose là quá trình quang tổng hợp.

+ Quá trình Glucose → T là quá trình đường phân.

+ Quá trình T → X + Y khi có O2 là quá trình hô hấp tế bào.

+ Quá trình T → H khi không có O2 diễn ra ở nấm men là quá trình lên men.

- Năng lượng được chuyển hóa trong các quá trình trên:

+ Quá trình quang tổng hợp: Năng lượng ánh sáng được chuyển hóa thành năng lượng hóa học trong các chất hữu cơ.

+ Quá trình hô hấp tế bào: Năng lượng hóa học trong glucose được chuyển hóa thành năng lượng hóa học dễ sử dụng tích trữ trong ATP và năng lượng nhiệt.

+ Quá trình lên men: Năng lượng hóa học trong trong glucose được chuyển hóa thành năng lượng hóa học trong ATP và chất hữu cơ (ethanol).

- X, Y: H₂O, CO₂ ; T: Pyruvic acid; Q: Lactic acid

- Sơ đồ các quá trình:

 - Sự chuyển hóa năng lượng trong các quá trình:

+ Quá trình quang tổng hợp: năng lượng ánh sáng được chuyển hóa thành năng lượng hóa năng.

+ Quá trình hô hấp tế bào: Hóa năng trong glucose được chuyển hóa thành hóa năng dễ sử dụng tích trữ trong ATP.

+ Quá trình lên men: Hóa năng trong glucose được chuyển hóa một phần thành hóa năng tích trữ trong các chất hữu cơ.