A-Level Biology (9700) starts at the cell and works outwards: membranes and transport, the mitotic cell cycle, nucleic acids and protein synthesis, then transport in plants and mammals, gas exchange, infectious disease and immunity. A2 adds respiration, photosynthesis, homeostasis, inheritance, selection and evolution.
Biology is called the memorising science, and that is exactly what catches people out. The command word does most of the work: "explain" wants a mechanism, "describe" does not. A perfect description scores nothing when the question said explain.
Answers are marked against specific scheme points. One vague sentence covering three ideas usually earns one mark, not three.
How we study cells · Cách chúng ta nghiên cứu tế bào
Syllabus · Chương trình
English
make temporary preparations of cellular material suitable for viewing with a light microscope
draw cells from microscope slides and photomicrographs
calculate magnifications of images and actual sizes of specimens from drawings, photomicrographs and electron micrographs (scanning and transmission)
use an eyepiece graticule and stage micrometer scale to make measurements and use the appropriate units, millimetre (mm), micrometre (µm) and nanometre (nm)
define resolution and magnification and explain the differences between these terms, with reference to light microscopy and electron microscopy
Tiếng Việt
tạo các mẫu chuẩn tạm thời vật liệu tế bào phù hợp để quan sát bằng kính hiển vi quang học
vẽ các tế bào từ các lam kính hiển vi và ảnh chụp kính hiển vi
tính độ phóng đại của hình ảnh và kích thước thực tế của mẫu từ các bản vẽ, ảnh chụp kính hiển vi và ảnh chụp kính hiển vi điện tử (quét và truyền qua)
sử dụng vạch chia thị kính và thang đo vi sai bàn di chuyển để thực hiện phép đo và sử dụng các đơn vị phù hợp, milimet (mm), micromet (µm) và nanomet (nm)
định nghĩa độ phân giải và độ phóng đại và giải thích sự khác biệt giữa hai thuật ngữ này, liên hệ đến kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Cells 细胞 are very small, so you cannot see them with your eyes alone. You use a microscope 显微镜 to make a bigger picture of them. The first kind you meet is the light microscope 光学显微镜. It shines light through a thin specimen 标本 (the material you look at) and uses glass lenses to enlarge the view.
Making a slide and drawing what you see
To look at living material, you make a temporary preparation 临时装片. You put a small, thin piece of material on a glass slide 载玻片, add a drop of stain 染色剂 (a coloured liquid that makes parts easier to see), then lower a thin cover slip 盖玻片 on top to flatten it and keep out air.
When you draw cells from a slide or a photograph, follow simple rules:
use a sharp pencil and clear, single lines (no shading).
draw only what you can really see, with the parts in the correct sizes.
label the parts with straight lines that do not cross.
Magnification and actual size
Magnification 放大倍数 tells you how many times bigger the image is than the real object. It has no unit. You find it with one equation:
$$\text{magnification} = \frac{\text{size of image}}{\text{actual size of object}}$$
You can rearrange this to find any one value from the other two:
$$\text{actual size} = \frac{\text{size of image}}{\text{magnification}}$$
The top and the bottom of the fraction must use the same unit. Cells are tiny, so you work in small units:
$1\ \text{mm} = 1000\ \text{micrometre}$ 微米 (µm)
$1\ \text{µm} = 1000\ \text{nanometre}$ 纳米 (nm)
so $1\ \text{mm} = 1\,000\,000\ \text{nm}$.
Worked example. In a photomicrograph at magnification $5000$, a chloroplast 叶绿体 measures $25\ \text{mm}$ across. Its actual size is
The same equation works for drawings, photomicrographs 显微照片 (photos taken through a light microscope) and electron micrographs 电子显微照片 (the most detailed photos, explained below). Always convert to the same unit first, then divide.
Eyepiece graticule and stage micrometer
To measure a real cell under the microscope, you use an eyepiece graticule 目镜测微尺 — a tiny scale inside the eyepiece. Its divisions have no fixed size, so first you must calibrate 校准 them (work out what one division is worth).
You calibrate using a stage micrometer 载物台测微尺 — a special slide with an accurate scale on it (often $1\ \text{mm}$ split into $100$ parts, so each part is $10\ \text{µm}$). You line up the two scales, count how many graticule divisions fit a known length, and divide. Once calibrated, you can swap in your specimen and measure it with the graticule.
Resolution and magnification
These two words are easy to mix up. The examiner gives marks for the difference.
Magnification is how many times bigger the image is than the object.
Resolution 分辨率 is the smallest distance between two points that still lets you see them as two separate points.
Making an image bigger does not always show more detail. Past a certain point you just get a bigger, blurry image. Resolution sets the real limit on detail.
A light microscope has lower resolution because light has a fairly long wavelength 波长. An electron microscope 电子显微镜 uses beams of electrons 电子 instead of light. Electrons have a much shorter wavelength, so the resolution is far higher and you can see very small structures inside the cell. There are two kinds: scanning 扫描 (shows the surface in 3D) and transmission 透射 (passes electrons through a thin slice to show inside detail).
Tiếng Việt
Tế bào rất nhỏ, nên bạn không thể thấy chúng bằng mắt thường. Bạn dùng kính hiển vi để tạo ra hình ảnh lớn hơn của chúng. Loại đầu tiên bạn gặp phải là kính hiển vi quang học. Nó chiếu ánh sáng qua một mẫu vật mỏng (specimen — vật liệu bạn đang quan sát) và sử dụng thấu kính thủy tinh để phóng to tầm nhìn.
Kính hiển vi quang học: ánh sáng đi lên qua mẫu vật, sau đó hai thấu kính (objective và eyepiece) phóng đại nó
Làm lam kính và vẽ những gì bạn thấy
Để quan sát vật liệu sống, bạn tạo một chuẩn bị tạm thời. Bạn đặt một mảnh vật liệu nhỏ, mỏng lên một tấm lam kính (slide), thêm một giọt thuốc nhuộm (stain — chất lỏng màu giúp các bộ phận dễ thấy hơn), sau đó hạ một tấm kính đậy (cover slip) mỏng lên trên để dàn phẳng và ngăn không khí lọt vào.
Làm chuẩn bị ướt tạm thời — hạ kính đậy theo góc nghiêng để không bị kẹt bọt khí
Khi bạn vẽ tế bào từ lam kính hoặc ảnh chụp, hãy tuân theo các quy tắc đơn giản:
dùng bút chì nhọn và vẽ đường nét rõ ràng, liền mạch (không tô bóng).
chỉ vẽ những gì bạn thực sự thấy, với các bộ phận đúng tỷ lệ kích thước.
ghi chú tên các bộ phận bằng các đường thẳng không cắt nhau.
Độ phóng đại và kích thước thực tế
Độ phóng đại cho biết hình ảnh lớn hơn vật thật bao nhiêu lần. Nó không có đơn vị. Bạn tìm nó bằng một phương trình:
Độ phóng đại = kích thước hình ảnh ÷ kích thước thực
$$\text{magnification} = \frac{\text{size of image}}{\text{actual size of object}}$$
Bạn có thể biến đổi phương trình này để tìm bất kỳ giá trị nào từ hai giá trị còn lại:
$$\text{actual size} = \frac{\text{size of image}}{\text{magnification}}$$
Phần tử số và mẫu số của phân số phải sử dụng cùng một đơn vị. Tế bào rất nhỏ, nên bạn làm việc với các đơn vị nhỏ:
$1\ \text{mm} = 1000\ \text{micrometre}$ (µm)
$1\ \text{µm} = 1000\ \text{nanometre}$ (nm)
hay $1\ \text{mm} = 1\,000\,000\ \text{nm}$.
Ví dụ tính toán. Trong một ảnh chụp kính hiển vi có độ phóng đại $5000$, một lạp lục (chloroplast) đo được $25\ \text{mm}$ theo chiều ngang. Kích thước thực tế của nó là
Phương trình tương tự áp dụng cho bản vẽ, ảnh chụp kính hiển vi quang học (photos taken through a light microscope) và ảnh chụp kính hiển vi điện tử (electron micrographs — loại ảnh chi tiết nhất, được giải thích bên dưới). Luôn chuyển đổi sang cùng một đơn vị trước, sau đó chia.
Thước kẻ thị kính và thang đo bàn kính
Để đo một tế bào thực tế dưới kính hiển vi, bạn dùng một thước kẻ thị kính (eyepiece graticule) — một thang đo nhỏ bên trong thị kính. Các vạch chia của nó không có kích thước cố định, nên trước tiên bạn phải hiệu chuẩn chúng (tính xem một vạch chia tương ứng với giá trị bao nhiêu).
Bạn hiệu chuẩn bằng một thước đo trên bàn kính — một loại slide đặc biệt có thang đo chính xác (thường $1\ \text{mm}$ chia thành $100$ phần, nên mỗi phần tương ứng với $10\ \text{µm}$). Bạn căn chỉnh hai thang đo trùng nhau, đếm số khoảng cách của thước thị kính vừa khít với một độ dài đã biết, rồi thực hiện phép chia. Sau khi đã hiệu chuẩn, bạn có thể thay specimen vào và đo lường nó bằng thước thị kính.
Hiệu chuẩn thước kẻ thị kính bằng cách căn chỉnh nó với thang đo đã biết của thang đo bàn kính
Độ phân giải và độ phóng đại
Hai từ này rất dễ bị nhầm lẫn. Giám khảo sẽ chấm điểm cho sự khác biệt giữa chúng.
Độ phóng đại là ảnh lớn hơn vật bao nhiêu lần.
Độ phân giải là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm vẫn cho phép bạn nhìn thấy chúng như hai điểm riêng biệt.
Việc làm lớn một hình ảnh không phải lúc nào cũng hiển thị thêm chi tiết. Vượt qua một ngưỡng nhất định, bạn chỉ nhận được một hình ảnh to hơn nhưng bị mờ. Độ phân giải xác định giới hạn thực tế về chi tiết.
Kính hiển vi quang học có độ phân giải thấp hơn vì ánh sáng có bước sóng khá dài. Kính hiển vi điện tử sử dụng chùm electron thay vì ánh sáng. Electron có bước sóng ngắn hơn nhiều, do đó độ phân giải cao hơn rất nhiều và bạn có thể quan sát các cấu trúc rất nhỏ bên trong tế bào. Có hai loại: quét (hiển thị bề mặt theo 3D) và thấu xạ (cho electron xuyên qua lát cắt mỏng để hiển thị chi tiết bên trong).
Độ phân giải: kính hiển vi quang học làm mờ hai điểm rất gần thành một; kính hiển vi điện tử, với bước sóng ngắn hơn, phân tách chúng thành hai
Explore · Khám phá
Microscope decision lab · Phòng thí nghiệm ra quyết định về vi sinh kính
Choose the right microscopy idea from what the student wants to see. · Chọn ý tưởng vi sinh kính phù hợp từ những gì học sinh muốn quan sát.
Eukaryotic cells and their organelles · Tế bào nhân thực và các bào quan của chúng
Syllabus · Chương trình
English
recognise organelles and other cell structures found in eukaryotic cells and outline their structures and functions, limited to: • cell surface membrane • nucleus, nuclear envelope and nucleolus • rough endoplasmic reticulum • smooth endoplasmic reticulum • Golgi body (Golgi apparatus or Golgi complex) • mitochondria (including the presence of small circular DNA) • ribosomes (80S in the cytoplasm and 70S in chloroplasts and mitochondria) • lysosomes • centrioles and microtubules • cilia • microvilli • chloroplasts (including the presence of small circular DNA) • cell wall • plasmodesmata • large permanent vacuole and tonoplast of plant cells
describe and interpret photomicrographs, electron micrographs and drawings of typical plant and animal cells
compare the structure of typical plant and animal cells
state that cells use ATP from respiration for energy-requiring processes
outline key structural features of a prokaryotic cell as found in a typical bacterium, including: • unicellular • generally 1–5 μm diameter • peptidoglycan cell walls • circular DNA • 70S ribosomes • absence of organelles surrounded by double membranes
compare the structure of a prokaryotic cell as found in a typical bacterium with the structures of typical eukaryotic cells in plants and animals
state that all viruses are non-cellular structures with a nucleic acid core (either DNA or RNA) and a capsid made of protein, and that some viruses have an outer envelope made of phospholipids
Tiếng Việt
nhận diện lưỡng thể và các cấu trúc tế bào khác có trong tế bào nhân thực và tóm tắt cấu trúc cũng như chức năng của chúng, giới hạn ở: • màng tế bào • nhân, envelopes nhân và nucleolus • lưới nội chất thô • lưới nội chất trơn • bộ máy Golgi (thể Golgi hoặc phức hợp Golgi) • ti thể (bao gồm sự hiện diện của DNA vòng nhỏ) • ribosome (80S trong bào tương và 70S trong lục lạp và ti thể) • lysosome • trung tâm thể và vi sợi • lông mao • vi絨毛 • lục lạp (bao gồm sự hiện diện của DNA vòng nhỏ) • thành tế bào • khe nối • vacuole lớn vĩnh viễn và tonoplast của tế bào thực vật
mô tả và diễn giải ảnh chụp kính hiển vi, ảnh chụp kính hiển vi điện tử và bản vẽ của tế bào thực vật và động vật điển hình
so sánh cấu trúc của tế bào thực vật và động vật điển hình
nêu rằng tế bào sử dụng ATP từ h hô hấp cho các quá trình đòi hỏi năng lượng
mô tả các đặc điểm cấu trúc chính của tế bào nhân sơ như tìm thấy ở vi khuẩn điển hình, bao gồm: • đơn bào • thường có đường kính 1–5 μm • thành tế bào peptidoglycan • DNA vòng • ribosome 70S • không có các bào quan được bao bọc bởi màng kép
so sánh cấu trúc của tế bào nhân sơ như tìm thấy ở vi khuẩn điển hình với cấu trúc của các tế bào nhân thực điển hình ở thực vật và động vật
nêu rõ tất cả các virus đều là cấu trúc phi tế bào có lõi axit nucleic (hoặc DNA hoặc RNA) và vỏ protein (capsid), và một số virus có lớp vỏ ngoài làm từ phospholipid
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Plant and animal cells are eukaryotic cells 真核细胞: their DNA is kept inside a nucleus 细胞核. Inside the cell are many small parts called organelles 细胞器, each with its own job. The jelly-like fluid around them is the cytoplasm 细胞质.
In a photomicrograph or electron micrograph you identify organelles by their shape, size and position; in a drawing you show their outlines and label them.
Organelle
Structure
Function
cell surface membrane 细胞膜
thin layer around the cell
controls what enters and leaves the cell
nucleus
large, surrounded by a nuclear envelope 核膜 (a double membrane with holes); contains a nucleolus 核仁
holds the DNA; controls the cell; the nucleolus makes ribosomes
rough endoplasmic reticulum 粗面内质网 (rough ER)
sheets of membrane with ribosomes on the surface
makes and transports proteins 蛋白质 (for example antibodies 抗体)
smooth endoplasmic reticulum 滑面内质网 (smooth ER)
sheets of membrane, no ribosomes
makes lipids 脂质
Golgi body 高尔基体
stack of flat membrane sacs
changes and packs proteins and lipids into vesicles 囊泡 for secretion 分泌
mitochondria 线粒体
oval, with a folded inner membrane; has small circular DNA
site of respiration 呼吸作用 — releases energy 能量 as ATP
ribosomes 核糖体
very small; $80\text{S}$ in the cytoplasm, $70\text{S}$ in chloroplasts and mitochondria
join amino acids 氨基酸 to synthesise 合成 proteins
lysosomes 溶酶体
small sacs of enzymes 酶
break down old organelles and waste
centrioles 中心粒 and microtubules 微管
small tubes made of protein
help move chromosomes and form the cell's "skeleton"
cilia 纤毛
tiny hairs on the cell surface that beat
move fluid or move the cell
microvilli 微绒毛
tiny folds of the cell surface membrane
increase surface area for absorption 吸收
chloroplasts (plants)
green, with stacked membranes; has small circular DNA
site of photosynthesis 光合作用
cell wall 细胞壁 (plants)
strong outer layer of cellulose 纤维素
supports and protects the cell; stops it bursting
plasmodesmata 胞间连丝 (plants)
tiny channels through the cell walls
link the cytoplasm of neighbouring cells
large permanent vacuole 液泡 (plants)
big sac of watery fluid, with a membrane called the tonoplast 液泡膜
stores water and keeps the cell firm
Cells use ATP made in respiration as their energy supply for every job that needs energy, such as making proteins, moving things and dividing.
Comparing plant and animal cells
Feature
Plant cell
Animal cell
cell wall
present (cellulose)
absent
chloroplasts
present
absent
large permanent vacuole
present
absent (only small, temporary ones)
centrioles
absent in most
present
shape
fixed and regular
rounder and more flexible
Both have a cell surface membrane, cytoplasm, a nucleus, mitochondria, ribosomes, ER and a Golgi body.
Tiếng Việt
Tế bào thực vật và động vật là tế bào nhân thực: DNA của chúng được lưu giữ bên trong hạt nhân. Bên trong tế bào có nhiều bộ phận nhỏ gọi là bào quan, mỗi bộ phận có chức năng riêng. Chất lỏng dạng thạch xung quanh chúng là cytoplasm (tương bào).
Một tế bào động vật tổng quát và các lưới nội sinh chất của nóTế bào thực vật còn có thành tế bào, lục lạp và một vacuole lớn
Trong ảnh chụp vi mô hoặc ảnh chụp điện tử, bạn xác định các bào quan dựa trên hình dạng, kích thước và vị trí; trong bản vẽ, bạn vẽ đường viền của chúng và ghi chú.
Bào quan
Cấu trúc
Chức năng
màng sinh chất
lớp mỏng bao quanh tế bào
kiểm soát những gì đi vào và ra khỏi tế bào
hạt nhân
lớn, bao quanh bởi màng nhân (lớp màng kép có lỗ); chứa thân nhân
chứa DNA; điều khiển tế bào; thân nhân tạo ra ribosome
lưới nội chất nhám (ER nhám)
tấm màng có ribosome bám trên bề mặt
tổng hợp và vận chuyển protein (ví dụ kháng thể)
lưới nội chất trơn (ER trơn)
tấm màng, không có ribosome
tổng hợp lipid
** apparatus Golgi**
chồng các túi màng phẳng
biến đổi và đóng gói protein và lipid vào phong bao để tiết
ti thể
hình oval, có màng trong gấp nếp; có DNA vòng nhỏ
nơi xảy ra hô hấp — giải phóng năng lượng dưới dạng ATP
ribosome
rất nhỏ; $80\text{S}$ trong cytoplasm, $70\text{S}$ trong lục lạp và ti thể
nối axit amin để tổng hợp protein
lysosome
các túi nhỏ chứa enzyme
phân hủy các bào quan cũ và chất thải
trung tâm thể và sợi microtubule
ống nhỏ làm từ protein
giúp di chuyển nhiễm sắc thể và tạo thành "xương" của tế bào
lông mao
những sợi lông nhỏ trên bề mặt tế bào có nhịp đập
di chuyển dịch lỏng hoặc di chuyển tế bào
vi tua
những nếp gấp nhỏ của màng sinh chất
tăng diện tích bề mặt để hấp thu
lục lạp (thực vật)
màu xanh lá, có màng xếp chồng; có DNA vòng nhỏ
nơi xảy ra quang hợp
thành tế bào (thực vật)
lớp ngoài chắc chắn làm từ cellulose
hỗ trợ và bảo vệ tế bào; ngăn tế bào vỡ ra
plasmodesmata (thực vật)
các kênh nhỏ xuyên qua thành tế bào
kết nối cytoplasm của các tế bào lân cận
vacuole cố định lớn (thực vật)
túi lớn chứa dung dịch nước, có màng gọi là tonoplast
dự trữ nước và giữ cho tế bào cứng cáp
Tế bào sử dụng ATP được tạo ra trong hô hấp làm nguồn năng lượng cho mọi công việc cần năng lượng, chẳng hạn như tổng hợp protein, vận chuyển vật chất và phân chia.
So sánh tế bào thực vật và động vật
Đặc điểm
Tế bào thực vật
Tế bào động vật
thành tế bào
có (cellulose)
không có
lục lạp
có
không có
vacuole cố định lớn
có
không có (chỉ có những cái nhỏ, tạm thời)
trung tâm thể
không có ở hầu hết
có
hình dạng
cố định và đều đặn
tròn hơn và linh hoạt hơn
Cả hai đều có màng sinh chất, cytoplasm, hạt nhân, ti thể, ribosome, ER và apparatus Golgi.
Explore · Khám phá
Explore an animal cell · Khám phá tế bào động vật
Tap each numbered part to check you know its job — the same organelles as the table above. · Chạm vào từng bộ phận được đánh số để kiểm tra bạn đã hiểu đúng chức năng của nó — đây là các bào tương giống như trong bảng ở trên.
Prokaryotic cells (bacteria) · Tế bào nhân sơ (vi khuẩn)
English
A prokaryotic cell 原核细胞, such as a bacterium 细菌, is much smaller and simpler than a eukaryotic cell. Its key features are:
unicellular 单细胞 — it is a single cell.
generally $1$–$5\ \text{µm}$ across.
a cell wall made of peptidoglycan 肽聚糖 (not cellulose).
circular DNA lying free in the cytoplasm — there is no nucleus.
$70\text{S}$ ribosomes (smaller than the $80\text{S}$ ones in the cytoplasm of eukaryotes).
no organelles surrounded by a double membrane — so no nucleus, no mitochondria and no chloroplasts.
Comparing prokaryotic and eukaryotic cells
Feature
Prokaryotic cell
Eukaryotic cell
size
about $1$–$5\ \text{µm}$
about $10$–$100\ \text{µm}$
DNA
circular, free in cytoplasm
linear, inside a nucleus
nucleus
none
present
double-membrane organelles
none
mitochondria (and chloroplasts in plants)
ribosomes
$70\text{S}$
$80\text{S}$ (with $70\text{S}$ inside mitochondria and chloroplasts)
cell wall
peptidoglycan
cellulose (plants) or none (animals)
Tiếng Việt
Một tế bào nhân sơ, ví dụ như vi khuẩn, nhỏ hơn và đơn giản hơn nhiều so với tế bào nhân thực. Các đặc điểm chính của nó là:
đơn bào — nó là một tế bào duy nhất.
thường rộng $1$–$5\ \text{µm}$.
thành tế bào làm từ peptidoglycan (không phải cellulose).
DNA vòng nằm tự do trong cytoplasm — không có hạt nhân.
$70\text{S}$ ribosome (nhỏ hơn các $80\text{S}$ ribosome trong cytoplasm của tế bào nhân thực).
không có bào quan được bao bọc bởi màng kép — nên không có hạt nhân, không có ti thể và không có lục lạp.
Tế bào nhân sơ: DNA vòng (vùng nhân) nằm tự do, không có hạt nhân và không có bào quan màng kép
So sánh tế bào nhân sơ và nhân thực
Đặc điểm
Tế bào nhân sơ
Tế bào nhân thực
kích thước
khoảng $1$–$5\ \text{µm}$
khoảng $10$–$100\ \text{µm}$
DNA
vòng, tự do trong cytoplasm
mạch thẳng, bên trong hạt nhân
nhân
không
có
bào quan hai màng
không có
ti thể (và lục lạp ở thực vật)
ribosome
$70\text{S}$
$80\text{S}$ (có $70\text{S}$ bên trong ti thể và lục lạp)
thành tế bào
peptidoglycan
cellulose (thực vật) hoặc không có (động vật)
Explore · Khám phá
Explore a bacterial cell · Khám phá tế bào vi khuẩn
A prokaryote is smaller and simpler. Tap each part — notice there is no nucleus and no double-membrane organelles. · Prokaryote nhỏ hơn và đơn giản hơn. Chạm vào từng bộ phận — chú ý rằng không có nhân và không có bào tương có màng kép.
All viruses 病毒 are non-cellular 非细胞 — they are not made of cells at all. Each virus is built from just two or three parts:
a core of nucleic acid 核酸, which is either DNA or RNA (never both).
a protein coat around the core called a capsid 衣壳.
in some viruses, an outer envelope 包膜 made of phospholipids 磷脂.
A virus has no cytoplasm, no organelles and no ribosomes. It cannot respire or make its own proteins. It can only copy itself inside a living host 宿主 cell, so it sits at the edge of what we call "living".
Tiếng Việt
Tất cả virus đều không phải tế bào — chúng hoàn toàn không được cấu tạo từ các tế bào. Mỗi virus chỉ được xây dựng từ hai hoặc ba bộ phận:
một lõi axit nucleic, là hoặc DNA hoặc RNA (bắt buộc không được chứa cả hai).
một lớp vỏ protein bao quanh lõi gọi là vỏ capsid.
ở một số virus, có một lớp màng ngoài làm từ phospholipid.
Một virus thật, phóng đại rất lớn. Đầu hình tròn là vỏ capsid protein quấn quanh lõi axit nucleic; phần đuôi tiêm axit nucleic đó vào một vi khuẩn. Hãy chú ý thanh tỷ lệ — toàn bộ virus dài khoảng 100 nm, nhỏ hơn rất nhiều so với bất kỳ tế bào nàoVirus tổng quát: axit nucleic nằm trong vỏ capsid protein, với lớp màng lipid ở một số loại virus
Virus không có bào tương, không có bào quan và không có ribosome. Nó không thể hô hấp hay tự tổng hợp protein. Nó chỉ có thể sao chép chính mình bên trong tế bào chủ sống, do đó nó nằm ở ranh giới của những gì chúng ta gọi là "sống".
Explore · Khám phá
Explore a virus · Khám phá virus
A virus is non-cellular — just a few parts. Tap each one: there is no cytoplasm, no organelles and no ribosomes. · Virus không phải là tế bào — chỉ gồm vài bộ phận. Chạm vào từng bộ phận: không có bào tương, không có bào tương và không có ribosome.
Magnification $=$ image size $\div$ actual size — convert units first ($\text{mm} \leftrightarrow \mu\text{m} \leftrightarrow \text{nm}$), then rearrange for whichever is unknown.
Distinguish magnification (how many times larger) from resolution (smallest distance still seen as two points); electron microscopes resolve more because electrons have a shorter wavelength.
Give each organelle a structure + function pair (e.g. mitochondrion: folded inner membrane → aerobic respiration).
State the prokaryote vs eukaryote differences exactly: no nucleus, smaller (70S) ribosomes, no membrane-bound organelles, circular DNA.
Viruses are non-living — describe them only by capsid, genetic material and (sometimes) an envelope.
Tiếng Việt
Độ phóng đại $=$ kích thước hình ảnh $\div$ kích thước thực tế — chuyển đổi đơn vị trước ($\text{mm} \leftrightarrow \mu\text{m} \leftrightarrow \text{nm}$), sau đó sắp xếp lại để tìm đại lượng chưa biết.
Phân biệt độ phóng đại (lớn hơn bao nhiêu lần) với độ phân giải (khoảng cách nhỏ nhất vẫn nhìn thấy như hai điểm riêng biệt); kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao hơn vì electron có bước sóng ngắn hơn.
Đưa ra cặp cấu trúc + chức năng cho mỗi bào quan (ví dụ: ti thể: màng trong gấp nếp → hô hấp hiếu khí).
Nêu đúng sự khác biệt giữa prokaryote và eukaryote: không có nhân, ribosome nhỏ hơn (70S), không có bào quan có màng, ADN dạng vòng.
Virus là không sống — chỉ mô tả chúng qua vỏ capsid, vật liệu di truyền và (đôi khi) lớp màng envelop.
Testing for biological molecules · Kiểm tra các phân tử sinh học
Syllabus · Chương trình
English
describe and carry out the Benedict’s test for reducing sugars, the iodine test for starch, the emulsion test for lipids and the biuret test for proteins
describe and carry out a semi-quantitative Benedict’s test on a reducing sugar solution by standardising the test and using the results (time to first colour change or comparison to colour standards) to estimate the concentration
describe and carry out a test to identify the presence of non-reducing sugars, using acid hydrolysis and Benedict’s solution
Tiếng Việt
mô tả và thực hiện thử nghiệm Benedict cho đường khử, thử nghiệm iốt cho tinh bột, thử nghiệm nhũ tương cho lipid và thử nghiệm biuret cho protein
mô tả và thực hiện thử nghiệm Benedict bán định lượng trên dung dịch đường khử bằng cách chuẩn hóa thử nghiệm và sử dụng kết quả (thời gian xảy ra màu đầu tiên hoặc so sánh với tiêu chuẩn màu) để ước lượng nồng độ
mô tả và thực hiện phép thử để xác định sự có mặt của đường không khử, sử dụng thủy phân axit và dung dịch Benedict
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Living things are built from four main kinds of large molecule 分子: carbohydrates 碳水化合物, lipids 脂质, proteins 蛋白质 and nucleic acids 核酸. You can use simple chemical tests to find out which kinds are present in a sample.
Test
What it finds
Method
Positive result
Benedict's test
reducing sugar 还原糖
add Benedict's solution and heat in a water bath
blue changes to green, yellow, orange, then brick-red precipitate 沉淀
iodine test
starch 淀粉
add orange-brown iodine 碘 solution
colour changes to blue-black
emulsion test
lipid
mix sample with ethanol, then pour into water
a white, cloudy emulsion 乳浊液 forms
biuret 双缩脲 test
protein
add biuret solution at room temperature
blue changes to purple
Semi-quantitative Benedict's test
The normal Benedict's test only tells you "yes or no". A semi-quantitative 半定量 test gives a rough amount. First you standardise 标准化 the test: you run it on solutions of known concentration 浓度 and record the result for each. Then you can estimate an unknown by either:
the time to the first colour change (more sugar changes colour faster), or
comparing the final colour to your set of colour standards.
Testing for non-reducing sugars
Some sugars, such as sucrose, are non-reducing sugar 非还原糖: they give a negative Benedict's test. To detect them:
Do a normal Benedict's test first. It stays blue (no reducing sugar).
Take a fresh sample and add dilute hydrochloric acid 盐酸, then heat. This acid hydrolysis breaks the sugar into smaller reducing sugars.
Cool, then neutralise 中和 the acid with sodium hydrogencarbonate.
Now do the Benedict's test again. A brick-red colour shows a non-reducing sugar was present.
Worked example. A solution gives a negative Benedict's test. It is then boiled with dilute hydrochloric acid, neutralised with sodium hydrogencarbonate, and re-tested with Benedict's - now it turns brick-red. What was present, and why is each step needed? The first negative result rules out a reducing sugar. Boiling with acid hydrolyses the glycosidic bond, splitting a non-reducing sugar such as sucrose into its reducing monosaccharides. The neutralising step is essential because Benedict's only works in alkaline conditions - skip it and the test fails even when sugar is present. The positive re-test therefore shows a non-reducing sugar was there all along. Quote the first, negative test as part of the answer: without it, the final red colour cannot tell a non-reducing sugar from a reducing one.
Tiếng Việt
Các sinh vật được cấu tạo từ bốn loại phân tử lớn chính: carbohydrate, lipid, protein và axit nucleic. Bạn có thể sử dụng các phép thử hóa học đơn giản để xác định xem mẫu có chứa loại nào.
Phép thử Benedict: màu xanh dương chuyển sang xanh lá, sau đó cam, rồi kết tủa đỏ gạch khi lượng đường khử tăng lên
Phép thử
Phát hiện chất gì
Phương pháp
Kết quả dương tính
Phép thử Benedict
đường khử
thêm dung dịch Benedict và đun nóng trong bồn nước
màu xanh dương chuyển sang xanh lá, vàng, cam, rồi kết tủa đỏ gạch
Phép thử iốt
tinh bột
thêm dung dịch iốt màu cam nâu
màu sắc chuyển sang xanh đen
Phép thử nhũ tương
lipid
trộn mẫu với ethanol, sau đó đổ vào nước
hình thành nhũ tương màu trắng đục
Phép thử biuret
protein
thêm dung dịch biuret ở nhiệt độ phòng
màu xanh dương chuyển sang tím
Phép thử bán định lượng Benedict
Phép thử Benedict thông thường chỉ cho bạn biết "có hay không". Một phép thử bán định lượng sẽ cung cấp ước lượng về lượng chất. Trước tiên, bạn cần chuẩn hóa phép thử: tiến hành trên các dung dịch có nồng độ đã biết và ghi nhận kết quả cho từng loại. Sau đó, bạn có thể ước lượng một mẫu chưa biết bằng cách:
thời gian đến khi xuất hiện màu thay đổi đầu tiên (nhiều đường hơn sẽ đổi màu nhanh hơn), hoặc
so sánh màu cuối cùng với bộ chuẩn màu của bạn.
Kiểm tra đường không khử
Một số loại đường, chẳng hạn như sucrose, là đường không khử: chúng cho kết quả âm tính với phép thử Benedict. Để phát hiện chúng:
Thực hiện phép thử Benedict bình thường trước. Dung dịch giữ nguyên màu xanh dương (không có đường khử).
Lấy một mẫu mới và thêm axit hydrocloric loãng, sau đó đun nóng. Quá trình thủy phân axit này sẽ phá vỡ đường thành các đường khử nhỏ hơn.
Làm nguội, sau đó trung hòa axit bằng natri hiđrocacbonat.
Bây giờ thực hiện lại phép thử Benedict. Màu đỏ gạch cho thấy đã có mặt đường không khử.
Kiểm tra đường không khử: thủy phân nó bằng axit trước, sau đó phép thử Benedict thứ hai chuyển sang màu đỏ
Ví dụ minh họa. Một dung dịch cho kết quả âm tính với phép thử Benedict. Sau đó nó được đun sôi với axit hydrocloric loãng, trung hòa bằng natri hiđrocacbonat, và kiểm tra lại với Benedict - lúc này nó chuyển sang màu đỏ gạch. Chất gì đã có sẵn, và tại sao mỗi bước lại cần thiết? Kết quả âm tính đầu tiên loại bỏ khả năng có đường khử. Đun sôi với axit thủy phân liên kết glycosid, tách một đường không khử như sucrose thành các monosaccharide khử của nó. Bước trung hòa là bắt buộc vì Benedict chỉ hoạt động trong điều kiện kiềm - bỏ qua bước này thì phép thử sẽ thất bại ngay cả khi có đường. Do đó, kết quả dương tính khi kiểm tra lại chứng tỏ rằng đường không khử vốn đã có mặt. Trích dẫn phép thử đầu tiên, mang tính âm tính vào câu trả lời: nếu không có nó, màu đỏ cuối cùng không thể phân biệt được đường không khử với đường khử.
Explore · Khám phá
Testing for a non-reducing sugar · Kiểm tra đường không khử
Step through the trick: a non-reducing sugar stays blue, so you hydrolyse it with acid, neutralise, then re-test. · Làm theo trình tự mẹo: đường không khử sẽ giữ nguyên màu xanh, vì vậy bạn thủy phân nó bằng acid, trung hòa, sau đó kiểm tra lại.
describe and draw the ring forms of α-glucose and β-glucose
define the terms monomer, polymer, macromolecule, monosaccharide, disaccharide and polysaccharide
state the role of covalent bonds in joining smaller molecules together to form polymers
state that glucose, fructose and maltose are reducing sugars and that sucrose is a non-reducing sugar
describe the formation of a glycosidic bond by condensation, with reference to disaccharides, including sucrose, and polysaccharides
describe the breakage of a glycosidic bond in polysaccharides and disaccharides by hydrolysis, with reference to the non-reducing sugar test
describe the molecular structure of the polysaccharides starch (amylose and amylopectin) and glycogen and relate their structures to their functions in living organisms
describe the molecular structure of the polysaccharide cellulose and outline how the arrangement of cellulose molecules contributes to the function of plant cell walls
state that triglycerides are non-polar hydrophobic molecules and describe the molecular structure of triglycerides with reference to fatty acids (saturated and unsaturated), glycerol and the formation of ester bonds
relate the molecular structure of triglycerides to their functions in living organisms
describe the molecular structure of phospholipids with reference to their hydrophilic (polar) phosphate heads and hydrophobic (non-polar) fatty acid tails
Tiếng Việt
mô tả và vẽ các dạng vòng của α-glucose và β-glucose
định nghĩa các thuật ngữ monomer, polymer, macromolecule, monosaccharide, disaccharide và polysaccharide
nêu vai trò của liên kết cộng hóa trị trong việc liên kết các phân tử nhỏ lại với nhau để tạo thành polymer
nêu rằng glucose, fructose và maltose là đường khử và sucrose là đường không khử
mô tả sự hình thành liên kết glycosidic thông qua phản ứng ngưng tụ, liên quan đến disaccharide, bao gồm sucrose, và polysaccharide
mô tả sự phá vỡ liên kết glycosidic trong polysaccharide và disaccharide bằng thủy phân, liên quan đến phép thử đường không khử
mô tả cấu trúc phân tử của các polysaccharide tinh bột (amylose và amylopectin) và glycogen cũng như mối liên hệ giữa cấu trúc của chúng với chức năng trong sinh vật sống
mô tả cấu trúc phân tử của polysaccharide cellulose và phác thảo cách sắp xếp các phân tử cellulose đóng góp vào chức năng của vách tế bào thực vật
nêu rằng triglyceride là các phân tử kỵ nước không phân cực và mô tả cấu trúc phân tử của triglyceride liên quan đến axit béo (bão hòa và không bão hòa), glycerol và sự hình thành liên kết este
liên hệ cấu trúc phân tử của triglyceride với chức năng của chúng trong sinh vật sống
mô tả cấu trúc phân tử của phospholipid liên quan đến đầu phosphatekính nước (phân cực) và đuôi axit béokỵ nước (không phân cực) của chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Monomers, polymers and macromolecules
a monomer 单体 is a small molecule that is a single unit.
a polymer 聚合物 is a long molecule made of many monomers joined together.
a macromolecule 大分子 is any very large molecule.
Sugars come in three sizes:
a monosaccharide 单糖 is a single sugar unit, such as glucose 葡萄糖 and fructose.
a disaccharide 二糖 is two units joined, such as maltose and sucrose.
a polysaccharide 多糖 is many units joined into a polymer.
Glucose, fructose 果糖 and maltose 麦芽糖 are reducing sugars. Sucrose 蔗糖 is a non-reducing sugar.
Two ring forms of glucose
Glucose has six carbon atoms and forms a ring. There are two ring forms. They differ only at carbon 1:
in α-glucose, the –OH group on carbon 1 points down, below the ring.
in β-glucose, the –OH group on carbon 1 points up, above the ring.
This small difference decides which polysaccharide the glucose can build.
Joining and breaking sugars
Monomers are joined by strong covalent bonds 共价键. When two sugars join, a glycosidic bond 糖苷键 forms between them. This happens by condensation 缩合: a molecule of water is removed each time a bond forms.
The reverse is hydrolysis 水解: a water molecule is added to break a glycosidic bond. This is why the non-reducing sugar test needs acid and heat — they hydrolyse sucrose into glucose and fructose.
Storage polysaccharides: starch and glycogen
Starch is the energy 能量 store in plants. It is made of two polymers of α-glucose:
amylose 直链淀粉 — a long, unbranched chain that coils into a spiral.
amylopectin 支链淀粉 — a chain with many side branches.
Glycogen 糖原 is the energy store in animals. It is like amylopectin but has even more branches, so it can be broken down quickly when energy is needed.
These stores suit their job well: they are compact, they are insoluble 不溶 (so they do not leave the cell), and they do not change the water potential 水势 of the cell (so they do not pull water in by osmosis 渗透). The many branches give many ends, so glucose can be added or removed fast.
Cellulose
Cellulose 纤维素 is made of β-glucose. Because of the β form, every other glucose is flipped over, so the chains are long and straight. Many straight chains lie side by side and are held together by hydrogen bonds 氢键 into strong bundles called microfibrils 微纤丝. These give the plant cell wall 细胞壁 its strength and stop the cell bursting.
Tiếng Việt
Monomer, polymer và macromolecule
một monomer là một phân tử nhỏ là một đơn vị riêng lẻ.
một polymer là một phân tử dài được tạo thành từ nhiều monomer nối với nhau.
một macromolecule là bất kỳ phân tử cực lớn nào.
Đường được chia theo ba kích thước:
một monosaccharide là một đơn vị đường riêng lẻ, chẳng hạn như glucose và fructose.
một disaccharide là hai đơn vị liên kết với nhau, ví dụ như maltose và sucrose.
một polysaccharide là nhiều đơn vị liên kết tạo thành một polymer.
Glucose, fructose và maltose là đường khử. Sucrose là đường không khử.
Hai dạng vòng của glucose
Glucose có sáu nguyên tử carbon và tạo thành vòng. Có hai dạng vòng. Chúng chỉ khác nhau ở carbon số 1:
trong α-glucose, nhóm –OH trên carbon 1 hướng xuống, bên dưới vòng.
trong β-glucose, nhóm –OH trên carbon 1 hướng lên, bên trên vòng.
Sự khác biệt nhỏ này quyết định polysaccharide mà glucose có thể xây dựng.
Hai dạng vòng chỉ khác nhau ở carbon 1: nhóm –OH hướng xuống trong α, hướng lên trong β
Liên kết và phá vỡ đường
Các monomer được liên kết bởi các liên kết cộng hóa trị mạnh. Khi hai đường liên kết với nhau, một liên kết glycosidic hình thành giữa chúng. Quá trình này xảy ra qua phản ứng ngưng tụ: mỗi lần liên kết hình thành sẽ loại bỏ một phân tử nước.
Phản ứng ngược lại là thủy phân: một phân tử nước được thêm vào để phá vỡ liên kết glycosidic. Đây là lý do tại sao thử nghiệm đường không khử cần axit và nhiệt độ — chúng thủy phân sucrose thành glucose và fructose.
Ngưng tụ loại bỏ nước để liên kết monomer; thủy phân thêm nước để tách chúng
Polysaccharide dự trữ: tinh bột và glycogen
Tinh bột là nguồn dự trữ năng lượng ở thực vật. Nó được cấu tạo từ hai polymer của α-glucose:
amylose — chuỗi dài, không nhánh, cuộn成螺旋状 (cuộn成螺旋状 -> cuộn成螺旋状).
amylopectin — chuỗi có nhiều nhánh phụ.
Glycogen là nguồn dự trữ năng lượng ở động vật. Nó giống amylopectin nhưng có nhiều nhánh hơn, nên có thể bị phân hủy nhanh chóng khi cần năng lượng.
Những kho lưu trữ này phù hợp tốt với chức năng của chúng: chúng nhỏ gọn, không tan (nên không rời khỏi tế bào), và không làm thay đổi thế nước của tế bào (nên không hút nước vào qua thẩm thấu). Nhiều nhánh tạo ra nhiều đầu cuối, giúp glucose có thể được thêm hoặc loại bỏ nhanh chóng.
Hạt tinh bột thật bên trong củ khoai tây, được nhuộm bởi iodine. Mỗi hạt là một gói đặc, không tan chứa amylose và amylopectin — hãy chú ý tỷ lệ: những hạt lớn nhất chỉ rộng khoảng 0,1 mm
Cellulose
Cellulose được làm từ β-glucose. Do dạng β, mỗi glucose thứ hai bị lật ngược, khiến các chuỗi dài và thẳng. Nhiều chuỗi thẳng nằm sát nhau và được giữ chặt bởi liên kết hydro thành các bó mạnh gọi là microfibrils. Những bó này mang lại sức mạnh cho thành tế bào thực vật và ngăn tế bào bị vỡ.
Hình dạng phù hợp với chức năng: amylose cuộn lại và amylopectin/glycogen phân nhánh (để lưu trữ compact), trong khi chuỗi cellulose thẳng xếp thành sợi chắc chắn
Explore · Khám phá
Condensation and hydrolysis · Phản ứng ngưng tụ và thủy phân
Step through how two sugars join. Condensation removes one water to make the bond; hydrolysis is the reverse — adding water splits it again. · Bước qua cách hai đường liên kết. Tạo liên kết loại bỏ một phân tử nước để tạo liên kết; thủy phân là quá trình ngược lại — thêm nước sẽ làm gãy nó ra.
A triglyceride 甘油三酯 is the main fat or oil. It is non-polar 非极性 and hydrophobic 疏水 (it does not mix with water). It is made from one glycerol 甘油 molecule joined to three fatty acids 脂肪酸 by ester bonds 酯键. Each ester bond forms by condensation, so three water molecules are removed.
Fatty acids are of two kinds:
saturated 饱和 — no carbon–carbon double bonds 双键; these fats are usually solid.
unsaturated 不饱和 — one or more double bonds; these oils are usually liquid.
Triglycerides make a good long-term energy store: they release about twice as much energy per gram as carbohydrates, they are insoluble, and they store little extra mass because they hold no water. Under the skin they also give insulation 隔热 and protect the organs.
Phospholipids
A phospholipid 磷脂 is like a triglyceride, but one fatty acid is replaced by a phosphate 磷酸 group. This gives the molecule two ends with different behaviour:
a hydrophilic 亲水 ("water-loving") polar 极性 phosphate head.
two hydrophobic ("water-fearing") fatty acid tails.
This split personality is why phospholipids form the membranes around cells.
Tiếng Việt
Triglycerides
Một triglyceride là chất béo hoặc dầu chính. Nó không phân cực và kỵ nước (không hòa tan trong nước). Nó được tạo thành từ một phân tử glycerol liên kết với ba axit béo bởi liên kết este. Mỗi liên kết este hình thành qua phản ứng ngưng tụ, vì vậy ba phân tử nước bị loại bỏ.
Một glycerol cộng ba đuôi axit béo; đuôi thẳng là bão hòa, đuôi có góc bẻ là không bão hòa
Axit béo có hai loại:
bão hòa — không có liên kết đôi carbon–carbon; các chất béo này thường ở thể rắn.
không bão hòa — có một hoặc nhiều liên kết đôi; các loại dầu này thường ở thể lỏng.
Triglyceride tạo thành nguồn dự trữ năng lượng lâu dài tốt: chúng giải phóng khoảng gấp đôi năng lượng mỗi gam so với carbohydrate, chúng không tan, và chúng dự trữ ít khối lượng dư thừa hơn vì không chứa nước. Dưới da chúng còn cung cấp sự cách nhiệt và bảo vệ các cơ quan.
Phospholipids
Một phospholipid giống như một triglyceride, nhưng một axit béo được thay thế bằng một nhóm phosphate. Điều này tạo cho phân tử hai đầu có hành vi khác nhau:
một đầu phosphate polarhydrophilic ("yêu nước").
hai đuôi axit béo hydrophobic ("e ngại nước").
Tính cách kép này là lý do phospholipid tạo thành màng bao quanh tế bào.
Các đầu hydrophilic hướng về phía nước; các đuôi hydrophobic ẩn bên trong, tạo thành lớp kép
Explore · Khám phá
Building a triglyceride · Xây dựng triglyceride
Watch one glycerol join three fatty acids. Each ester bond forms by condensation, removing one water — three bonds, three waters. · Xem một glycerol liên kết với ba acid béo. Mỗi liên kết ester hình thành qua quá trình tạo liên kết, loại bỏ một nước — ba liên kết, ba phân tử nước.
describe and draw the general structure of an amino acid and the formation and breakage of a peptide bond
explain the meaning of the terms primary structure, secondary structure, tertiary structure and quaternary structure of proteins
describe the types of interaction that hold protein molecules in shape: • hydrophobic interactions • hydrogen bonding • ionic bonding • covalent bonding, including disulfide bonds
state that globular proteins are generally soluble and have physiological roles and fibrous proteins are generally insoluble and have structural roles
describe the structure of a molecule of haemoglobin as an example of a globular protein, including the formation of its quaternary structure from two alpha (α) chains (α–globin), two beta (β) chains (β–globin) and a haem group
relate the structure of haemoglobin to its function, including the importance of iron in the haem group
describe the structure of a molecule of collagen as an example of a fibrous protein, and the arrangement of collagen molecules to form collagen fibres
relate the structures of collagen molecules and collagen fibres to their function
Tiếng Việt
mô tả và vẽ cấu trúc chung của một axit amin cũng như sự hình thành và phá vỡ của liên kết peptid
giải thích ý nghĩa của các thuật ngữ cấu trúc sơ cấp, cấu trúc thứ cấp, cấu trúc bậc ba và cấu trúc bậc bốn của protein
mô tả các loại tương tác giữ cho phân tử protein có hình dạng: • tương tác kỵ nước • liên kết hydro • liên kết ion • liên kết cộng hóa trị, bao gồm liên kết disulfide
nêu rằng protein cầu thường tan và có vai trò sinh lý, còn protein sợi thường không tan và có vai trò cấu trúc
mô tả cấu trúc của một phân tử hemoglobin như một ví dụ về protein cầu, bao gồm sự hình thành cấu trúc bậc bốn từ hai chuỗi alpha (α) (α-globin), hai chuỗi beta (β) (β-globin) và một nhóm heme
liên hệ cấu trúc của hemoglobin với chức năng của nó, bao gồm tầm quan trọng của sắt trong nhóm heme
mô tả cấu trúc của một phân tử collagen như một ví dụ về protein sợi, và sự sắp xếp của các phân tử collagen để tạo thành sợi collagen
liên hệ cấu trúc của các phân tử collagen và sợi collagen với chức năng của chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Amino acids and the peptide bond
Proteins are polymers of amino acids 氨基酸. Every amino acid has the same general structure around a central carbon atom: an amino group 氨基 (–NH₂), a carboxyl group 羧基 (–COOH), a hydrogen atom, and a variable side chain 侧链 (the R group). The R group is different in each amino acid.
Two amino acids join by condensation. The bond formed between the amino group of one and the carboxyl group of the next is a peptide bond 肽键, and a water molecule is removed. Many amino acids joined this way make a polypeptide 多肽. Adding water (hydrolysis) breaks a peptide bond.
Four levels of protein structure
Level
What it means
primary structure 一级结构
the order of amino acids in the chain
secondary structure 二级结构
local shapes — the α-helix 螺旋 and the β-pleated sheet 折叠片 — held by hydrogen bonds
tertiary structure 三级结构
the whole chain folded into a precise 3-D shape
quaternary structure 四级结构
two or more polypeptide chains joined into one protein
The folded shape is held together by four kinds of interaction between R groups:
hydrophobic interactions 疏水作用 (non-polar R groups cluster away from water).
hydrogen bonding.
ionic bonds 离子键 (between charged R groups).
covalent bonding, including strong disulfide bonds 二硫键.
Globular and fibrous proteins
globular proteins 球状蛋白质 fold into a rounded shape, are usually soluble 可溶, and do jobs in the body (for example enzymes and haemoglobin).
fibrous proteins 纤维状蛋白质 form long strands, are usually insoluble, and give structure and support (for example collagen).
Haemoglobin — a globular protein
Haemoglobin 血红蛋白 carries oxygen 氧气 in red blood cells. It has a quaternary structure made of four polypeptide chains: two alpha (α-globin) chains and two beta (β-globin) chains. Each chain holds a haem group 血红素. At the centre of each haem group is an iron 铁 atom, and this is where one oxygen molecule binds. Four chains mean one haemoglobin molecule can carry four oxygen molecules.
Collagen — a fibrous protein
Collagen 胶原蛋白 gives strength to skin, tendons 肌腱, bone and blood vessel walls. One collagen molecule is three polypeptide chains wound tightly around each other in a triple strand, held by hydrogen bonds. Many of these molecules lie side by side, slightly staggered, and are cross-linked into thick fibres 纤维. The staggered, cross-linked arrangement makes collagen very strong when pulled.
Tiếng Việt
Amino acids và liên kết peptide
Proteins là polymer của amino acids. Mọi amino acid đều có cùng cấu trúc tổng quát xung quanh một nguyên tử carbon trung tâm: một nhóm amino (–NH₂), một nhóm carboxyl (–COOH), một nguyên tử hydro, và một chuỗi bên biến đổi (nhóm R). Nhóm R khác nhau ở mỗi amino acid.
Hai amino acid liên kết bằng phản ứng ngưng tụ. Liên kết hình thành giữa nhóm amino của cái này và nhóm carboxyl của cái kia là liên kết peptide, và một phân tử nước bị loại bỏ. Nhiều amino acid liên kết theo cách này tạo thành polypeptide. Thêm nước (thủy phân) sẽ phá vỡ liên kết peptide.
Mỗi amino acid đều có một nhóm amin, một nhóm carboxyl và một nhóm R; hai amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptid
Bốn cấp độ cấu trúc protein
Cấp độ
Ý nghĩa
cấu trúc bậc nhất
thứ tự các amino acid trong chuỗi
cấu trúc bậc hai
hình dạng cục bộ — α-helix và tấm β gợn sóng — được giữ bởi liên kết hydro
cấu trúc bậc ba
toàn bộ chuỗi gấp lại thành hình dạng 3-D chính xác
cấu trúc bậc tư
hai hoặc nhiều chuỗi polypeptide liên kết để tạo thành một protein
Bốn cấp độ: cấu trúc bậc nhất → bậc hai → bậc ba → bậc tư
Hình dạng gấp được giữ chặt bởi bốn loại tương tác giữa các nhóm R:
tương kỵ nước (các nhóm R không phân cực tụ tập tránh xa nước).
liên kết hydro.
liên kết ion (giữa các nhóm R mang điện tích).
liên kết cộng hóa trị, bao gồm cả liên kết disulfide mạnh.
Protein cầu và protein sợi
protein cầu gấp lại thành hình dạng tròn, thường tan trong nước, và thực hiện các chức năng trong cơ thể (ví dụ: enzyme và hemoglobin).
protein sợi tạo thành các sợi dài, thường không tan trong nước, và cung cấp cấu trúc cũng như sự hỗ trợ (ví dụ: collagen).
Hemoglobin — một protein cầu
Hemoglobin vận chuyển oxy trong tế bào hồng cầu. Nó có cấu trúc bậc tư gồm bốn chuỗi polypeptide: hai chuỗi alpha (α-globin) và hai chuỗi beta (β-globin). Mỗi chuỗi chứa một nhóm heme. Ở trung tâm mỗi nhóm heme là một nguyên tử sắt, và đây là nơi một phân tử oxy liên kết. Bốn chuỗi có nghĩa là một phân tử hemoglobin có thể vận chuyển tối đa bốn phân tử oxy.
Một phân tử hemoglobin thực tế, được xác định từ dữ liệu tia X. Đếm số lượng: hai chuỗi alpha (màu đỏ), hai chuỗi beta (màu xanh lam), và mỗi chuỗi chứa một nhóm heme màu xanh lá — vậy tổng cộng có bốn phân tử oxy
Collagen — một protein sợi
Collagen mang lại sức mạnh cho da, gân, xương và thành mạch máu. Một phân tử collagen gồm ba chuỗi polypeptide quấn chặt lấy nhau thành một sợi ba, được giữ bởi liên kết hydro. Nhiều phân tử này nằm sát cạnh nhau, hơi lệch pha, và được liên kết chéo thành các sợi dày. Cấu trúc lệch pha và liên kết chéo làm cho collagen rất bền khi bị kéo.
Explore · Khám phá
The four levels of protein structure · Bốn cấp độ cấu trúc protein
Build a protein up one level at a time: sequence → local shapes → a folded 3-D shape → several chains joined. · Xây dựng protein từng cấp độ một: trình tự → cấu trúc cục bộ → hình dạng 3-D gấp cuộn → nhiều chuỗi liên kết.
explain how hydrogen bonding occurs between water molecules and relate the properties of water to its roles in living organisms, limited to solvent action, high specific heat capacity and latent heat of vaporisation
Tiếng Việt
giải thích cách liên kết hydro xảy ra giữa các phân tử nước và liên hệ các tính chất của nước với vai trò của nó trong sinh vật sống, giới hạn ở tính chất dung môi, nhiệt dung riêng cao và nhiệt bay hơi ẩn
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Water is a small molecule, but its two O–H bonds are polar: the oxygen end is slightly negative and the hydrogen ends are slightly positive. So one water molecule attracts its neighbours, forming weak hydrogen bonds between them. These hydrogen bonds explain water's useful properties:
solvent action — water is a good solvent 溶剂, so many substances dissolve in it. This lets reactions happen and lets substances be carried around the body.
high specific heat capacity 比热容 — water needs a lot of energy to warm up, so its temperature stays steady. This protects living things from quick temperature changes.
latent heat of vaporisation 汽化潜热 — water needs a lot of energy to evaporate 蒸发. So when water evaporates (for example as sweat dries), it carries away a lot of heat and cools the body.
Tiếng Việt
Nước là một phân tử nhỏ, nhưng hai liên kết O–H của nó là phân cực: đầu oxygen mang điện tích âm nhẹ và đầu hydro mang điện tích dương nhẹ. Vì vậy, một phân tử nước hút các phân tử lân cận, tạo ra các liên kết hydro yếu giữa chúng. Các liên kết hydro này giải thích các tính chất hữu ích của nước:
tính chất dung môi — nước là một dung môi tốt, nên nhiều chất tan trong đó. Điều này giúp các phản ứng xảy ra và giúp vận chuyển các chất khắp cơ thể.
nhiệt dung riêng lớn — nước cần nhiều năng lượng để tăng nhiệt độ, nên nhiệt độ của nó ổn định. Điều này bảo vệ sinh vật khỏi những thay đổi nhiệt độ nhanh chóng.
nhiệt bay hơi ẩn — nước cần nhiều năng lượng để bay hơi. Vì vậy, khi nước bay hơi (ví dụ: mồ hôi khô đi), nó mang theo nhiều nhiệt lượng và làm mát cơ thể.
Nước là phân cực (oxygen δ−, hydro δ+), nên các phân tử hút lẫn nhau qua liên kết hydro — lý do cho tất cả các tính chất nêu trên
Explore · Khám phá
Why water is polar · Tại sao nước có tính phân cực
Tap each part. Oxygen pulls the shared electrons closer, so it is slightly negative and the hydrogens slightly positive — and these opposite charges form hydrogen bonds. · Chạm vào từng phần. Oxygen kéo electron dùng chung lại gần hơn, nên nó mang điện tích âm nhẹ và hydro mang điện tích dương nhẹ — các điện tích trái dấu này tạo thành liên kết hydro.
Learn each food test as reagent + positive result + colour change (Benedict's → brick-red; iodine → blue-black; biuret → purple; emulsion → white).
Benedict's detects reducing sugars; for a non-reducing sugar you must hydrolyse with acid first, then re-test.
Name the bond precisely: glycosidic (carbohydrates), ester (lipids), peptide (proteins) — all made by condensation (water removed).
Link structure to function: cellulose (straight chains, H-bonds → strong), glycogen/starch (branched/coiled → compact store).
For proteins, name the bond at each level: primary (peptide), secondary (hydrogen), tertiary (R-group interactions), quaternary.
Tiếng Việt
Học từng kiểm nghiệm thức ăn theo công thức: thuốc thử + kết quả dương tính + sự thay đổi màu sắc (Benedict's → đỏ gạch; iodine → xanh đen; biuret → tím; nhũ tương → trắng).
Benedict's phát hiện đường khử; đối với đường không khử, bạn phải thủy phân bằng axit trước, sau đó kiểm tra lại.
Đặt tên chính xác cho liên kết: glycosidic (carbohydrate), ester (lipid), peptid (protein) — tất cả đều được tạo ra qua quá trình ngưng tụ (loại bỏ nước).
Liên kết cấu trúc với chức năng: cellulose (chuỗi thẳng, liên kết H → bền), glycogen/tinh bột (nhánh/xoắn → lưu trữ gọn gàng).
Đối với protein, đặt tên liên kết ở mỗi cấp độ: bậc nhất (peptid), bậc hai (hydro), bậc ba (tương tác nhóm R), bậc tư.
state that enzymes are globular proteins that catalyse reactions inside cells (intracellular enzymes) or are secreted to catalyse reactions outside cells (extracellular enzymes)
explain the mode of action of enzymes in terms of an active site, enzyme–substrate complex, lowering of activation energy and enzyme specificity, including the lock-and-key hypothesis and the induced-fit hypothesis
investigate the progress of enzyme-catalysed reactions by measuring rates of formation of products using catalase and rates of disappearance of substrate using amylase
outline the use of a colorimeter for measuring the progress of enzyme-catalysed reactions that involve colour changes
Tiếng Việt
nêu rằng enzyme là các protein cầu xúc tác phản ứng bên trong tế bào (enzyme nội bào) hoặc được tiết ra để xúc tác phản ứng bên ngoài tế bào (enzyme ngoại bào)
giải thích cơ chế hoạt động của enzyme theo các khái niệm trung tâm hoạt động, phức hợp enzyme–gia substrate, giảm năng lượng hoạt hóa và tính đặc hiệu của enzyme, bao gồm giả thuyết khóa và chìa và giả thuyết khớp cảm ứng
khảo sát diễn tiến của phản ứng xúc tác enzyme bằng cách đo tốc độ hình thành sản phẩm sử dụng catalase và tốc độ mất đi substrate sử dụng amylase
phác thảo việc sử dụng máy quang phổ kế màu để đo diễn tiến của phản ứng xúc tác enzyme liên quan đến sự thay đổi màu sắc
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Enzyme action: lock and key
Enzymes 酶 are globular proteins 球状蛋白质 — a type of protein 蛋白质 with a rounded, soluble shape. They are biological catalysts: they catalyse 催化 (speed up) the chemical reactions in living things, and they are not used up, so each enzyme works again and again.
Enzymes work in two places:
intracellular 细胞内 enzymes work inside the cell 细胞 that made them. An example is catalase 过氧化氢酶, which breaks down harmful hydrogen peroxide.
extracellular 细胞外 enzymes are secreted 分泌 (sent out) to work outside the cell. An example is amylase 淀粉酶, which is released into the gut to digest 消化starch 淀粉.
Tiếng Việt
Hoạt động của enzyme: khóa và chìa
Enzyme là protein cầu — một loại protein có hình dạng tròn, tan trong nước. Chúng là chất xúc tác sinh học: chúng xúc tác (tăng tốc) các phản ứng hóa học trong sinh vật sống, và không bị tiêu hao, nên mỗi enzyme hoạt động lặp đi lặp lại.
Enzyme hoạt động tại hai vị trí:
Enzyme trong tế bào hoạt động bên trong tế bào đã sản xuất ra chúng. Ví dụ là catalase, phân hủy hydrogen peroxide độc hại.
Enzyme ngoài tế bào được tiết ra (đưa ra ngoài) để hoạt động bên ngoài tế bào. Ví dụ là amylase, được tiết vào ruột để tiêu hóatinh bột.
Enzyme của men lên men đường, tạo ra bọt khí carbon dioxide
Each enzyme has a special pocket called the active site 活性位点. The molecule it acts on is its substrate 底物. The substrate fits into the active site to form an enzyme–substrate complex 酶底物复合物. The reaction then happens, and the products 产物 leave, freeing the active site for the next substrate.
Specificity
An enzyme is specific: it usually works on only one substrate. This is because the shape of the active site is complementary 互补 to (fits) the shape of that substrate and no other. We call this specificity 专一性.
Two ideas explain how the substrate fits:
the lock-and-key hypothesis 锁钥学说 — the active site is a fixed shape, and only a substrate with the matching shape fits, like a key in a lock.
the induced-fit hypothesis 诱导契合学说 — the active site is not quite the right shape at first. When the substrate binds, the active site changes shape a little to wrap around it tightly. This idea fits the evidence better.
Lowering activation energy
Every reaction needs a small "push" of energy to start, called the activation energy 活化能. An enzyme lowers the activation energy. This lets the reaction go quickly at the cell's normal temperature 温度, instead of needing high heat.
Tiếng Việt
Mỗi enzyme có một túi đặc biệt gọi là vị trí hoạt động. Phân tử mà nó tác động lên được gọi là cơ chất. Cơ chất vừa khít vào vị trí hoạt động để tạo thành phức hợp enzyme–cơ chất. Sau đó phản ứng xảy ra, và các sản phẩm rời đi, giải phóng vị trí hoạt động cho cơ chất tiếp theo.
Tính đặc hiệu
Một enzyme mang tính đặc hiệu: nó thường chỉ tác động lên một cơ chất duy nhất. Điều này là do hình dạng của vị trí hoạt động bù trừ (vừa khít) với hình dạng của cơ chất đó và không phải cơ chất nào khác. Chúng ta gọi hiện tượng này là tính đặc hiệu.
Hai giả thuyết giải thích cách cơ chất vừa khít:
giả thuyết khóa và chìa — vị trí hoạt động có hình dạng cố định, và chỉ có cơ chất có hình dạng tương ứng mới vừa khít, giống như chìa khóa trong ổ khóa.
giả thuyết khớp cảm ứng — ban đầu vị trí hoạt động chưa hoàn toàn đúng hình dạng. Khi cơ chất liên kết, vị trí hoạt động thay đổi hình dáng một chút để bao lấy cơ chất chặt chẽ hơn. Giả thuyết này phù hợp hơn với bằng chứng thực nghiệm.
Khóa và chìa: vị trí hoạt động cố định. Khớp cảm ứng: vị trí hoạt động thay đổi hình dạng để nắm bắt cơ chất
Hạ năng lượng kích hoạt
Mọi phản ứng đều cần một "lực đẩy" nhỏ về năng lượng để khởi đầu, gọi là năng lượng kích hoạt. Một enzyme làm giảm năng lượng kích hoạt. Điều này cho phép phản ứng diễn ra nhanh chóng ở nhiệt độ bình thường của tế bào, thay vì phải cần nhiệt độ cao.
Con đường có enzyme có năng lượng kích hoạt thấp hơn ($E_A$), nên nhiều phân tử hơn có thể tham gia phản ứng
Explore · Khám phá
The catalytic cycle · Chu kỳ xúc tác
Step through the cycle. The enzyme binds its substrate, the reaction happens, the products leave — and the same enzyme is free to go again. · Di qua chu trình. Enzyme liên kết với cơ chất, phản ứng xảy ra, sản phẩm rời đi — và cùng enzyme đó lại tự do để tiếp tục lần sau.
Measuring the rate of a reaction · Đo tốc độ phản ứng
English
You can follow an enzyme reaction in two ways:
measure how fast product is made. With catalase, oxygen gas is a product, so you collect the gas and measure its volume over time.
measure how fast substrate disappears. With amylase, you remove samples and use the iodine test; the blue-black colour fades as the starch is used up.
A colorimeter 比色计 makes this exact. It shines light through the tube and measures how much light is absorbed, so a colour change becomes a number you can plot.
The rate of reaction 反应速率 is steepest at the start (most substrate present), so the initial rate (the slope at time zero) is the fairest value to compare.
Worked example. In the first $20$ seconds of a catalase reaction, $16\ \text{cm}^3$ of oxygen is collected. Estimate the rate of reaction.
$$\text{rate} = \frac{\text{volume of product}}{\text{time}} = \frac{16}{20} = 0.8\ \text{cm}^3\,\text{s}^{-1}.$$
Because the reaction is fastest at the start, measuring over this short early interval gives a value close to the initial rate; averaging over a longer time would include the slower later stages and underestimate it.
Tiếng Việt
Bạn có thể theo dõi phản ứng enzyme theo hai cách:
đo tốc độ tạo thành sản phẩm. Với catalase, khí oxy là sản phẩm, nên bạn thu thập khí và đo thể tích của nó theo thời gian.
đo tốc độ biến mất của cơ chất. Với amylase, bạn lấy mẫu và dùng xét nghiệm iốt; màu xanh đen nhạt dần khi tinh bột bị tiêu thụ hết.
Một màu kế giúp việc này chính xác. Nó chiếu ánh sáng qua ống nghiệm và đo lượng ánh sáng bị hấp thụ, nên sự thay đổi màu sắc trở thành một con số bạn có thể vẽ biểu đồ.
Tốc độ phản ứng dốc nhất ở giai đoạn đầu (khi có nhiều cơ chất nhất), nên tốc độ ban đầu (độ dốc tại thời điểm không) là giá trị công bằng nhất để so sánh.
Sản phẩm tích lũy nhanh nhất ở giai đoạn đầu; tốc độ ban đầu là độ dốc của tiếp tuyến tại thời điểm không — giá trị công bằng nhất để so sánh
Ví dụ minh họa. Trong $20$ giây đầu tiên của phản ứng catalase, đã thu được $16\ \text{cm}^3$ khí oxy. Hãy ước tính tốc độ phản ứng.
$$\text{rate} = \frac{\text{volume of product}}{\text{time}} = \frac{16}{20} = 0.8\ \text{cm}^3\,\text{s}^{-1}.$$
Vì phản ứng diễn ra nhanh nhất ở giai đoạn đầu, việc đo lường trong khoảng thời gian ngắn ngay từ đầu sẽ cho ra giá trị gần với tốc độ ban đầu; trung bình hóa trên một khoảng thời gian dài hơn sẽ bao gồm cả những giai đoạn sau chậm hơn và dẫn đến đánh giá thấp tốc độ.
Factors that affect enzyme activity · Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme
Syllabus · Chương trình
English
investigate and explain the effects of the following factors on the rate of enzyme-catalysed reactions: • temperature • pH (using buffer solutions) • enzyme concentration • substrate concentration • inhibitor concentration
explain that the maximum rate of reaction ($V_{\text{max}}$) is used to derive the Michaelis–Menten constant ($K_{\text{m}}$), which is used to compare the affinity of different enzymes for their substrates
explain the effects of reversible inhibitors, both competitive and non-competitive, on enzyme activity
investigate the difference in activity between an enzyme immobilised in alginate and the same enzyme free in solution, and state the advantages of using immobilised enzymes
Tiếng Việt
khảo sát và giải thích ảnh hưởng của các yếu tố sau lên tốc độ phản ứng xúc tác enzyme: • nhiệt độ • pH (sử dụng dung dịch đệm) • nồng độ enzyme • nồng độ substrate • nồng độ chất ức chế
giải thích rằng tốc độ phản ứng tối đa ($V_{\text{max}}$) được sử dụng để suy ra hằng số Michaelis–Menten ($K_{\text{m}}$), dùng để so sánh sự ái lực của các enzyme khác nhau đối với substrate của chúng
giải thích ảnh hưởng của chất ức chế thuận nghịch, cả cạnh tranh và phi cạnh tranh, lên hoạt động của enzyme
khảo sát sự khác biệt về hoạt động giữa một enzyme cố định trong alginate và cùng enzyme đó tự do trong dung dịch, và nêu lợi ích của việc sử dụng enzyme cố định
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Temperature
As temperature rises, molecules gain more kinetic energy 动能 and collide 碰撞 more often, so the rate rises. But above the optimum temperature 最适温度 the enzyme begins to denature 变性: the heat breaks the bonds holding its shape, so the active site changes and no longer fits the substrate. The rate then falls quickly.
pH
Each enzyme has an optimum pH. If the pH moves too far from it, the enzyme denatures and the rate drops. To study pH fairly, you keep it steady with a buffer solution 缓冲液.
Enzyme concentration
With plenty of substrate, more enzyme means more active sites, so the rate goes up in proportion to enzyme concentration.
Substrate concentration
At first, adding more substrate speeds the reaction. But once every active site is busy, adding more makes no difference — the rate levels off at a maximum.
Inhibitor concentration
An inhibitor 抑制剂 is a molecule that slows an enzyme. The more inhibitor present, the lower the rate.
Tiếng Việt
Nhiệt độ
Khi nhiệt độ tăng, các phân tử nhận thêm động năng và va chạm nhau thường xuyên hơn, nên tốc độ phản ứng tăng. Nhưng vượt quá nhiệt độ tối ưu, enzyme bắt đầu bị biến tính: nhiệt độ phá vỡ các liên kết giữ nguyên cấu trúc của nó, khiến vị trí hoạt động thay đổi và không còn vừa khít với cơ chất nữa. Tốc độ phản ứng lúc đó giảm mạnh.
Tốc độ tăng lên đạt tối ưu, sau đó giảm nhanh khi enzyme bị biến tính
Độ pH
Mỗi enzyme đều có độ pH tối ưu riêng. Nếu độ pH lệch quá xa khỏi mức này, enzyme sẽ bị biến tính và tốc độ phản ứng giảm. Để nghiên cứu độ pH một cách khách quan, người ta duy trì độ pH ổn định bằng dung dịch đệm.
Tốc độ đạt cực đại tại độ pH tối ưu và giảm dần về hai phía
Nồng độ enzyme
Khi có đủ cơ chất, nồng độ enzyme cao hơn đồng nghĩa với nhiều vị trí hoạt động hơn, nên tốc độ phản ứng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ enzyme.
Nồng độ cơ chất
Ban đầu, việc tăng nồng độ cơ chất sẽ làm tăng tốc độ phản ứng. Nhưng khi tất cả các vị trí hoạt động đã bận rộn, việc thêm nhiều cơ chất hơn sẽ không tạo ra hiệu quả — tốc độ phản ứng đi ngang ở mức tối đa.
Nồng độ chất ức chế
Chất ức chế là một phân tử làm chậm hoạt động của enzyme. Nồng độ chất ức chế càng cao thì tốc độ phản ứng càng thấp.
Explore · Khám phá
How temperature changes enzyme activity · Cách nhiệt độ thay đổi hoạt tính enzyme
Drag the temperature slider. Activity rises to an optimum, then crashes as the enzyme denatures and its active site loses shape. · Kéo thanh trượt nhiệt độ. Hoạt tính tăng đến mức tối ưu, sau đó giảm mạnh khi enzyme bị biến tính và vị trí hoạt động mất hình dạng.
V_max and the Michaelis–Menten constant · V_max và hằng số Michaelis–Menten
English
The levelling-off rate, when all active sites are full, is the maximum rate, written $V_{\text{max}}$.
The Michaelis–Menten constant 米氏常数 ($K_{\text{m}}$) is the substrate concentration that gives half of $V_{\text{max}}$. It tells you about the enzyme's affinity 亲和力 (pulling power) for its substrate:
a low$K_{\text{m}}$ means the enzyme reaches half-speed at a low substrate concentration, so it has a high affinity.
a high$K_{\text{m}}$ means a low affinity.
So $K_{\text{m}}$ lets you compare how strongly different enzymes hold their substrates.
Tiếng Việt
Tốc độ đi ngang khi tất cả các vị trí hoạt động đã đầy đủ được gọi là tốc độ tối đa, ký hiệu $V_{\text{max}}$.
Hằng số Michaelis–Menten ($K_{\text{m}}$) là nồng độ cơ chất cung cấp một nửa$V_{\text{max}}$. Nó cho biết thông tin về tính ái (lực kéo) của enzyme đối với cơ chất của nó:
Một giá trị $K_{\text{m}}$thấp có nghĩa là enzyme đạt được một nửa tốc độ tối đa ở nồng độ chất nền thấp, cho thấy nó có độ ái lực cao.
Một giá trị $K_{\text{m}}$cao có nghĩa là độ ái lực thấp.
Vì vậy, $K_{\text{m}}$ cho phép bạn so sánh mức độ liên kết chặt chẽ giữa các enzyme khác nhau với chất nền của chúng.
Tốc độ tăng lên đến $V_{\text{max}}$ khi tất cả các vị trí hoạt động bị lấp đầy; $K_{\text{m}}$ là nồng độ chất nền mang lại một nửa $V_{\text{max}}$
Explore · Khám phá
Substrate concentration and Vmax · Nồng độ cơ chất và Vmax
Add more substrate: the rate climbs, then plateaus at $V_{max}$ once every active site is busy. $K_m$ is the substrate concentration that gives half of $V_{max}$. · Thêm nhiều cơ chất hơn: tốc độ tăng lên, sau đó đi ngang ở $V_{max}$ khi mọi vị trí hoạt động đều bận rộn. $K_m$ là nồng độ cơ chất tạo ra một nửa $V_{max}$.
Reversible inhibitors · Chất ức chế thuận nghịch
English
Some inhibitors are reversible 可逆: they can leave the enzyme again. There are two types.
Type
Where it binds
Effect of adding more substrate
Effect on $V_{\text{max}}$ and $K_{\text{m}}$
competitive inhibitor 竞争性抑制剂
in the active site (it has a similar shape to the substrate)
more substrate out-competes it, so its effect is reduced
$V_{\text{max}}$ unchanged; $K_{\text{m}}$ rises
non-competitive inhibitor 非竞争性抑制剂
at another site, changing the active site's shape
adding more substrate does not help
$V_{\text{max}}$ falls; $K_{\text{m}}$ unchanged
Tiếng Việt
Một số chất ức chế là thuận nghịch: chúng có thể tách khỏi enzymeared. Có hai loại.
Loại
Nơi liên kết
Tác động khi tăng thêm chất nền
Tác động lên $V_{\text{max}}$ và $K_{\text{m}}$
chất ức chế cạnh tranh
tại vị trí hoạt động (có hình dạng tương tự chất nền)
chất nền dư thừa sẽ cạnh tranh vượt qua nó, làm giảm tác động của chất ức chế
$V_{\text{max}}$ không đổi; $K_{\text{m}}$ tăng
chất ức chế không cạnh tranh
tại một vị trí khác, làm thay đổi hình dạng của vị trí hoạt động
việc thêm nhiều cơ chất không giúp ích gì
$V_{\text{max}}$ giảm xuống; $K_{\text{m}}$ không đổi
Chất ức chế cạnh tranh làm tăng $K_{\text{m}}$ (nhiều cơ chất hơn có thể vượt qua); chất ức chế không cạnh tranh làm giảm $V_{\text{max}}$
3.2
Immobilised enzymes · Enzyme cố định
English
An immobilised enzyme 固定化酶 is fixed in place — for example, trapped inside small beads of alginate 海藻酸盐 — instead of floating free in solution. The substrate solution flows past the beads.
A free enzyme usually works a little faster, because the substrate can reach it easily. But immobilised enzymes have big practical advantages:
the enzyme is not washed away, so it can be used again and again.
the product is pure — it is not mixed with enzyme.
the enzyme is more stable, so it survives changes in temperature and pH better.
the process can run continuously, with substrate flowing in and product flowing out.
Tiếng Việt
Một enzyme cố định được gắn cố định tại chỗ — ví dụ như bị nhốt bên trong các hạt nhỏ alginate — thay vì trôi nổi tự do trong dung dịch. Dung dịch cơ chất chảy qua các hạt này.
Các enzyme bị giữ lại trong hạt trong khi cơ chất chảy vào và sản phẩm chảy ra — do đó enzyme không bao giờ bị rửa trôi
Enzyme tự do thường hoạt động nhanh hơn một chút, vì cơ chất dễ dàng tiếp cận nó. Nhưng enzyme cố định có những lợi thế thực tế lớn:
enzyme không bị rửa trôi, nên có thể sử dụng đi sử dụng lại nhiều lần.
sản phẩm thuần khiết — không bị pha trộn với enzyme.
enzyme ổn định hơn, nên chịu đựng tốt hơn sự thay đổi về nhiệt độ và pH.
quá trình có thể diễn ra liên tục, với cơ chất chảy vào và sản phẩm chảy ra.
Bột giặt sinh học chứa các enzyme phân hủy vết bẩn thức ăn và máu ở nhiệt độ thấp
Explain enzyme action with the induced-fit model (the active site moulds around the substrate) — now preferred to lock-and-key.
Above the optimum the enzyme denatures (hydrogen bonds and tertiary structure break) — write "denatures", never "dies" or "is killed".
Distinguish inhibitors: competitive binds the active site (overcome by more substrate, same $V_{max}$); non-competitive binds elsewhere (lower $V_{max}$).
Compare rates using the initial rate (tangent at time zero) — the fairest measure, before substrate becomes limiting.
Tiếng Việt
Giải thích cơ chế hoạt động của enzyme bằng mô hình cảm ứng khớp (vị trí hoạt động uốn cong bao quanh cơ chất) — hiện được ưu tiên hơn mô hình khóa và chìa khóa.
Vượt quá nhiệt độ tối ưu, enzyme biến tính (liên kết hydro và cấu trúc bậc ba bị phá vỡ) — viết "biến tính", tuyệt đối không viết "chết" hoặc "bị giết".
Phân biệt các chất ức chế: cạnh tranh liên kết với vị trí hoạt động (có thể khắc phục bằng cách tăng chất nền, giữ nguyên $V_{max}$); không cạnh tranh liên kết ở nơi khác (làm giảm $V_{max}$).
So sánh tốc độ bằng cách sử dụng tốc độ ban đầu (tiếp tuyến tại thời điểm không) — phép đo công bằng nhất, trước khi cơ chất trở thành yếu tố giới hạn.
4
Cell membranes and transport · Màng tế bào và vận chuyển
describe the fluid mosaic model of membrane structure with reference to the hydrophobic and hydrophilic interactions that account for the formation of the phospholipid bilayer and the arrangement of proteins
describe the arrangement of cholesterol, glycolipids and glycoproteins in cell surface membranes
describe the roles of phospholipids, cholesterol, glycolipids, proteins and glycoproteins in cell surface membranes, with reference to stability, fluidity, permeability, transport (carrier proteins and channel proteins), cell signalling (cell surface receptors) and cell recognition (cell surface antigens – see 11.1.2)
outline the main stages in the process of cell signalling leading to specific responses: • secretion of specific chemicals (ligands) from cells • transport of ligands to target cells • binding of ligands to cell surface receptors on target cells
Tiếng Việt
mô tả mô hình khảm lỏng của cấu trúc màng liên quan đến các tương tác kỵ nước và kính nước giải thích sự hình thành lớp kép phospholipid và sự sắp xếp của protein
mô tả sự sắp xếp của cholesterol, glycolipid và glycoprotein trong màng bề mặt tế bào
mô tả vai trò của phospholipid, cholesterol, glycolipid, protein và glycoprotein trong màng bề mặt tế bào, liên quan đến độ ổn định, tính lưu động, tính thấm, vận chuyển (protein mang và protein kênh), tín hiệu tế bào (thụ thể trên bề mặt tế bào) và nhận diện tế bào (antigen trên bề mặt tế bào – xem 11.1.2)
nêu các giai đoạn chính trong quá trình truyền tín hiệu tế bào dẫn đến các đáp ứng cụ thể: • tiết các chất hóa học đặc hiệu (ligand) từ tế bào • vận chuyển ligand đến tế bào đích • liên kết của ligand với các thụ thể trên bề mặt tế bào ở tế bào đích
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Every cell is wrapped in a cell surface membrane 细胞膜. We describe its structure with the fluid mosaic model 流动镶嵌模型.
The phospholipid bilayer
The membrane is built mainly from phospholipids 磷脂. Each phospholipid has a hydrophilic 亲水 ("water-loving") head and two hydrophobic 疏水 ("water-fearing") tails. There is water on both sides of the membrane, so the phospholipids line up in two layers — a bilayer 双层 — with the heads facing the water outside and inside, and the tails hidden in the middle, away from water. This arrangement forms by itself because of those hydrophilic and hydrophobic interactions.
The model is called "fluid" because the phospholipids are not fixed: they slide past each other, so the membrane can move and bend. It is called a "mosaic" because many proteins 蛋白质 are dotted through it, like tiles in a picture.
What floats in the membrane
Part
Where it sits
Main roles
phospholipids
the two layers
form the basic barrier
proteins
through the membrane or on its surface
transport, support and signalling
carrier proteins 载体蛋白
span the membrane
carry specific molecules across
channel proteins 通道蛋白
span the membrane
form water-filled pores for ions to pass
cholesterol 胆固醇
between the phospholipid tails
controls fluidity 流动性 and adds strength
glycolipids 糖脂 and glycoproteins 糖蛋白
carbohydrate chains on the outer surface
cell recognition; some act as antigens 抗原
So the membrane molecules together give the membrane its stability 稳定性, its fluidity, its permeability 通透性 (control over what gets through), its transport jobs, its signalling jobs, and its cell recognition.
The membrane is partially permeable 半透膜: it lets some substances through easily but blocks others.
Tiếng Việt
Mọi tế bào đều được bao bọc bởi một màng bề mặt tế bào. Chúng ta mô tả cấu trúc của nó bằng mô hình khảm lỏng.
Tế bào hồng cầu dưới kính hiển vi điện tử quét — mỗi tế bào đều được bao bọc bởi màng bề mặt tế bào
Lớp kép phospholipid
Màng chủ yếu được cấu tạo từ phospholipid. Mỗi phospholipid có một đầu ưa nước ("yêu nước") và hai đuôi kỵ nước ("sợ nước"). Có nước ở cả hai phía của màng, do đó các phospholipid xếp thành hai lớp — một lớp kép — với phần đầu hướng ra nước bên ngoài và bên trong, còn phần đuôi ẩn giấu ở giữa, tránh xa nước. Sự sắp xếp này tự hình thành nhờ các tương tác ưa nước và kỵ nước này.
Mô hình được gọi là "lỏng" vì các phospholipid không cố định: chúng trượt qua nhau, cho phép màng di chuyển và uốn cong. Nó được gọi là "khảm" vì có nhiều protein xen kẽ khắp màng, giống như các viên gạch trang trí trong một bức tranh.
Những thứ nổi trong màng
Bộ phận
Vị trí
Vai trò chính
phospholipid
hai lớp
tạo hàng rào cơ bản
protein
xuyên suốt màng hoặc trên bề mặt
vận chuyển, hỗ trợ và truyền tín hiệu
protein vận chuyển
xuyên suốt màng
mang các phân tử cụ thể qua màng
protein kênh
xuyên suốt màng
tạo các lỗ rỗng chứa nước để ion đi qua
cholesterol
giữa các đuôi phospholipid
điều chỉnh tính lỏng và tăng cường độ bền
glycolipid và glycoprotein
chuỗi cacbohydrat trên bề mặt ngoài
nhận diện tế bào; một số đóng vai trò như antigen
Mô hình khảm lỏng: các protein, cholesterol và chuỗi cacbohydrat nằm trong lớp kép phospholipid lỏng lẻo
Như vậy, các phân tử màng cùng nhau mang lại cho màng tính ổn định, tính lỏng, tính thấm (kiểm soát những gì đi qua), chức năng vận chuyển, chức năng truyền tín hiệu và khả năng nhận diện tế bào.
Màng có tính thấm chọn lọc: nó cho phép một số chất đi qua dễ dàng nhưng ngăn cản các chất khác.
Explore · Khám phá
Explore the cell membrane · Khám phá màng tế bào
Tap each part of the fluid mosaic model — the bilayer plus the proteins and other molecules dotted through it. · Nhấn vào từng bộ phận của mô hình phôi tử chất lỏng — lớp kép cùng các protein và các phân tử khác xen kẽ trong đó.
Cells talk to each other by cell signalling 细胞信号传递. The main stages are:
a cell secretes a signal chemical called a ligand 配体 (for example a hormone 激素).
the ligand is carried (often in the blood) to a target cell 靶细胞.
the ligand binds to a specific receptor 受体 on the target cell's surface membrane. The shape of the receptor matches that ligand only. Binding then triggers a particular response inside the target cell.
Tiếng Việt
Các tế bào giao tiếp với nhau thông qua truyền tín hiệu tế bào. Các giai đoạn chính là:
một tế bào bài tiết một hóa chất tín hiệu gọi là ligand (ví dụ như một hormon).
ligand được vận chuyển (thường trong máu) đến một tế bào đích.
ligand liên kết với một thụ thể cụ thể trên màng bề mặt của tế bào đích. Hình dạng của thụ thể chỉ khớp với ligand đó. Việc liên kết sau đó kích hoạt một phản ứng cụ thể bên trong tế bào đích.
Ligand chỉ vừa vặn với một hình dạng thụ thể duy nhất, nên chỉ các tế bào có thụ thể đó mới đáp ứng với tín hiệu
Moving substances across the membrane · Di chuyển các chất qua màng
Syllabus · Chương trình
English
describe and explain the processes of simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis, active transport, endocytosis and exocytosis
investigate simple diffusion and osmosis using plant tissue and non-living materials, including dialysis (Visking) tubing and agar
illustrate the principle that surface area to volume ratios decrease with increasing size by calculating surface areas and volumes of simple 3-D shapes (as shown in the Mathematical requirements)
investigate the effect of changing surface area to volume ratio on diffusion using agar blocks of different sizes
investigate the effects of immersing plant tissues in solutions of different water potentials, using the results to estimate the water potential of the tissues
explain the movement of water between cells and solutions in terms of water potential and explain the different effects of the movement of water on plant cells and animal cells (knowledge of solute potential and pressure potential is not expected)
Tiếng Việt
mô tả và giải thích các quá trình khuếch tán đơn giản, khuếch tán có hỗ trợ, thẩm phân, vận chuyển chủ động, nhập bào và xuất bào
nghiên cứu khuếch tán đơn giản và thẩm phân sử dụng mô thực vật và vật liệu không sống, bao gồm màng dialysis (Visking) và agar
minh họa nguyên tắc rằng tỷ lệ diện tích bề mặt so với thể tích giảm khi kích thước tăng bằng cách tính toán diện tích bề mặt và thể tích của các hình 3-D đơn giản (như được chỉ ra trong yêu cầu về toán học)
nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay đổi tỷ lệ diện tích bề mặt so với thể tích lên quá trình khuếch tán sử dụng các khối agar có kích thước khác nhau
nghiên cứu ảnh hưởng của việc ngâm mô thực vật trong các dung dịch có thế năng lượng nước khác nhau, sử dụng kết quả để ước tính thế năng lượng nước của các mô
giải thích sự di chuyển của nước giữa tế bào và dung dịch dựa trên thế năng lượng nước và giải thích các tác động khác nhau của sự di chuyển nước lên tế bào thực vật và tế bào động vật (không yêu cầu kiến thức về thế năng lượng tan chất và thế áp suất)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Active transport vs diffusionOsmosis: water crosses the membraneDiffusion: random motion, one-way flow
There are six processes. Some are passive 被动 (they need no energy 能量), and some are active (they use energy from ATP).
Simple diffusion
Diffusion 扩散 is the net movement of particles from where they are at a high concentration 浓度 to where they are at a low concentration, until they are spread evenly. Simple diffusion 简单扩散 is when particles pass straight through the bilayer, down the concentration gradient 浓度梯度. Only small or non-polar molecules can do this — such as oxygen 氧气 and carbon dioxide 二氧化碳. It is passive.
Facilitated diffusion
Charged ions 离子 and large polar molecules (such as glucose 葡萄糖) cannot cross the oily bilayer by themselves. In facilitated diffusion 易化扩散 they cross through channel proteins or carrier proteins, still moving down the concentration gradient. It is also passive.
Osmosis
Osmosis 渗透 is the diffusion of water across a partially permeable membrane, from a higher water potential 水势 to a lower water potential. It is passive.
Active transport
Active transport 主动运输 moves a substance against its concentration gradient — from low to high concentration. This needs carrier proteins and energy from ATP.
Endocytosis and exocytosis
These move large amounts of material in bulk, using ATP.
in endocytosis 胞吞作用, the membrane folds inwards around material and pinches off a vesicle 囊泡 to bring it into the cell.
in exocytosis 胞吐作用, a vesicle fuses with the membrane and releases its contents outside the cell.
Tiếng Việt
Vận chuyển chủ động so với khuếch tánThẩm thấu: nước đi qua màngKhuếch tán: chuyển động ngẫu nhiên, dòng chảy một chiều
Có sáu quá trình. Một số là thụ động (không cần năng lượng), và một số là chủ động (sử dụng năng lượng từ ATP).
Khuếch tán đơn giản
Khuếch tán là sự di chuyển tổng hợp của các hạt từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp, cho đến khi chúng phân bố đều. Khuếch tán đơn giản xảy ra khi các hạt đi thẳng qua lớp kép, dọc theo độ dốc nồng độ. Chỉ những phân tử nhỏ hoặc không phân cực mới có thể thực hiện điều này — như oxy và cacbon đioxit. Đây là quá trình thụ động.
Khuếch tán hỗ trợ
Ion mang điện tích và các phân tử phân cực lớn (như glucose) không thể tự vượt qua lớp kép dầu. Trong khuếch tán hỗ trợ, chúng đi qua các protein kênh hoặc protein vận chuyển, vẫn di chuyển theo độ dốc nồng độ. Quá trình này cũng là thụ động.
Thẩm thấu
Thẩm thấu là sự khuếch tán của nước qua màng bán thấm, từ nơi có thế nước cao hơn sang nơi có thế nước thấp hơn. Đây là quá trình thụ động.
Thẩm kế khoai tây: dung dịch đường dâng lên ống do nước xâm nhập vào khoai tây qua quá trình thẩm thấuNước di chuyển về phía thế nước thấp hơn; chất tan quá lớn để vượt qua màng bán thấm
Vận chuyển chủ động
Vận chuyển chủ động di chuyển chất ngược lại độ dốc nồng độ — từ nơi có nồng độ thấp sang nơi có nồng độ cao. Quá trình này cần protein vận chuyển và năng lượng từ ATP.
Khuếch tán và khuếch tán hỗ trợ là thụ động (theo độ dốc); vận chuyển chủ động đi ngược lại và cần ATP
Thực bào và xuất bào
Những quá trình này di chuyển lượng lớn vật liệu theo khối, sử dụng ATP.
trong thực bào, màng tế bào gập lại bao quanh vật liệu và bẻ ra một phân tử (vesicle) để đưa vào tế bào.
trong xuất bào, một phân tử (vesicle) fusion với màng và giải phóng nội dung ra ngoài tế bào.
Thực bào đưa vật liệu vào bằng cách tạo thành phân tử; xuất bào fusion một phân tử để giải phóng nội dung
Explore · Khám phá
Diffusion across a membrane · Khuếch tán qua màng
Set the concentration on each side. Particles spread from high to low concentration until both sides are equal. · Đặt nồng độ ở mỗi bên. Các hạt lan tỏa từ nồng độ cao sang thấp cho đến khi hai bên bằng nhau.
Surface area to volume ratio · Tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích
English
A cell takes in and removes substances across its surface. As an object gets bigger, its volume 体积 grows faster than its surface area 表面积. So the surface area to volume ratio gets smaller as size increases.
A large $L$ gives a small ratio. This is why small cells (and thin, flat shapes) exchange materials quickly, while large cells cannot rely on diffusion alone.
Worked example. Compare the surface area : volume ratio of a cube-shaped cell of side $4$ with one of side $10$.
For side $4$: surface area $= 6 \times 4^2 = 96$ and volume $= 4^3 = 64$, so the ratio is $96 : 64 = 1.5 : 1$. For side $10$: surface area $= 6 \times 10^2 = 600$ and volume $= 10^3 = 1000$, so the ratio is $600 : 1000 = 0.6 : 1$. The larger cell has the smaller ratio, so it exchanges materials across its surface more slowly for its size — which is why large organisms need specialised exchange surfaces such as lungs and gills.
You can show this with agar 琼脂 blocks of different sizes soaked in dye or acid: the smallest block, with the largest surface area to volume ratio, changes colour all the way through fastest. Diffusion across non-living materials can also be studied with dialysis tubing 透析袋 (Visking tubing).
Tiếng Việt
Tế bào hấp thu và loại bỏ các chất qua bề mặt của nó. Khi một vật thể trở nên lớn hơn, thể tích của nó tăng nhanh hơn diện tích bề mặt. Do đó, tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích trở nên nhỏ hơn khi kích thước tăng lên.
Một $L$ lớn sẽ cho tỷ lệ nhỏ. Đó là lý do tại sao các tế bào nhỏ (và hình dạng mỏng, phẳng) trao đổi vật liệu nhanh chóng, trong khi các tế bào lớn không thể chỉ dựa vào khuếch tán.
Khi một khối lập phương (hoặc tế bào) phát triển, tỷ lệ diện tích bề mặt : thể tích của nó trở nên nhỏ hơn
Ví dụ mẫu. So sánh tỷ lệ diện tích bề mặt : thể tích của một tế bào hình lập phương cạnh $4$ với một tế bào cạnh $10$.
Đối với cạnh $4$: diện tích bề mặt $= 6 \times 4^2 = 96$ và thể tích $= 4^3 = 64$, nên tỷ lệ là $96 : 64 = 1.5 : 1$. Đối với cạnh $10$: diện tích bề mặt $= 6 \times 10^2 = 600$ và thể tích $= 10^3 = 1000$, nên tỷ lệ là $600 : 1000 = 0.6 : 1$. Tế bào lớn hơn có tỷ lệ nhỏ hơn, do đó nó trao đổi vật liệu qua bề mặt chậm hơn so với kích thước của nó — đó là lý do tại sao các sinh vật lớn cần các bề mặt trao đổi chuyên biệt như phổi và mang.
Bạn có thể minh chứng điều này bằng các khối agar có kích thước khác nhau ngâm trong thuốc nhuộm hoặc axit: khối nhỏ nhất, có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn nhất, sẽ thay đổi màu toàn bộ nhanh nhất. Khuếch tán qua vật liệu không sống cũng có thể được nghiên cứu bằng màng dialyze (màng Visking).
Explore · Khám phá
Surface area : volume · Diện tích bề mặt : thể tích
Make the cube bigger: its volume grows faster than its surface, so the SA:V ratio falls — which is why exchange surfaces and cells stay small. · Làm cho khối lập phương lớn hơn: thể tích tăng nhanh hơn diện tích bề mặt, nên tỷ lệ SA:V giảm — đó là lý do tại sao các bề mặt trao đổi và tế bào giữ kích thước nhỏ.
Explore · Khám phá
Diffusion across the surface · Khuếch tán qua bề mặt
Particles spread on their own from crowded to sparse. A small cell has a large surface-area-to-volume ratio, so substances diffuse in and out fast enough. · Các hạt tự phát tán từ nơi đông đúc sang nơi thưa thớt. Tế bào nhỏ có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn, nên chất khuếch tán vào và ra đủ nhanh.
Water potential and living cells · Thế nước và tế bào sống
English
Water potential measures how likely water is to leave a solution. Pure water has the highest water potential. Adding a solute 溶质 (a dissolved substance) lowers it. Water always moves by osmosis from a higher to a lower water potential.
To estimate the water potential of plant tissue, you place pieces in sucrose solutions of different water potentials. The solution that causes no change in mass or length has about the same water potential as the tissue.
Effect on plant cells
in a solution of higher water potential (for example distilled water 蒸馏水), water enters the cell. The cell swells and becomes turgid 膨胀, but the strong cell wall stops it bursting.
in a solution of lower water potential, water leaves. The cell contents shrink and the membrane pulls away from the cell wall — this is plasmolysis 质壁分离.
Effect on animal cells
Animal cells have no cell wall to protect them.
in a solution of higher water potential, water enters and the cell may burst. In a red blood cell this bursting is called haemolysis 溶血.
in a solution of lower water potential, water leaves and the cell shrinks.
Tiếng Việt
Thế nước đo lường khả năng nước rời khỏi dung dịch. Nước tinh khiết có thế nước cao nhất. Việc thêm chất tan (chất đã hòa tan) sẽ làm giảm thế nước. Nước luôn di chuyển qua thẩm thấu từ nơi có thế nước cao hơn sang nơi có thế nước thấp hơn.
Để ước tính thế nước của mô thực vật, bạn đặt các mảnh vào các dung dịch sucrose có thế nước khác nhau. Dung dịch gây ra không có sự thay đổi nào về khối lượng hoặc chiều dài có khoảng cùng thế nước với mô.
Ảnh hưởng đến tế bào thực vật
trong dung dịch có thế nước cao hơn (ví dụ: nước cất), nước xâm nhập vào tế bào. Tế bào trương nở và trở nên căng cứng, nhưng thành tế bào chắc chắn ngăn không cho nó bị vỡ.
trong dung dịch có thế nước thấp hơn, nước thoát ra. Nội dung tế bào co lại và màng tế bào tách ra khỏi thành tế bào — đây là tách nguyên sinh chất (plasmolysis).
Ảnh hưởng đến tế bào động vật
Tế bào động vật không có thành tế bào để bảo vệ.
trong dung dịch có thế nước cao hơn, nước xâm nhập và tế bào có thể bị vỡ. Ở tế bào hồng cầu, hiện tượng vỡ này được gọi là vỡ huyết (haemolysis).
trong dung dịch có thế nước thấp hơn, nước thoát ra và tế bào bị co lại.
Tế bào thực vật trở nên căng hoặc bị co nguyên sinh; tế bào động vật có thể vỡ (lục huyết) hoặc co lại
Explore · Khám phá
Water potential · Tiềm năng nước
water follows the gradient · nước di chuyển theo gradient
Drag the concentrations. A water-potential gradient drives net movement — it stops only when the two sides match. · Kéo các nồng độ. Gradient tiềm năng nước điều khiển sự di chuyển ròng — chỉ dừng lại khi hai bên cân bằng.
Describe the membrane as a fluid mosaic: a phospholipid bilayer with proteins, cholesterol and glycoproteins.
Sort each process: diffusion, facilitated diffusion and osmosis are passive (down a gradient); active transport and endo/exocytosis need ATP and can go against it.
For osmosis always use water potential ($\Psi$): water moves from high (less negative) to low (more negative)$\Psi$; pure water is $0$, the highest.
State the outcome by cell type: plant cell turgid/plasmolysed; animal cell lyses/crenates — link it to the water-potential gradient.
Tiếng Việt
Mô tả màng sinh chất dưới dạng mô hình mosaic lỏng: lớp kép phospholipid có chứa protein, cholesterol và glycoprotein.
Phân loại từng quá trình: khuếch tán, khuếch tán assisted và thẩm thấu là thụ động (theo chiều gradient); vận chuyển chủ động và nội/tngo bào cần ATP và có thể đi ngược chiều gradient.
Đối với thẩm thấu luôn sử dụng thế năng lượng nước ($\Psi$): nước di chuyển từ cao (ít âm hơn) sang thấp (nhiều âm hơn)$\Psi$; nước tinh khiết là $0$, mức cao nhất.
Nêu kết quả theo loại tế bào: tế bào thực vật căng/co nguyên sinh; tế bào động vật vỡ/crenate — liên hệ với gradient thế năng lượng nước.
5
The mitotic cell cycle · Chu kỳ tế bào nguyên phân
The structure of a chromosome · Cấu trúc của nhiễm sắc thể
Syllabus · Chương trình
English
describe the structure of a chromosome, limited to: • DNA • histone proteins • sister chromatids • centromere • telomeres
explain the importance of mitosis in the production of genetically identical daughter cells during: • growth of multicellular organisms • replacement of damaged or dead cells • repair of tissues by cell replacement • asexual reproduction
outline the mitotic cell cycle, including: • interphase (growth in G_1 and G_2 phases and DNA replication in S phase) • mitosis • cytokinesis
outline the role of telomeres in preventing the loss of genes from the ends of chromosomes during DNA replication
outline the role of stem cells in cell replacement and tissue repair by mitosis
explain how uncontrolled cell division can result in the formation of a tumour
Tiếng Việt
mô tả cấu trúc của nhiễm sắc thể, giới hạn ở: • DNA • protein histon • cặp nhiễm sắc chị em • vùng eo • tiên cực
giải thích tầm quan trọng của nguyên phân trong việc tạo ra các tế bào con giống hệt nhau về mặt di truyền trong quá trình: • phát triển của sinh vật đa bào • thay thế tế bào bị tổn thương hoặc chết • sửa chữa mô bằng cách thay thế tế bào • sinh sản vô tính
nêu vai trò của chu kỳ tế bào nguyên phân, bao gồm: • giai đoạn trung gian (tăng trưởng trong pha G_1 và G_2 và sao chép DNA trong pha S) • nguyên phân • phân chia tế bào chất
nêu vai trò của tiên cực trong việc ngăn ngừa sự mất mát gen từ đầu nhiễm sắc thể trong quá trình sao chép DNA
nêu vai trò của tế bào gốc trong việc thay thế tế bào và sửa chữa mô thông qua nguyên phân
giải thích cách sự phân chia tế bào không kiểm soát được có thể dẫn đến sự hình thành của một u
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Mitosis: one cell into two
A chromosome 染色体 is one very long molecule of DNA wound tightly around special proteins 蛋白质 called histones 组蛋白. Winding the DNA like this lets a huge length fit inside the nucleus and keeps it tidy.
Before a cell divides, its DNA is copied (this copying is called replication 复制). After copying, each chromosome is made of two identical copies joined together. These two copies are the sister chromatids 姐妹染色单体, and they are held together at a point called the centromere 着丝粒. The tips of each chromosome are capped by telomeres 端粒, which protect the ends.
Tiếng Việt
Nguyên phân: một tế bào thành hai
Một nhiễm sắc thể là một phân tử DNA rất dài cuộn chặt quanh các protein đặc biệt gọi là histone. Việc cuộn DNA như vậy cho phép một độ dài lớn được chứa trong nhân và giữ cho nó gọn gàng.
Trước khi tế bào chia, DNA của nó được sao chép (quá trình này gọi là sao chép). Sau khi sao chép, mỗi nhiễm sắc thể bao gồm hai bản sao giống hệt nhau gắn liền. Hai bản sao này là nhiễm sắc tử chị em, và chúng được giữ chặt tại một điểm gọi là vùng tâm. Đầu mỗi nhiễm sắc thể được bịt bởi telomere, bảo vệ phần đầu.
Sau sao chép, một nhiễm sắc thể gồm hai nhiễm sắc tử chị em nối với nhau ở vùng tâm, với telomere ở đầu
Why mitosis matters · Tại sao nguyên phân quan trọng
English
Mitosis 有丝分裂 is a type of nuclear division that makes two daughter cells 子细胞 that are genetically identical — they carry exactly the same genes 基因 as the parent cell and as each other.
This matters for:
growth of multicellular 多细胞organisms 生物体 (making more cells).
replacement of damaged or dead cells.
repair of tissues 组织 by making new cells.
asexual reproduction 无性生殖 (one parent makes identical offspring).
Tiếng Việt
Nguyên phân là một loại phân chia nhân tạo ra hai tế bào congiống nhau về mặt di truyền — chúng mang đúng những gen như tế bào mẹ và giống hệt nhau.
Điều này quan trọng vì:
tăng trưởng của sinh vật đa bào (tạo thêm tế bào).
thay thế tế bào bị hư hại hoặc chết.
phục hồid mô bằng cách tạo tế bào mới.
sinh sản vô tính (một bố mẹ tạo ra con cái giống hệt).
Đầu rễ hành ở kỳ giữa: nguyên phân tạo ra tế bào cơ thể giống nhau để tăng trưởng và phục hồi
Explore · Khám phá
Why mitosis matters · Tại sao nguyên phân quan trọng
Classify real cases by the role mitosis is playing. · Phân loại các trường hợp thực tế dựa trên vai trò của nguyên phân.
5.1
The mitotic cell cycle · Chu kỳ tế bào nguyên phân
English
The cell cycle 细胞周期 is the full life of a cell from one division to the next. It has three parts:
interphase 间期 — the longest part. The cell grows in the G₁ phase, copies its DNA in the S phase (replication), and grows again and prepares to divide in the G₂ phase.
mitosis — the nucleus divides into two identical nuclei.
cytokinesis 胞质分裂 — the rest of the cell splits, giving two separate daughter cells.
The mitotic index
The mitotic index is the fraction of cells in a sample that are in mitosis. You find it by counting cells under a microscope:
$$\text{mitotic index} = \frac{\text{number of cells in mitosis}}{\text{total number of cells}}.$$
Worked example. In a root-tip sample, $8$ of the $50$ cells seen are in mitosis. Find the mitotic index.
$$\text{mitotic index} = \frac{8}{50} = 0.16.$$
A high mitotic index means many cells are dividing quickly — normal in a growing root tip, but in adult animal tissue it can be a warning sign of uncontrolled growth.
Tiếng Việt
Chu kỳ tế bào là toàn bộ vòng đời của một tế bào từ lần chia này đến lần chia tiếp theo. Nó có ba phần:
giai đoạn gian kỳ — phần dài nhất. Tế bào phát triển trong pha G₁, sao chép DNA trong pha S (sao chép), và phát triển thêm cùng chuẩn bị chia trong pha G₂.
nguyên phân — nhân chia thành hai nhân giống hệt nhau.
phân chia tế bào chất — phần còn lại của tế bào tách ra, tạo thành hai tế bào con riêng biệt.
Hầu hết chu kỳ là giai đoạn gian kỳ (G₁, S, G₂); nguyên phân (M) và phân chia tế bào chất chiếm phần ngắn
Chỉ số nguyên phân
Chỉ số nguyên phân là tỷ lệ tế bào trong mẫu đang ở trong nguyên phân. Bạn tìm thấy nó bằng cách đếm tế bào dưới kính hiển vi:
$$\text{mitotic index} = \frac{\text{number of cells in mitosis}}{\text{total number of cells}}.$$
Ví dụ minh họa. Trong một mẫu đầu rễ, $8$ trong số $50$ tế bào nhìn thấy đang ở trong nguyên phân. Tìm chỉ số nguyên phân.
$$\text{mitotic index} = \frac{8}{50} = 0.16.$$
Chỉ số nguyên phân cao có nghĩa là nhiều tế bào đang chia nhanh — bình thường ở đầu rễ đang phát triển, nhưng trong mô động vật trưởng thành nó có thể là dấu hiệu cảnh báo sự tăng trưởng không kiểm soát.
Explore · Khám phá
The cell cycle · Chu kỳ tế bào
Step around the cycle. Most of it is interphase (grow, copy DNA, grow); mitosis and cytokinesis are short, then it repeats. · Bước quanh chu kỳ. Phần lớn thời gian là pha gian (tăng trưởng, sao chép DNA, tăng trưởng); nguyên phân và phân chia tế bào diễn ra ngắn, sau đó lặp lại.
Explore · Khám phá
The cell cycle · Chu kỳ tế bào
Step through the cycle. Most of a cell's life is interphase (G1, S, G2); mitosis and cytokinesis are the short dividing phase. · Bước qua chu kỳ. Phần lớn cuộc đời tế bào là giai đoạn giữa (G1, S, G2); nguyên phân và phân chia tế bào là giai đoạn ngắn phân chia.
Telomeres and the ends of chromosomes · Telomere và đầu nhiễm sắc thể
English
When DNA is replicated, the copying cannot reach the very end of the molecule, so a little is lost each time. Telomeres are short, repeated lengths of DNA at the ends that carry no genes. Because the telomeres are shortened instead, no important genes are lost during replication.
Tiếng Việt
Khi DNA được sao chép, quá trình sao chép không thể đạt đến tận cuối phân tử, nên một phần nhỏ bị mất mỗi lần. Telomere là các đoạn DNA ngắn, lặp lại ở đầu mang không có gen. Vì telomere bị thu ngắn thay thế, không có gen quan trọng nào bị mất trong quá trình sao chép.
Telomere (không mang gen) thu ngắn một chút sau mỗi lần chia, nên các gen ở giữa chưa bao giờ bị mất
5.1
Stem cells · Tế bào gốc
English
A stem cell 干细胞 is an unspecialised cell that can keep dividing by mitosis and can differentiate 分化 (change) into different specialised cell types. Stem cells are the source of new cells for replacing lost cells and repairing tissues.
Tiếng Việt
Một tế bào gốc là tế bào chưa chuyên hóa có thể tiếp tục chia bằng nguyên phân và có thể biệt hóa (thay đổi) thành các loại tế bào chuyên hóa khác nhau. Tế bào gốc là nguồn cung cấp tế bào mới để thay thế tế bào mất và phục hồi mô.
Một tế bào gốc chưa chuyên hóa có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào chuyên hóa
Uncontrolled division and tumours · Chia không kiểm soát và khối u
English
The cell cycle is normally tightly controlled, so cells divide only when needed. If this control is lost, a cell may divide again and again without stopping. This uncontrolled division produces a lump of cells called a tumour 肿瘤.
Tiếng Việt
Chu kỳ tế bào thông thường được kiểm soát chặt chẽ, nên tế bào chỉ chia khi cần thiết. Nếu kiểm soát này bị mất, một tế bào có thể chia đi chia lại mà không dừng lại. Sự chia không kiểm soát này tạo ra một cụm tế bào gọi là khối u.
Thông thường tế bào ngừng chia khi cần; nếu kiểm soát đó bị mất, chúng tiếp tục chia thành khối u
The stages of mitosis · Các giai đoạn của nguyên phân
Syllabus · Chương trình
English
describe the behaviour of chromosomes in plant and animal cells during the mitotic cell cycle and the associated behaviour of the nuclear envelope, the cell surface membrane and the spindle (names of the main stages of mitosis are expected: prophase, metaphase, anaphase and telophase)
interpret photomicrographs, diagrams and microscope slides of cells in different stages of the mitotic cell cycle and identify the main stages of mitosis
Tiếng Việt
mô tả hành vi của nhiễm sắc thể trong tế bào thực vật và động vật trong chu kỳ tế bào nguyên phân và hành vi tương ứng của màng nhân, màng tế bào và thoi vô sắc (yêu cầu biết tên các giai đoạn chính của nguyên phân: pha trước phân, pha giữa phân, pha sau phân và pha cuối phân)
diễn giải các ảnh chụp hiển vi, sơ đồ và tiêu bản kính hiển vi của tế bào ở các giai đoạn khác nhau của chu kỳ tế bào nguyên phân và xác định các giai đoạn chính của nguyên phân
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Mitosis runs through four stages. You should be able to recognise them in photomicrographs and slides.
Stage
What happens
prophase 前期
chromosomes coil up and become visible as two sister chromatids; the nuclear envelope 核膜 breaks down; a spindle 纺锤体 of fibres forms across the cell
metaphase 中期
chromosomes line up along the middle (the equator 赤道); spindle fibres attach to each centromere
anaphase 后期
the centromeres split; the sister chromatids are pulled to opposite ends (poles) of the cell
telophase 末期
a set of chromosomes reaches each pole; a new nuclear envelope forms around each set, making two nuclei
Cytokinesis then follows. In an animal cell the cell surface membrane pinches inwards to split the cell; in a plant cell a new wall forms across the middle. The result is two genetically identical daughter cells.
Tiếng Việt
Nguyên phân diễn ra qua bốn giai đoạn. Bạn nên nhận biết được chúng trong ảnh quang phổ và slide.
Giai đoạn
Điều gì xảy ra
kỳ đầu
nhiễm sắc thể xoắn lại và trở nên rõ ràng thành hai nhiễm sắc tử chị em; màng nhân tan rã; thoi vô định hình sợi hình thành trên toàn bộ tế bào
kỳ giữa
nhiễm sắc thể xếp hàng dọc theo đường giữa (đường xích đạo); thoi vô định hình sợi gắn vào từng vùng tâm
kì sau
tâm phân tách; các nhiễm sắc tử chị em bị kéo về hai cực (hai đầu) của tế bào
kì cuối
một bộ nhiễm sắc thể đến mỗi cực; một lớp màng nhân mới hình thành quanh mỗi bộ, tạo ra hai nhân
Bốn giai đoạn: kì trước, kì giữa, kì sau, kì cuốiĐầu rễ hành thực tế: ở phần/docker đang phát triển, nhiều tế bào đang bị bắt gặp trong lúc phân chia
Cytokinesis xảy ra sau đó. Trong tế bào động vật, màng tế bào thắt lại từ ngoài vào để chia đôi tế bào; trong tế bào thực vật, một vách mới hình thành dọc theo giữa. Kết quả là hai tế bào con có bộ di truyền giống hệt nhau.
Explore · Khám phá
The stages of mitosis · Các giai đoạn của nguyên phân
Drag through prophase, metaphase, anaphase and telophase to watch the chromosomes line up and then separate into two identical cells. · Kéo qua tiền phân, trung phân, hậu phân và cuối phân để xem nhiễm sắc thể xếp hàng rồi tách ra thành hai tế bào giống hệt nhau.
Explore · Khám phá
The stages of mitosis · Các giai đoạn của nguyên phân
Step through PMAT. Watch the chromosomes condense, line up, split to the poles, then reform two nuclei. · Lên kế hoạch qua PMAT. Xem nhiễm sắc thể co đặc, xếp hàng, tách về các cực, sau đó tái tạo hai hạt nhân.
Learn the stages in order (prophase, metaphase, anaphase, telophase) with one key event each; interphase (G1, S, G2) is not part of mitosis.
Mitosis gives two genetically identical diploid cells — for growth, repair and asexual reproduction.
Mitotic index$=$ cells in mitosis $\div$ total cells; a high value means rapid division.
Link uncontrolled mitosis to tumours and telomere shortening to the limit on the number of divisions.
Tiếng Việt
Học các giai đoạn theo thứ tự (kì trước, kì giữa, kì sau, kì cuối) kèm theo mỗi giai đoạn một sự kiện chính; chu kỳ tế bào (G1, S, G2) không phải là một phần của quá trình phân bào nguyên phân.
Phân bào nguyên phân tạo ra hai tế bào lưỡng bội có bộ di truyền giống hệt nhau — phục vụ cho tăng trưởng, sửa chữa và sinh sản vô tính.
Chỉ số phân bào$=$ số tế bào đang trong quá trình phân bào nguyên phân $\div$ tổng số tế bào; giá trị cao cho thấy tốc độ phân chia nhanh.
Liên kết phân bào nguyên phân không kiểm soát với khối u và sự rút ngắn_channels telomere với giới hạn số lần phân chia.
6
Nucleic acids and protein synthesis · Axit nucleic và tổng hợp protein
Nucleotides — the building blocks · Nucleotide — các đơn vị cấu tạo
Syllabus · Chương trình
English
describe the structure of nucleotides, including the phosphorylated nucleotide ATP (structural formulae are not expected)
state that the bases adenine and guanine are purines with a double ring structure, and that the bases cytosine, thymine and uracil are pyrimidines with a single ring structure (structural formulae for bases are not expected)
describe the structure of a DNA molecule as a double helix, including: • the importance of complementary base pairing between the 5′ to 3′ strand and the 3′ to 5′ strand (antiparallel strands) • differences in hydrogen bonding between C–G and A–T base pairs • linking of nucleotides by phosphodiester bonds
describe the semi-conservative replication of DNA during the S phase of the cell cycle, including: • the roles of DNA polymerase and DNA ligase (knowledge of other enzymes in DNA replication in cells and different types of DNA polymerase is not expected) • the differences between leading strand and lagging strand replication as a consequence of DNA polymerase adding nucleotides only in a 5′ to 3′ direction
describe the structure of an RNA molecule, using the example of messenger RNA (mRNA)
Tiếng Việt
mô tả cấu trúc của nuclêôtit, bao gồm cả nuclêôtit đã phosphoryl hóa ATP (không yêu cầu công thức cấu tạo)
nêu rằng các base adenine và guanine là purin có cấu trúc vòng đôi, và các base cytosine, thymine và uracil là pyrimidin có cấu trúc vòng đơn (không yêu cầu công thức cấu tạo của các base)
mô tả cấu trúc của một phân tử DNA dưới dạng xoắn kép, bao gồm: • tầm quan trọng của liền cặp base bổ sung giữa strand 5′ đến 3′ và strand 3′ đến 5′ (strang song song ngược chiều) • sự khác biệt trong liên kết hydro giữa cặp base C–G và A–T • liên kết các nuclêôtit bởi liên kết photfođiester
mô tả quá trình sao chép bán bảo tồn của DNA trong pha S của chu kỳ tế bào, bao gồm: • vai trò của DNA polymerase và DNA ligase (không yêu cầu kiến thức về các enzyme khác trong sao chép DNA trong tế bào và các loại DNA polymerase khác nhau) • sự khác biệt giữa sao chép strand dẫn đầu và strand trễ như là hệ quả của việc DNA polymerase chỉ thêm nuclêôtit theo hướng 5′ đến 3′
mô tả cấu trúc của một phân tử RNA, sử dụng ví dụ về RNA thông tin (mRNA)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
DNA replication: unzip and copy
Nucleic acids 核酸 (DNA and RNA) are polymers of small units called nucleotides 核苷酸. Each nucleotide is made of three parts joined together:
a phosphate 磷酸 group,
a sugar (a 5-carbon sugar),
a nitrogen-containing base 碱基.
ATP is a special nucleotide. It has the base adenine 腺嘌呤, the sugar ribose 核糖, and three phosphate groups. Breaking off the last phosphate releases energy 能量 for the cell.
There are five bases, in two groups:
purines 嘌呤 have a double ring (two rings): adenine and guanine 鸟嘌呤.
pyrimidines 嘧啶 have a single ring (one ring): cytosine 胞嘧啶, thymine 胸腺嘧啶 and uracil 尿嘧啶.
Tiếng Việt
Sao chép DNA: mở xoắn và sao chép
Axit nucleic (DNA và RNA) là các polymer của các đơn vị nhỏ gọi là nucleotide. Mỗi nucleotide được tạo thành từ ba phần liên kết với nhau:
nhóm phosphat,
đường (một loại đường 5 carbon),
một base chứa nitơ.
ATP là một nucleotide đặc biệt. Nó có base adenine, đường ribose, và ba nhóm phosphat. Việc bứt ra nhóm phosphat cuối cùng sẽ giải phóng năng lượng cho tế bào.
Một nucleotide bao gồm phosphat, đường và base; ATP là một nucleotide có ba phosphatDNA chiết xuất từ tế bào xuất hiện dưới dạng các sợi dài màu nhạt của các polymer nucleotide này
Có năm loại base, chia thành hai nhóm:
purines có vòng kép (hai vòng): adenine và guanine.
pyrimidines có vòng đơn (một vòng): cytosine, thymine và uracil.
Hai nhóm khác nhau về hình dạng: một purine là vòng kép, một pyrimidine là vòng đơn — đó là lý do tại sao một purine luôn cặp với một pyrimidine
A DNA molecule is two strands twisted together into a double helix 双螺旋.
Each strand 链 has a backbone of alternating sugar (here the sugar is deoxyribose 脱氧核糖) and phosphate. The sugar of one nucleotide is joined to the phosphate of the next by a phosphodiester bond 磷酸二酯键.
The two strands are held together by their bases, which meet in the middle. The pairing is exact — this is complementary base pairing 碱基互补配对:
A always pairs with T, held by twohydrogen bonds 氢键.
C always pairs with G, held by three hydrogen bonds (so a C–G base pair 碱基对 is harder to separate).
The two strands run in opposite directions: one goes 5′ to 3′ while the other goes 3′ to 5′. We say they are antiparallel 反平行.
The flat ladder above is twisted into a spiral. This space-filling model, where every atom is a ball, shows the real shape of the double helix:
Tiếng Việt
Một phân tử DNA là hai strand xoắn lại với nhau tạo thành helix kép.
Mỗi strand có khung xương bao gồm đường (ở đây là đường deoxyribose) và phosphat xen kẽ. Đường của một nucleotide được nối với phosphat của nucleotide tiếp theo bằng liên kết phosphodiester.
Hai strand được giữ với nhau bởi các base của chúng, nơi chúng gặp nhau ở giữa. Sự ghép cặp là chính xác — đây là ghép cặp base bổ sung:
A luôn cặp với T, được giữ bởi hailiên kết hydro.
C luôn cặp với G, được giữ bởi ba liên kết hydro (do đó một cặp base C–G khó tách rời hơn).
Hai strand chạy theo hướng ngược nhau: một strand đi từ 5′ đến 3′ trong khi strand kia đi từ 3′ đến 5′. Ta nói chúng là ngược chiều.
Ghép cặp base bổ sung: A cặp với T (2 liên kết hydro), C với G (3); các strand là ngược chiều
Thang máy phẳng phía trên bị xoắn lại thành hình xoắn ốc. Mô hình lấp đầy không gian này, trong đó mỗi nguyên tử là một quả cầu, cho thấy hình dạng thật của helix kép:
Mô hình lấp đầy không gian của DNA: hai strand xoắn quanh nhau tạo thành helix kép — thang máy trong sơ đồ bị cuộn lại
Explore · Khám phá
Explore the DNA ladder · Khám phá thang DNA
Tap each part of the double helix — two antiparallel backbones with complementary base pairs as the rungs. · Chạm vào từng phần của xoắn kép — hai xương sống song song ngược chiều với các cặp bazơ bổ sung làm bậc thang.
complementary base pairing/ˌkɒmplɪˈmentəri beɪs ˈpeərɪŋ/
complementary base pairing
hydrogen bond/ˈhaɪdrədʒn bɒnd/
liên kết hydro
base pair/beɪs peə/
cặp base
antiparallel/ˌæntɪˈpærəlel/
antiparallel
6.1
DNA replication · Sao chép DNA
English
DNA replication 复制 (copying) happens during the S phase of the cell cycle. It is semi-conservative 半保留复制: each new molecule keeps one old strand and one new strand. The steps are:
the double helix unwinds and the hydrogen bonds break, so the two strands separate.
each old strand acts as a template. Free nucleotides pair with the exposed bases by complementary base pairing.
the enzyme 酶DNA polymerase 聚合酶 joins the new nucleotides into a strand. It can only add nucleotides in the 5′ to 3′ direction.
Because of that 5′ to 3′ rule, the two new strands are made differently:
the leading strand 前导链 is built continuously, following the unwinding.
the lagging strand 后随链 is built in short pieces, working away from the unwinding point. The enzyme DNA ligase 连接酶 then joins these pieces together.
Tiếng Việt
DNA sao chép (bản sao) xảy ra trong pha S của chu kỳ tế bào. Đây là quá trình bán bảo tồn: mỗi phân tử mới giữ lại một strand cũ và một strand mới. Các bước là:
helix kép unravel và các liên kết hydro bị phá vỡ, khiến hai strand tách rời.
mỗi strand cũ đóng vai trò làm khuôn. Các nucleotide tự do ghép cặp với các base lộ ra thông qua ghép cặp base bổ sung.
enzymeDNA polymerase nối các nucleotide mới vào strand. Nó chỉ có thể thêm nucleotide theo hướng 5′ đến 3′.
Do quy tắc 5′ đến 3′ này, hai strand mới được tạo ra khác nhau:
strand dẫn đầu được xây dựng liên tục, bám sát theo quá trình unravel.
strand trễ được xây dựng thành các mảnh ngắn, hoạt động xa khỏi điểm unravel. Sau đó enzyme DNA ligase nối các mảnh này lại với nhau.
Sao chép là bán bảo tồn: mỗi phân tử mới giữ lại một strand cũ (xanh lam) và một strand mới (cam)
Explore · Khám phá
Semi-conservative replication · Sao bán bảo tồn
Step through copying DNA. The helix unwinds, each old strand templates a new one, and you end with two identical molecules. · Quá trình sao chép DNA từng bước. Helix tháo xoắn, mỗi strand cũ làm khuôn cho strand mới, và bạn sẽ có được hai phân tử giống hệt nhau.
RNA is also made of nucleotides, but it is a single strand, its sugar is ribose, and it uses uracil in place of thymine. The most important type here is messenger RNA (mRNA), which carries a copy of a gene's instructions out of the nucleus to be used.
Tiếng Việt
RNA cũng được cấu tạo từ các nucleotide, nhưng nó là một mạch đơn, đường trong đó là ribose, và nó sử dụng uracil thay cho thymine. Loại quan trọng nhất ở đây là RNA thông tin (mRNA), mang bản sao chỉ thị của gen ra khỏi nhân để sử dụng.
DNA xoắn kép: RNA là acid nucleic liên quan mang thông tin di truyền vào quá trình tổng hợp protein
6.2
The genetic code · Mã di truyền
Syllabus · Chương trình
English
state that a polypeptide is coded for by a gene and that a gene is a sequence of nucleotides that forms part of a DNA molecule
describe the principle of the universal genetic code in which different triplets of DNA bases either code for specific amino acids or correspond to start and stop codons
describe how the information in DNA is used during transcription and translation to construct polypeptides, including the roles of: • RNA polymerase • messenger RNA (mRNA) • codons • transfer RNA (tRNA) • anticodons • ribosomes
state that the strand of a DNA molecule that is used in transcription is called the transcribed or template strand and that the other strand is called the non-transcribed strand
explain that, in eukaryotes, the RNA molecule formed following transcription (primary transcript) is modified by the removal of non-coding sequences (introns) and the joining together of coding sequences (exons) to form mRNA
state that a gene mutation is a change in the sequence of base pairs in a DNA molecule that may result in an altered polypeptide
explain that a gene mutation is a result of substitution or deletion or insertion of nucleotides in DNA and outline how each of these types of mutation may affect the polypeptide produced
Tiếng Việt
nêu rằng một polypeptide được mã hóa bởi một gen và một gen là một chuỗi nuclêôtit tạo thành một phần của phân tử DNA
mô tả nguyên tắc của bảng mã di truyền phổ quát trong đó các bộ ba base DNA khác nhau hoặc mã hóa cho các axit amin cụ thể hoặc tương ứng với codon khởi đầu và codon dừng
mô tả cách thông tin trong DNA được sử dụng trong quá trình phiên mã và dịch mã để xây dựng polypeptide, bao gồm vai trò của: • RNA polymerase • mRNA • codon • RNA vận tải (tRNA) • anticodon • ribosome
nêu rằng strand của phân tử DNA được sử dụng trong phiên mã gọi là strand đã được phiên mã hoặc strand khuôn mẫu và strand kia gọi là strand không được phiên mã
giải thích rằng, ở sinh vật nhân thực, phân tử RNA được hình thành sau phiên mã (transcript sơ cấp) được biến đổi bằng cách loại bỏ các trình tự không mã hóa (intron) và nối các trình tự mã hóa (exon) lại với nhau để tạo thành mRNA
nêu rằng đột biến gen là sự thay đổi trong trình tự các cặp base trong phân tử DNA có thể dẫn đến một polypeptide bị thay đổi
giải thích rằng đột biến gen là kết quả của thay thế hoặc xóa hoặc chèn nuclêôtit trong DNA và nêu vai trò của mỗi loại đột biến này có thể ảnh hưởng đến polypeptide được tạo thành
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Protein synthesis: DNA to protein
A gene 基因 is a sequence of DNA nucleotides that codes for one polypeptide 多肽.
The code is read in triplets 三联体 — groups of three bases. Each triplet either codes for one specific amino acid 氨基酸, or acts as a start or stop signal. The code is universal: nearly all living things use the same triplets for the same amino acids.
There are 64 possible triplets but only 20 common amino acids, so most amino acids are coded by more than one triplet.
Tiếng Việt
Tổng hợp protein: DNA đến protein
Một gen là một dãy nucleotide DNA mã hóa cho một polypeptide.
Mã được đọc theo bộ ba — nhóm ba base. Mỗi bộ ba hoặc mã hóa cho một amino acid cụ thể, hoặc đóng vai trò tín hiệu bắt đầu hoặc kết thúc. Mã là phổ quát: hầu hết các sinh vật sống đều sử dụng cùng những bộ ba cho cùng những amino acid.
Có 64 bộ ba có thể nhưng chỉ có 20 amino acid phổ biến, nên phần lớn amino acid được mã hóa bởi nhiều hơn một bộ ba.
Protein synthesis: transcription and translation · Tổng hợp protein: phiên mã và dịch mã
English
Transcription (in the nucleus)
The DNA gene is copied into mRNA. This is transcription 转录.
the strand of DNA that is copied is the template strand 模板链; the partner strand is the non-transcribed strand 非转录链.
the enzyme RNA polymerase joins RNA nucleotides that pair with the template bases (with uracil pairing to adenine).
in eukaryotes the first RNA made (the primary transcript 初级转录本) contains coding parts called exons 外显子 and non-coding parts called introns 内含子. The introns are cut out and the exons joined together to form the finished mRNA.
Translation (at the ribosome)
The mRNA leaves the nucleus and attaches to a ribosome 核糖体. Building the polypeptide from the mRNA code is translation 翻译.
the mRNA is read in codons 密码子 (each codon is one triplet of mRNA bases).
molecules of transfer RNA (tRNA) bring amino acids to the ribosome. Each tRNA has an anticodon 反密码子 that pairs with a matching codon.
as the codons are read in order, the ribosome joins the amino acids with peptide bonds 肽键, building the polypeptide.
Worked example. A DNA template strand reads TAC GGA CTT. Give the mRNA codons, and say how long the polypeptide is. Transcribe by complementary base pairing, remembering that RNA uses uracil in place of thymine: TAC gives AUG, GGA gives CCU, CTT gives GAA. So the mRNA reads AUG CCU GAA. AUG is the start codon (methionine), so the polypeptide is three amino acids long - two once the start methionine is removed. Two errors cost most of the marks here: pairing A with T instead of U when writing mRNA, and transcribing the coding strand instead of the template strand. The mRNA is complementary to the template, and identical to the coding strand apart from U replacing T.
Tiếng Việt
Phiên mã (trong nhân)
Gen DNA được sao chép thành mRNA. Đây là phiên mã.
strand DNA được sao chép là strand khuôn; strand đối tác là strand không được phiên mã.
enzyme RNA polymerase nối các nucleotide RNA cặp với các base khuôn (với uracil cặp với adenine).
ở sinh vật nhân thực, RNA đầu tiên được tạo ra (bản sao sơ cấp) chứa các phần mã hóa gọi là exon và các phần không mã hóa gọi là intron. Các intron bị cắt bỏ và các exon được nối lại để tạo thành mRNA hoàn chỉnh.
Cắt nối: các intron không mã hóa bị cắt bỏ và các exon mã hóa được nối lại để tạo thành mRNA hoàn chỉnh
Dịch mã (trên ribosome)
mRNA rời khỏi nhân và gắn vào ribosome. Việc xây dựng polypeptide từ mã mRNA là dịch mã.
mRNA được đọc theo codon (mỗi codon là một bộ ba base của mRNA).
các phân tử RNA vận chuyển (tRNA) đưa amino acid đến ribosome. Mỗi tRNA có một anticodon cặp với codon tương ứng.
khi các codon được đọc theo thứ tự, ribosome nối các amino acid bằng liên kết peptid, xây dựng polypeptide.
Phiên mã sao chép DNA thành mRNA trong nhân; dịch mã trên ribosome xây dựng polypeptide
Ví dụ minh họa. Một strand khuôn DNA đọc TAC GGA CTT. Viết các codon mRNA, và nói độ dài của polypeptide. Thực hiện phiên mã bằng cặp base bổ sung, nhớ rằng RNA sử dụng uracil thay cho thymine: TAC cho AUG, GGA cho CCU, CTT cho GAA. Vậy mRNA đọc là AUG CCU GAA. AUG là codon bắt đầu (methionine), do đó polypeptide dài ba amino acid - hai nếu bỏ methionine bắt đầu. Hai lỗi làm mất phần lớn điểm số ở đây: cặp A với T thay vì U khi viết mRNA, và phiên mã strand mã hóa thay vì strand khuôn. mRNA bổ sung với strand khuôn, và giống hệt strand mã hóa ngoại trừ U thay T.
Explore · Khám phá
From gene to protein · Từ gen đến protein
Step through the central dogma: the DNA template is transcribed into mRNA by base pairing (A→U, T→A, G→C, C→G), then read in codons and translated into a chain of amino acids. · Theo dõi quy trình trung tâm: Template DNA được phiên mã thành mRNA thông qua liên kết base (A→U, T→A, G→C, C→G), sau đó đọc theo bộ ba codon và dịch thành chuỗi amino acid.
Explore · Khám phá
From gene to protein · Từ gen đến protein
Step through how a gene becomes a protein. Transcription copies DNA into mRNA; translation reads the mRNA to build the polypeptide. · Bước qua quá trình gene trở thành protein. Phiên mã sao chép DNA thành mRNA; dịch mã đọc mRNA để xây dựng polypeptide.
A gene mutation 突变 is a change in the base sequence of a DNA molecule. It may change the polypeptide made. There are three types:
substitution 替换 — one base is swapped for a different base. This changes at most one amino acid, and sometimes none (because most amino acids have more than one triplet).
deletion 缺失 — a base is removed.
insertion 插入 — an extra base is added.
A deletion or insertion shifts how every later triplet is read, so it usually changes many amino acids after that point and has a large effect on the polypeptide.
Tiếng Việt
Đột biến gen là sự thay đổi trong dãy base của một phân tử DNA. Nó có thể làm thay đổi polypeptide được tạo ra. Có ba loại:
thay thế — một base được thay bằng một base khác. Điều này tối đa chỉ thay đổi một amino acid, và đôi khi không thay đổi gì (vì hầu hết amino acid có nhiều hơn một bộ ba).
xóa bỏ — một base bị loại bỏ.
chèn thêm — một base extra được thêm vào.
Xóa bỏ hoặc chèn thêm làm xê dịch cách đọc mọi bộ ba sau đó, do đó thường làm thay đổi nhiều amino acid sau điểm đó và có ảnh hưởng lớn đến polypeptide.
Sự thay thế đổi một bộ ba; sự xóa bỏ hoặc chèn thêm làm xê dịch mọi bộ ba sau đó (đột biến khung đọc)
Explore · Khám phá
Mutation type lab · Nhóm thí nghiệm về loại đột biến
Compare substitution, insertion and deletion using their effect on the code. · So sánh đột biến thay thế, chèn và xóa dựa trên ảnh hưởng của chúng lên mã di truyền.
draw plan diagrams of transverse sections of stems, roots and leaves of herbaceous dicotyledonous plants from microscope slides and photomicrographs
describe the distribution of xylem and phloem in transverse sections of stems, roots and leaves of herbaceous dicotyledonous plants
draw and label xylem vessel elements, phloem sieve tube elements and companion cells from microscope slides, photomicrographs and electron micrographs
relate the structure of xylem vessel elements, phloem sieve tube elements and companion cells to their functions
Tiếng Việt
vẽ sơ đồ mặt cắt ngang của thân, rễ và lá của thực vật hai lá mầm không gỗ từ các tiêu bản kính hiển vi và ảnh chụp hiển vi
mô tả sự phân bố của xylem và phloem trong các mặt cắt ngang của thân, rễ và lá của thực vật hai lá mầm có thân thảo
vẽ và ghi chú thành phần ống dẫn gỗ (xylem vessel elements), thành phần ống rây (phloem sieve tube elements) và tế bào đi kèm (companion cells) từ tiêu bản kính hiển vi, ảnh chụp kính hiển vi và ảnh chụp điện tử
liên hệ cấu trúc của thành phần ống dẫn gỗ, thành phần ống rây và tế bào đi kèm với chức năng của chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Plants move substances through two transport tissues 组织:
xylem 木质部 carries water and dissolved mineral ions 矿物离子 up from the roots.
phloem 韧皮部 carries dissolved foods (called assimilates 同化物, mainly sugars) to wherever they are needed.
In a transverse section 横切面 (a cut straight across) of a dicotyledonous plant 双子叶植物:
in the stem, xylem and phloem sit together in bundles near the outside, with xylem on the inside of each bundle.
in the root, the xylem is in the centre, often in a star shape, with phloem between the arms.
in the leaf, both are found in the veins.
When you draw a plan diagram, you draw only the outlines of the tissues, not the single cells.
Xylem vessels
Xylem water-carrying tubes are called vessels 导管. They are made of dead, empty cells joined end to end, with the end walls gone, so they form one long open pipe. Their walls are thickened and waterproofed with lignin 木质素. So the structure suits the job: the hollow, open tube with no contents lets water flow fast, and the lignin gives strength and support.
Phloem sieve tubes and companion cells
Phloem food-carrying tubes are called sieve tubes 筛管. They are living cells joined end to end, but their end walls are not gone — they become sieve plates 筛板 with many holes that sap flows through. To leave room for flow, a sieve tube cell loses most of its contents and has no nucleus.
Beside each sieve tube is a companion cell 伴胞. It keeps its nucleus 细胞核 and has many mitochondria 线粒体. It does the living work for the sieve tube and loads sugars into it.
This is what a real vascular bundle 维管束 looks like under the microscope, in a stained section of a young sunflower stem:
Tiếng Việt
Thực vật di chuyển chất thông qua hai mô dẫn truyền:
xylem mang nước và ion khoáng hòa tan từ rễ đi lên.
phloem mang thức ăn hòa tan (gọi là chất đồng hóa, chủ yếu là đường) đến bất kỳ đâu cần thiết.
Trong mặt cắt ngang (một vết cắt thẳng góc) của cây hai lá mầm:
ở thân, xylem và phloem nằm cùng nhau trong các bó gần bên ngoài, với xylem ở bên trong mỗi bó.
ở rễ, xylem ở trung tâm, thường có hình ngôi sao, với phloem nằm giữa các cánh.
ở lá, cả hai đều tìm thấy trong các gân.
Khi vẽ sơ đồ quy hoạch, bạn chỉ vẽ các đường viền của các mô, không phải từng tế bào riêng lẻ.
*Vị trí của các mô: bó thân tạo thành vòng gần mép (gỗ ở bên trong); ở rễ, gỗ tạo thành hình sao ở trung tâm
*Gỗ của cành cây là gỗ; mỗi vòng tương ứng với một năm tăng trưởng
Ống dẫn gỗ
Các ống dẫn nước của gỗ được gọi là ống dẫn. Chúng được tạo thành từ các tế bào chết, rỗng, nối đầu cuối với nhau mà không còn vách ngăn, tạo thành một ống dài mở. Vách của chúng được dày lên và chống thấm nước bằng lignin. Vì vậy, cấu trúc phù hợp với chức năng: ống rỗng mở không chứa chất giúp nước chảy nhanh, còn lignin mang lại độ bền và sự hỗ trợ.
Ống rây và tế bào kèm
Các ống dẫn thức ăn của rây được gọi là ống rây. Chúng là các tế bào sống nối đầu cuối với nhau, nhưng vách đầu cuối không biến mất — chúng trở thành màng rây có nhiều lỗ để dịch tuần hoàn đi qua. Để dành chỗ cho dòng chảy, một tế bào ống rây mất hầu hết nội dung và không có nhân.
Bên cạnh mỗi ống rây là một tế bào kèm. Nó giữ lại nhân và có nhiều ti thể. Nó thực hiện các công việc sống còn cho ống rây và vận chuyển đường vào đó.
*Gỗ là ống mở chết; rây là ống rây sống có màng rây và tế bào kèm
Đây là vẻ ngoài của một bó mạch thật dưới kính hiển vi, trong phần cắt nhuộm màu của thân hoa hướng dương non:
*Một bó mạch thật trong mặt cắt: các tế bào lớn màu đỏ là ống dẫn gỗ (vách lignin dày); các tế bào nhỏ hơn ở phía trên là rây
Explore · Khám phá
Xylem and phloem side by side · Mạch gỗ và mạch rây nằm cạnh nhau
Tap each part. Xylem is a dead, hollow pipe for water; phloem is a living tube for sugars, helped by its companion cell. · Nhấn vào từng phần. Mạch gỗ là ống chết, rỗng để dẫn nước; mạch rây là ống sống dẫn đường, được hỗ trợ bởi tế bào kèm theo.
Water from the soil to the xylem · Nước từ đất vào gỗ
Syllabus · Chương trình
English
state that some mineral ions and organic compounds can be transported within plants dissolved in water
describe the transport of water from the soil to the xylem through the: • apoplast pathway, including reference to lignin and cellulose • symplast pathway, including reference to the endodermis, Casparian strip and suberin
explain that transpiration involves the evaporation of water from the internal surfaces of leaves followed by diffusion of water vapour to the atmosphere
explain how hydrogen bonding of water molecules is involved with movement of water in the xylem by cohesion-tension in transpiration pull and by adhesion to cellulose in cell walls
make annotated drawings of transverse sections of leaves from xerophytic plants to explain how they are adapted to reduce water loss by transpiration
state that assimilates dissolved in water, such as sucrose and amino acids, move from sources to sinks in phloem sieve tubes
explain how companion cells transfer assimilates to phloem sieve tubes, with reference to proton pumps and cotransporter proteins
explain mass flow in phloem sieve tubes down a hydrostatic pressure gradient from source to sink
Tiếng Việt
nêu rằng một số ion khoáng và hợp chất hữu cơ có thể được vận chuyển bên trong cây hòa tan trong nước
mô tả quá trình vận chuyển nước từ đất vào xylem thông qua: • đường dẫn apoplast, bao gồm đề cập đến lignin và cellulose • đường dẫn symplast, bao gồm đề cập đến endodermis, vạch Casparian và suberin
giải thích rằng giảm thoát hơi nước liên quan đến sự bay hơi của nước từ các bề mặt bên trong lá theo sau là khuếch tán hơi nước ra khí quyển
giải thích cách liên kết hydro giữa các phân tử nước tham gia vào việc di chuyển nước trong xylem thông qua sự liên kết - căng thẳng (cohesion-tension) trong sức kéo giảm thoát hơi nước và thông qua sự bám dính (adhesion) vào cellulose trong thành tế bào
vẽ sơ đồ có ghi chú các mặt cắt ngang của lá từ cây vùng khô hạn (xerophytic plants) để giải thích cách chúng thích nghi để giảm mất nước bằng giảm thoát hơi nước
nêu rằng assimilates hòa tan trong nước, chẳng hạn như sucrose và axit amin, di chuyển từ nguồn (sources) đến đích (sinks) trong các ống rây
giải thích cách tế bào đi kèm chuyển assimilate vào ống rây, với đề cập đến bơm proton (proton pumps) và protein đồng vận chuyển (cotransporter proteins)
giải thích dòng khối (mass flow) trong ống rây dọc theo gradient áp suất thủy tĩnh (hydrostatic pressure gradient) từ nguồn đến đích
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Water enters a root hair cell 根毛细胞 by osmosis 渗透, because the root hair has a lower water potential than the soil water. Water then crosses the root to the xylem by two pathways:
the apoplast pathway 质外体途径 — water moves through the cell walls 细胞壁 (made of cellulose 纤维素) and the spaces between cells, without entering the cytoplasm. This is fast.
the symplast pathway 共质体途径 — water moves through the cytoplasm of cells, passing from cell to cell through the plasmodesmata 胞间连丝.
At a ring of cells called the endodermis 内皮层, the apoplast pathway is blocked by the Casparian strip 凯氏带, a waterproof band of suberin 木栓质. This forces all the water through the cell membranes, which lets the plant control what enters the xylem.
Tiếng Việt
Nước xâm nhập vào tế bào lông hút bằng thẩm thấu, vì thế nước của lông hút thấp hơn thế nước của đất. Sau đó, nước di chuyển qua rễ vào gỗ theo hai con đường:
con đường apoplast — nước di chuyển qua vách tế bào (làm từ cellulose) và khoảng trống giữa các tế bào, mà không đi vào cytoplasm. Đây là con đường nhanh.
con đường symplast — nước di chuyển qua cytoplasm của các tế bào, truyền từ tế bào này sang tế bào khác qua plasmodesmata.
Tại vòng tế bào gọi là biểu bì trong, con đường apoplast bị chặn bởi vòng Caspari, một dải chống thấm nước làm từ suberin. Điều này buộc tất cả nước phải đi qua màng tế bào, cho phép cây kiểm soát những gì đi vào gỗ.
*Apoplast đi qua vách, symplast đi qua cytoplasm; vòng Caspari chặn apoplast tại biểu bì trong
Explore · Khám phá
Water from soil to xylem · Nước từ đất vào mạch gỗ
Follow water in from the soil. It crosses the root two ways, is forced through a membrane at the endodermis, then enters the xylem. · Theo dõi dòng nước từ đất vào. Nước đi qua rễ theo hai cách, bị đẩy qua màng tại nội bì, rồi vào mạch gỗ.
Transpiration and the movement of water up the xylem · Thoát hơi nước và sự di chuyển của nước lên gỗ
English
Transpiration 蒸腾作用 is the loss of water vapour from a plant. Water evaporates (turns to vapour) from the wet cell surfaces inside the leaf — this is evaporation 蒸发. The water vapour 水蒸气 then diffuses 扩散 out through the stomata 气孔 into the atmosphere 大气.
This loss at the top pulls water up the xylem in a continuous column. It works because of hydrogen bonding between water molecules:
water molecules attract each other through hydrogen bonds 氢键, so they stick together. This sticking is cohesion 内聚力, and it lets the whole column be pulled up under tension 张力 (the cohesion–tension idea).
water molecules also stick to the cellulose of the cell walls. This is adhesion 附着力, which helps hold the column in place.
Worked example. A plant cell with a water potential of $-800\ \text{kPa}$ is placed in a solution of water potential $-400\ \text{kPa}$. Which way does water move, and what happens to the cell? Water always moves down a water potential gradient - from the less negative (higher) value to the more negative (lower) one. The solution at $-400$ is higher than the cell at $-800$, so water moves into the cell. The cell swells, the protoplast presses on the cell wall, the pressure potential rises, and the cell becomes turgid. Two traps: $-400$ is greater than $-800$, which is the sign error that reverses half of all answers; and pure water is the maximum at 0, so every solution is negative and a water potential can never rise above zero.
Tiếng Việt
Thoát hơi nước là sự mất nước dưới dạng hơi từ một cây. Nước bay hơi (chuyển sang trạng thái hơi) từ bề mặt tế bào ẩm bên trong lá — đây là sự bay hơi. Hơi nước sau đó khuếch tán ra ngoài qua khí khổng vào không khí.
Sự mất nước ở đầu này kéo nước lên gỗ theo một cột liên tục. Cơ chế này hoạt động nhờ liên kết hydro giữa các phân tử nước:
các phân tử nước hút lẫn nhau qua liên kết hydro, nên chúng dính chặt vào nhau. Sự dính này là sự liên kết, và nó cho phép toàn bộ cột nước được kéo lên dưới áp suất âm (thuyết liên kết–áp suất âm).
các phân tử nước cũng dính vào cellulose của vách tế bào. Đây là sự bám dính, giúp giữ cột nước cố định.
*Thoát hơi nước ở lá kéo toàn bộ cột nước lên gỗ; sự liên kết (liên kết hydro) giữ cho cột nước nguyên vẹn
Ví dụ minh họa. Một tế bào thực vật có thế nước $-800\ \text{kPa}$ được đặt trong dung dịch có thế nước $-400\ \text{kPa}$. Nước sẽ di chuyển theo hướng nào và điều gì xảy ra với tế bào? Nước luôn di chuyển xuống gradient thế nước - từ giá trị ít âm hơn (cao hơn) sang giá trị âm hơn (thấp hơn). Dung dịch ở $-400$cao hơn so với tế bào ở $-800$, do đó nước di chuyển vào tế bào. Tế bào trương lên, protoplast áp sát vào vách tế bào, thế áp suất tăng lên, và tế bào trở nên căng cứng. Hai điểm cần lưu ý: $-400$lớn hơn$-800$, đây là lỗi dấu khiến đảo ngược nửa số câu trả lời; và nước tinh khiết là mức tối đa ở 0, nên mọi dung dịch đều âm và thế nước không bao giờ vượt quá không.
Explore · Khám phá
The transpiration stream · Dòng thoát hơi nước
Step through how water is pulled up a tree — evaporation at the top creates a tension that drags the whole cohesive column upward. · Giải thích cách nước được kéo lên cây: sự bay hơi ở đầu trên tạo ra lực căng kéo cả cột nước liên kết lên trên.
A xerophyte 旱生植物 is a plant adapted 适应 to live where water is scarce. Its leaves reduce water loss by transpiration in several ways: a thick waxy cuticle 角质层, stomata sunk in pits, hairs that trap moist air, and leaves that can roll up. You should be able to draw a labelled leaf section showing these features.
Tiếng Việt
Thực vật chịu hạn là loại thực vật thích nghi để sống nơi thiếu nước. Lá của chúng giảm thiểu mất nước do thoát hơi nước theo nhiều cách: lớp cuticle sáp dày, khí khổng chìm trong hố, lông trap không khí ẩm, và lá có thể cuộn lại. Bạn cần có khả năng vẽ mặt cắt lá có chú thích thể hiện các đặc điểm này.
*Lá thực vật chịu hạn giảm mất nước: cuticle dày, khí khổng chìm, không khí ẩm bị trap và cuộn lại
Translocation: moving assimilates in the phloem · Vận chuyển: di chuyển chất đồng hóa trong rây
English
Assimilates such as sucrose 蔗糖 and amino acids 氨基酸 are carried in the phloem from a source 源 to a sink 库.
a source is where the assimilate is made or released (for example a photosynthesising leaf).
a sink is where it is used or stored (for example a growing root).
Loading at the source
Companion cells load sucrose into the sieve tubes against its concentration gradient. They use proton pumps 质子泵 to pump hydrogen ions out, then cotransporter proteins 协同运输蛋白 bring sucrose back in together with those ions. This is a form of active transport 主动运输.
Loading sucrose lowers the water potential 水势 inside the sieve tube, so water follows by osmosis. This raises the hydrostatic pressure 静水压 there.
Mass flow
At the sink, sucrose is removed, so the water potential rises, water leaves, and the pressure falls. The result is a pressure difference between source (high) and sink (low). Sap flows from high to low pressure down this gradient. This pressure-driven flow is called mass flow 集流.
Tiếng Việt
Các chất đồng hóa như sucrose và axit amin được vận chuyển trong phloem từ một nguồn đến một điểm nhận.
một nguồn là nơi chất đồng hóa được tạo ra hoặc giải phóng (ví dụ: lá quang hợp).
một điểm nhận là nơi chúng được sử dụng hoặc lưu trữ (ví dụ: rễ đang phát triển).
nạp vào tại nguồn
Tế bào đi kèm nạp sucrose vào các ống rây ngược chiều gradient nồng độ. Chúng sử dụng bơm proton để bơm ion hydro ra ngoài, sau đó protein đồng vận đưa sucrose quay trở lại cùng với những ion này. Đây là một hình thức vận chuyển chủ động.
Việc nạp sucrose làm giảm thế nước bên trong ống rây, do đó nước theo qua quá trình thẩm thấu. Điều này làm tăng áp suất thủy tĩnh tại đó.
dòng chảy khối lượng
Tại điểm nhận, sucrose bị loại bỏ, khiến thế nước tăng lên, nước rời khỏi và áp suất giảm. Kết quả là sự chênh lệch áp suất giữa nguồn (cao) và điểm nhận (thấp). Mủ chảy từ nơi có áp suất cao sang thấp dọc theo gradient này. Dòng chảy do áp suất thúc đẩy này được gọi là dòng chảy khối lượng.
Nạp sucrose tại nguồn làm tăng áp suất; mủ sau đó chảy theo dòng chảy khối lượng đến điểm nhận
Explore · Khám phá
Translocation by mass flow · Vận chuyển theo dòng khối
Step through how sugar moves. Loading at the source pulls water in and raises the pressure, pushing sap to the sink. · Giải thích cách đường di chuyển. Sự nạp tại nguồn hút nước vào và tăng áp suất, đẩy dịch mạch流向 đích.
State the tissue for each direction: xylem carries water up (dead, lignified), phloem carries assimilates both ways (living sieve tubes + companion cells).
Explain water movement by cohesion-tension: transpiration pulls a continuous water column held by cohesion (H-bonds) and adhesion.
List the factors affecting transpiration rate (light, temperature, humidity, air movement) and how a potometer measures uptake.
For xerophytes, link each adaptation (thick cuticle, sunken stomata, rolled leaves, hairs) to reduced water loss.
Tiếng Việt
Nêu tên mô cho mỗi hướng di chuyển: xylem mang nước đi lên (chết, đã lignifia), phloem mang chất đồng hóa hai chiều (ống rây sống + tế bào đi kèm).
Giải thích sự di chuyển của nước bằng cơ chế liên kết - căng thẳng: quá trình thoát hơi nước kéo một cột nước liên tục được giữ bởi lực liên kết (liên kết H) và lực dính.
Liệt kê các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, không khí di chuyển) và cách potometer đo lường sự hấp thụ.
Đối với cây chịu hạn, liên kết từng đặc điểm thích nghi (lớp cuticle dày, khí khổng chìm, lá cuộn, lông) với việc giảm mất nước.
8
Transport in mammals · Vận chuyển trong động vật có vú
state that the mammalian circulatory system is a closed double circulation consisting of a heart, blood and blood vessels including arteries, arterioles, capillaries, venules and veins
describe the functions of the main blood vessels of the pulmonary and systemic circulations, limited to pulmonary artery, pulmonary vein, aorta and vena cava
recognise arteries, veins and capillaries from microscope slides, photomicrographs and electron micrographs and make plan diagrams showing the structure of arteries and veins in transverse section (TS) and longitudinal section (LS)
explain how the structure of muscular arteries, elastic arteries, veins and capillaries are each related to their functions
recognise and draw red blood cells, monocytes, neutrophils and lymphocytes from microscope slides, photomicrographs and electron micrographs
state that water is the main component of blood and tissue fluid and relate the properties of water to its role in transport in mammals, limited to solvent action and high specific heat capacity
state the functions of tissue fluid and describe the formation of tissue fluid in a capillary network
Tiếng Việt
nêu rằng hệ tuần hoàn động vật có vú là một chu kỳ kép (double circulation) kín bao gồm tim, máu và các mạch máu bao gồm động mạch (arteries), tiểu động mạch (arterioles), mao mạch (capillaries), tiểu静脉 (venules) và tĩnh mạch (veins)
mô tả chức năng của các mạch máu chính trong chu kỳ phổi (pulmonary) và chu kỳ toàn thân (systemic), giới hạn ở phổi động mạch (pulmonary artery), phổi tĩnh mạch (pulmonary vein), aorta và tĩnh mạch chủ (vena cava)
nhận diện động mạch, tĩnh mạch và mao mạch từ tiêu bản kính hiển vi, ảnh chụp kính hiển vi và ảnh chụp điện tử và vẽ sơ đồ cấu trúc của động mạch và tĩnh mạch trong mặt cắt ngang (TS) và mặt cắt dọc (LS)
giải thích cách cấu trúc của động mạch cơ, động mạch đàn hồi, tĩnh mạch và mao mạch tương ứng liên hệ với chức năng của chúng
nhận diện và vẽ tế bào hồng cầu (red blood cells), tế bào đơn nhân (monocytes), bản trung tính (neutrophils) và tế bào lympho (lymphocytes) từ tiêu bản kính hiển vi, ảnh chụp kính hiển vi và ảnh chụp điện tử
nêu rằng nước là thành phần chính của máu và dịch mô và liên hệ các tính chất của nước với vai trò vận chuyển ở động vật có vú, giới hạn ở tác dụng dung môi và nhiệt dung riêng cao
nêu chức năng của dịch mô (tissue fluid) và mô tả quá trình hình thành dịch mô trong mạng lưới mao mạch (capillary network)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Mammals have a closed double circulation. "Closed" means the blood stays inside blood vessels 血管 the whole time. "Double" means the blood passes through the heart 心脏 twice for each full trip around the body. This gives two linked loops, so we call it a double circulation 双循环 and the whole thing a circulatory system 循环系统:
the pulmonary circulation 肺循环 carries blood from the heart to the lungs and back.
the systemic circulation 体循环 carries blood from the heart to the rest of the body and back.
Blood travels in this order: arteries 动脉 → arterioles 小动脉 → capillaries 毛细血管 → venules 小静脉 → veins 静脉.
The main vessels are:
the pulmonary artery 肺动脉 — carries blood low in oxygen 氧气 from the heart to the lungs.
the pulmonary vein 肺静脉 — carries oxygen-rich blood from the lungs back to the heart.
the aorta 主动脉 — the big artery that carries oxygen-rich blood from the heart to the body.
the vena cava 腔静脉 — the big vein that returns oxygen-poor blood from the body to the heart.
How the vessels suit their jobs
Vessel
Structure
Function
artery
thick wall of muscle 肌肉 and elastic 弹性 fibres; narrow lumen 管腔 (the space inside)
carries blood at high pressure away from the heart; elastic walls stretch and recoil to smooth the flow; muscle controls the flow
capillary
wall just one cell thick; very narrow
short distance for exchange of substances between blood and cells
vein
thin wall; wide lumen; has valves 瓣膜
returns blood at low pressure to the heart; valves stop blood flowing backwards
Blood cells
You should recognise: red blood cells 红细胞 (which carry oxygen), and three white blood cells — monocytes 单核细胞, neutrophils 中性粒细胞 and lymphocytes 淋巴细胞.
Water, plasma and tissue fluid
Water is the main part of blood. It is a good solvent 溶剂, so it carries dissolved substances, and it has a high specific heat capacity 比热容, so the blood's temperature stays steady.
At the start of a capillary, the high blood pressure pushes liquid (but not the cells or large proteins) out of the plasma 血浆 and through the capillary wall. This liquid around the cells is tissue fluid 组织液. It supplies the cells with oxygen and glucose and carries waste away. Most of it returns to the capillary at the far end, where the pressure is lower.
Tiếng Việt
Động vật có vú có tuần hoàn kép kín. "Kín" có nghĩa là máu luôn ở bên trong mạch máu. "Kép" có nghĩa là máu đi qua tim hai lần cho mỗi vòng đi hết cơ thể. Điều này tạo thành hai vòng khép kín liên kết, vì vậy ta gọi nó là tuần hoàn kép và toàn bộ hệ thống là hệ tuần hoàn:
chu kỳ phổi vận chuyển máu từ tim đến phổi và quay trở lại.
chu kỳ hệ thống vận chuyển máu từ tim đến phần còn lại của cơ thể và quay trở lại.
Máu di chuyển theo thứ tự: động mạch → tiểu động mạch → mao mạch → tiểu tĩnh mạch → tĩnh mạch.
Tuần hoàn kép: chu kỳ phổi đi đến phổi, chu kỳ hệ thống đi đến cơ thể; máu đi qua tim hai lần
Các mạch máu chính là:
động mạch phổi — mang máu thiếu oxy từ tim đến phổi.
tĩnh mạch phổi — mang máu giàu oxy từ phổi quay về tim.
aorta — động mạch lớn mang máu giàu oxy từ tim đến cơ thể.
tĩnh mạch chủ — tĩnh mạch lớn trả máu thiếu oxy từ cơ thể về tim.
Cách các mạch phù hợp với nhiệm vụ của chúng
Mạch
Cấu trúc
Chức năng
động mạch
thành dày gồm cơ và sợi đàn hồi; lòng hẹp (khoảng trống bên trong)
mang máu dưới áp suất cao ra khỏi tim; thành đàn hồi co giãn và đàn hồi lại để làm mượt dòng chảy; cơ điều khiển dòng chảy
mao mạch
thành chỉ dày một lớp tế bào; rất hẹp
khoảng cách ngắn để trao đổi chất giữa máu và tế bào
tĩnh mạch
thành mỏng; lòng rộng; có van
trả máu dưới áp suất thấp về tim; van ngăn máu chảy ngược
Một động mạch có thành dày và lòng hẹp; một tĩnh mạch có thành mỏng, lòng rộng và van; một mao mạch dày một lớp tế bào
Các tế bào máu
Bạn cần nhận biết: tế bào hồng cầu (mang oxy), và ba loại tr bạch cầu — monocyte, neutrophil và lymphocyte.
Mô blood smear nhuộm màu: nhiều tế bào hồng cầu nhỏ, cộng thêm một lymphocyte (ở trung tâm) và neutrophil (nhân phân thùy) — các tế bào trắng lớn hơn và có nhân
Nước, huyết tương và dịch mô
Nước là thành phần chính của máu. Nó là dung môi tốt, do đó mang các chất tan, và có nhiệt dung riêng cao, nên nhiệt độ của máu duy trì ổn định.
Ở đầu mao mạch, áp suất máu cao đẩy chất lỏng (nhưng không phải tế bào hay protein lớn) ra khỏi huyết tương và xuyên qua thành mao mạch. Chất lỏng bao quanh tế bào này là dịch mô. Nó cung cấp oxy và glucose cho tế bào và mang chất thải đi. Phần lớn dịch này trở lại mao mạch ở cuối xa, nơi áp suất thấp hơn.
Áp suất cao ở đầu động mạch đẩy chất lỏng ra để tạo dịch mô; phần lớn quay trở lại ở đầu tĩnh mạch
Explore · Khám phá
Double circulation · Tuần hoàn kép
Follow one red blood cell around the loop. It passes through the heart twice each circuit — once to the lungs, once to the body. · Theo dõi một tế bào hồng cầu quanh vòng tuần hoàn. Nó đi qua tim hai lần trong mỗi vòng — một lần đến phổi, một lần đến cơ thể.
Transport of oxygen and carbon dioxide · Vận chuyển oxy và carbon dioxide
Syllabus · Chương trình
English
describe the role of red blood cells in transporting oxygen and carbon dioxide with reference to the roles of: • haemoglobin • carbonic anhydrase • the formation of haemoglobinic acid • the formation of carbaminohaemoglobin
describe the chloride shift and explain the importance of the chloride shift
describe the role of plasma in the transport of carbon dioxide
describe and explain the oxygen dissociation curve of adult haemoglobin
explain the importance of the oxygen dissociation curve at partial pressures of oxygen in the lungs and in respiring tissues
describe the Bohr shift and explain the importance of the Bohr shift
Tiếng Việt
mô tả vai trò của tế bào hồng cầu trong việc vận chuyển oxy (oxygen) và carbon dioxide (carbon dioxide) với đề cập đến các vai trò của: • hemoglobin (haemoglobin) • carbonic anhydrase (carbonic anhydrase) • sự hình thành axit hemoglobin (haemoglobinic acid) • sự hình thành carbaminohemoglobin (carbaminohaemoglobin)
mô tả chuyển dịch clorua (chloride shift) và giải thích tầm quan trọng của chuyển dịch clorua
mô tả vai trò của huyết tương trong việc vận chuyển carbon dioxide
mô tả và giải thích đường phân ly oxy (oxygen dissociation curve) của hemoglobin người trưởng thành
giải thích tầm quan trọng của đường phân ly oxy tại áp suất riêng phần của oxy trong phổi và trong các mô đang hô hấp
mô tả chuyển dịch Bohr (Bohr shift) và giải thích tầm quan trọng của chuyển dịch Bohr
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Carrying oxygen
Oxygen is carried by haemoglobin 血红蛋白 in the red blood cells. We show how well haemoglobin holds oxygen with the oxygen dissociation curve 氧解离曲线. This S-shaped graph plots the saturation 饱和度 (how full of oxygen the haemoglobin is) against the partial pressure 分压 of oxygen:
where the partial pressure of oxygen is high (in the lungs), haemoglobin loads up and becomes almost fully saturated.
where it is low (in respiring tissues), haemoglobin unloads its oxygen for the cells to use.
The Bohr shift
When tissues are very active, they release more carbon dioxide 二氧化碳, which lowers the pH. This makes haemoglobin release oxygen more easily, so the curve moves to the right. This helpful change is the Bohr shift 波尔位移: oxygen is given up exactly where it is most needed.
Carrying carbon dioxide
A little carbon dioxide dissolves straight into the plasma, but most is carried after a reaction inside the red blood cells:
the enzyme 酶carbonic anhydrase 碳酸酐酶 speeds up the reaction of carbon dioxide with water to make carbonic acid.
the carbonic acid splits into hydrogen ions and hydrogencarbonate ions 碳酸氢根离子.
the hydrogencarbonate ions move out into the plasma. This is the main way carbon dioxide is carried.
to keep the charge balanced, chloride ions 氯离子 move into the red blood cells. This movement is the chloride shift 氯转移.
the hydrogen ions join haemoglobin to form haemoglobinic acid 血红蛋白酸; this mops up the hydrogen ions and keeps the pH steady.
Some carbon dioxide also joins haemoglobin directly to form carbaminohaemoglobin 氨甲酰血红蛋白.
Worked example. At the lungs the partial pressure of oxygen is about $12\ \text{kPa}$ and haemoglobin is about 98% saturated; in an exercising muscle it is about $3\ \text{kPa}$ and saturation falls to about 40%. How much oxygen is unloaded, and why is the curve S-shaped? Subtract the saturations: $98 - 40 =$58% of the haemoglobin's oxygen is released in the muscle. The S shape comes from cooperative binding - the first oxygen to bind changes haemoglobin's shape so the next ones bind more easily, which is why the middle of the curve is so steep. That steepness is the point: a small fall in partial pressure in a respiring tissue causes a large release of oxygen. The extra carbon dioxide in an exercising muscle lowers the pH and shifts the curve right, so even more is unloaded at the same partial pressure - that is the Bohr shift doing its job.
Tiếng Việt
Mang oxy
Oxy được vận chuyển bởi haemoglobin trong các tế bào hồng cầu. Chúng ta xem xét khả năng giữ oxy của haemoglobin thông qua đường phân ly oxy. Đồ thị hình chữ S này biểu diễn độ bão hòa (mức độ bão hòa oxy của haemoglobin) theo phần áp của oxy:
nơi phần áp oxy cao (trong phổi), haemoglobin hấp thụ và gần như bão hòa hoàn toàn.
nơi nó thấp (trong các mô đang hô hấp), haemoglobin nhả oxy để các tế bào sử dụng.
Sự dịch chuyển Bohr
Khi các mô hoạt động mạnh, chúng giải phóng nhiều carbon dioxide hơn, làm giảm pH. Điều này khiến haemoglobin nhả oxy dễ dàng hơn, do đó đường cong dịch chuyển sang phải. Sự thay đổi có lợi này là sự dịch chuyển Bohr: oxy được nhả ra đúng nơi cần thiết nhất.
Haemoglobin hấp thụ oxy trong phổi và nhả ra ở các mô; sự dịch chuyển Bohr đẩy đường cong sang phải để nhả nhiều oxy hơn
Vận chuyển carbon dioxide
Một ít carbon dioxide tan trực tiếp vào huyết tương, nhưng phần lớn được vận chuyển sau một phản ứng bên trong tế bào hồng cầu:
enzymecarbonic anhydrase xúc tác phản ứng giữa carbon dioxide và nước để tạo ra axit carbonic.
axit carbonic phân tách thành ion hydro và ion hydrogencarbonate.
các ion hydrogencarbonate di chuyển ra ngoài huyết tương. Đây là cách chính để vận chuyển carbon dioxide.
để duy trì cân bằng điện tích, ion clorua di chuyển vào tế bào hồng cầu. Sự di chuyển này gọi là sự dịch chuyển clorua.
các ion hydro liên kết với haemoglobin để tạo thành axit haemoglobinic; điều này hấp thụ các ion hydro và giữ cho pH ổn định.
Một số carbon dioxide cũng liên kết trực tiếp với haemoglobin để tạo thành carbaminohaemoglobin.
Hầu hết CO₂ di chuyển dưới dạng ion hydrogencarbonate; sự dịch chuyển clorua giữ cân bằng điện tích và haemoglobin hấp thụ H⁺
Ví dụ minh họa. Tại phổi, phần áp oxy khoảng $12\ \text{kPa}$ và haemoglobin bão hòa khoảng 98%; trong cơ bắp đang vận động, nó khoảng $3\ \text{kPa}$ và độ bão hòa giảm xuống còn khoảng 40%. Có bao nhiêu oxy được nhả ra, và tại sao đường cong lại có hình chữ S? Trừ độ bão hòa: $98 - 40 =$58% lượng oxy của haemoglobin được nhả ra ở cơ bắp. Hình chữ S đến từ liên kết cộng hưởng - phân tử oxy đầu tiên liên kết làm thay đổi hình dạng của haemoglobin để những phân tử tiếp theo liên kết dễ dàng hơn, đó là lý do tại sao phần giữa của đường cong dốc đến vậy. Độ dốc đó chính là điểm mấu chốt: một sự giảm nhỏ phần áp trong mô hô hấp gây ra sự nhả lớn oxy. Lượng carbon dioxide dư thừa trong cơ bắp đang vận động làm giảm pH và đẩy đường cong sang phải, vì vậy còn nhiều oxy hơn được nhả ra ở cùng một phần áp - đó là sự dịch chuyển Bohr đang phát huy tác dụng.
Explore · Khám phá
How blood carries oxygen · Cách máu mang oxy
Haemoglobin picks up oxygen where there is lots of it (the lungs) and releases it where there is little (the tissues). · Haemoglobin thu nhận oxy nơi có nhiều (phổi) và giải phóng nơi có ít (các mô).
describe the external and internal structure of the mammalian heart
explain the differences in the thickness of the walls of the: • atria and ventricles • left ventricle and right ventricle
describe the cardiac cycle, with reference to the relationship between blood pressure changes during systole and diastole and the opening and closing of valves
explain the roles of the sinoatrial node, the atrioventricular node and the Purkyne tissue in the cardiac cycle (knowledge of nervous and hormonal control is not expected)
Tiếng Việt
mô tả cấu trúc bên ngoài và bên trong của tim động vật có vú (mammalian heart)
giải thích sự khác biệt về độ dày của thành tim giữa: • nhĩ (atria) và ** thất (ventricles)** • ** thất trái (left ventricle)** và ** thất phải (right ventricle)**
mô tả chu kỳ tim (cardiac cycle), với đề cập đến mối quan hệ giữa sự thay đổi áp suất máu trong thu縮 (systole) và nở (diastole) cũng như sự mở và đóng của van (valves)
giải thích vai trò của nút xoang (sinoatrial node), nút nhĩ thất (atrioventricular node) và dây Purkyne (Purkyne tissue) trong chu kỳ tim (không yêu cầu kiến thức về kiểm soát thần kinh và nội tiết)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Structure
The heart has four chambers. The two upper chambers are the atria 心房 (singular: atrium); they have thin walls because they only push blood down into the chambers below. The two lower chambers are the ventricles 心室; they have thick muscular walls because they pump blood out of the heart.
The left ventricle wall is thicker than the right ventricle wall, because the left side must pump blood all the way round the body, while the right side only pumps to the nearby lungs.
The cardiac cycle
One heartbeat is the cardiac cycle 心动周期. It has two parts: systole 收缩期 (when heart muscle contracts) and diastole 舒张期 (when it relaxes and fills). When a chamber contracts, the pressure inside rises; this pressure change opens and closes the valves so that blood flows one way only.
Controlling the heartbeat
The heart sets its own rhythm:
the sinoatrial node 窦房结 in the right atrium is the pacemaker. It sends out a wave of electrical excitation that spreads across the atria and makes them contract.
the atrioventricular node 房室结 picks up the wave, holds it back for a moment (so the atria empty first), then passes it on.
the Purkyne tissue 浦肯野组织 carries the wave down and through the ventricle walls, so the ventricles contract from the bottom upwards and push blood out.
Tiếng Việt
Cấu trúc
Tim có bốn buồng. Hai buồng trên là nhĩ (số ít: atrium); chúng có thành mỏng vì chỉ đẩy máu xuống các buồng phía dưới. Hai buồng dưới là tâm thất; chúng có thành cơ dày vì bơm máu ra khỏi tim.
Thành tâm thất trái dày hơn thành tâm thất phải, vì bên trái phải bơm máu đi khắp cơ thể, trong khi bên phải chỉ bơm đến phổi gần đó.
Bốn buồng, van và các mạch máu chính; thành tâm thất trái là dày nhất
Chu kỳ tim
Một nhịp đập là chu kỳ tim. Nó có hai phần: kỳ thu (khi cơ tim co bóp) và kỳ giãn (khi nó thư giãn và nạp máu). Khi một buồng co bóp, áp suất bên trong tăng lên; sự thay đổi áp suất này đóng mở các van để máu chỉ chảy theo một hướng.
Áp suất tâm thất tăng vọt trong kỳ thu và đẩy máu vào động mạch chủ; van mở hoặc đóng bất cứ khi nào hai đường cong áp suất giao nhau
Kiểm soát nhịp tim
Tim tự đặt nhịp điệu của mình:
nút xoang trong nhĩ phải là bộ tạo nhịp. Nó gửi ra một sóng kích thích điện lan truyền khắp các nhĩ và khiến chúng co bóp.
nút nhĩ thất nhận lấy sóng này, giữ lại một lúc (để nhĩ đổ máu hết trước), sau đó truyền tiếp.
dây dẫn Purkyne mang sóng đi xuống và xuyên qua thành tâm thất, giúp tâm thất co bóp từ dưới lên trên và đẩy máu ra ngoài.
Nút xoong đặt nhịp; sóng truyền đến nút nhĩ thất, sau đó dây dẫn Purkyne khiến tâm thất co bóp từ dưới lên
Explore · Khám phá
Explore the heart · Khám phá tim
Tap each part. The right side pumps blood to the lungs; the thicker-walled left side pumps it round the whole body. · Chạm vào từng bộ phận. Bên phải bơm máu đến phổi; bên trái có thành dày hơn bơm máu quanh toàn bộ cơ thể.
Explore · Khám phá
The cardiac cycle · Chu kỳ tim
Step through one heartbeat — atria contract, then ventricles contract, then everything relaxes and refills. · Phân tích từng bước một nhịp đập tim — nhĩ co bóp, sau đó thất co bóp, rồi tất cả giãn nở và nạp đầy.
Explore · Khám phá
The cardiac cycle · Chu kỳ tim
Step through one heartbeat. Pressure changes open and close the valves so blood always flows one way. · Bước qua một nhịp tim. Sự thay đổi áp lực mở và đóng van để máu luôn chảy một chiều.
Trace the double circulation and name the chambers, valves and vessels; the left ventricle wall is thicker (pumps further at higher pressure).
Read the cardiac-cycle pressure graph: a valve opens/closes when the pressures across it cross over.
Explain the oxygen dissociation curve (S-shaped) and the Bohr shift (more CO2 shifts it right, unloading more O2 to active tissue).
Most CO2 is carried as hydrogencarbonate (via the chloride shift).
Tiếng Việt
Vẽ lại vòng tuần hoàn kép và nêu tên các buồng, van và mạch máu; thành tâm thất trái dày hơn (bơm xa hơn với áp suất cao hơn).
Đọc đồ thị áp suất chu kỳ tim: van mở/đóng khi áp suất vượt qua nhau.
Giải thích đường phân ly oxy (hình chữ S) và sự dịch chuyển Bohr (nhiều CO2 hơn sẽ đẩy đường cong sang phải, giải phóng nhiều O2 hơn vào mô đang hoạt động).
Phần lớn CO2 được vận chuyển dưới dạng hydrogencacbonat (thông qua sự dịch chuyển clorua).
describe the structure of the human gas exchange system, limited to: • lungs • trachea • bronchi • bronchioles • alveoli • capillary network
describe the distribution in the gas exchange system of cartilage, ciliated epithelium, goblet cells, squamous epithelium of alveoli, smooth muscle and capillaries
recognise cartilage, ciliated epithelium, goblet cells, squamous epithelium of alveoli, smooth muscle and capillaries in microscope slides, photomicrographs and electron micrographs
recognise trachea, bronchi, bronchioles and alveoli in microscope slides, photomicrographs and electron micrographs and make plan diagrams of transverse sections of the walls of the trachea and bronchus
describe the functions of ciliated epithelial cells, goblet cells and mucous glands in maintaining the health of the gas exchange system
describe the functions in the gas exchange system of cartilage, smooth muscle, elastic fibres and squamous epithelium
describe gas exchange between air in the alveoli and blood in the capillaries
Tiếng Việt
mô tả cấu trúc của hệ trao đổi khí (gas exchange system) của người, giới hạn ở: • phổi (lungs) • phế quản (trachea) • phế phế quản (bronchi) • tiểu phế quản (bronchioles) • phế nang (alveoli) • mạng lưới mao mạch (capillary network)
mô tả sự phân bố trong hệ trao đổi khí của sụn (cartilage), biểu mô纤毛 (ciliated epithelium), tế bào goblet (goblet cells), biểu mô lát (squamous epithelium) của phế nang, thịt trơn (smooth muscle) và mao mạch
nhận diện sụn, biểu mô纤毛, tế bào goblet, biểu mô lát của phế nang, thịt trơn và mao mạch trong tiêu bản kính hiển vi, ảnh chụp kính hiển vi và ảnh chụp điện tử
nhận diện phế quản, phế phế quản, tiểu phế quản và phế nang trong tiêu bản kính hiển vi, ảnh chụp kính hiển vi và ảnh chụp điện tử và vẽ sơ đồ mặt cắt ngang của thành phế quản và phế phế quản
mô tả chức năng của tế bào biểu mô纤毛, tế bào goblet và tuyến nhầy (mucous glands) trong việc duy trì sức khỏe của hệ trao đổi khí
mô tả chức năng trong hệ trao đổi khí của sụn, thịt trơn, sợi đàn hồi và biểu mô lát
mô tả quá trình trao đổi khí giữa không khí trong phế nang và máu trong mao mạch
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Your body needs to take in oxygen and get rid of carbon dioxide. This swap happens in the gas exchange 气体交换 system. Air follows this path into the body:
down the trachea 气管 (the windpipe),
into two bronchi 支气管 (one to each lung),
into many smaller bronchioles 细支气管,
and finally into tiny air sacs called alveoli 肺泡, deep in the lungs 肺.
Each alveolus is wrapped in a network of capillaries 毛细血管, so air and blood are brought very close together.
The human lungs, where gas exchange takes place across millions of alveoliAir passes down the trachea, into the bronchi and bronchioles, to the alveoli
Explore · Khám phá
Explore the airways · Khám phá đường hô hấp
Tap each part. Air branches from the trachea down to the tiny alveoli, where gas exchange happens. · Nhấn vào từng phần. Khí phân nhánh từ khí quản xuống các phế nang nhỏ bé, nơi diễn ra trao đổi khí.
holds the airway open so it cannot collapse when you breathe in
ciliated epithelium 纤毛上皮
lining the trachea and bronchi
tiny hairs called cilia 纤毛 beat to sweep mucus 黏液 up towards the throat, away from the lungs
goblet cells 杯状细胞 and mucous glands 黏液腺
in the lining of the airways
make the mucus, which traps dust and microbes 微生物 that you breathe in
smooth muscle 平滑肌
in the walls of bronchi and bronchioles
contracts to make the airway narrower
elastic fibres 弹性纤维
in the airway and alveolus walls
stretch when you breathe in, then spring back to help push air out
squamous epithelium 扁平上皮
the very thin, flat lining of the alveoli
gives a very short distance for gases to cross
The cilia, goblet cells and mucous glands work together to keep the lungs clean and healthy: the mucus traps dirt and microbes, and the cilia carry it away to be swallowed.
A section through the airway wall: cilia and goblet cells line the lumen, with smooth muscle and supporting cartilage behindGoblet cells make mucus that traps dust and microbes; the cilia sweep it up to the throat
The alveoli are excellent surfaces for exchanging gases, because they have:
a very large total surface area (millions of tiny sacs),
very thin walls — the squamous epithelium of the alveolus and the capillary wall are each only one cell thick, so the distance to cross is tiny,
a rich blood supply from the capillary network,
a moist lining, so gases dissolve before crossing.
Gases move by diffusion 扩散 down their concentration gradients 浓度梯度:
oxygen 氧气 is at a high concentration in the alveolar air and a low concentration in the blood, so it diffuses from the air into the blood.
carbon dioxide 二氧化碳 is at a high concentration in the blood and a low concentration in the alveolar air, so it diffuses from the blood into the air to be breathed out.
Across the thin, moist wall, oxygen diffuses into the blood and carbon dioxide diffuses out
Under the microscope, real lung tissue looks like a fine pink lace. The many open spaces are the alveoli, and the thin pink lines between them are the walls where gas exchange happens:
Real lung tissue stained for the microscope: the open spaces are alveoli and the thin pink walls are where gases cross; a small airway sits in the centre
Breathing keeps fresh air in the alveoli, and the flowing blood keeps carrying gases away. Both of these keep the concentration gradients steep, so gas exchange stays fast.
Worked example. Use Fick's law to explain why the alveoli allow such rapid gas exchange. Fick's law makes the rate of diffusion proportional to
so a fast rate needs all three terms working for it. Surface area: millions of alveoli give a huge total area, roughly $70\ \text{m}^2$. Diffusion distance: the alveolar epithelium and the capillary endothelium are each one flattened cell thick, so oxygen crosses in under $1\ \mu\text{m}$. Concentration difference: ventilation constantly refreshes the air while the circulation constantly carries oxygenated blood away, so a steep gradient is maintained. Tie each adaptation to the term of the equation it serves - listing "big surface area, thin walls, good blood supply" without linking them to Fick's law is the weaker answer.
Explore · Khám phá
At the alveolus · Tại phế nang
Tap each part. Oxygen and carbon dioxide swap across a wall just one cell thick, between the air and the blood. · Nhấn vào từng phần. Oxy và carbon dioxide hoán đổi qua một tường chỉ dày một tế bào, giữa không khí và máu.
Link each alveolar feature to fast diffusion: large surface area, thin (one-cell) walls, moist surface, good blood supply — a "surface area, short distance, steep gradient" answer.
Match airway tissue to function: cartilage (holds airways open), ciliated + goblet cells (trap and sweep mucus), smooth muscle and elastic fibres.
Frame answers with Fick's law ideas: rate $\propto$ surface area $\times$ concentration difference $\div$ distance.
What causes infectious disease · Nguyên nhân gây bệnh truyền nhiễm
Syllabus · Chương trình
English
state that infectious diseases are caused by pathogens and are transmissible
state the name and type of pathogen that causes each of the following diseases: • cholera – caused by the bacterium Vibrio cholerae • malaria – caused by the protoctists Plasmodium falciparum, Plasmodium malariae, Plasmodium ovale and Plasmodium vivax • tuberculosis (TB) – caused by the bacteria Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis • HIV/AIDS – caused by the human immunodeficiency virus (HIV)
explain how cholera, malaria, TB and HIV are transmitted
discuss the biological, social and economic factors that need to be considered in the prevention and control of cholera, malaria, TB and HIV (details of the life cycle of the malarial parasite are not expected)
Tiếng Việt
nêu rõ các bệnh truyền nhiễm do mầm bệnh gây ra và có khả năng lây lan
nêu tên và loại mầm bệnh gây ra mỗi bệnh sau đây: • bệnh tả – do vi khuẩn Vibrio cholerae gây ra • bệnh sốt rét – do protoctists Plasmodium falciparum, Plasmodium malariae, Plasmodium ovale và Plasmodium vivax gây ra • bệnh lao (TB) – do vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis và Mycobacterium bovis gây ra • HIV/AIDS – do virus suy giảm miễn dịch ở người (HIV) gây ra
giải thích cách tả, sốt rét, TB và HIV được lây truyền
thảo luận về các yếu tố sinh học, xã hội và kinh tế cần xem xét trong việc phòng ngừa và kiểm soát tả, sốt rét, TB và HIV (chi tiết về chu kỳ sống của ký sinh trùng sốt rét không yêu cầu)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An infectious disease 传染病 is caused by a pathogen 病原体 — an organism that lives in or on a host and causes harm. Infectious diseases are transmissible: the pathogen can be transmitted 传播 (passed) from one person to another.
You need to know four diseases, the pathogen that causes each, and how each spreads.
Disease
Pathogen and type
How it spreads
cholera 霍乱
the bacterium 细菌Vibrio cholerae
drinking water or food contaminated 污染 with faeces 粪便 (human waste)
malaria 疟疾
the protoctist 原生生物Plasmodium
the bite of an infected mosquito 蚊子, which acts as a vector 媒介 (a carrier of the pathogen); also through infected blood
tuberculosis (TB) 结核病
the bacterium Mycobacterium
tiny airborne droplets 飞沫 from coughs and sneezes; spreads fast where people are crowded
HIV/AIDS
the virus 病毒 HIV (which leads to AIDS 艾滋病)
unprotected sex, infected blood (for example shared needles), and from mother to baby
HIV infects and destroys certain white blood cells, so it slowly weakens the body's immune system 免疫系统.
Tiếng Việt
Một bệnh truyền nhiễm được gây ra bởi một mầm bệnh — là sinh vật sống bên trong hoặc trên cơ thể chủ và gây hại. Các bệnh truyền nhiễm có tính lây lan: mầm bệnh có thể được truyền (chuyển) từ người này sang người khác.
Bạn cần biết bốn căn bệnh, mầm bệnh gây ra từng bệnh, và cách mỗi bệnh lây lan.
Bệnh
Mầm bệnh và loại
Cách lây lan
sốt ruột
vi khuẩnVibrio cholerae
uống nước hoặc ăn thực phẩm nhiễmphân (chất thải của người)
sốt rét
sinh vật nguyên sinhPlasmodium
vết cắn của con muỗi bị nhiễm, đóng vai trò làm véc-tơ (ngmedium mang mầm bệnh); cũng qua máu bị nhiễm
lao (TB)
vi khuẩn Mycobacterium
những giọt nhỏ bay trong không khí từ ho và hắt hơi; lây lan nhanh ở nơi đông người
HIV/AIDS
virus HIV (dẫn đến AIDS)
quan hệ tình dục không an toàn, máu nhiễm (ví dụ dùng chung kim), và từ mẹ sang con
HIV xâm nhiễm và phá hủy một số tế bào bạch cầu, do đó nó làm suy yếu dần hệ miễn dịch của cơ thể.
Vi khuẩn Mycobacterium (các que màu đỏ) gây bệnh lao, được nhuộm trong mẫu đờmSinh vật nguyên sinh Plasmodium (các vòng nhỏ màu tối) gây sốt rét, sống bên trong tế bào hồng cầuSốt rét cần véc-tơ là muỗi: ký sinh trùng truyền từ người sang muỗi rồi sang người khác qua mỗi lần cắn — đó là lý do kiểm soát nhắm vào muỗi
Explore · Khám phá
Infectious disease route lab · Phòng thí nghiệm về đường lây truyền bệnh truyền nhiễm
Classify disease cases by pathogen and route of transmission. · Phân loại các trường hợp bệnh theo tác nhân gây bệnh và đường lây truyền.
Explore · Khám phá
Disease control chain · Chuỗi kiểm soát bệnh
Follow how prevention breaks the chain of infection. · Quan sát cách phòng ngừa cắt đứt chuỗi lây nhiễm.
Preventing and controlling these diseases · Phòng ngừa và kiểm soát các bệnh này
English
Control has biological, social and economic sides — the science of the pathogen, people's behaviour and education, and the money and resources available. Examples:
cholera: provide clean water and proper sewage treatment; good hygiene; vaccines 疫苗 in some areas.
malaria: sleep under nets; remove pools of still water where mosquitoes breed; spray insecticides 杀虫剂; take anti-malarial drugs.
TB: find and treat infected people with a long course of antibiotics; give the BCG vaccine; reduce overcrowding; trace contacts of patients.
HIV: use condoms; use clean needles; test donated blood; educate people. There is no cure and no vaccine yet, but drugs can slow the virus down.
In every case, cost (economic), people's willingness to change behaviour (social) and the supply of drugs or vaccines (biological) all affect how well a disease can be controlled.
Tiếng Việt
Kiểm soát có ba khía cạnh sinh học, xã hội và kinh tế — khoa học về mầm bệnh, hành vi và giáo dục của con người, cùng tiền bạc và nguồn lực sẵn có. Ví dụ:
sốt ruột: cung cấp nước sạch và xử lý nước thải đúng cách; vệ sinh tốt; vaccin ở một số khu vực.
sốt rét: ngủ dưới lưới; loại bỏ các vũng nước đọng nơi muỗi sinh sản; phun thuốc trừ sâu; uống thuốc chống sốt rét.
lao: tìm và điều trị người bị nhiễm bằng liệu trình kháng sinh dài; tiêm vaccin BCG; giảm tình trạng quá đông đúc; truy tìm tiếp xúc của bệnh nhân.
HIV: sử dụng bao cao su; dùng kim vô trùng; xét nghiệm máu hiến tặng; giáo dục cộng đồng. Hiện chưa có thuốc chữa và chưa có vaccin, nhưng thuốc có thể làm chậm tiến triển của virus.
Trong mọi trường hợp, chi phí (kinh tế), sự sẵn sàng thay đổi hành vi của mọi người (xã hội) và nguồn cung cấp thuốc hoặc vaccin (sinh học) đều ảnh hưởng đến hiệu quả kiểm soát bệnh.
10.2
Antibiotics · Kháng sinh
Syllabus · Chương trình
English
outline how penicillin acts on bacteria and why antibiotics do not affect viruses
discuss the consequences of antibiotic resistance and the steps that can be taken to reduce its impact
Tiếng Việt
mô tả cách penicillin tác động lên vi khuẩn và tại sao thuốc kháng sinh không ảnh hưởng đến virus
thảo luận về hậu quả của kháng thuốc kháng sinh và các bước có thể thực hiện để giảm thiểu tác động của nó
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An antibiotic 抗生素 is a drug that kills bacteria or stops them growing. For example, penicillin 青霉素 stops bacteria from building their cell walls 细胞壁. As the bacterium grows, its weak wall cannot hold it, so the cell takes in water and bursts.
Antibiotics do not work against viruses. A virus has no cell wall and no chemical reactions of its own to attack — it simply uses the machinery of the host cell. So there is no antibiotic target in a virus.
Tiếng Việt
Một kháng sinh là thuốc tiêu diệt vi khuẩn hoặc ngăn chúng phát triển. Ví dụ, penicillin ngăn vi khuẩn xây dựng thành tế bào. Khi vi khuẩn lớn lên, thành yếu không giữ được cấu trúc nên tế bào hấp thụ nước và vỡ ra.
Penicillin ngăn chặn thành tế bào mới hình thành, khiến vi khuẩn hấp thụ nước và vỡ raCách chúng ta thử nghiệm xem kháng sinh nào hoạt động. Mỗi đĩa giấy chứa một loại kháng sinh khác nhau. Vòng tròn trong suốt cho thấy kháng sinh đó đã tiêu diệt vi khuẩn xung quanh — vòng càng lớn thì thuốc càng hiệu quả. Những đĩa không có vòng tròn là những loại vi khuẩn kháng lại
Kháng sinh không hoạt động đối với virus. Virus không có thành tế bào và không có phản ứng hóa học riêng để tấn công — chúng chỉ sử dụng máy móc của tế bào chủ. Do đó, không có mục tiêu kháng sinh nào trong virus.
Sometimes a mutation 突变 makes a bacterium resistant to an antibiotic, which means the antibiotic no longer kills it. This resistance 耐药性 is a serious problem:
when an antibiotic is used, the non-resistant bacteria die, but any resistant ones survive and multiply. Over time, more and more bacteria carry the resistance.
some infections then become very hard, or impossible, to treat.
Steps to slow resistance down:
only use antibiotics when they are really needed (not for viral illnesses such as colds).
always finish the full course, so no bacteria are left alive.
use the correct antibiotic for the infection.
reduce the heavy use of antibiotics in farming.
Worked example. A patient with influenza is prescribed an antibiotic. Explain why it will not help, and why it is actively harmful. Antibiotics work by attacking structures or processes that bacteria have and human cells do not - penicillin, for instance, blocks cell wall synthesis, so the growing bacterium bursts under osmotic pressure. A virus has no cell wall, no ribosomes of its own and no metabolism: it replicates inside the host's cells using the host's machinery, so there is simply no bacterial target for the drug to attack. Taking it anyway exposes the patient's harmless resident bacteria to the antibiotic, killing the susceptible ones and selecting for resistant ones - which is how resistance spreads through a population. Name the target that is missing: "viruses are not alive" is not the reason and earns nothing.
Tiếng Việt
Đôi khi một đột biến làm cho vi khuẩn kháng lại một loại kháng sinh, nghĩa là kháng sinh đó không còn tiêu diệt nó nữa. Sự kháng này là vấn đề nghiêm trọng:
khi kháng sinh được sử dụng, các vi khuẩn không kháng sẽ chết, nhưng bất kỳ vi khuẩn kháng nào sẽ sống sót và nhân lên. Theo thời gian, ngày càng nhiều vi khuẩn mang đặc tính kháng.
một số infections sau đó trở nên rất khó, hoặc thậm chí không thể, điều trị.
Kháng kháng sinh lan rộng qua chọn lọc tự nhiên: kháng sinh tiêu diệt phần còn lại, nên những kẻ sinh tồn kháng chiếm ưu thế
Các bước để làm chậm quá trình kháng:
chỉ sử dụng kháng sinh khi thực sự cần thiết (không dùng cho bệnh do virus như cảm lạnh).
luôn hoàn thành đủ liều trình, để không còn vi khuẩn nào sống sót.
sử dụng đúng loại kháng sinh cho infection.
giảm việc sử dụng kháng sinh quá mức trong chăn nuôi.
Ví dụ có hướng dẫn. Một bệnh nhân bị cúm được kê đơn thuốc kháng sinh. Giải thích tại sao nó sẽ không giúp ích gì, và tại sao nó lại gây hại thực sự. Thuốc kháng sinh hoạt động bằng cách tấn công các cấu trúc hoặc quá trình mà vi khuẩn có nhưng tế bào người không có - ví dụ như penicillin, ngăn chặn tổng hợp thành tế bào, khiến vi khuẩn đang phát triển nổ tung dưới áp suất thẩm thấu. Một virus không có thành tế bào, không có ribosome riêng và không có trao đổi chất: nó nhân lên bên trong tế bào vật chủ sử dụng bộ máy của vật chủ, do đó không có mục tiêu vi khuẩn nào để thuốc tấn công. Việc uống thuốc dù vậy vẫn làm cho vi khuẩn cư trú vô hại trong cơ thể bệnh nhân tiếp xúc với thuốc kháng sinh, giết chết những con nhạy cảm và lựa chọn ra những con kháng thuốc - đây chính là cách kháng thuốc lây lan trong quần thể. Hãy nêu tên mục tiêu bị thiếu: "virus không phải là sự sống" không phải là lý do và sẽ không nhận điểm.
Explore · Khám phá
How resistance evolves · Cách thức hình thành kháng thuốc
Step through natural selection in fast-forward. The antibiotic kills the rest, so only the resistant bacteria are left to breed. · Đi qua quá trình chọn lọc tự nhiên với tốc độ nhanh. Kháng sinh tiêu diệt những con còn lại, chỉ có vi khuẩn kháng thuốc mới存活 sinh sản.
For each named disease give the pathogen and route (cholera – bacterium, water; malaria – Plasmodium, mosquito vector; also TB, HIV/AIDS).
Explain why antibiotics work on bacteria only (they target cell walls/enzymes, not viruses).
Explain antibiotic resistance as natural selection: a resistant mutant survives and reproduces; reduce it by finishing courses and avoiding overuse.
Tiếng Việt
Đối với mỗi bệnh đã nêu, hãy cung cấp tác nhân gây bệnh và đường lây truyền (tiêu chảy - vi khuẩn, nước; sốt rét - Plasmodium, muỗi trung gian; cũng bao gồm TB, HIV/AIDS).
Giải thích tại sao thuốc kháng sinh chỉ hoạt động trên vi khuẩn (nó nhắm vào thành tế bào/enzyme, không phải virus).
Giải thích kháng thuốc kháng sinh theo chọn lọc tự nhiên: một đột biến kháng thuốc tồn tại và sinh sản; giảm thiểu nó bằng cách hoàn thành liệu trình và tránh lạm dụng.
Phagocytes — the first defence · Đại thực bào — lớp phòng vệ đầu tiên
Syllabus · Chương trình
English
describe the mode of action of phagocytes (macrophages and neutrophils)
explain what is meant by an antigen (see 4.1.3) and state the difference between self antigens and non-self antigens
describe the sequence of events that occurs during a primary immune response with reference to the roles of: • macrophages • B-lymphocytes, including plasma cells • T-lymphocytes, limited to T-helper cells and T-killer cells
explain the role of memory cells in the secondary immune response and in long-term immunity
Tiếng Việt
mô tả cơ chế hoạt động của thể thực bào (macrophage và neutrophil)
giải thích ý nghĩa của antigen (xem 4.1.3) và nêu sự khác biệt giữa antigen tự thân và antigen ngoại lai
mô tả trình tự các sự kiện xảy ra trong phản ứng miễn dịch nguyên phát liên quan đến vai trò của: • macrophage • tế bào lympho B, bao gồm tế bào plasma • tế bào lympho T, giới hạn ở tế bào T trợ giúp và tế bào T tiêu diệt
giải thích vai trò của tế bào nhớ trong phản ứng miễn dịch thứ cấp và miễn dịch lâu dài
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Your immune system 免疫系统 is the set of cells that defends the body against pathogens 病原体. The first cells to act are phagocytes 吞噬细胞, a group of white blood cells that includes macrophages 巨噬细胞 and neutrophils 中性粒细胞.
A phagocyte destroys a pathogen by phagocytosis 吞噬作用: it surrounds the pathogen, takes it inside in a vesicle, and digests it with enzymes. After this, a macrophage displays parts of the pathogen on its own surface, ready to alert other immune cells.
This false-coloured electron micrograph captures the moment in real life: a phagocyte reaching out to grab and engulf rod-shaped bacteria.
Tiếng Việt
Hệ miễn dịch của bạn là tập hợp các tế bào bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh. Những tế bào đầu tiên hành động là đại thực bào, một nhóm bạch cầu bao gồm macrophage và trung tính.
Máu smear: các tế bào染 màu lớn là tế bào bạch cầu, nằm rải rác giữa rất nhiều tế bào hồng cầu
Một đại thực bào tiêu diệt tác nhân gây bệnh bằng phagocytosis (tiêu hóa ngoại bào): nó bao quanh tác nhân gây bệnh, đưa vào bên trong trong một túi bào, và tiêu hóa nó bằng enzyme. Sau đó, một macrophage hiển thị các phần của tác nhân gây bệnh trên bề mặt của chính nó, sẵn sàng cảnh báo các tế bào miễn dịch khác.
Phagocytosis: đại thực bào nuốt chửng tác nhân gây bệnh, tiêu hóa nó, sau đó hiển thị kháng nguyên của nó
Bức ảnh kính hiển vi điện tử giả màu này ghi lại khoảnh khắc trong thực tế: một đại thực bào vươn tay để nắm bắt và nuốt chửng các vi khuẩn hình que.
Một neutrophil thật (màu vàng), một loại đại thực bào, vươn ra để nuốt chửng vi khuẩn hình que (màu cam) bằng phagocytosis
Explore · Khám phá
Phagocytosis · Thực bào
Step through how a phagocyte deals with a pathogen — engulf it, digest it, then display its antigen to call in the rest of the immune system. · Tóm tắt cách bạch cầu thực bào xử lý mầm bệnh — bao bọc nó, phân giải nó, sau đó trưng bày kháng nguyên của nó để huy động thêm hệ miễn dịch.
The primary immune response · Phản ứng miễn dịch sơ cấp
English
The first time a new pathogen enters, the body makes a slow immune response 免疫反应. The main steps are:
a macrophage engulfs the pathogen and displays its antigen.
T-helper cells 辅助性T细胞 recognise that antigen and become active. They release chemicals that switch on other cells.
B-lymphocytes 淋巴细胞 with a matching shape are selected. They divide to form plasma cells 浆细胞, which pour out antibodies 抗体, and memory cells 记忆细胞.
T-killer cells 杀伤性T细胞 destroy the body's own cells that have been infected.
Tiếng Việt
Lần đầu tiên một tác nhân gây bệnh mới xâm nhập, cơ thể tạo ra một phản ứng miễn dịch chậm chạp. Các bước chính là:
một macrophage nuốt chửng tác nhân gây bệnh và hiển thị kháng nguyên của nó.
T-helper cells (tế bào T trợ giúp) nhận biết kháng nguyên đó và trở nên hoạt động. Chúng giải phóng các hóa chất để bật các tế bào khác.
B-lymphocytes (tế bào B) có hình dạng phù hợp được lựa chọn. Chúng phân chia để tạo thành plasma cells (tế bào plasma), tiết ra antibodies (kháng thể), và memory cells (tế bào nhớ).
T-killer cells (tế bào T tiêu diệt) tiêu diệt các tế bào của cơ thể đã bị nhiễm病菌.
Chỉ có B-lymphocyte có hình dạng khớp với kháng nguyên được chọn lọc và nhân đôi — thành plasma cells sản xuất kháng thể và memory cells sống lâu dài
Explore · Khám phá
The primary immune response · Đáp ứng miễn dịch sơ cấp
Step through the first time the body meets a pathogen — slow at first, but it leaves memory cells behind. · Bước qua lần đầu tiên cơ thể gặp mầm bệnh — ban đầu chậm nhưng để lại tế bào nhớ.
Memory cells and long-term immunity · Tế bào nhớ và miễn dịch lâu dài
English
Memory cells stay in the body for years after the infection is over. If the same pathogen enters again, the memory cells start a secondary immune response that is much faster and larger than the first. The pathogen is destroyed before it can make you ill. This is what we mean by long-term immunity.
Tiếng Việt
Tế bào nhớ tồn tại trong cơ thể trong nhiều năm sau khi nhiễm bệnh kết thúc. Nếu cùng một tác nhân gây bệnh xâm nhập lần nữa, các tế bào nhớ bắt đầu một phản ứng miễn dịch thứ cấp nhanh hơn và lớn hơn nhiều so với lần đầu tiên. Tác nhân gây bệnh bị tiêu diệt trước khi nó có thể khiến bạn bị ốm. Đây chính là ý nghĩa của chúng ta về miễn dịch lâu dài.
Phản ứng thứ cấp nhanh hơn và lớn hơn, vì các tế bào nhớ đã sẵn sàng
relate the molecular structure of antibodies to their functions
outline the hybridoma method for the production of monoclonal antibodies
outline the principles of using monoclonal antibodies in the diagnosis of disease and in the treatment of disease
describe the differences between active immunity and passive immunity and between natural immunity and artificial immunity
explain that vaccines contain antigens that stimulate immune responses to provide long-term immunity
explain how vaccination programmes can help to control the spread of infectious diseases
Tiếng Việt
liên hệ cấu trúc phân tử của kháng thể với chức năng của chúng
mô tả phương pháp hybridoma để sản xuất **kháng thể đơn dòng
mô tả các nguyên tắc sử dụng kháng thể đơn dòng trong chẩn đoán bệnh và điều trị bệnh
mô tả sự khác biệt giữa miễn dịch chủ động và miễn dịch thụ động cũng như giữa miễn dịch tự nhiên và miễn dịch nhân tạo
giải thích rằng vắc-xin chứa antigen kích thích phản ứng miễn dịch để cung cấp miễn dịch lâu dài
giải thích cách các chương trình tiêm phòng có thể giúp kiểm soát sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An antibody is a Y-shaped protein made by plasma cells. The two tips of the Y are antigen-binding sites 抗原结合位点. Each site has a special shape, called the variable region 可变区, that fits one antigen only, like a lock and key.
Antibodies help in several ways: they stick to antigens, clump pathogens together so they are easier to deal with, mark pathogens so phagocytes find them, and block harmful toxins.
Tiếng Việt
Một kháng thể là một protein hình chữ Y được tạo bởi tế bào plasma. Hai đầu của hình chữ Y là vị trí liên kết kháng nguyên. Mỗi vị trí có một hình dạng đặc biệt, gọi là vùng biến đổi, vừa khít với một kháng nguyên duy nhất, giống như ổ khóa và chìa khóa.
Kháng thể có hình chữ Y; hai đầu là các vùng biến đổi liên kết với một kháng nguyên cụ thể
Kháng thể hỗ trợ theo nhiều cách: chúng dính vào kháng nguyên, tụ tập các tác nhân gây bệnh lại với nhau để dễ xử lý hơn, đánh dấu các tác nhân gây bệnh để đại thực bào tìm thấy, và chặn các độc tố có hại.
Explore · Khám phá
Inside an antibody · Bên trong một kháng thể
Tap each part. The variable tips bind one specific antigen; the constant stem is the same in every antibody. · Nhấn vào từng phần. Các đầu biến đổi liên kết với một kháng nguyên cụ thể; thân cố định giống nhau ở mọi kháng thể.
A monoclonal antibody 单克隆抗体 is a single type of antibody, all identical. They are made by the hybridoma 杂交瘤 method:
an animal is given an antigen, so it makes B-lymphocytes that produce the wanted antibody.
these B-lymphocytes are fused with tumour cells, which divide endlessly.
the fused cell (the hybridoma) both makes the antibody and divides without stopping, producing large amounts of one identical antibody.
Monoclonal antibodies are used in the diagnosis 诊断 of disease (to detect a specific molecule, as in a pregnancy test) and in treatment (to carry drugs to specific target cells, such as cancer cells).
Tiếng Việt
Một kháng thể đơn dòng là một loại kháng thể duy nhất, tất cả đều giống hệt nhau. Chúng được tạo ra bằng phương pháp hybridoma:
một con vật được tiêm kháng nguyên, để nó tạo ra các B-lymphocyte sản xuất kháng thể mong muốn.
Các tế bào B-lymphocyte này được fuse với các tế bào khối u, những tế bào phân chia vô hạn.
Tế bào đã fuse (hybridoma) vừa sản xuất kháng thể và vừa phân chia không ngừng, tạo ra số lượng lớn một loại kháng thể giống hệt nhau.
Fusing một B-lymphocyte với tế bào ung thư tạo ra hybridoma tiết ra một loại kháng thể đơn dòng (monoclonal) giống hệt nhau
Kháng thể đơn dòng được sử dụng trong chẩn đoán bệnh (để phát hiện một phân tử cụ thể, như trong xét nghiệm thai) và trong điều trị (để vận chuyển thuốc đến các tế bào đích cụ thể, chẳng hạn như tế bào ung thư).
Xét nghiệm thai là ứng dụng của kháng thể đơn dòng. Các kháng thể được cố định tại vạch T và chỉ bắt giữ một phân tử — hormone thai kỳ hCG. Vạch T chỉ chuyển sang màu đỏ nếu có hCG trong nước tiểu; vạch C luôn xuất hiện để chứng minh xét nghiệm đã chạy đúng quy trình
Immunity can be active or passive, and natural or artificial.
active immunity 主动免疫 — your own body meets an antigen and makes its own antibodies and memory cells. It is slow to start but long-lasting.
passive immunity 被动免疫 — ready-made antibodies are given to you from outside. It works at once but does not last, because there are no memory cells.
natural immunity 天然免疫 — gained in a natural way (active: after an infection; passive: antibodies passed from mother to baby).
artificial immunity 人工免疫 — gained on purpose (active: your body is made to respond to a safe dose of antigen; passive: you are injected with ready-made antibodies).
Tiếng Việt
Miễn dịch có thể là chủ động hoặc thụ động, và tự nhiên hoặc nhân tạo.
miễn dịch chủ động — cơ thể bạn gặp antigen và tự sản xuất kháng thể và tế bào nhớ. Quá trình này diễn ra chậm nhưng kéo dài lâu.
miễn dịch thụ động — kháng thể đã sẵn sàng được cung cấp từ bên ngoài. Nó hoạt động ngay lập tức nhưng không kéo dài, vì không có tế bào nhớ.
miễn dịch tự nhiên — thu được theo cách tự nhiên (chủ động: sau khi nhiễm bệnh; thụ động: kháng thể truyền từ mẹ sang con).
miễn dịch nhân tạo — thu được cố ý (chủ động: cơ thể được kích thích phản ứng với liều lượng an toàn của antigen; thụ động: bạn được tiêm kháng thể đã sẵn có).
Miễn dịch chủ động (cơ thể bạn phản ứng) kéo dài; miễn dịch thụ động (antibody có sẵn) diễn ra nhanh nhưng ngắn
A vaccine 疫苗 contains antigens — often a dead or weakened pathogen, or part of one. The antigens trigger a primary immune response and make memory cells, so you gain long-term immunity without becoming ill.
Vaccination 疫苗接种 programmes can control the spread of a disease across a population. If enough people are vaccinated, the pathogen cannot pass easily from person to person. This protects even the people who are not vaccinated, an effect called herd immunity 群体免疫.
Worked example. Classify each as active or passive, natural or artificial: (a) a baby receives antibodies in breast milk; (b) a child is vaccinated against measles; (c) someone recovers from chickenpox; (d) a patient bitten by a snake is given antivenom. Ask two questions each time. Did the person make the antibodies themselves? If yes it is active; if they were handed ready-made ones, it is passive. Did it happen by chance or deliberately? Naturally, or artificially. So (a) is natural passive - ready-made antibodies by a natural route; (b) is artificial active - the vaccine's antigens make the child produce their own; (c) is natural active - the infection made them produce their own; (d) is artificial passive - ready-made antibodies given deliberately. Only active immunity makes memory cells, which is exactly why passive immunity acts immediately but is short-lived.
Tiếng Việt
Một vaccine chứa các antigen — thường là vi sinh vật gây bệnh đã chết hoặc bị yếu hóa, hoặc một phần của chúng. Các antigen kích hoạt đáp ứng miễn dịch sơ cấp và tạo ra tế bào nhớ, giúp bạn có miễn dịch lâu dài mà không bị ốm.
Tiêm phòng có thể kiểm soát sự lây lan của bệnh trong quần thể. Nếu đủ người được tiêm phòng, vi sinh vật gây bệnh sẽ không dễ dàng truyền từ người này sang người khác. Điều này bảo vệ cả những người không được tiêm phòng, hiệu ứng này gọi là miễn dịch bầy đàn.
Miễn dịch đàn: khi đủ người được tiêm phòng, mầm bệnh không thể tiếp cận số ít người chưa được bảo vệ
Ví dụ giải. Phân loại từng trường hợp dưới đây là chủ động hay thụ động, tự nhiên hay nhân tạo: (a) một em bé nhận kháng thể trong sữa mẹ; (b) một đứa trẻ được tiêm phòng chống sởi; (c) ai đó khỏi bệnh thủy đậu; (d) một bệnh nhân bị rắn cắn được cung cấp thuốc giải độc. Hãy đặt hai câu hỏi cho mỗi trường hợp. Người đó có tự sản xuất kháng thể không? Nếu có thì là chủ động; nếu họ được cung cấp sẵn, thì là thụ động. Điều này xảy ra do ngẫu nhiên hay cố ý? Tự nhiên hay nhân tạo. Vì vậy (a) là thụ động tự nhiên - kháng thể sẵn có qua đường tự nhiên; (b) là chủ động nhân tạo - các antigen trong vaccine khiến đứa trẻ tự sản xuất; (c) là chủ động tự nhiên - infection khiến họ tự sản xuất; (d) là thụ động nhân tạo - kháng thể sẵn có được cung cấp cố ý. Chỉ có miễn dịch chủ động mới tạo ra tế bào nhớ, đó chính là lý do tại sao miễn dịch thụ động tác động ngay nhưng lại kéo dài ngắn.
Explore · Khám phá
How a vaccine works · Cách thức hoạt động của vắc-xin
Step through it. A vaccine triggers a primary response and memory cells, so the real pathogen meets a fast, strong defence. · Qua từng bước. Vắc-xin kích thích phản ứng sơ cấp và tế bào nhớ, do đó mầm bệnh thật gặp phải hàng rào bảo vệ nhanh và mạnh.
Why living things need energy · Tại sao sinh vật cần năng lượng
Syllabus · Chương trình
English
outline the need for energy in living organisms, as illustrated by active transport, movement and anabolic reactions, such as those occurring in DNA replication and protein synthesis
describe the features of ATP that make it suitable as the universal energy currency
state that ATP is synthesised by: • transfer of phosphate in substrate-linked reactions • chemiosmosis in membranes of mitochondria and chloroplasts
explain the relative energy values of carbohydrates, lipids and proteins as respiratory substrates
state that the respiratory quotient (RQ) is the ratio of the number of molecules of carbon dioxide produced to the number of molecules of oxygen taken in, as a result of respiration
calculate RQ values of different respiratory substrates from equations for respiration
describe and carry out investigations, using simple respirometers, to determine the RQ of germinating seeds or small invertebrates (e.g. blowfly larvae)
Tiếng Việt
mô tả nhu cầu về năng lượng ở sinh vật sống, minh họa qua vận chuyển chủ động, vận động và các phản ứng đồng hóa, chẳng hạn như những phản ứng xảy ra trong sao chép DNA và tổng hợp protein
mô tả các đặc điểm của ATP khiến nó phù hợp như một đồng tiền năng lượng phổ quát
nêu rõ ATP được tổng hợp bằng cách: • chuyển phosphate trong phản ứng liên kết chất nền • hóa thẩm trên màng ti thể và lục lạp
giải thích giá trị năng lượng tương đối của carbohydrate, lipid và protein như các chất nền hô hấp
nêu rõ chỉ số hô hấp (RQ) là tỷ lệ giữa số phân tử carbon dioxide sinh ra và số phân tử oxy hấp thụ, do quá trình hô hấp
tính toán giá trị RQ của các chất nền hô hấp khác nhau từ phương trình hô hấp
mô tả và tiến hành nghiên cứu, sử dụng dụng cụ đo hô hấp đơn giản, để xác định RQ của hạt đang nảy mầm hoặc động vật không xương sống nhỏ (ví dụ: ấu trùng ruồi)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Cells need a steady supply of energy 能量, which they get from respiration 呼吸作用. Energy is needed for:
active transport 主动运输 (moving substances against a gradient),
movement (for example muscle contraction),
anabolic 合成代谢 reactions — the building of large molecules, such as in DNA replication and protein synthesis.
Tiếng Việt
Tế bào cần nguồn cung cấp năng lượng ổn định, mà chúng nhận được từ hô hấp. Năng lượng cần thiết cho:
vận chuyển chủ động (di chuyển chất ngược chiều gradient),
chuyển động (ví dụ co cơ),
phản ứng tổng hợp — xây dựng các phân tử lớn, chẳng hạn như trong sao chép DNA và tổng hợp protein.
Trong khi tập luyện, cơ bắp cần nguồn cung cấp năng lượng liên tục được giải phóng từ quá trình hô hấp
12.1
ATP — the energy currency · ATP — tiền tệ năng lượng
English
ATP is the molecule that carries energy to where it is needed. It is made from ADP and a phosphate group; when it loses that phosphate again, it releases a small, usable burst of energy. ATP suits this job well, so we call it the universal energy currency:
it releases energy quickly, in small amounts that match a cell's needs.
it is easily made and re-made, again and again.
it is small and soluble, so it moves easily around the cell.
ATP is made in two ways: by direct transfer of a phosphate group in phosphorylation 磷酸化 reactions, and by chemiosmosis 化学渗透 across the membranes of mitochondria 线粒体 and chloroplasts.
Tiếng Việt
ATP là phân tử mang năng lượng đến nơi cần thiết. Nó được tạo thành từ ADP và một nhóm phosphate; khi nó mất đi nhóm phosphate đó, nó giải phóng một đợt năng lượng nhỏ, có thể sử dụng được. ATP phù hợp tốt với nhiệm vụ này, nên ta gọi nó là tiền tệ năng lượng phổ quát:
nó giải phóng năng lượng nhanh chóng, với số lượng nhỏ khớp với nhu cầu của tế bào.
nó dễ dàng được tạo ra và tái tạo, lặp đi lặp lại.
nó nhỏ và tan trong nước, nên di chuyển dễ dàng quanh tế bào.
Hô hấp thêm một phosphate để tạo ATP; tế bào tách nó ra để giải phóng năng lượng
ATP được tạo thành theo hai cách: bằng cách chuyển giao trực tiếp nhóm phosphate trong các phản ứng phosphorylation, và bằng chemiosmosis xuyên qua màng của mitochondria và lục lạp.
Explore · Khám phá
The ATP cycle · Chu kỳ ATP
Step around the loop. ATP is split to release a small burst of energy, then rebuilt by respiration — over and over. · Quanh vòng lặp. ATP bị phân tách để giải phóng một đợt năng lượng nhỏ, sau đó được tổng hợp lại qua hô hấp — liên tục lặp lại.
Respiratory substrates and RQ · Chất nền hô hấp và RQ
English
A respiratory substrate 呼吸底物 is a molecule that is broken down to release energy. Per gram, lipids release the most energy (they have the most hydrogen), proteins are next, and carbohydrates the least.
The respiratory quotient 呼吸商 (RQ) compares the gases exchanged:
$$\text{RQ} = \frac{\text{molecules of carbon dioxide produced}}{\text{molecules of oxygen taken in}}$$
You can work out the RQ from a respiration equation. Carbohydrates give an RQ of about 1.0, lipids about 0.7 and proteins about 0.9.
Worked example. Find the RQ for the aerobic respiration of glucose: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$.
This is why an RQ near $1.0$ suggests the organism is respiring carbohydrate; a lower RQ (about $0.7$) suggests it is using lipid, which needs more oxygen per molecule of $\text{CO}_2$.
A respirometer 呼吸计 measures the oxygen 氧气 taken in by living things, such as germinating 萌发 seeds or small invertebrates 无脊椎动物, and is used to find their RQ.
Tiếng Việt
Một chất nền hô hấp là một phân tử bị phân giải để giải phóng năng lượng. Theo mỗi gam, lipit giải phóng nhiều năng lượng nhất (chúng có nhiều hydro nhất), protein đứng thứ hai và carbohydrate ít nhất.
Lipids giải phóng nhiều năng lượng nhất trên mỗi gam, sau đó là protein, rồi đến carbohydrate
Hệ số hô hấp (RQ) so sánh các khí trao đổi:
$$\text{RQ} = \frac{\text{molecules of carbon dioxide produced}}{\text{molecules of oxygen taken in}}$$
Bạn có thể tính RQ từ phương trình hô hấp. Carbohydrat cho RQ khoảng 1.0, lipid khoảng 0.7 và protein khoảng 0.9.
Ví dụ có hướng dẫn. Tìm RQ cho quá trình hô hấp hiếu khí của glucose: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$.
Đây là lý do tại sao RQ gần $1.0$ gợi ý rằng sinh vật đang hô hấp bằng carbohydrate; RQ thấp hơn (khoảng $0.7$) gợi ý rằng nó đang sử dụng lipid, điều này cần nhiều oxy hơn cho mỗi phân tử $\text{CO}_2$.
Một thiết bị đo hô hấp đo oxy được sinh vật sống như hạt đang nảy mầm hoặc các động vật không xương sống nhỏ hấp thụ, và được dùng để tìm RQ của chúng.
Soda lime hấp thụ CO₂ được thải ra, nên thể tích khí chỉ giảm đi đúng bằng lượng oxy đã dùng — và hạt dịch chuyển vào đúng khoảng cách đó
Explore · Khám phá
Respiratory quotient lab · Phòng thí nghiệm tỷ lệ hô hấp
RQ = CO2 produced / O2 used · RQ = CO2 tạo thành / O2 tiêu thụ
Change oxygen use and see how RQ compares fuels. · Thay đổi lượng oxy tiêu thụ và xem RQ so sánh các nguồn nhiên liệu.
Aerobic respiration: the four stages · Hô hấp hiếu khí: bốn giai đoạn
Syllabus · Chương trình
English
State where each of the four stages in aerobic respiration occurs in eukaryotic cells: • glycolysis in the cytoplasm • link reaction in the mitochondrial matrix • Krebs cycle in the mitochondrial matrix • oxidative phosphorylation on the inner membrane of mitochondria
outline glycolysis as phosphorylation of glucose and the subsequent splitting of fructose 1,6-bisphosphate (6C) into two triose phosphate molecules (3C), which are then further oxidised to pyruvate (3C), with the production of ATP and reduced NAD
explain that, when oxygen is available, pyruvate enters mitochondria to take part in the link reaction
describe the link reaction, including the role of coenzyme A in the transfer of acetyl (2C) groups
outline the Krebs cycle, explaining that oxaloacetate (4C) acts as an acceptor of the 2C fragment from acetyl coenzyme A to form citrate (6C), which is converted back to oxaloacetate in a series of small steps
explain that reactions in the Krebs cycle involve decarboxylation and dehydrogenation and the reduction of the coenzymes NAD and FAD
describe the role of NAD and FAD in transferring hydrogen to carriers in the inner mitochondrial membrane
explain that during oxidative phosphorylation: • hydrogen atoms split into protons and energetic electrons • energetic electrons release energy as they pass through the electron transport chain (details of carriers are not expected) • the released energy is used to transfer protons across the inner mitochondrial membrane • protons return to the mitochondrial matrix by facilitated diffusion through ATP synthase, providing energy for ATP synthesis (details of ATP synthase are not expected) • oxygen acts as the final electron acceptor to form water
describe the relationship between the structure and function of mitochondria using diagrams and electron micrographs
outline respiration in anaerobic conditions in mammals (lactate fermentation) and in yeast cells (ethanol fermentation)
explain why the energy yield from respiration in aerobic conditions is much greater than the energy yield from respiration in anaerobic conditions (a detailed account of the total yield of ATP from the aerobic respiration of glucose is not expected)
explain how rice is adapted to grow with its roots submerged in water, limited to the development of aerenchyma in roots, ethanol fermentation in roots and faster growth of stems
describe and carry out investigations using redox indicators, including DCPIP and methylene blue, to determine the effects of temperature and substrate concentration on the rate of respiration of yeast
describe and carry out investigations using simple respirometers to determine the effect of temperature on the rate of respiration
Tiếng Việt
Nêu vị trí diễn ra của mỗi trong bốn giai đoạn của hô hấp hiếu khí ở tế bào nhân thực: • glycolysis trong tế bào chất • phản ứng liên kết trong ma trận ti thể • chu trình Krebs trong ma trận ti thể • phosphoryl hóa oxy hóa trên màng trong của ti thể
mô tả glycolysis như quá trình phosphoryl hóa glucose và sự phân cắt sau đó của fructose 1,6-bisphosphate (6C) thành hai phân tử triose phosphate (3C), sau đó được oxy hóa tiếp để tạo thành pyruvate (3C), kèm theo sản sinh ATP và NAD khử
giải thích rằng, khi có sẵn oxy, pyruvate sẽ đi vào ti thể để tham gia phản ứng liên kết
mô tả phản ứng liên kết, bao gồm vai trò của coenzyme A trong việc vận chuyển các nhóm acetyl (2C)
mô tả chu trình Krebs, giải thích rằng oxaloacetate (4C) đóng vai trò là chất nhận fragment 2C từ acetyl coenzyme A để tạo thành citrate (6C), sau đó được chuyển đổi trở lại thành oxaloacetate qua một loạt các bước nhỏ
giải thích rằng các phản ứng trong chu trình Krebs liên quan đến decarboxylation và dehydrogenation cũng như sự khử các coenzyme NAD và FAD
mô tả vai trò của NAD và FAD trong việc vận chuyển hydro đến các chất mang trên màng trong ti thể
giải thích rằng trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa: • các nguyên tử hydro phân tách thành proton và electron năng lượng cao • electron năng lượng cao giải phóng năng lượng khi đi qua chuỗi truyền electron (chi tiết về các chất mang không yêu cầu) • năng lượng được giải phóng sử dụng để vận chuyển proton xuyên qua màng trong của ti thể • proton quay trở lại ma trận ti thể thông qua khuếch tán có协助 thông qua ATP synthase, cung cấp năng lượng cho tổng hợp ATP (chi tiết về ATP synthase không yêu cầu) • oxy đóng vai trò là chất nhận electron cuối cùng để tạo thành nước
mô tả mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng của ti thể bằng cách sử dụng sơ đồ và ảnh kính hiển vi điện tử
nêu khung về hô hấp trong điều kiện kỵ khí ở động vật có vú (lên men lactate) và ở tế bào nấm men (lên men ethanol)
giải thích tại sao năng lượng thu được từ hô hấp trong điều kiện hiếu khí lớn hơn nhiều so với năng lượng thu được từ hô hấp trong điều kiện kỵ khí (không yêu cầu tính toán chi tiết tổng số ATP từ hô hấp hiếu khí glucose)
giải thích cách cây lúa thích nghi để phát triển với rễ chìm trong nước, giới hạn ở sự phát triển của cân rỗng trong rễ, lên men ethanol trong rễ và sự phát triển nhanh hơn của thân
mô tả và thực hiện các thí nghiệm sử dụng chất chỉ thị oxy hóa khử, bao gồm DCPIP và methylene blue, để xác định tác động của nhiệt độ và nồng độ cơ chất lên tốc độ hô hấp của nấm men
mô tả và thực hiện các thí nghiệm sử dụng respirometer đơn giản để xác định tác động của nhiệt độ lên tốc độ hô hấp
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Aerobic 有氧 respiration (with oxygen) has four stages, each in a set place in the cell:
Stage
Where it happens
glycolysis 糖酵解
the cytoplasm 细胞质
link reaction 连接反应
the matrix 基质 of the mitochondria
Krebs cycle 克雷布斯循环
the matrix of the mitochondria
oxidative phosphorylation 氧化磷酸化
the inner membrane of the mitochondria
Glycolysis
Glucose 葡萄糖 (6 carbons) is first phosphorylated, using 2 ATP, to form fructose bisphosphate (6C). This 6C molecule is split into two triose phosphate molecules (3C each). These are then oxidised 氧化 to pyruvate 丙酮酸 (3C). Glycolysis makes a net gain of 2 ATP and some reduced 还原 NAD (NAD is a coenzyme 辅酶, a helper molecule).
The link reaction
When oxygen is available, pyruvate enters the mitochondria. There each pyruvate loses a carbon dioxide 二氧化碳 and is turned into a 2-carbon acetyl 乙酰基 group. This group is carried by coenzyme A 辅酶A to form acetyl coenzyme A. Some carbon dioxide is released and NAD is reduced.
The Krebs cycle
The 2C acetyl group joins a 4-carbon molecule, oxaloacetate 草酰乙酸, to make a 6-carbon molecule, citrate 柠檬酸. Citrate is then changed back to oxaloacetate in a series of small steps, ready to accept the next acetyl group. During these steps:
decarboxylation 脱羧 removes carbon as carbon dioxide.
dehydrogenation 脱氢 removes hydrogen, which reduces the coenzymes NAD and FAD.
The reduced NAD and FAD then carry the hydrogen to the carriers in the inner mitochondrial membrane.
Oxidative phosphorylation
This stage makes most of the ATP:
the hydrogen atoms split into protons 质子 and energetic electrons 电子.
the electrons pass along the electron transport chain 电子传递链, releasing energy as they go.
this energy is used to pump protons across the inner membrane.
the protons flow back into the matrix through a channel called ATP synthase ATP合酶. This flow provides the energy to make ATP (this is chemiosmosis).
oxygen is the final electron acceptor: it joins with electrons and protons to form water.
The structure of mitochondria
The inner membrane is folded into cristae 嵴, giving a large surface for the electron transport chain and ATP synthase. The matrix inside holds the substances and helpers for the link reaction and the Krebs cycle.
Tiếng Việt
Hô hấp hiếu khí (có oxy) gồm bốn giai đoạn, mỗi giai đoạn diễn ra ở vị trí xác định trong tế bào:
Giai đoạn
Nơi diễn ra
glycolysis
tế bào chất
phản ứng liên kết
ma trận của ti thể
Chu kỳ Krebs
ma trận của ti thể
phosphoryl hóa oxy hóa
màng trong của ti thể
Bốn giai đoạn và nơi diễn ra của từng giai đoạn; NAD và FAD bị khử mang hydro đến màng trong nơi hầu hết ATP được tạo ra
Glycolysis
Glucose (6 carbon) đầu tiên bị phosphoryl hóa, sử dụng 2 ATP, để tạo fructose bisphosphate (6C). Phân tử 6C này bị chia cắt thành hai phân tử triose phosphate (mỗi loại 3C). Sau đó chúng bị oxid hóa thành pyruvate (3C). Glycolysis tạo ra lợi nhuận ròng là 2 ATP và một số NAD bị khử (NAD là một coenzyme, một phân tử trợ giúp).
Glycolysis tiêu tốn 2 ATP để khởi động nhưng tạo ra 4, nên lợi nhuận ròng là 2 ATP (cùng với NAD bị khử) — và nó không cần oxy
Phản ứng liên kết
Khi có sẵn oxy, pyruvate đi vào ti thể. Tại đó, mỗi pyruvate mất một carbon dioxide và chuyển thành nhóm acetyl 2-carbon. Nhóm này được mang bởi coenzyme AA để tạo acetyl coenzyme A. Một phần carbon dioxide được giải phóng và NAD bị khử.
Chu kỳ Krebs
Nhóm acetyl 2C kết hợp với phân tử 4 carbon, oxaloacetate, để tạo ra phân tử 6 carbon, citrate. Citrate sau đó được chuyển đổi trở lại thành oxaloacetate qua một loạt các bước nhỏ, sẵn sàng chấp nhận nhóm acetyl tiếp theo. Trong các bước này:
decarboxylation loại bỏ carbon dưới dạng carbon dioxide.
dehydrogenation loại bỏ hydro, làm khử các coenzyme NAD và FAD.
NAD và FAD bị khử sau đó mang hydro đến các bộ vận chuyển trên màng trong ti thể.
Mỗi vòng quay giải phóng carbon dioxide (decarboxylation) và NAD, FAD bị khử (dehydrogenation)
Phosphoryl hóa oxy hóa
Giai đoạn này tạo ra phần lớn ATP:
các nguyên tử hydro tách thành proton và electron năng lượng cao.
các electron truyền dọc theo chuỗi truyền electron, giải phóng năng lượng khi di chuyển.
năng lượng này được dùng để bơm proton xuyên qua màng trong.
các proton chảy ngược trở lại ma trận thông qua một kênh gọi là ATP synthase ATP. Dòng chảy này cung cấp năng lượng để tạo ATP (đây là chemiosmosis).
oxy là chất nhận electron cuối cùng: nó kết hợp với electron và proton để tạo nước.
Electron bơm proton (H⁺) vào không gian giữa hai màng; chúng chảy ngược lại qua ATP synthase để tạo ATP (chemiosmosis)
Cấu trúc của ti thể
Màng trong gấp nếp thành cristae, tạo diện tích lớn cho chuỗi truyền electron và ATP synthase. Ma trận bên trong chứa các chất và trợ thủ cho phản ứng liên kết và chu kỳ Krebs.
Hai ti thể thật, được chụp bằng kính hiển vi điện tử. Các sọc tối chạy ngang bên trong là cristae — tất cả sự gấp nếp này chính là yếu tố tạo nên diện tích lớn cho chuỗi truyền electron
Explore · Khám phá
Glycolysis · Quá trình đường phân
Step through it. Glucose is split in the cytoplasm into two pyruvate, for a small net gain of ATP and reduced NAD. · Trải qua từng bước. Glucose bị tách trong tế bào chất thành hai pyruvate, tạo ra một lợi nhuận nhỏ ATP và NAD đã khử.
Explore · Khám phá
The four stages of respiration · Bốn giai đoạn của hô hấp
Step through where ATP comes from. Glucose is broken down in stages; most ATP is made at the last stage. · Bước qua nguồn gốc của ATP. Glucose bị phân giải theo giai đoạn; hầu hết ATP được tạo ra ở giai đoạn cuối.
When there is no oxygen, only glycolysis can run. To keep glycolysis going, the cell must use up the reduced NAD. This happens by fermentation 发酵:
in mammals, pyruvate is turned into lactate 乳酸 (lactate fermentation). The lactate is later broken down when oxygen returns.
in yeast 酵母, pyruvate is turned into ethanol 乙醇 and carbon dioxide (ethanol fermentation).
Anaerobic 无氧 respiration gives far less energy than aerobic respiration. Aerobic respiration also runs the Krebs cycle and oxidative phosphorylation, which release a lot more ATP, while anaerobic respiration gains only the small amount from glycolysis.
Tiếng Việt
Khi không có oxy, chỉ có glycolysis mới hoạt động. Để duy trì glycolysis, tế bào phải tiêu thụ NAD bị khử. Điều này xảy ra qua lên men:
ở động vật có vú, pyruvate được chuyển thành lactate (lên men lactate). Lactate sau đó bị phân hủy khi oxy trở lại.
ở nấm men, pyruvate được chuyển thành ethanol và carbon dioxide (lên men ethanol).
Không có oxy, pyruvate trở thành lactat (động vật có vú) hoặc ethanol (nấm men); quá trình này tái tạo NAD để glycolysis tiếp tục
Hô hấp kỵ khí sinh ra ít năng lượng hơn nhiều so với hô hấp hiếu khí. Hô hấp hiếu khí còn thực hiện chu trình Krebs và phosphoryl hóa oxy hóa, giải phóng rất nhiều ATP, trong khi hô hấp kỵ khí chỉ thu được số lượng nhỏ từ glycolysis.
Explore · Khám phá
Why fermentation matters · Tại sao quá trình lên men quan trọng
Step through it. Without oxygen, fermentation regenerates NAD so glycolysis can keep making a little ATP. · Trải qua từng bước. Không có oxy, quá trình lên men tái sinh NAD để quá trình đường phân có thể tiếp tục tạo ra một ít ATP.
Rice and waterlogged roots · Cây lúa và rễ ngập nước
English
Rice can grow with its roots under water, where there is little oxygen. It is adapted in three ways: it develops aerenchyma 通气组织 (air-filled spaces) in the roots to carry air down; the roots use ethanol fermentation to keep making some ATP; and the stems grow faster to reach the air above the water.
Tiếng Việt
Cây lúa có thể phát triển với phần rễ dưới nước, nơi có rất ít oxy. Cây thích nghi theo ba cách: nó phát triển aerenchyma (khoảng trống chứa không khí) trong rễ để dẫn không khí xuống; các rễ sử dụng lên men ethanol để tiếp tục sản xuất một ít ATP; và thân cây grows nhanh hơn để vươn lên trên mặt nước.
Rễ của một loài cây sống trong nước, nhìn dưới mặt cắt ngang. Các khoảng trống màu trắng lớn chính là aerenchyma — các kênh dẫn khí nối liền nhau giúp oxy khuếch tán sâu xuống tận những chiếc rễ nằm trong bùn thiếu oxy
Investigating the rate of respiration · Khảo sát tốc độ hô hấp
English
A redox indicator 指示剂 such as DCPIP or methylene blue loses its colour when it gains hydrogen from respiring cells. The faster the colour is lost, the faster the yeast is respiring, so you can test the effect of temperature or substrate concentration. A respirometer can also be used to measure how temperature changes the rate of oxygen uptake.
Tiếng Việt
Một chất chỉ thị redox như DCPIP hoặc methylene blue mất màu khi nhận hydro từ các tế bào đang hô hấp. Màu càng mất nhanh thì nấm men càng hô hấp mạnh, do đó bạn có thể kiểm tra ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc nồng độ cơ chất. Một respirometer cũng có thể dùng để đo sự thay đổi tốc độ tiêu thụ oxy theo nhiệt độ.
12.2
Exam tips · Mẹo làm bài thi
English
State where each stage happens and its ATP yield: glycolysis (cytoplasm), link reaction + Krebs (matrix), oxidative phosphorylation (inner membrane, most ATP).
Explain the roles of NAD/FAD (carry hydrogen to the electron transport chain) and of oxygen (the final electron acceptor).
RQ$=$ CO2 produced $\div$ O2 used ($\approx 1.0$ carbohydrate, $0.7$ lipid); know how a respirometer measures it.
Anaerobic respiration gives lactate (animals) or ethanol + CO2 (yeast/plants) and far less ATP (glycolysis only).
Tiếng Việt
Nêu vị trí diễn ra mỗi giai đoạn và năng suất ATP: glycolysis (tế bào chất), phản ứng liên kết + Krebs (ma trận), phosphoryl hóa oxy hóa (màng trong, nhiều ATP nhất).
Giải thích vai trò của NAD/FAD (mang hydro đến chuỗi truyền electron) và của oxy (chất nhận electron cuối cùng).
RQ$=$ CO2 sinh ra $\div$ O2 tiêu thụ ($\approx 1.0$ carbohydrate, $0.7$ lipid); biết cách respirometer đo RQ.
Hô hấp kỵ khí tạo lactat (động vật) hoặc ethanol + CO2 (nấm men/cây) và rất ít ATP (chỉ từ glycolysis).
describe the relationship between the structure of chloroplasts, as shown in diagrams and electron micrographs, and their function
explain that energy transferred as ATP and reduced NADP from the light-dependent stage is used during the light-independent stage (Calvin cycle) of photosynthesis to produce complex organic molecules
state that within a chloroplast, the thylakoids (thylakoid membranes and thylakoid spaces), which occur in stacks called grana, are the site of the light-dependent stage and the stroma is the site of the light-independent stage
describe the role of chloroplast pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, carotene and xanthophyll) in light absorption in thylakoids
interpret absorption spectra of chloroplast pigments and action spectra for photosynthesis
describe and use chromatography to separate and identify chloroplast pigments (reference should be made to $R_f$ values in identification of chloroplast pigments)
state that cyclic photophosphorylation and non-cyclic photophosphorylation occur during the light-dependent stage of photosynthesis
explain that in cyclic photophosphorylation: • only photosystem I (PSI) is involved • photoactivation of chlorophyll occurs • ATP is synthesised
explain that in non-cyclic photophosphorylation: • photosystem I (PSI) and photosystem II (PSII) are both involved • photoactivation of chlorophyll occurs • the oxygen-evolving complex catalyses the photolysis of water • ATP and reduced NADP are synthesised
explain that during photophosphorylation: • energetic electrons release energy as they pass through the electron transport chain (details of carriers are not expected) • the released energy is used to transfer protons across the thylakoid membrane • protons return to the stroma from the thylakoid space by facilitated diffusion through ATP synthase, providing energy for ATP synthesis (details of ATP synthase are not expected)
outline the three main stages of the Calvin cycle: • rubisco catalyses the fixation of carbon dioxide by combination with a molecule of ribulose bisphosphate (RuBP), a 5C compound, to yield two molecules of glycerate 3-phosphate (GP), a 3C compound • GP is reduced to triose phosphate (TP) in reactions involving reduced NADP and ATP • RuBP is regenerated from TP in reactions that use ATP
state that Calvin cycle intermediates are used to produce other molecules, limited to GP to produce some amino acids and TP to produce carbohydrates, lipids and amino acids
Tiếng Việt
mô tả mối quan hệ giữa cấu trúc của lạp lục, như được thể hiện trong sơ đồ và ảnh kính hiển vi điện tử, với chức năng của chúng
giải thích rằng năng lượng được chuyển giao dưới dạng ATP và NADP khử từ giai đoạn phụ thuộc ánh sáng được sử dụng trong giai đoạn không phụ thuộc ánh sáng (chu trình Calvin) của quang hợp để sản xuất các phân tử hữu cơ phức tạp
nêu rằng bên trong lạp lục, các thylakoid (màng thylakoid và không gian thylakoid), vốn xuất hiện theo từng bó gọi là grana, là nơi diễn ra giai đoạn phụ thuộc ánh sáng và stroma là nơi diễn ra giai đoạn không phụ thuộc ánh sáng
mô tả vai trò của sắc tố lạp lục (chlorophyll a, chlorophyll b, carotene và xanthophyll) trong việc hấp thụ ánh sáng tại thylakoid
diễn giải qu phổ hấp thụ của sắc tố lạp lục và qu phổ hoạt động cho quá trình quang hợp
mô tả và sử dụng phân tích sắc tố (chromatography) để tách và xác định sắc tố lạp lục (cần tham khảo $R_f$ giá trị trong việc xác định sắc tố lạp lục)
nêu rằng phosphoryl hóa quang hợp tuần hoàn và phosphoryl hóa quang hợp phi tuần hoàn xảy ra trong giai đoạn phụ thuộc ánh sáng của quang hợp
giải thích rằng trong phosphoryl hóa quang hợp tuần hoàn: • chỉ có photosystem I (PSI) tham gia • quang kích hoạt chlorophyll xảy ra • ATP được tổng hợp
giải thích rằng trong phosphoryl hóa quang hợp phi tuần hoàn: • photosystem I (PSI) và photosystem II (PSII) đều tham gia • quang kích hoạt chlorophyll xảy ra • hệ thống giải phóng oxy xúc tác quang ly nước • ATP và NADP khử được tổng hợp
giải thích rằng trong quá trình phosphoryl hóa quang hợp: • electron năng lượng cao giải phóng năng lượng khi đi qua chuỗi truyền electron (chi tiết về các chất mang không yêu cầu) • năng lượng được giải phóng sử dụng để vận chuyển proton xuyên qua màng thylakoid • proton quay trở lại stroma từ không gian thylakoid thông qua khuếch tán có协助 thông qua ATP synthase, cung cấp năng lượng cho tổng hợp ATP (chi tiết về ATP synthase không yêu cầu)
nêu khung ba giai đoạn chính của chu trình Calvin: • rubisco xúc tác cố định carbon dioxide bằng cách kết hợp với một phân tử ribulose bisphosphate (RuBP), một hợp chất 5C, để tạo ra hai phân tử glycerate 3-phosphate (GP), một hợp chất 3C • GP bị khử thành triose phosphate (TP) trong các phản ứng liên quan đến NADP khử và ATP • RuBP được tái tạo từ TP trong các phản ứng sử dụng ATP
nêu rằng các trung gian của chu trình Calvin được sử dụng để sản xuất các phân tử khác, giới hạn ở GP để sản xuất một số axit amin và TP để sản xuất carbohydrate, lipid và axit amin
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Photosynthesis 光合作用 happens inside the chloroplast 叶绿体. Its structure suits its two stages:
inside are stacks of flat sacs called thylakoids 类囊体. A stack of thylakoids is a granum (plural grana 基粒). The thylakoid membranes hold the light-trapping pigments and are the site of the first stage.
the fluid around the thylakoids is the stroma 基质, the site of the second stage.
Tiếng Việt
Quang hợp diễn ra bên trong lưới phân tử diệp lục. Cấu trúc của nó phù hợp với hai giai đoạn:
bên trong là các chồng đĩa dẹt gọi là thylakoid. Một chồng thylakoid gọi là granum (số nhiều grana). Màng thylakoid chứa các sắc tố bắt sáng và là nơi diễn ra giai đoạn đầu tiên.
chất lỏng bao quanh thylakoid là stroma, nơi diễn ra giai đoạn thứ hai.
Lá có màu xanh vì lưới phân tử diệp lục trong chúng chứa đầy sắc tố chlorophyllThylakoid xếp chồng thành grana (giai đoạn đầu xảy ra ở đây); stroma xung quanh là nơi diễn ra giai đoạn thứ haiLưới phân tử diệp lục (các đĩa xanh nhỏ) bên trong tế bào lá Elodea (bần bấp), quan sát dưới kính hiển vi
Explore · Khám phá
Explore the chloroplast · Khám phá lưới chloroplast
Tap each part. The light-dependent stage runs on the thylakoid membranes (grana); the Calvin cycle runs in the stroma around them. · Chạm vào từng bộ phận. Giai đoạn phụ thuộc ánh sáng diễn ra trên màng thylakoid (grana); chu trình Calvin diễn ra trong stroma xung quanh chúng.
The two stages of photosynthesis · Hai giai đoạn của quang hợp
English
Photosynthesis has two linked stages:
the light-dependent stage 光反应阶段 happens in the thylakoids. It uses light energy to make ATP and reduced 还原 NADP.
the light-independent stage 暗反应阶段, also called the Calvin cycle 卡尔文循环, happens in the stroma. It uses the ATP and reduced NADP from the first stage to build complex organic molecules from carbon dioxide 二氧化碳.
Tiếng Việt
Quang hợp có hai giai đoạn liên kết:
giai đoạn phụ thuộc ánh sáng diễn ra trong thylakoid. Nó sử dụng năng lượng ánh sáng để tạo ATP và NADP đã khử.
giai đoạn độc lập ánh sáng, còn gọi là chu trình Calvin, diễn ra trong stroma. Nó sử dụng ATP và NADP đã khử từ giai đoạn đầu để xây dựng các phân tử hữu cơ phức tạp từ carbon dioxide.
Hai giai đoạn liên kết với nhau: giai đoạn đầu tạo ATP và NADP đã khử mà giai đoạn sau tiêu thụ để biến CO₂ thành đường
Chloroplast pigments · Sắc tố lưới phân tử diệp lục
English
A pigment 色素 is a coloured substance that absorbs light. The thylakoids hold several pigments that work together to trap as much light as possible:
chlorophyll 叶绿素 a and chlorophyll b (which absorb mainly red and blue light),
carotene 胡萝卜素 and xanthophyll 叶黄素 (which absorb other colours and pass the energy on).
We study them with two graphs. An absorption spectrum 吸收光谱 shows how much light each pigment absorbs at each wavelength. An action spectrum 作用光谱 shows how fast photosynthesis goes at each wavelength. The two graphs match closely, which shows the pigments drive photosynthesis.
You can separate the pigments by chromatography 色谱法: the pigments travel different distances up the paper. Each pigment is identified by its Rf value 比移值 (the distance the pigment moved divided by the distance the solvent moved).
Tiếng Việt
Một sắc tố là chất có màu hấp thụ ánh sáng. Thylakoid chứa nhiều sắc tố hoạt động phối hợp để bắt càng nhiều ánh sáng càng tốt:
chlorophyll a và chlorophyll b (hấp thụ chủ yếu ánh sáng đỏ và xanh dương),
carotene và xanthophyll (hấp thụ các màu khác và truyền năng lượng đi).
Chúng ta nghiên cứu chúng qua hai biểu đồ. Phổ hấp thụ cho thấy mỗi sắc tố hấp thụ bao nhiêu ánh sáng ở từng bước sóng. Phổ hoạt động cho thấy tốc độ quang hợp diễn ra nhanh thế nào ở từng bước sóng. Hai biểu đồ khớp nhau chặt chẽ, chứng minh các sắc tố thúc đẩy quá trình quang hợp.
Phổ hấp thụ và phổ hoạt động khớp nhau: ánh sáng xanh dương và đỏ được sử dụng nhiều nhất, ánh sáng xanh lá ít nhất
Bạn có thể tách các sắc tố bằng phương pháp chromatography: các sắc tố di chuyển lên giấy một khoảng cách khác nhau. Mỗi sắc tố được xác định bởi giá trị Rf (khoảng cách sắc tố di chuyển chia cho khoảng cách dung môi di chuyển).
Mỗi sắc tố di chuyển một khoảng cách riêng lên giấy; giá trị Rf của nó là khoảng cách đốm chia cho khoảng cách dung môi
The light-dependent stage · Giai đoạn phụ thuộc ánh sáng
English
In the thylakoids, light is used to make ATP. This is photophosphorylation 光合磷酸化, and it comes in two forms.
In cyclic photophosphorylation 循环光合磷酸化:
only photosystem 光系统 I (PSI) is used.
photoactivation 光激活 of chlorophyll occurs (light boosts its electrons 电子 to a higher energy).
only ATP is made.
In non-cyclic photophosphorylation 非循环光合磷酸化:
both photosystem I (PSI) and photosystem II (PSII) are used.
photoactivation of chlorophyll occurs.
the oxygen-evolving complex 放氧复合体 carries out the photolysis 光解 (splitting by light) of water, which releases oxygen 氧气.
both ATP and reduced NADP are made.
In both forms, energy is released in the same way:
energetic electrons pass along an electron transport chain 电子传递链, releasing energy as they go.
this energy is used to pump protons 质子 across the thylakoid membrane.
the protons flow back into the stroma through ATP synthase ATP合酶, and this flow provides the energy to make ATP.
Tiếng Việt
Trong thylakoid, ánh sáng được dùng để tạo ATP. Đây là quang phosphoryl hóa, và nó tồn tại dưới hai dạng.
Trong quang phosphoryl hóa vòng:
chỉ sử dụng hệ quang hợp I (PSI).
xảy ra quang kích thích của chlorophyll (ánh sáng nâng cấp electrons của nó lên mức năng lượng cao hơn).
chỉ có ATP được tạo ra.
Trong quang phosphoryl hóa không chu kỳ:
cả quang hệ I (PSI) và quang hệ II (PSII) đều được sử dụng.
quá trình quang kích hoạt của diệp lục xảy ra.
phức hợp giải phóng oxy thực hiện quang phân (sự tách bằng ánh sáng) nước, giải phóng oxy.
cả ATP và NADP khử đều được tạo ra.
Trong quang phosphoryl hóa không chu kỳ, quang phân tách nước; electron chảy PSII → PSI, tạo ATP và NADP khử
Trong cả hai dạng, năng lượng được giải phóng theo cùng một cách:
các electron năng lượng cao di chuyển dọc theo chuỗi truyền dẫn điện tử, giải phóng năng lượng khi di chuyển.
năng lượng này được dùng để bơm proton xuyên qua màng thylakoid.
các proton chảy ngược vào stroma thông qua ATP synthase, và dòng chảy này cung cấp năng lượng để tạo ATP.
Explore · Khám phá
The light-dependent stage · Giai đoạn phụ thuộc ánh sáng
Step through it. Light excites electrons and splits water; the result is ATP, reduced NADP and oxygen. · BƯỚC QUA TỪNG BƯỚC. Ánh sáng kích thích electron và phân ly nước; kết quả là ATP, NADP đã khử và oxy.
electron transport chain/ɪˈlektrɒn ˈtrænspɔːt tʃeɪn/
chuỗi truyền electron
proton/ˈprəʊtɒn/
proton
ATP synthase/ˌeɪ tiː ˈpiː ˈsɪnθeɪs/
ATP synthase
fixation/fɪkˈseɪʃn/
cố định
13.1
The Calvin cycle · Chu trình Calvin
English
The light-independent stage builds sugars in three main steps:
fixation 固定 — the enzyme 酶 rubisco joins carbon dioxide to a 5-carbon molecule, RuBP (ribulose bisphosphate). This makes two molecules of a 3-carbon compound, GP (glycerate 3-phosphate).
reduction — GP is reduced to TP (triose phosphate) using reduced NADP and ATP from the light-dependent stage.
regeneration — most of the TP is used to regenerate 再生 the RuBP (using more ATP), so the cycle can keep running.
Some TP leaves the cycle to make useful molecules. GP can be used to make some amino acids 氨基酸, and TP can be used to make carbohydrates 碳水化合物, lipids 脂质 and amino acids.
Tiếng Việt
Giai đoạn độc lập với ánh sáng tổng hợp đường trong ba bước chính:
cố định — enzyme rubisco liên kết carbon dioxide với một phân tử 5-carbon, RuBP (ribulose bisphosphate). Điều này tạo ra hai phân tử hợp chất 3-carbon, GP (glycerate 3-phosphate).
khử — GP bị khử thành TP (triose phosphate) bằng cách sử dụng NADP khử và ATP từ giai đoạn phụ thuộc ánh sáng.
tái sinh — phần lớn TP được dùng để tái sinh lại RuBP (bằng cách sử dụng thêm ATP), để chu trình có thể tiếp tục diễn ra.
Cố định thêm CO₂ vào RuBP; khử tạo TP bằng ATP và NADP khử; tái sinh tạo lại RuBP; một phần TP trở thành đường
Một phần TP rời khỏi chu trình để tạo các phân tử hữu ích. GP có thể được dùng để tạo một số axit amin, và TP có thể được dùng để tạo carbohydrate, lipid và axit amin.
Explore · Khám phá
The Calvin cycle · Chu trình Calvin
Step around the cycle. CO₂ is fixed onto RuBP, reduced to sugar using the light-stage's ATP and NADP, and RuBP is regenerated. · Bước quanh chu trình. CO₂ được cố định vào RuBP, bị khử thành đường bằng cách sử dụng ATP và NADP của giai đoạn phụ thuộc ánh sáng, và RuBP được tái tạo.
state that light intensity, carbon dioxide concentration and temperature are examples of limiting factors of photosynthesis
explain the effects of changes in light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
describe and carry out investigations using redox indicators, including DCPIP and methylene blue, and a suspension of chloroplasts to determine the effects of light intensity and light wavelength on the rate of photosynthesis
describe and carry out investigations using whole plants, including aquatic plants, to determine the effects of light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
Tiếng Việt
nêu rằng cường độ ánh sáng, nồng độ carbon dioxide và nhiệt độ là các ví dụ về yếu tố giới hạn của quang hợp
giải thích tác động của những thay đổi về cường độ ánh sáng, nồng độ carbon dioxide và nhiệt độ lên tốc độ quang hợp
mô tả và thực hiện các thí nghiệm sử dụng chất chỉ thị oxy hóa khử, bao gồm DCPIP và methylene blue, và hỗn dịch lạp lục để xác định tác động của cường độ ánh sáng và bước sóng ánh sáng lên tốc độ quang hợp
mô tả và thực hiện các thí nghiệm sử dụng toàn bộ cây, bao gồm cả cây thủy sinh, để xác định tác động của cường độ ánh sáng, nồng độ carbon dioxide và nhiệt độ lên tốc độ quang hợp
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A limiting factor 限制因素 is the one in shortest supply that holds back the rate of photosynthesis. The three main ones are light intensity 光照强度, carbon dioxideconcentration 浓度, and temperature 温度.
raising light intensity speeds up photosynthesis, until some other factor becomes limiting.
raising carbon dioxide concentration speeds it up, until some other factor becomes limiting.
raising temperature speeds it up, but only to an optimum; too high and the enzymes denature.
You can measure the rate of the light-dependent stage with a redox indicator 指示剂 such as DCPIP or methylene blue and a suspension of chloroplasts: the dye loses its colour as the chloroplasts work, and you can test different light intensities or light wavelengths 波长. With a whole aquatic plant 水生植物 you can count the bubbles of oxygen given off to compare rates under different conditions.
Worked example. A plant photosynthesising steadily is suddenly deprived of carbon dioxide. What happens to the levels of GP and RuBP? Follow the cycle one step at a time. Carbon dioxide is fixed when RuBP combines with it, catalysed by rubisco, to make GP. Remove the carbon dioxide and that reaction stops, so GP is no longer being made - yet GP continues to be used up, reduced to TP using ATP and reduced NADP. So GP falls. Meanwhile RuBP is still being regenerated from TP but is no longer being consumed, so RuBP rises. The method never changes: find the reaction that stops, then ask of each substance whether it is still being made and still being used. Removing the light instead gives the mirror image: with no ATP or reduced NADP, GP cannot be reduced, so GP rises and RuBP falls.
Tiếng Việt
Một yếu tố giới hạn là yếu tố có sẵn ít nhất làm chậm tốc độ quang hợp. Ba yếu tố chính là cường độ ánh sáng, nồng độ carbon dioxide, và nhiệt độ.
tăng cường độ ánh sáng làm tăng tốc độ quang hợp, cho đến khi một yếu tố khác trở nên giới hạn.
tăng nồng độ carbon dioxide làm tăng tốc độ, cho đến khi một yếu tố khác trở nên giới hạn.
tăng nhiệt độ làm tăng tốc độ, nhưng chỉ đến mức tối ưu; quá cao sẽ khiến enzyme bị biến tính.
Khi tốc độ tăng, ánh sáng là yếu tố giới hạn; nơi nó đi ngang, một yếu tố khác (CO₂ hoặc nhiệt độ) giới hạn tốc độ
Bạn có thể đo tốc độ giai đoạn phụ thuộc ánh sáng bằng một chất chỉ thị redox như DCPIP hoặc methylene blue và hỗn dịch chloroplast: thuốc nhuộm mất màu khi chloroplast hoạt động, và bạn có thể thử nghiệm các cường độ ánh sáng hoặc bước sóng ánh sáng khác nhau. Với một thực vật thủy sinh nguyên株, bạn có thể đếm các bọt khí oxy giải phóng để so sánh tốc độ dưới các điều kiện khác nhau.
Ví dụ đã giải. Một cây đang quang hợp ổn định đột ngột bị thiếu carbon dioxide. Mức độ của GP và RuBP thay đổi như thế nào? Hãy theo dõi chu trình từng bước một. Carbon dioxide được cố định khi RuBP kết hợp với nó, xúc tác bởi rubisco, để tạo GP. Loại bỏ carbon dioxide và phản ứng đó dừng lại, do đó GP không còn được tạo ra - nhưng GP vẫn tiếp tục bị tiêu thụ, bị khử thành TP bằng ATP và NADP khử. Vì vậy GP giảm. Trong khi đó RuBP vẫn đang được tái sinh từ TP nhưng không còn bị tiêu thụ, nên RuBP tăng. Phương pháp này không bao giờ thay đổi: hãy tìm phản ứng nào dừng lại, sau đó hỏi mỗi chất xem liệu nó có còn được tạo ra và còn được dùng hay không. Thay vì loại bỏ ánh sáng sẽ tạo ra hình ảnh đối xứng: không có ATP hay NADP khử, GP không thể bị khử, do đó GP tăng và RuBP giảm.
Explore · Khám phá
What limits photosynthesis · Yếu tố giới hạn quang hợp
Change light and CO₂. The rate is set by whichever factor is in shortest supply — raising the others won't help. · Thay đổi ánh sáng và CO₂. Tốc độ được quyết định bởi yếu tố nào có sẵn ít nhất — tăng các yếu tố khác sẽ không giúp ích.
Separate the two stages: light-dependent (thylakoid — photolysis, ATP, reduced NADP, O2) and the Calvin cycle (stroma — CO2 fixed by rubisco, GP → TP).
Read limiting-factor graphs: the plateau is where a different factor (light, CO2 or temperature) limits the rate.
Interpret chromatography with the $R_f$ value to identify pigments.
Link chloroplast structure to function (thylakoid stacks for the light reactions; stroma for the Calvin cycle).
Tiếng Việt
Tách biệt hai giai đoạn: phụ thuộc ánh sáng (thylakoid — quang phân, ATP, NADP khử, O2) và chu trình Calvin (stroma — CO2 cố định bởi rubisco, GP → TP).
Đọc biểu đồ yếu tố giới hạn: phần đi ngang là nơi một yếu tố khác (ánh sáng, CO2 hoặc nhiệt độ) giới hạn tốc độ.
Giải thích sắc ký với giá trị $R_f$ để xác định sắc tố.
Liên kết cấu trúc chloroplast với chức năng (các chồng thylakoid cho phản ứng phụ thuộc ánh sáng; stroma cho chu trình Calvin).
explain what is meant by homeostasis and the importance of homeostasis in mammals
explain the principles of homeostasis in terms of internal and external stimuli, receptors, coordination systems (nervous system and endocrine system), effectors (muscles and glands) and negative feedback
state that urea is produced in the liver from the deamination of excess amino acids
describe the structure of the human kidney, limited to: • fibrous capsule • cortex • medulla • renal pelvis • ureter • branches of the renal artery and renal vein
Identify, in diagrams, photomicrographs and electron micrographs, the parts of a nephron and its associated blood vessels and structures, limited to: • glomerulus • Bowman’s capsule • proximal convoluted tubule • loop of Henle • distal convoluted tubule • collecting duct
describe and explain the formation of urine in the nephron, limited to: • the formation of glomerular filtrate by ultrafiltration in the Bowman’s capsule • selective reabsorption in the proximal convoluted tubule
relate the detailed structure of the Bowman’s capsule and proximal convoluted tubule to their functions in the formation of urine
describe the roles of the hypothalamus, posterior pituitary gland, antidiuretic hormone (ADH), aquaporins and collecting ducts in osmoregulation
describe the principles of cell signalling using the example of the control of blood glucose concentration by glucagon, limited to: • binding of hormone to cell surface receptor causing conformational change • activation of G-protein leading to stimulation of adenylyl cyclase • formation of the second messenger, cyclic AMP (cAMP) • activation of protein kinase A by cAMP leading to initiation of an enzyme cascade • amplification of the signal through the enzyme cascade as a result of activation of more and more enzymes by phosphorylation • cellular response in which the final enzyme in the pathway is activated, catalysing the breakdown of glycogen
explain how negative feedback control mechanisms regulate blood glucose concentration, with reference to the effects of insulin on muscle cells and liver cells and the effect of glucagon on liver cells
explain the principles of operation of test strips and biosensors for measuring the concentration of glucose in blood and urine, with reference to glucose oxidase and peroxidase enzymes
Tiếng Việt
giải thích ý nghĩa của nội môi và tầm quan trọng của nội môi ở động vật có vú
giải thích các nguyên tắc của nội môi dựa trên kích thích bên trong và bên ngoài, thụ thể, hệ phối hợp (hệ thần kinh và hệ nội tiết), tác nhân (cơ và tuyến) và phản hồi âm
nêu rằng urea được sản xuất trong gan từ quá trình deamination của excess axit amin
mô tả cấu trúc của thận người, giới hạn ở: • bao fibrous • vỏ thận • tủy thận • bể thận • niệu quản • các nhánh của động mạch thận và tĩnh mạch thận
Xác định, trong sơ đồ, ảnh chụp quang học và ảnh chụp điện tử, các bộ phận của nephron cùng các mạch máu và cấu trúc liên quan, giới hạn ở: • glomerulus • bộ lọc Bowman • ống cong gần • vòng Henle • ống cong xa • ống thu tập
Mô tả và giải thích quá trình hình thành nước tiểu trong nephron, giới hạn ở: • sự tạo thành lọc cầu thông qua thẩm thấu đặc biệt trong bộ lọc Bowman • hấp thu chọn lọc ở ống cong gần
Liên hệ cấu trúc chi tiết của bộ lọc Bowman và ống cong gần với chức năng của chúng trong quá trình hình thành nước tiểu
Mô tả vai trò của vùng dưới đồi, thùy sau tuyến yên, hormon chống bài niệu (ADH), aquaporin và ống thu tập trong điều hòa thẩm thấu
Mô tả nguyên tắc tín hiệu tế bào thông qua ví dụ về việc kiểm soát nồng độ glucose trong máu bởi glucagon, giới hạn ở: • sự gắn kết của hormone vào thụ thể trên bề mặt tế bào gây ra thay đổi cấu hình • kích hoạt protein G dẫn đến kích hoạt adenylyl cyclase • sự tạo thành tin nhắn thứ hai, cyclic AMP (cAMP) • sự kích hoạt protein kinase A bởi cAMP dẫn đến khởi đầu một chuỗi phản ứng enzyme • sự khuếch đại tín hiệu thông qua chuỗi phản ứng enzyme do kích hoạt ngày càng nhiều enzyme thông qua phosphoryl hóa • phản ứng tế bào trong đó enzyme cuối cùng của con đường được kích hoạt, xúc tác quá trình phân hủy glycogen
Giải thích cơ chế điều khiển phản hồi âm điều chỉnh nồng độ glucose trong máu, tham chiếu đến tác động của insulin lên tế bào cơ và tế bào gan cũng như tác động của glucagon lên tế bào gan
Giải thích nguyên lý hoạt động của giấy thử và cảm biến sinh học để đo nồng độ glucose trong máu và nước tiểu, tham chiếu đến enzyme glucose oxidase và peroxidase
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Negative feedback: blood glucose
Homeostasis 稳态 means keeping the conditions inside the body steady, even when the outside changes. Keeping things like temperature, water and blood glucose steady lets enzymes and cells work properly all the time.
The principles of homeostasis
Most homeostasis follows the same plan:
a change (an internal or external stimulus 刺激) is detected by a receptor 受体.
a coordination system carries the message — either the nervous system 神经系统 (using nerve signals) or the endocrine system 内分泌系统 (using hormones 激素).
an effector 效应器 (a muscle or a gland 腺体) makes a response that corrects the change.
This works by negative feedback 负反馈: a change away from the normal level triggers a response that pushes it back towards normal.
Tiếng Việt
Phản hồi âm: glucose máu
Nội môi có nghĩa là duy trì các điều kiện bên trong cơ thể ổn định, ngay cả khi bên ngoài thay đổi. Việc giữ ổn định các yếu tố như nhiệt độ, nước và glucose máu giúp enzyme và tế bào hoạt động đúng cách mọi lúc.
Máy đo glucose máu: nội môi giữ glucose máu trong khoảng giới hạn hẹp
Các nguyên tắc về nội môi
Hầu hết các cơ chế nội môi đều tuân theo cùng một kế hoạch:
một sự thay đổi (một kích thích nội tại hoặc ngoại lai) được phát hiện bởi một thụ thể.
một hệ thống điều phối truyền tải tín hiệu — hoặc là hệ thần kinh (dùng tín hiệu thần kinh) hoặc hệ nội tiết (dùng hormone).
một cơ quan đáp ứng (là cơ hoặc tuyến) tạo ra phản ứng để sửa chữa sự thay đổi.
Đổ mồ hôi làm mát cơ thể — một phần của nội môi nhiệt độ, với da là cơ quan đáp ứng
Cơ chế này hoạt động thông qua phản hồi âm: một sự thay đổi so với mức bình thường sẽ kích hoạt phản ứng đẩy nó trở về gần mức bình thường hơn.
Phản hồi âm: thụ thể phát hiện sự thay đổi và bộ hiệu ứng điều chỉnh, đưa mức về trạng thái bình thường
Explore · Khám phá
Homeostasis · Nội cân bằng
negative feedback to a set point · phản hồi âm đối với điểm đặt
Drag the disturbance. A change is corrected back to the set point — the basis of all homeostasis. · Kéo yếu tố gây rối. Một sự thay đổi được điều chỉnh trở lại điểm đặt — nền tảng của mọi quá trình nội cân bằng.
The body cannot store extra amino acids. In the liver 肝脏, the process of deamination 脱氨基作用 removes the amino group from excess amino acids 氨基酸, and this is turned into urea 尿素. The urea is carried in the blood to the kidneys to be removed.
Tiếng Việt
Cơ thể không thể lưu trữ excess amino acid. Trong gan, quá trình khử amin loại bỏ nhóm amin khỏi excess amino acid, và phần này được chuyển hóa thành urea. Urea được vận chuyển trong máu đến thận để đào thải.
The kidney 肾脏 cleans the blood and controls its water content. Its parts are:
an outer fibrous capsule,
an outer region, the cortex 皮质,
an inner region, the medulla 髓质,
a central space, the renal pelvis 肾盂, which collects urine,
the ureter 输尿管, which carries urine to the bladder,
branches of the renal artery (bringing blood in) and renal vein (taking blood out).
The nephron
Each kidney holds about a million tiny tubes called nephrons 肾单位. Along a nephron are: the glomerulus 肾小球 (a knot of capillaries), the Bowman's capsule 鲍曼囊 around it, the proximal convoluted tubule 近曲小管, the loop of Henle 亨利环, the distal convoluted tubule 远曲小管, and the collecting duct 集合管.
Making urine
Ultrafiltration 超滤 happens in the Bowman's capsule. The blood in the glomerulus is under high pressure, so water and small molecules (glucose 葡萄糖, ions 离子, urea) are pushed out into the capsule, forming the filtrate 滤液. Blood cells and large proteins are too big to pass, so they stay in the blood.
Selective reabsorption 选择性重吸收 happens in the proximal convoluted tubule. Useful substances are taken back into the blood. All the glucose and much of the water and ions are reabsorbed here. The tubule wall is well suited to this: its cells have microvilli 微绒毛 to give a large surface area, and many mitochondria 线粒体 to power active transport 主动运输.
Tiếng Việt
Thận lọc máu và điều chỉnh hàm lượng nước của nó. Các bộ phận gồm có:
một lớp bao sợi ở bên ngoài,
vùng ngoài, vỏ thận,
vùng trong, tủy thận,
khoảng trống trung tâm, bể thận, nơi thu gom nước tiểu,
ống dẫn niệu, vận chuyển nước tiểu đến bàng quang,
các nhánh động mạch thận (mang máu vào) và tĩnh mạch thận (mang máu ra).
Mặt cắt ngang qua thận: máu được lọc ở vỏ và tủy thận, nước tiểu thu gom trong bể thận trước khi đi xuống ống dẫn niệu
Nephron
Mỗi thận chứa khoảng một triệu ống nhỏ gọi là nephron. Dọc theo nephron có: cầu thận (bó mao mạch), bao Bowman bao quanh, ống cong gần, vòng Henle, ống cong xa và ống thu.
Lọc siêu áp xảy ra trong bao Bowman; tái hấp thụ chọn lọc xảy ra trong ống cong gần
Tạo nước tiểu
Lọc siêu áp xảy ra trong bao Bowman. Máu trong cầu thận chịu áp suất cao, nên nước và các phân tử nhỏ (glucose, ion, urea) bị đẩy ra vào bao tạo thành dịch lọc. Tế bào máu và protein lớn quá to để đi qua, nên chúng vẫn nằm trong máu.
Tái hấp thụ chọn lọc xảy ra trong ống cong gần. Các chất có ích được đưa trở lại máu. Toàn bộ glucose và nhiều nước, ion được tái hấp thụ tại đây. Thành ống rất phù hợp cho quá trình này: các tế bào có vi nhung毛 để tăng diện tích bề mặt, và nhiều ti thể để cung cấp năng lượng cho vận chuyển chủ động.
Lọc siêu tốc giữ lại tế bào máu và protein trong máu
Explore · Khám phá
Explore the nephron · Khám phá nephron
Tap each part. Filtration happens at the top; the long tubule then reabsorbs what the body needs, leaving urine. · Chạm vào từng bộ phận. Lọc xảy ra ở phía trên; ống dài sau đó tái hấp thu những gì cơ thể cần, phần còn lại trở thành urine.
Osmoregulation 渗透调节 controls the water content of the blood. It is run by the brain:
the hypothalamus 下丘脑 detects the water potential 水势 of the blood.
when the blood is too concentrated, the pituitary gland 垂体 releases antidiuretic hormone 抗利尿激素 (ADH).
ADH makes the collecting ducts more permeable to water by adding water channels called aquaporins 水通道蛋白.
more water is then reabsorbed back into the blood, so less, more concentrated urine is made. This is negative feedback.
Tiếng Việt
Điều hòa thẩm thấu kiểm soát hàm lượng nước trong máu. Quá trình này do não điều khiển:
vùng dưới đồi phát hiện thế nước của máu.
khi máu quá đặc, tuyến yên tiết hormon chống bài niệu (ADH).
ADH làm cho ống thu thập trở nên thấm nước hơn bằng cách bổ sung các kênh nước gọi là aquaporin.
sau đó nhiều nước được tái hấp thu trở lại vào máu, tạo ra ít nước tiểu hơn nhưng có độ đặc cao. Đây là phản hồi âm.
ADH làm ống thu thập tái hấp thu nhiều nước hơn, phục hồi lượng nước trong máu thông qua cơ chế phản hồi âm
Explore · Khám phá
The ADH pathway · Con đường ADH
Step through it. When the blood gets too concentrated, ADH makes the kidney save water — classic negative feedback. · Tìm hiểu từng bước. Khi máu quá đặc, ADH khiến thận giữ nước — đây là phản hồi âm điển hình.
Controlling blood glucose by cell signalling · Điều chỉnh nồng độ glucose trong máu bằng tín hiệu tế bào
English
When blood glucose falls, the hormone glucagon 胰高血糖素 is released. It shows how a hormone passes its message into a cell — cell signalling 细胞信号传递:
glucagon binds to a receptor on the liver cell surface, causing a conformational change 构象变化 (a change in the receptor's shape).
this activates a G-protein G蛋白, which switches on the enzyme adenylyl cyclase 腺苷酸环化酶.
adenylyl cyclase makes a second messenger 第二信使 inside the cell, called cyclic AMP 环腺苷酸 (cAMP).
cAMP activates protein kinase A 蛋白激酶A, which starts an enzyme cascade 酶级联反应 — one enzyme 酶 switches on the next, by phosphorylation 磷酸化.
because each enzyme switches on many of the next, the signal is greatly amplified 放大.
the final enzyme breaks down glycogen 糖原 into glucose, which raises the blood glucose level.
Negative feedback and blood glucose
Blood glucose is held steady by two hormones working against each other:
when glucose is high, insulin 胰岛素 makes muscle and liver cells take in glucose and store it as glycogen, lowering the level.
when glucose is low, glucagon makes liver cells break glycogen back into glucose, raising the level.
Measuring glucose
Test strips 试纸 and biosensors 生物传感器 measure glucose in blood or urine. They use the enzymes glucose oxidase 葡萄糖氧化酶 and peroxidase 过氧化物酶, which react with glucose to give a colour change (or an electric signal in a biosensor) that shows how much glucose is present.
Worked example. A person drinks a large volume of water. Trace the homeostatic response. The blood's water potential rises (becomes less negative). Osmoreceptors in the hypothalamus detect this, so the posterior pituitary releases less ADH. With less ADH, fewer aquaporins are inserted into the collecting duct's membranes, so the duct becomes less permeable to water. Less water is reabsorbed, so a large volume of dilute urine is produced and the blood's water potential falls back towards normal. That return to the set point is what makes it negative feedback - the response reverses the original change. Name the receptor, the hormone, the effector and the correction: an answer that jumps from "drinks water" straight to "more urine" skips every marking point in between.
Tiếng Việt
Khi nồng độ glucose trong máu giảm, hormone glucagon được tiết ra. Điều này minh họa cách một hormone truyền tín hiệu vào bên trong tế bào — tín hiệu tế bào:
glucagon liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào gan, gây ra sự thay đổi cấu hình (thay đổi hình dạng của thụ thể).
điều này kích hoạt protein G G, làm bật enzyme adenylyl cyclase.
adenylyl cyclase sản sinh ra một tin nhắn thứ hai bên trong tế bào, gọi là cyclic AMP (cAMP).
cAMP kích hoạt protein kinase AA, bắt đầu một cascade enzyme — mỗi enzyme sẽ kích hoạt enzyme tiếp theo thông qua quá trình phosphorylation.
vì mỗi enzyme kích hoạt rất nhiều enzyme tiếp theo, tín hiệu được khuếch đại đáng kể.
enzyme cuối cùng phân hủy glycogen thành glucose, làm tăng nồng độ glucose trong máu.
Tín hiệu truyền qua tin nhắn thứ hai (cAMP) và cascade enzyme — mỗi bước đều kích hoạt nhiều mục tiêu, do đó tín hiệu được khuếch đại
Phản hồi âm và nồng độ glucose trong máu
Nồng độ glucose trong máu được duy trì ổn định nhờ hai hormone hoạt động đối kháng nhau:
khi glucose cao, insulin khiến tế bào cơ và tế bào gan hấp thu glucose và lưu trữ dưới dạng glycogen, làm giảm nồng độ.
khi glucose thấp, glucagon khiến tế bào gan phân giải glycogen trở lại thành glucose, làm tăng nồng độ.
Insulin và glucagon hoạt động đối lập nhau để duy trì nồng độ glucose trong máu ổn định
Đo lường glucose
Băng thử và cảm biến sinh học đo nồng độ glucose trong máu hoặc nước tiểu. Chúng sử dụng các enzyme glucose oxidase và peroxidase, phản ứng với glucose để tạo ra sự thay đổi màu sắc (hoặc tín hiệu điện trong cảm biến sinh học) cho biết lượng glucose có mặt.
Ví dụ minh hoạ. Một người uống một lượng lớn nước. Theo dõi phản hồi điều hòa nội môi. Thế nước của máu tăng lên (trở nên ít âm hơn). Các thụ thể thẩm thấu trong vùng dưới đồi phát hiện điều này, nên tuyến yên sau giải phóng ít ADH hơn. Với ít ADH hơn, ít aquaporin được đưa vào màng ống thu thập, do đó ống trở nên ít thấm đối với nước. Ít nước được tái hấp thu, nên nước tiểu loãng với thể tích lớn được sản xuất và thế nước của máu giảm trở lại về mức bình thường. Sự quay trở lại điểm đặt là yếu tố tạo nên phản hồi âm – phản ứng đảo ngược sự thay đổi ban đầu. Hãy nêu tên thụ thể, hormon, hiệu ứng và sự sửa chữa: một câu trả lời nhảy thẳng từ "uống nước" sang "nhiều nước tiểu" sẽ bỏ qua mọi điểm chấm giữa chừng.
Explore · Khám phá
Controlling blood glucose · Kiểm soát đường huyết
Push blood glucose away from its set point, then watch negative feedback bring it back: insulin lowers a high level, glucagon raises a low one. · Đẩy glucose trong máu ra khỏi điểm cân bằng, sau đó quan sát phản hồi âm đưa nó trở lại: insulin làm giảm mức cao, glucagon làm tăng mức thấp.
Homeostasis in plants: the stomata · Điều hòa nội môi ở thực vật: khí khổng
Syllabus · Chương trình
English
explain that stomata respond to changes in environmental conditions by opening and closing and that regulation of stomatal aperture balances the need for carbon dioxide uptake by diffusion with the need to minimise water loss by transpiration
explain that stomata have daily rhythms of opening and closing
describe the structure and function of guard cells and explain the mechanism by which they open and close stomata
describe the role of abscisic acid in the closure of stomata during times of water stress, including the role of calcium ions as a second messenger
Tiếng Việt
Giải thích rằng khí pore phản ứng với những thay đổi của điều kiện môi trường bằng cách mở và đóng, và việc điều chỉnh kích thước khí pore cân bằng nhu cầu hấp thu carbon dioxide theo khuếch tán với nhu cầu giảm thiểu mất nước do quá trình thoát hơi nước
Giải thích rằng khí pore có nhịp điệu mở và đóng hàng ngày
Mô tả cấu trúc và chức năng của tế bào bảo vệ và giải thích cơ chế mà qua đó chúng mở và đóng khí pore
Mô tả vai trò của axit abscisic trong việc đóng khí pore trong thời kỳ thiếu nước, bao gồm vai trò của ion canxi như một tin nhắn thứ hai
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Stomata 气孔 are pores in a leaf. The plant opens and closes them to balance two needs: letting in carbon dioxide 二氧化碳 for photosynthesis 光合作用, and limiting water loss by transpiration 蒸腾作用. Stomata usually open by day and close at night, following a daily rhythm.
Each stoma is opened and closed by two guard cells 保卫细胞 around it:
to open: the guard cells pump in ions, so their water potential falls and water enters by osmosis 渗透. They swell and bend apart, opening the pore.
to close: ions leave, water follows out, the guard cells go floppy, and the pore closes.
When the plant is short of water (water stress 水分胁迫), the hormone abscisic acid 脱落酸 is released. It makes the guard cells lose ions and water so the stomata close, saving water. In this signalling, calcium ions 钙离子 act as a second messenger inside the guard cells.
Tiếng Việt
Khí khổng là các lỗ hổng trên lá. Thực vật mở và đóng chúng để cân bằng hai nhu cầu: thu hút carbon dioxide cho quang hợp, và hạn chế mất nước thông qua thoát hơi nước. Khí khổng thường mở vào ban ngày và đóng vào ban đêm, tuân theo nhịp điệu hàng ngày.
Mỗi khí khổng được mở và đóng bởi hai t bào bảo vệ bao quanh:
để mở: tế bào bảo vệ bơm ion vào, khiến thế nước của chúng giảm và nước đi vào qua thẩm thấu. Chúng trương nở và cong ra xa nhau, mở lỗ hổng.
để đóng: ion rời khỏi, nước theo ra ngoài, tế bào bảo vệ bị mềm xèo, và lỗ hổng đóng lại.
Tế bào bảo vệ mở khí khổng bằng cách lấy nước và căng cứng; đóng nó bằng cách mất nước và bị mềm xèo
Khi thực vật thiếu nước (stress nước), hormone axit abscisic được giải phóng. Nó khiến tế bào bảo vệ mất ion và nước để khí khổng đóng, tiết kiệm nước. Trong quá trình truyền tín hiệu này, ion canxi đóng vai trò như tin nhắn thứ hai bên trong tế bào bảo vệ.
Explore · Khám phá
How a stoma opens · Cách khí pore mở
Step through it. Guard cells pump in ions, draw in water by osmosis, swell turgid and bend apart — opening the pore. · Bước qua quy trình này. Tế bào bảo vệ bơm ion vào, hút nước bằng thẩm thấu, căng cứng và cong ra xa nhau — mở lỗ khí.
Two systems for control · Hai hệ thống kiểm soát
Syllabus · Chương trình
English
describe the features of the endocrine system with reference to the hormones ADH, glucagon and insulin (see 14.1.8, 14.1.9 and 14.1.10)
compare the features of the nervous system and the endocrine system
describe the structure and function of a sensory neurone and a motor neurone and state that intermediate neurones connect sensory neurones and motor neurones
outline the role of sensory receptor cells in detecting stimuli and stimulating the transmission of impulses in sensory neurones
describe the sequence of events that results in an action potential in a sensory neurone, using a chemoreceptor cell in a human taste bud as an example
describe and explain changes to the membrane potential of neurones, including: • how the resting potential is maintained • the events that occur during an action potential • how the resting potential is restored during the refractory period
describe and explain the rapid transmission of an impulse in a myelinated neurone with reference to saltatory conduction
explain the importance of the refractory period in determining the frequency of impulses
describe the structure of a cholinergic synapse and explain how it functions, including the role of calcium ions
describe the roles of neuromuscular junctions, the T-tubule system and sarcoplasmic reticulum in stimulating contraction in striated muscle
describe the ultrastructure of striated muscle with reference to sarcomere structure using electron micrographs and diagrams
explain the sliding filament model of muscular contraction including the roles of troponin, tropomyosin, calcium ions and ATP
Tiếng Việt
Mô tả các đặc điểm của hệ nội tiết tham chiếu đến các hormone ADH, glucagon và insulin (xem 14.1.8, 14.1.9 và 14.1.10)
So sánh các đặc điểm của hệ thần kinh và hệ nội tiết
Mô tả cấu trúc và chức năng của neuron cảm giác và neuron vận động và nêu rõ rằng neuron trung gian kết nối neuron cảm giác và neuron vận động
Nêu vai trò của tế bào thụ cảm trong việc phát hiện tác nhân kích thích và kích thích truyền xung thần kinh trong neuron cảm giác
Mô tả trình tự các sự kiện dẫn đến xung động action trong một neuron cảm giác, sử dụng tế bào thụ cảm hóa học trong nhú vị giác người làm ví dụ
Mô tả và giải thích các thay đổi đối với thế màng của neuron, bao gồm: • cách thế nghỉ được duy trì • các sự kiện xảy ra trong xung động action • cách thế nghỉ được phục hồi trong giai đoạn không đáp ứng
Mô tả và giải thích sự truyền dẫn nhanh chóng của xung thần kinh trong một neuron có vỏ myelin tham chiếu đến dẫn truyền saltatory
Giải thích tầm quan trọng của giai đoạn không đáp ứng trong việc xác định tần suất xung thần kinh
Mô tả cấu trúc của kết nối cholinergic và giải thích cách nó hoạt động, bao gồm vai trò của ion canxi
Mô tả vai trò của giao tiếp thần kinh-cơ, hệ thống T-tubule và màng lưới cơ tương trong việc kích thích co cơ ở cơ sọc
Mô tả siêu cấu trúc của cơ sọc tham chiếu đến cấu trúc sarcomere sử dụng ảnh chụp điện tử và sơ đồ
Giải thích mô hình sợi trượt của sự co cơ bao gồm vai trò của troponin, tropomyosin, ion canxi và ATP
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The body has two coordination systems. The endocrine system 内分泌系统 sends chemical hormones 激素 (such as ADH, glucagon and insulin) in the blood. The nervous system 神经系统 sends fast electrical signals along nerve cells.
Feature
Nervous system
Endocrine system
signal
electrical impulse 冲动
chemical hormone
transport
along nerve cells
in the blood
speed
very fast
slower
how long it lasts
short
longer
Tiếng Việt
Cơ thể có hai hệ thống điều phối. Hệ nội tiết gửi các chất hóa học hormon (như ADH, glucagon và insulin) vào máu. Hệ thần kinh gửi các tín hiệu điện nhanh dọc theo các tế bào thần kinh.
Kiểm soát thần kinh thì nhanh và mang tính điện; kiểm soát nội tiết thì chậm và mang tính hóa họcMột hình quét não người, trung tâm điều khiển của hệ thần kinh
A neurone 神经元 is a nerve cell. There are three kinds:
a sensory neurone 感觉神经元 carries impulses from a receptor towards the brain or spinal cord.
a motor neurone 运动神经元 carries impulses out to an effector, such as a muscle 肌肉.
intermediate neurones 中间神经元 connect sensory neurones to motor neurones.
A neurone has a long fibre (the axon) along which the impulse travels.
This is what real neurones look like in a stained slice of brain tissue:
Tiếng Việt
Một neuron là một tế bào thần kinh. Có ba loại:
một neuron cảm giác dẫn truyền xung từ thụ thể về phía não hoặc tủy sống.
một neuron vận động dẫn truyền xung ra hiệu ứng, chẳng hạn như cơ.
neuron liên lạc kết nối neuron cảm giác với neuron vận động.
Neuron có một sợi dài (sợi trục) mà qua đó xung truyền đi.
Một neuron vận động: xung truyền dọc theo sợi trục, nhảy qua các khoảng trống (nút Ranvier) trong bao mielin
Đây là样子 của các neuron thực tế trong lát cắt mô não nhuộm màu:
Các neuron thực tế nhuộm màu nâu: bạn có thể thấy thân tế bào và các quá trình mỏng mang tín hiệu đến và đi từ mỗi tế bào
Explore · Khám phá
Explore a motor neurone · Khám phá nơron vận động
Tap each part. The impulse travels from the cell body down the long axon to the terminals, jumping between the myelin gaps. · Nhấn vào từng bộ phận. Xung thần kinh truyền từ thân nơron xuống axon dài đến các đầu tận cùng, nhảy qua các khoảng trống của bao myelin.
A sensory receptor 感受器 cell detects a stimulus 刺激 and starts an impulse in a sensory neurone. For example, a chemoreceptor 化学感受器 cell in a taste bud 味蕾 detects chemicals in food, and this triggers an action potential 动作电位 in the sensory neurone.
Tiếng Việt
Một tế bào thụ thể cảm giác phát hiện một kích thích và bắt đầu xung trong một neuron cảm giác. Ví dụ, một tế bào thụ thể hóa học trong búp vị giác phát hiện hóa chất trong thức ăn, và điều này kích hoạt điện thế hoạt động trong neuron cảm giác.
Cung phản xạ: kích thích → thụ thể → neuron cảm giác → trung gian → neuron vận động → hiệu ứng → phản ứng
15.1
The nerve impulse · Xung thần kinh
English
The impulse is a change in the voltage across the neurone's membrane.
resting potential 静息电位 — when no impulse passes, the inside is negative compared to the outside. This is maintained by a pump that moves sodium ions out and potassium ions in, and by the membrane being more permeable to potassium.
action potential — a stimulus makes sodium channels open, so sodium ions rush in and the inside briefly becomes positive (depolarisation). Then potassium channels open, potassium ions leave, and the membrane potential 膜电位 returns to negative (repolarisation).
refractory period 不应期 — just after an action potential, the sodium channels cannot open again for a short time. This restores the resting potential and sets a limit on how often impulses can be sent (their frequency).
Faster impulses: myelin
Some neurones are wrapped in a fatty myelin sheath 髓鞘. The impulse cannot cross the sheath, so it jumps from one gap to the next. This jumping, called saltatory conduction 跳跃式传导, makes the impulse travel much faster.
Tiếng Việt
Xung là sự thay đổi điện áp xuyên qua màng neuron.
thế nghỉ — khi không có xung truyền, bên trong âm so với bên ngoài. Điều này được duy trì bởi bơm di chuyển natri ra ngoài và kali vào trong, cũng như màng có độ thấm cao hơn đối với kali.
điện thế hoạt động — kích thích làm mở kênh natri, nên natri涌入 vào và bên trong tạm thời trở nên dương (khử phân cực). Sau đó kênh kali mở, kali rời khỏi, và điện thế màng trở lại trạng thái âm (tái phân cực).
thời gian tuyệt đối — ngay sau khi có điện thế action, các kênh natri không thể mở lại trong một thời gian ngắn. Điều này phục hồi điện thế nghỉ và đặt ra giới hạn về tần suất xung thần kinh có thể được truyền (tần số).
Điện thế action: natri vào gây khử phân cực; kali ra gây phục hồi phân cực; sau đó là thời gian tuyệt đối
Xung thần kinh nhanh hơn: bao myelin
Một số neurone được bọc bởi một lớp bao myelin mỡ. Xung thần kinh không thể xuyên qua lớp bao này, nên nó跳跃 từ khoảng trống này sang khoảng trống khác. Sự跳跃 này, gọi là dẫn truyền saltatory, làm cho xung thần kinh di chuyển nhanh hơn nhiều.
Xung跳跃 từ nút này sang nút khác — dẫn truyền saltatory — vì vậy neurone có bao myelin dẫn truyền nhanh hơn nhiều
Explore · Khám phá
The action potential · Tiềm năng hoạt động
Step through one nerve impulse: a rapid depolarisation as Na⁺ enters, then repolarisation as K⁺ leaves, then recovery. · Từng bước một xung thần kinh: sự khử cực nhanh chóng khi Na⁺ đi vào, sau đó tái cực khi K⁺ đi ra, rồi phục hồi.
A synapse 突触 is a tiny gap between two neurones. A cholinergic synapse 胆碱能突触 passes the signal like this:
the impulse arrives and makes calcium ions 钙离子 enter the first neurone.
this makes vesicles release a neurotransmitter 神经递质 called acetylcholine 乙酰胆碱.
the acetylcholine diffuses across the gap and binds to receptors on the next neurone.
this starts a new impulse in the next neurone.
Tiếng Việt
Synapse là một khe nhỏ giữa hai neurone. Một synapse cholinergic truyền tín hiệu như sau:
xung điện đến và khiến ion canxi đi vào neurone đầu tiên.
điều này khiến các túi vesicle giải phóng một chất dẫn truyền thần kinh gọi là acetylcholine.
acetylcholine khuếch tán qua khe và liên kết với các thụ thể trên neurone tiếp theo.
điều này bắt đầu một xung thần kinh mới trong neurone tiếp theo.
Tại synapse, acetylcholine khuếch tán qua khe và liên kết với thụ thể để bắt đầu xung mới trong neurone tiếp theo
Explore · Khám phá
Across a synapse · Xuyên qua synapse
Step through it. The electrical impulse becomes a chemical one — neurotransmitter carries the signal across the gap. · Bước qua đó. Xung điện trở thành xung hóa học — chất dẫn truyền thần kinh mang tín hiệu qua khe hở.
Muscles and how they contract · Cơ bắp và cách chúng co cơ
English
A neuromuscular junction 神经肌肉接头 is like a synapse, but between a motor neurone and a muscle.
Striated muscle 横纹肌 is made of long fibres. Each fibre is divided into repeating units called sarcomeres 肌节. Inside are two kinds of filament 肌丝: thick ones (myosin) and thin ones (actin). The T-tubule T小管 system carries the impulse deep into the fibre, and the sarcoplasmic reticulum 肌质网 stores and releases calcium ions.
The sliding filament model 肌丝滑动模型 explains contraction:
an impulse causes the sarcoplasmic reticulum to release calcium ions.
the calcium ions bind to troponin 肌钙蛋白, which makes tropomyosin 原肌球蛋白 move and uncover the binding sites on the actin.
the myosin heads attach to the actin and pull it inwards, using energy from ATP.
the thin filaments slide over the thick ones, so each sarcomere gets shorter and the muscle contracts.
Tiếng Việt
Nối thần kinh-cơ giống như synapse, nhưng nằm giữa neurone vận động và cơ.
Cơ sọc được tạo thành từ các sợi dài. Mỗi sợi được chia thành các đơn vị lặp lại gọi là sarcomere. Bên trong có hai loại sợi: loại dày (myosin) và loại mỏng (actin). Hệ thống T-tubule mang xung sâu vào bên trong sợi, và lưới cơ tương lưu trữ và giải phóng ion canxi.
Đây là nguồn gốc của tên gọi "sọc". Mỗi khối tối-sáng lặp lại là một sarcomere; các dải là các sợi dày và mỏng chồng lên nhau với các mức độ khác nhau. Khi cơ co, các sợi trượt qua nhau và mỗi sarcomere trở nên ngắn lại
Mô hình trượt sợi giải thích sự co cơ:
xung gây cho lưới cơ tương giải phóng ion canxi.
ion canxi liên kết với troponin, làm cho tropomyosin di chuyển và lộ ra các vị trí liên kết trên actin.
các đầu myosin gắn vào actin và kéo nó vào bên trong, sử dụng năng lượng từ ATP.
các sợi mỏng trượt lên trên các sợi dày, nên mỗi sarcomere trở nên ngắn hơn và cơ co lại.
Mô hình trượt sợi: sợi actin mỏng trượt lên trên sợi myosin dày, nên sarcomere ngắn lại
Explore · Khám phá
How a muscle contracts · Cách cơ co lại
Step through the sliding filament model — calcium uncovers the binding sites, then myosin pulls the actin inwards. · Tìm hiểu mô hình trượt sợi — calcium lộ các vị trí liên kết, sau đó myosin kéo actin vào bên trong.
Control and coordination in plants · Kiểm soát và phối hợp ở thực vật
Syllabus · Chương trình
English
describe the rapid response of the Venus fly trap to stimulation of hairs on the lobes of modified leaves and explain how the closure of the trap is achieved
explain the role of auxin in elongation growth by stimulating proton pumping to acidify cell walls
describe the role of gibberellin in the germination of barley (see 16.3.4)
Tiếng Việt
Mô tả phản ứng nhanh của cây bẫy ruồi khi kích thích các sợi lông trên thùy của lá biến đổi và giải thích cách thức bẫy được đóng lại
Giải thích vai trò của auxin trong sự tăng trưởng kéo dài bằng cách kích hoạt bơm proton để axit hóa thành tế bào
Mô tả vai trò của gibberellin trong quá trình nảy mầm của lúa mạch (xem 16.3.4)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The Venus fly trap
The Venus fly trap 捕蝇草 has tiny hairs on its trap-like leaves. When an insect touches the hairs, a fast electrical signal spreads, the cells quickly lose water and change shape, and the trap snaps shut to catch the insect.
Auxin and growth
Auxin 生长素 is a plant hormone that makes cells grow longer (elongation 伸长 growth). It does this by making the cell pump protons 质子 (hydrogen ions) into the cell wall 细胞壁. This acidifies 酸化 the wall, which loosens it, so the cell can stretch as water enters.
Gibberellin and germination
Gibberellin 赤霉素 controls the germination 萌发 of barley 大麦 seeds. It switches on the genes that make amylase, which then breaks down stored starch into sugars to feed the growing seedling.
Worked example. Explain why a nerve impulse crosses a synapse in one direction only, and why myelination speeds it up along an axon. At a synapse the vesicles of neurotransmitter are found only in the presynaptic neurone, and the receptors only on the postsynaptic membrane - so transmitter can only ever cross one way, which makes the synapse a one-way valve. Along a myelinated axon the myelin sheath insulates the membrane, so ions can only cross at the nodes of Ranvier; the impulse therefore jumps from node to node (saltatory conduction) instead of depolarising every part of the membrane in turn, which is far faster and uses less ATP. Locate the structure responsible for each effect: vesicles and receptors give the direction, insulation and nodes give the speed.
Tiếng Việt
Bẫy ruồi Venus
Bẫy ruồi Venus có những sợi lông nhỏ trên lá dạng bẫy. Khi côn trùng chạm vào các sợi lông, một tín hiệu điện nhanh lan tỏa, các tế bào nhanh chóng mất nước và thay đổi hình dạng, và cái bẫy đóng sập lại để bắt côn trùng.
Một bẫy mở. Các gai dài quanh mép chỉ để giam giữ côn trùng — chính vài sợi kích thích cứng ngắn dựng đứng trên bề mặt màu đỏ cần phải được chạm vào để kích hoạt tín hiệu
Auxin và sự phát triển
Auxin là một hormone thực vật khiến tế bào dài ra (phát triển elongation). Nó làm điều này bằng cách khiến tế bào bơm proton (ion hydro) vào vách tế bào. Điều này axit hóa vách tế bào, làm mềm nó ra, nên tế bào có thể dãn ra khi nước đi vào.
Sự "phát triển axit" của auxin: H⁺ được bơm vào vách làm mềm nó, nên tế bào dãn dài hơn khi nước đi vào
Gibberellin và quá trình nảy mầm
Gibberellin kiểm soát quá trình nảy mầm của hạt lúa mạch. Nó bật các gen sản xuất amylase, chất sau đó phân giải tinh bột dự trữ thành đường để nuôi dưỡng cây con đang phát triển.
Ví dụ đã giải. Giải thích tại sao xung thần kinh chạy qua synapse chỉ theo một chiều duy nhất, và tại sao việc có bao myelin lại tăng tốc độ truyền dọc theo axon. Tại synapse, các túi chứa chất dẫn truyền thần kinh chỉ có ở neurone tiền synapse, và các thụ thể chỉ có trên màng hậu synapse — nên chất dẫn truyền chỉ có thể chạy theo một chiều, khiến synapse hoạt động như van một chiều. Dọc theo axon có bao myelin, lớp bao myelin cách điện màng, nên ion chỉ có thể chạy qua ở các nút Ranvier; do đó xung跳跃 từ nút này sang nút khác (dẫn truyền saltatory) thay vì khử phân cực từng phần của màng lần lượt, điều này nhanh hơn nhiều và tiêu tốn ít ATP hơn. Xác định cấu trúc chịu trách nhiệm cho mỗi hiệu ứng: túi và thụ thể quyết định hướng, cách điện và nút quyết định tốc độ.
Explore · Khám phá
Phototropism: bending to the light · Hướng sáng: cong về phía ánh sáng
Step through it. Auxin gathers on the shaded side, makes those cells grow longer, and the shoot bends towards the light. · Tìm hiểu quá trình này. Auxin tích tụ ở mặt tối, khiến các tế bào đó dài hơn, và thân cây cong về phía ánh sáng.
Meiosis and how it creates variation · Giảm phân và cách tạo ra sự biến dị
Syllabus · Chương trình
English
explain the meanings of the terms haploid (n) and diploid (2n)
explain what is meant by homologous pairs of chromosomes
explain the need for a reduction division during meiosis in the production of gametes
describe the behaviour of chromosomes in plant and animal cells during meiosis and the associated behaviour of the nuclear envelope, the cell surface membrane and the spindle (names of the main stages of meiosis, but not the sub-divisions of prophase I, are expected: prophase I, metaphase I, anaphase I, telophase I, prophase II, metaphase II, anaphase II and telophase II)
interpret photomicrographs and diagrams of cells in different stages of meiosis and identify the main stages of meiosis
explain that crossing over and random orientation (independent assortment) of pairs of homologous chromosomes and sister chromatids during meiosis produces genetically different gametes
explain that the random fusion of gametes at fertilisation produces genetically different individuals
Tiếng Việt
Giải thích ý nghĩa của các thuật ngữ lưỡng bội (n) và bội (2n)
Giải thích ý nghĩa của cặp nhiễm sắc thể tương đồng
Giải thích nhu cầu cần thiết phải phân chia giảm phân trong giảm phân để tạo ra giao tử
Mô tả hành vi của nhiễm sắc thể trong tế bào thực vật và động vật trong quá trình giảm phân và hành vi liên quan của màng nhân, màng tế bào và thoi vô định (các tên gọi các giai đoạn chính của giảm phân, nhưng không bao gồm các phân đoạn của kỳ đầu I, là yêu cầu: kỳ đầu I,中期 I, kỳ sau I, kỳ cuối I, kỳ đầu II,中期 II, kỳ sau II và kỳ cuối II)
Diễn giải ảnh chụp quang học và sơ đồ tế bào ở các giai đoạn khác nhau của giảm phân và xác định các giai đoạn chính của giảm phân
giải thích rằng trộn chéo và sự sắp xếp ngẫu nhiên (phân li độc lập) của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng và chromatid chị em trong quá trình giảm phân tạo ra giao tử khác nhau về mặt di truyền
giải thích rằng sự hợp nhất ngẫu nhiên của các giao tử tại thụ tinh tạo ra các cá thể khác nhau về mặt di truyền
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A diploid 二倍体 cell (2n) has two full sets of chromosomes 染色体 — one set from each parent. A haploid 单倍体 cell (n) has just one set.
Chromosomes come in homologous chromosomes 同源染色体 pairs: the two chromosomes in a pair are the same length and carry the same genes 基因 (though they may carry different versions of them).
Gametes 配子 (sex cells) must be haploid. If they were diploid, the chromosome number would double at every generation. So gametes are made by a special division, meiosis 减数分裂, which halves the chromosome number.
Meiosis has two divisions, one after the other, so there are eight named stages: prophase I, metaphase I, anaphase I and telophase I, then prophase II, metaphase II, anaphase II and telophase II. As in mitosis, the nuclear envelope 核膜 breaks down, a spindle 纺锤体 forms, and the chromosomes are moved by the spindle.
Meiosis makes the gametes genetically different from each other in two ways:
crossing over 交叉互换 — homologous chromosomes swap matching pieces, mixing the alleles.
independent assortment 自由组合 — the pairs line up in a random order, so each gamete gets a random mix of the parent's chromosomes.
Then at fertilisation 受精, any gamete can fuse with any other. This random fusion makes every new individual genetically different.
Tiếng Việt
A diploid cell (2n) has two full sets of chromosomes — one set from each parent. A haploid cell (n) has just one set.
A human egg cell (ovum) — a haploid gamete produced by meiosis
Chromosomes come in homologous chromosomes pairs: the two chromosomes in a pair are the same length and carry the same genes (though they may carry different versions of them).
A human karyotype: the 46 chromosomes sorted into 23 homologous pairs (the last pair, X and Y, shows this is a male)A homologous pair carries the same genes at the same loci, but the alleles (versions) may differ
Gametes (sex cells) must be haploid. If they were diploid, the chromosome number would double at every generation. So gametes are made by a special division, meiosis, which halves the chromosome number.
Meiosis has two divisions, one after the other, so there are eight named stages: prophase I, metaphase I, anaphase I and telophase I, then prophase II, metaphase II, anaphase II and telophase II. As in mitosis, the nuclear envelope breaks down, a spindle forms, and the chromosomes are moved by the spindle.
Two divisions halve the chromosome number: meiosis I separates the homologous pair, meiosis II separates the chromatids — giving four haploid gametes
Meiosis makes the gametes genetically different from each other in two ways:
crossing over — homologous chromosomes swap matching pieces, mixing the alleles.
Crossing over: paired chromosomes swap matching segments at a chiasma, making new allele combinations
independent assortment — the pairs line up in a random order, so each gamete gets a random mix of the parent's chromosomes.
Independent assortment: chromosome pairs line up in a random order, so gametes get many different mixes
Then at fertilisation, any gamete can fuse with any other. This random fusion makes every new individual genetically different.
Explore · Khám phá
Meiosis · Giảm phân
Step through it. Two divisions halve the chromosome number and shuffle the alleles, giving four unique gametes. · Tóm tắt quá trình. Hai lần phân chia làm giảm nửa số nhiễm sắc thể và xáo trộn alen, tạo ra bốn giao tử độc nhất.
You show a cross with a genetic diagram, often using a Punnett square 庞纳特方格 — a grid that shows all the ways the gametes can combine.
a monohybrid cross 单基因杂交 follows one gene; a dihybrid cross 双基因杂交 follows two genes at once.
some genes have multiple alleles 复等位基因 (more than two versions in the population), such as the alleles for human blood groups.
in sex linkage 伴性遗传, the gene is on the X chromosome, so the result is different for males and females.
in linkage 连锁, genes on the same autosome 常染色体 (a non-sex chromosome) tend to be inherited together.
in epistasis 上位性, one gene affects how another gene is shown.
Tiếng Việt
You show a cross with a genetic diagram, often using a Punnett square — a grid that shows all the ways the gametes can combine.
A Punnett square for Tt × Tt: the offspring are 3 tall : 1 short (T is dominant)
a monohybrid cross follows one gene; a dihybrid cross follows two genes at once.
some genes have multiple alleles (more than two versions in the population), such as the alleles for human blood groups.
in sex linkage, the gene is on the X chromosome, so the result is different for males and females.
in linkage, genes on the same autosome (a non-sex chromosome) tend to be inherited together.
in epistasis, one gene affects how another gene is shown.
Because the gene is on the X chromosome, a carrier mother's sons may be colour-blind while her daughters are only carriers — a different result by sex
Explore · Khám phá
A monohybrid cross · Phép lai đơn
Set each parent's genotype and read off the offspring. Crossing two heterozygotes (Aa × Aa) gives the classic 3 : 1 ratio. · Đặt kiểu gen của mỗi bố mẹ và đọc con cái. Lai hai dị hợp tử (Aa × Aa) cho tỷ lệ 3 : 1 điển hình.
The chi-squared test 卡方检验 compares the results you actually counted (the observed numbers, $O$) with the results you expected from the genetic diagram (the expected numbers, $E$). It tells you whether the difference is small enough to be due to chance, or large enough to mean something else is going on.
You add up, for every group, the squared difference between observed and expected, divided by the expected:
$$\chi^2 = \sum \frac{(O - E)^2}{E}$$
Then you compare this $\chi^2$ value with a critical value from a table. The row you use is set by the degrees of freedom (the number of groups minus 1). If $\chi^2$ is less than the critical value, the difference is not significant — the results fit the expected ratio, and any difference is just chance. If $\chi^2$ is greater than the critical value, the difference is significant, so some other factor is involved.
Worked example. A $\text{Tt} \times \text{Tt}$ cross gives $160$ offspring: $114$ tall and $46$ short. Test whether this fits the expected $3:1$ ratio.
The expected numbers are $\tfrac{3}{4} \times 160 = 120$ tall and $\tfrac{1}{4} \times 160 = 40$ short. Then:
There are $2$ groups, so degrees of freedom $= 2 - 1 = 1$. The critical value at $p = 0.05$ is $3.84$. Because $1.20 < 3.84$, the difference is not significant: the results fit a $3:1$ ratio, and the small difference is due to chance.
Tiếng Việt
The chi-squared test compares the results you actually counted (the observed numbers, $O$) with the results you expected from the genetic diagram (the expected numbers, $E$). It tells you whether the difference is small enough to be due to chance, or large enough to mean something else is going on.
You add up, for every group, the squared difference between observed and expected, divided by the expected:
$$\chi^2 = \sum \frac{(O - E)^2}{E}$$
Sau đó bạn so sánh giá trị $\chi^2$ này với giá trị tới hạn từ bảng tra cứu. Hàng mà bạn sử dụng được xác định bởi bậc tự do (số nhóm trừ đi 1). Nếu $\chi^2$nhỏ hơn giá trị tới hạn, sự chênh lệch không có ý nghĩa thống kê — kết quả phù hợp với tỷ lệ dự kiến, và mọi sự chênh lệch chỉ là do ngẫu nhiên. Nếu $\chi^2$lớn hơn giá trị tới hạn, sự chênh lệch có ý nghĩa thống kê, do đó có yếu tố khác tham gia.
Ví dụ minh họa. Một phép lai $\text{Tt} \times \text{Tt}$ tạo ra $160$ con: $114$ cao và $46$ thấp. Hãy kiểm tra xem kết quả này có phù hợp với tỷ lệ $3:1$ dự kiến hay không.
Số lượng dự kiến là $\tfrac{3}{4} \times 160 = 120$ cao và $\tfrac{1}{4} \times 160 = 40$ thấp. Sau đó:
Có $2$ nhóm, nên bậc tự do là $= 2 - 1 = 1$. Giá trị tới hạn tại $p = 0.05$ là $3.84$. Vì $1.20 < 3.84$, sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê: kết quả phù hợp với tỷ lệ $3:1$, và sai số nhỏ là do ngẫu nhiên.
Explore · Khám phá
Test a genetic ratio with chi-squared · Kiểm tra tỷ lệ di truyền bằng chi-squared
This is the worked example on the page. The cross gives $\chi^2 = 1.20$ with $1$ degree of freedom, and the widget shows the critical value $3.84$ — set the statistic to $1.20$ and it falls well short of the shaded region, so the results fit the $3:1$ ratio. Drag it past $3.84$ to see what a significant departure would look like. · Đây là ví dụ có lời giải trên trang. Phép lai cho $\chi^2 = 1.20$ với $1$ bậc tự do, và widget hiển thị giá trị tới hạn $3.84$ — đặt thống kê ở $1.20$ và nó nằm xa vùng được tô màu, nên kết quả phù hợp với tỷ lệ $3:1$. Kéo nó vượt qua $3.84$ để xem sự sai lệch đáng kể sẽ như thế nào.
From genes to proteins to phenotype · Từ gen đến protein đến kiểu hình
Syllabus · Chương trình
English
explain the terms gene, locus, allele, dominant, recessive, codominant, linkage, test cross, F1, F2, phenotype, genotype, homozygous and heterozygous
interpret and construct genetic diagrams, including Punnett squares, to explain and predict the results of monohybrid crosses and dihybrid crosses that involve dominance, codominance, multiple alleles and sex linkage
interpret and construct genetic diagrams, including Punnett squares, to explain and predict the results of dihybrid crosses that involve autosomal linkage and epistasis (knowledge of the expected ratios for different types of epistasis is not expected)
interpret and construct genetic diagrams, including Punnett squares, to explain and predict the results of test crosses
use the chi-squared test to test the significance of differences between observed and expected results (the formula for the chi-squared test will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
explain the relationship between genes, proteins and phenotype with respect to the: • TYR gene, tyrosinase and albinism • HBB gene, haemoglobin and sickle cell anaemia • F8 gene, factor VIII and haemophilia • HTT gene, huntingtin and Huntington’s disease
explain the role of gibberellin in stem elongation including the role of the dominant allele, Le, that codes for a functional enzyme in the gibberellin synthesis pathway, and the recessive allele, le, that codes for a non-functional enzyme
Tiếng Việt
giải thích các thuật ngữ gen, vị trí gen (locus), allele, trội, lặn, đồng trội, liên kết, phép lai kiểm nghiệm, F1, F2, kiểu hình, kiểu gen, thuận hợp và dị hợp
diễn giải và xây dựng sơ đồ di truyền, bao gồm bảng Punnett, để giải thích và dự đoán kết quả của phép lai một tính trạng và phép lai hai tính trạng liên quan đến sự trội, đồng trội, nhiều allele và liên kết giới tính
diễn giải và xây dựng sơ đồ di truyền, bao gồm bảng Punnett, để giải thích và dự đoán kết quả của phép lai hai tính trạng liên quan đến liên kết thường và epistasis (không yêu cầu kiến thức về tỷ lệ mong đợi cho các loại epistasis)
diễn giải và xây dựng sơ đồ di truyền, bao gồm bảng Punnett, để giải thích và dự đoán kết quả của phép lai kiểm nghiệm
sử dụng kiểm định chi-squared để kiểm tra ý nghĩa thống kê của sự khác biệt giữa kết quả quan sát và kết quả mong đợi (công thức kiểm định chi-squared sẽ được cung cấp, như trong phần Yêu cầu Toán học)
giải thích mối quan hệ giữa gen, protein và kiểu hình đối với: • Gen TYR, tyrosinase và bệnh bạch biến • Gen HBB, hemoglobin và bệnh hồng cầu liềm • Gen F8, yếu tố VIII và bệnh huyết khối • Gen HTT, huntingtin và bệnh Huntington
giải thích vai trò của gibberellin trong sự kéo dài thân cây, bao gồm vai trò của allele trội, Le, mã hóa cho enzyme hoạt động trong đường tổng hợp gibberellin, và allele lặn, le, mã hóa cho enzyme không hoạt động
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A gene codes for a protein, and that protein affects the phenotype. If the gene is faulty, the protein is faulty, and the phenotype changes:
Gene
Protein
Effect of a faulty allele
TYR
the enzyme 酶 tyrosinase
albinism 白化病 (no pigment made)
HBB
haemoglobin 血红蛋白
sickle cell anaemia 镰状细胞贫血
F8
factor VIII (helps blood clot)
haemophilia 血友病
HTT
huntingtin
Huntington's disease 亨廷顿病
Gibberellin and stem height
In pea plants, the dominant allele Le codes for a working enzyme that makes gibberellin 赤霉素, so the plant grows tall by stem elongation 伸长. The recessive allele le codes for a broken enzyme, so little gibberellin is made and the plant is short.
Tiếng Việt
Một gen mã hóa cho một protein, và protein đó ảnh hưởng đến kiểu hình. Nếu gen bị lỗi, protein cũng bị lỗi, và kiểu hình thay đổi:
Gen
Protein
Tác động của alen lỗi
TYR
enzyme tyrosinase
bệnh bạch huyết (không tạo sắc tố)
HBB
hemoglobin
thiếu máu hồng cầu liềm
F8
nhân tố VIII (giúp đông máu)
bệnh hemophilia
HTT
huntingtin
bệnh Huntington
Gibberellin và chiều cao thân
Trong cây đậu, alen trội Le mã hóa cho enzyme hoạt động tạo ra gibberellin, giúp cây phát triển cao nhờ dãn dài thân. Alen lặn le mã hóa cho enzyme bị hỏng, dẫn đến ít gibberellin được tạo thành và cây có chiều cao thấp.
Explore · Khám phá
From gene to phenotype · Từ gen đến kiểu hình
Step through it. A gene makes a protein that does a job — so a faulty allele makes a faulty protein and a changed feature. · Xét từng bước. Một gen tạo ra protein thực hiện chức năng — vì vậy alen lỗi tạo ra protein lỗi và tính trạng thay đổi.
describe the differences between structural genes and regulatory genes and the differences between repressible enzymes and inducible enzymes
explain genetic control of protein production in a prokaryote using the lac operon (knowledge of the role of cAMP is not expected)
state that transcription factors are proteins that bind to DNA and are involved in the control of gene expression in eukaryotes by decreasing or increasing the rate of transcription
explain how gibberellin activates genes by causing the breakdown of DELLA protein repressors, which normally inhibit factors that promote transcription
Tiếng Việt
mô tả sự khác biệt giữa gen cấu trúc và gen điều hòa cũng như sự khác biệt giữa enzyme có thể bị ức chế và enzyme cảm ứng
giải thích sự kiểm soát di truyền của sản xuất protein ở sinh vật nhân sơ bằng cách sử dụng operon lac (không yêu cầu kiến thức về vai trò của cAMP)
nêu rằng yếu tố phiên mã là các protein liên kết với DNA và tham gia vào việc kiểm soát biểu hiện gen ở sinh vật nhân thực bằng cách làm giảm hoặc tăng tốc độ phiên mã
giải thích cách gibberellin kích hoạt gen bằng cách gây ra sự phân hủy các chất ức chế protein DELLA, vốn thường ngăn cản các yếu tố thúc đẩy quá trình phiên mã
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Not all genes are switched on all the time. Cells control which proteins they make.
structural genes 结构基因 code for useful proteins such as enzymes; regulatory genes 调节基因 control whether other genes are switched on.
an inducible enzyme 可诱导酶 is made only when it is needed; a repressible enzyme 可抑制酶 is normally made but can be switched off.
The lac operon
In a prokaryote 原核生物 such as a bacterium, a group of genes called the lac operon 乳糖操纵子 controls the digestion of lactose:
when there is no lactose, a repressor 阻遏物 protein binds to the operator (a short control sequence within the operon) and blocks transcription 转录, so the lactose-digesting enzymes are not made.
when lactose is present, it binds to the repressor and pulls it off. Transcription can now happen, and the enzymes are made. The enzymes are therefore inducible.
Control in eukaryotes
In eukaryotes, transcription factors 转录因子 are proteins that bind to DNA and control gene expression 基因表达, by increasing or decreasing the rate of transcription.
Gibberellin switches genes on in this way: it causes the breakdown of DELLA protein repressors. These DELLA proteins normally block the factors that turn on transcription, so removing them lets those genes be expressed.
Tiếng Việt
Không phải tất cả các gen đều được bật liên tục. Các tế bào kiểm soát việc chúng tổng hợp protein nào.
gen cấu trúc mã hóa cho các protein hữu ích như enzyme; gen điều hòa kiểm soát việc các gen khác có được bật hay không.
enzyme cảm ứng chỉ được tổng hợp khi cần thiết; enzyme ức chế thường được tổng hợp nhưng có thể bị tắt.
Operon lac
Trong một sinh vật nhân sơ như vi khuẩn, một nhóm gen gọi là operon lac kiểm soát quá trình tiêu hóa lactose:
khi không có lactose, protein repressor (chống cảm ứng) gắn vào operator (một đoạn điều khiển ngắn nằm trong operon) và ngăn cản phiên mã, nên các enzyme tiêu hóa lactose không được tạo ra.
khi lactose có mặt, nó gắn vào repressor và kéo nó ra khỏi DNA. Phiên mã giờ đây có thể diễn ra, và các enzyme được tạo ra. Do đó, các enzyme này thuộc loại cảm ứng.
Operon lac: repressor chặn các gen cho đến khi lactose kéo nó ra, khiến các enzyme trở nên cảm ứng
Điều hòa ở sinh vật nhân thực
Ở sinh vật nhân thực, yếu tố phiên mã là các protein gắn vào DNA và điều chỉnh biểu hiện gen bằng cách tăng hoặc giảm tốc độ phiên mã.
Gibberellin kích hoạt các gen theo cách này: nó gây phân hủy các protein repressor DELLA. Các protein DELLA này thường chặn các yếu tố kích hoạt phiên mã, do đó việc loại bỏ chúng cho phép các gen đó được biểu hiện.
Explore · Khám phá
The lac operon · Operon lac
Step through the switch. With no lactose the genes are blocked; lactose pulls the repressor off and switches them on. · Xét từng bước cơ chế bật/tắt. Không có lactose thì các gen bị chặn; lactose tách chất ức chế ra khỏi operator và bật các gen lên.
explain, with examples, that phenotypic variation is due to genetic factors or environmental factors or a combination of genetic and environmental factors
explain what is meant by discontinuous variation and continuous variation
explain the genetic basis of discontinuous variation and continuous variation
use the t-test to compare the means of two different samples (the formula for the t-test will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
Tiếng Việt
giải thích, kèm theo ví dụ, rằng biến dị kiểu hình do yếu tố di truyền hoặc yếu tố môi trường hoặc sự kết hợp của cả hai yếu tố di truyền và môi trường
giải thích ý nghĩa của biến dị gián đoạn và biến dị liên tục
giải thích cơ sở di truyền của biến dị gián đoạn và biến dị liên tục
sử dụng kiểm định t để so sánh trung bình của hai mẫu khác nhau (công thức kiểm định t sẽ được cung cấp, như trong phần Yêu cầu Toán học)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Variation 变异 means the differences between individuals. It has three possible causes:
genetic factors only — set by the alleles 等位基因 you inherit (for example human blood group).
environmental factors 环境因素 only — set by your surroundings (for example a scar, or the language you speak).
a combination of both — most features, such as height and body mass, depend on genes and on diet and lifestyle.
There are two patterns of variation:
discontinuous variation 不连续变异 — clear, separate groups with nothing in between (for example blood group A, B, AB or O). It is usually controlled by one or a few genes 基因, with little effect from the environment.
continuous variation 连续变异 — a smooth range from one extreme to the other (for example height). It is controlled by many genes together, plus the environment.
To compare the means of two samples (for example the heights of plants in sun and in shade), you use the t-test, which tells you whether the difference is large enough to be real, or just due to chance.
Tiếng Việt
Biến dị là những khác biệt giữa các cá thể. Nó có ba nguyên nhân có thể xảy ra:
chỉ có yếu tố di truyền — được quy định bởi alen mà bạn kế thừa (ví dụ: nhóm máu người).
chỉ có yếu tố môi trường — được quy định bởi môi trường sống của bạn (ví dụ: sẹo, hoặc ngôn ngữ bạn nói).
kết hợp cả hai — hầu hết các đặc điểm, như chiều cao và khối lượng cơ thể, phụ thuộc vào cả gen và dinh dưỡng cùng lối sống.
Sên vân (Cepaea nemoralis) thể hiện sự biến dị nổi bật về màu sắc và hoa văn vân trên vỏ sên
Có hai dạng biến dị:
biến dị discontinuous (liên tục không) — các nhóm riêng biệt, rõ ràng với khoảng trống giữa chúng (ví dụ: nhóm máu A, B, AB hoặc O). Thường do một hoặc vài gen kiểm soát, ít chịu ảnh hưởng từ môi trường.
biến dị continuous (liên tục) — một dải trơn tru trải dài từ cực này sang cực kia (ví dụ: chiều cao). Do nhiều gen cùng tác động, cộng thêm yếu tố môi trường.
Biến dị discontinuous phân thành các nhóm riêng biệt; biến dị continuous là một dải trơn tru
Để so sánh giá trị trung bình của hai mẫu (ví dụ: chiều cao cây trong ánh sáng trực tiếp và trong bóng râm), bạn sử dụng bài kiểm tra t-test, giúp xác định liệu sự khác biệt có đủ lớn để coi là có thật hay chỉ do ngẫu nhiên.
Explore · Khám phá
The t-distribution behind the t-test · Phân phối t đằng sau phép kiểm định t
The t-test compares two sample means against a critical value you look up in a t-table. This is that table made live: the value depends on the degrees of freedom (here $n_1+n_2-2$). Drag df and watch the critical value change — small samples have heavier tails, so they need a larger difference to count as real. · Phép kiểm định t so sánh hai trung bình mẫu với một giá trị tới hạn bạn tra trong bảng t. Đây chính là bảng đó đang hoạt động: giá trị phụ thuộc vào bậc tự do (ở đây là $n_1+n_2-2$). Kéo df và quan sát giá trị tới hạn thay đổi — mẫu nhỏ có đuôi dày hơn, nên cần chênh lệch lớn hơn mới coi là thực tế.
Explore · Khám phá
Variation type lab · Phòng thí nghiệm về sự biến dị
Classify examples by the source and pattern of variation. · Phân loại các ví dụ theo nguồn gốc và kiểu phân bố của sự biến dị.
explain that natural selection occurs because populations have the capacity to produce many offspring that compete for resources; in the ‘struggle for existence’, individuals that are best adapted are most likely to survive to reproduce and pass on their alleles to the next generation
explain how environmental factors can act as stabilising, disruptive and directional forces of natural selection
explain how selection, the founder effect and genetic drift, including the bottleneck effect, may affect allele frequencies in populations
outline how bacteria become resistant to antibiotics as an example of natural selection
use the Hardy–Weinberg principle to calculate allele and genotype frequencies in populations and state the conditions when this principle can be applied (the two equations for the Hardy–Weinberg principle will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
describe the principles of selective breeding (artificial selection)
outline the following examples of selective breeding: • the introduction of disease resistance to varieties of wheat and rice • inbreeding and hybridisation to produce vigorous, uniform varieties of maize • improving the milk yield of dairy cattle
Tiếng Việt
giải thích rằng chọn lọc tự nhiên xảy ra vì quần thể có khả năng sinh sản nhiều con cái cạnh tranh cho tài nguyên; trong 'cuộc chiến sinh tồn', những cá thể thích nghi tốt nhất có khả năng sống sót để sinh sản và truyền lại allele cho thế hệ tiếp theo
giải thích cách các yếu tố môi trường có thể đóng vai trò là lực lượng ổn định, phá vỡ và hướng trong chọn lọc tự nhiên
giải thích cách chọn lọc, hiệu ứng người sáng lập và trôi dạt gen, bao gồm hiệu ứng chai cổ lọ, có thể ảnh hưởng đến tần số allele trong quần thể
tóm tắt cách vi khuẩn trở nên kháng thuốc antibiot như một ví dụ về chọn lọc tự nhiên
sử dụng nguyên lý Hardy–Weinberg để tính toán tần số allele và kiểu gen trong quần thể và nêu các điều kiện khi nguyên lý này có thể được áp dụng (hai phương trình của nguyên lý Hardy–Weinberg sẽ được cung cấp, như trong phần Yêu cầu Toán học)
mô tả nguyên tắc chọn giống có chủ đích (chọn lọc nhân tạo)
tóm tắt các ví dụ sau về chọn giống có chủ đích: • Việc đưa tính trạng kháng bệnh vào các giống lúa mì và lúa gạo • Tự thụ phấn và lai lai để tạo ra các giống ngô mạnh mẽ, đồng đều • Cải thiện năng suất sữa của bò sữa
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Natural selection: the peppered moth
A population 种群 produces far more offspring 后代 than can survive, so the offspring must compete 竞争 for resources such as food and space. This is the "struggle for existence". The individuals that are best adapted 适应 are most likely to survive, reproduce 繁殖, and pass on their alleles to the next generation. Over many generations, the helpful alleles become more common in the population. This is natural selection 自然选择.
Environmental conditions can push selection in three ways:
stabilising selection 稳定选择 favours the average and removes the extremes (the population stays the same).
directional selection 定向选择 favours one extreme, so the mean shifts that way.
disruptive selection 分裂选择 favours both extremes and removes the average.
Allele frequencies can also change in other ways:
the founder effect 奠基者效应 — a few individuals start a new population, so they carry only some of the alleles of the original group.
genetic drift 遗传漂变 — in a small population, allele frequencies change by chance from generation to generation.
the bottleneck effect 瓶颈效应 — a sudden fall in population size leaves few survivors, reducing the variety of alleles.
Antibiotic resistance as natural selection
A chance mutation 突变 makes a few bacteria resistant to an antibiotic 抗生素. When the antibiotic is used, the non-resistant bacteria die, but the resistant ones survive and reproduce. Over time the resistance 耐药性 spreads through the population. This is natural selection in action.
Tiếng Việt
Chọn lọc tự nhiên: bướm đêm peppered
Một quần thể sinh ra rất nhiều con cái hơn số lượng có thể sống sót, do đó các con phải cạnh tranh để có được tài nguyên như thức ăn và không gian. Đây là "cuộc đấu tranh vì sự tồn tại". Những cá thể được thích nghi tốt nhất sẽ có khả năng sống sót cao nhất, sinh sản và truyền lại alen của chúng cho thế hệ tiếp theo. Qua nhiều thế hệ, các alen có lợi trở nên phổ biến hơn trong quần thể. Đây là lựa chọn tự nhiên.
Con bướm đêm peppercorn minh họa cho lựa chọn tự nhiên: dạng tối ẩn mình trên vỏ cây đen ngấm khói than, trong khi dạng nhạt đốm ẩn mình trên rêu nhạt — chim ăn bất kỳ con nào nổi bật
Điều kiện môi trường có thể đẩy quá trình lựa chọn theo ba hướng:
lựa chọn ổn định (stabilising selection) ưu tiên giá trị trung bình và loại bỏ các giá trị cực đoan (quần thể giữ nguyên).
lựa chọn định hướng (directional selection) ưu tiên một đầu cực đoan, làm cho giá trị trung bình dịch chuyển về phía đó.
lựa chọn phân ly (disruptive selection) ưu tiên cả hai đầu cực đoan và loại bỏ giá trị trung bình.
Lựa chọn ổn định thu hẹp phạm vi, lựa chọn định hướng dịch chuyển giá trị trung bình, lựa chọn phân ly tách đôi nó
Tần số alen cũng có thể thay đổi theo những cách khác:
hiệu ứng người sáng lập (founder effect) — một vài cá thể bắt đầu một quần thể mới, do đó chúng chỉ mang một phần alen của nhóm gốc.
trôi dạt di truyền (genetic drift) — trong một quần thể nhỏ, tần số alen thay đổi ngẫu nhiên từ thế hệ này sang thế hệ khác.
hiệu cổ chai (bottleneck effect) — sự sụt giảm đột ngột về kích thước quần thể để lại ít cá thể sống sót, làm giảm sự đa dạng của alen.
Hiệu cổ chai: chỉ có một vài cá thể sống sót qua thảm họa, nên quần thể phục hồi có ít đa dạng di truyền hơn
Kháng thuốc kháng sinh như một ví dụ của lựa chọn tự nhiên
Một đột biến ngẫu nhiên khiến một số vi khuẩn kháng với một thuốc kháng sinh. Khi thuốc kháng sinh được sử dụng, các vi khuẩn không kháng chết, nhưng những con kháng thuốc sống sót và sinh sản. Theo thời gian, sự kháng thuốc lan rộng khắp quần thể. Đây là sự diễn ra của lựa chọn tự nhiên.
Explore · Khám phá
Natural selection · Chọn lọc tự nhiên
Step through Darwin's idea: variation + a selection pressure means the best-adapted survive and pass on their alleles. · Quy trình theo tư tưởng của Darwin: biến dị + áp lực chọn lọc dẫn đến những cá thể thích nghi tốt nhất sống sót và di truyền alen của chúng.
The Hardy–Weinberg principle · Nguyên lý Hardy–Weinberg
English
The Hardy–Weinberg principle 哈迪-温伯格原理 lets you calculate the allele frequencies 等位基因频率 and genotype 基因型 frequencies in a population. It only holds true when there is a large population, mating is random, and there is no mutation, no migration and no natural selection.
Call the frequency of the dominant allele $p$ and the frequency of the recessive allele $q$. There are only two alleles, so:
$$p + q = 1.$$
The genotype frequencies then add up to 1, where $p^2$ is homozygous dominant, $2pq$ is heterozygous (the carriers), and $q^2$ is homozygous recessive:
$$p^2 + 2pq + q^2 = 1.$$
Worked example. A recessive condition affects $1$ in every $100$ people. Find the frequency of carriers.
Only the homozygous recessive genotype ($q^2$) shows the condition, so $q^2 = \tfrac{1}{100} = 0.01$, giving $q = \sqrt{0.01} = 0.1$. Then $p = 1 - q = 0.9$. The carriers are the heterozygotes:
$$2pq = 2 \times 0.9 \times 0.1 = 0.18.$$
So about $18\%$ of the population are carriers — far more than the $1\%$ who show the condition.
Tiếng Việt
Nguyên lý Hardy–Weinberg cho phép bạn tính toán tần số alen và tần số kiểu gen trong một quần thể. Nó chỉ đúng khi có một quần thể lớn, giao phối ngẫu nhiên, và không có đột biến, không có di cư và không có lựa chọn tự nhiên.
Gọi tần số của alen trội là $p$ và tần số của alen lặn là $q$. Chỉ có hai alen, nên:
$$p + q = 1.$$
Tần số kiểu gen sau đó cộng lại bằng 1, trong đó $p^2$ là đồng hợp trội, $2pq$ là dị hợp (các cá thể mang), và $q^2$ là đồng hợp lặn:
$$p^2 + 2pq + q^2 = 1.$$
Ví dụ tính toán. Một tình trạng lặn ảnh hưởng đến $1$ trong mỗi $100$ người. Tìm tần số của các cá thể mang.
Chỉ có kiểu gen đồng hợp lặn ($q^2$) biểu hiện tình trạng này, nên $q^2 = \tfrac{1}{100} = 0.01$, dẫn đến $q = \sqrt{0.01} = 0.1$. Sau đó $p = 1 - q = 0.9$. Các cá thể mang là những dị hợp tử:
$$2pq = 2 \times 0.9 \times 0.1 = 0.18.$$
Vậy khoảng $18\%$ của dân số là các cá thể mang — nhiều hơn hẳn so với $1\%$ những người biểu hiện tình trạng này.
Hardy–Weinberg: tần số alen p và q tạo ra tần số kiểu gen p², 2pq, q²
17.2
Selective breeding (artificial selection) · Chọn giống nhân tạo (lựa chọn nhân tạo)
English
In selective breeding 选择育种, also called artificial selection 人工选择, humans (not nature) choose which organisms breed, so that useful features are passed on. Examples:
breeding disease resistance 抗病性 into varieties of wheat and rice.
using inbreeding 近交 and hybridisation 杂交 (crossing different lines) to make vigorous, uniform maize.
breeding dairy cattle to improve their milk yield 产量.
Tiếng Việt
Trong chọn giống nhân tạo, hay còn gọi là lựa chọn nhân tạo, con người (không phải thiên nhiên) chọn những sinh vật nào sinh sản, để các đặc điểm hữu ích được truyền lại. Ví dụ:
lai tạo kháng bệnh vào các giống lúa mì và lúa gạo.
sử dụng giao phối cận huyết và lai tạo (crossing different lines) để tạo ra ngô mạnh mẽ, đồng đều.
lai tạo bò sữa để cải thiện sản lượng sữa.
Chọn giống nhân tạo: chỉ chọn những con tốt nhất để sinh sản mỗi thế hệ làm cho đặc điểm mong muốn trở nên ngày càng phổ biến
Explore · Khám phá
Selective breeding · Gieo trồng chọn lọc
Step through it. Humans take the role of the environment — choosing the breeders, generation after generation. · Đi qua từng bước. Con người đóng vai trò môi trường — lựa chọn những cá thể giống, qua từng thế hệ.
outline the theory of evolution as a process leading to the formation of new species from pre-existing species over time, as a result of changes to gene pools from generation to generation
discuss how DNA sequence data can show evolutionary relationships between species
explain how speciation may occur as a result of genetic isolation by: • geographical separation (allopatric speciation) • ecological and behavioural separation (sympatric speciation)
Tiếng Việt
tóm tắt thuyết tiến hóa như một quá trình dẫn đến sự hình thành các loài mới từ các loài đã có theo thời gian, do sự thay đổi trong vốn gen qua các thế hệ
thảo luận về cách dữ liệu trình tự DNA có thể cho thấy mối quan hệ tiến hóa giữa các loài
giải thích cách bao loài có thể xảy ra do cách ly di truyền thông qua: • Sự tách biệt địa lý (bao loài dị cảnh) • Sự tách biệt sinh thái và hành vi (bao loài đồng cảnh)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Evolution 进化 is the slow formation of new species 物种 from earlier ones, as the gene pool 基因库 (all the alleles in a population) changes from generation to generation.
DNA sequence 序列 data can show how closely related two species are: the more similar their DNA sequences, the more recently they shared a common ancestor.
Speciation 物种形成 happens when two populations become genetically separated, so they can no longer breed together. This genetic isolation 隔离 can come about in two ways:
allopatric speciation 异域物种形成 — the populations are kept apart by a geographical separation 地理隔离, such as a sea or a mountain range.
sympatric speciation 同域物种形成 — the populations live in the same area but are separated by differences in behaviour or way of life.
Tiếng Việt
Tiến hóa là quá trình hình thành chậm rãi các loài mới từ các loài trước đó, khi vốn gen (tất cả các alen trong một quần thể) thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác.
Dữ liệu trình tự DNA có thể cho thấy mức độ liên quan giữa hai loài: trình tự DNA càng giống nhau thì chúng chia sẻ tổ tiên chung gần đây hơn.
Sự hình thành loài (Speciation) xảy ra khi hai quần thể bị cách ly di truyền, khiến chúng không thể giao phối với nhau nữa. Sự cách ly di truyền này có thể xảy ra theo hai cách:
hình thành loài địa lý (allopatric speciation) — các quần thể bị ngăn cách bởi sự cách ly địa lý, chẳng hạn như biển hoặc dãy núi.
hình thành loài cùng khu vực (sympatric speciation) — các quần thể sống trong cùng một khu vực nhưng bị ngăn cách bởi sự khác biệt về hành vi hoặc lối sống.
Hình thành loài địa lý cần rào cản vật lý; hình thành loài cùng khu vực xảy ra trong cùng một khu vực
Explore · Khám phá
Allopatric speciation · Hình thành loài khác địa lý (Allopatric speciation)
Step through it. A barrier splits one population; the two halves diverge until they can no longer interbreed. · Nắm bắt từng bước. Một rào cản chia cắt một quần thể; hai nửa tách biệt cho đến khi không còn giao phối được nữa.
Classifying living things · Phân loại sinh vật sống
Syllabus · Chương trình
English
discuss the meaning of the term species, limited to the biological species concept, morphological species concept and ecological species concept
describe the classification of organisms into three domains: Archaea, Bacteria and Eukarya
state that Archaea and Bacteria are prokaryotes and that there are differences between them, limited to differences in membrane lipids, ribosomal RNA and composition of cell walls
describe the classification of organisms in the Eukarya domain into the taxonomic hierarchy of kingdom, phylum, class, order, family, genus and species
outline the characteristic features of the kingdoms Protoctista, Fungi, Plantae and Animalia
outline how viruses are classified, limited to the type of nucleic acid (RNA or DNA) and whether this is single stranded or double stranded
Tiếng Việt
thảo luận về ý nghĩa của thuật ngữ loài, giới hạn trong khái niệm loài sinh học, khái niệm loài hình thái và khái niệm loài sinh thái
mô tả sự phân loại sinh vật thành ba miền: Archaea, Bacteria và Eukarya
nêu rằng Archaea và Bacteria là sinh vật nhân sơ và có sự khác biệt giữa chúng, giới hạn ở sự khác biệt về lipid màng, ARN ribosome và thành tế bào
mô tả sự phân loại sinh vật trong miền Eukarya vào hệ phân loại gồm ngành, phương, lớp, bộ, họ, chi và loài
trình bày các đặc điểm chính của các vương quốc Protoctista, Fungi, Plantae và Animalia
trình bày cách phân loại virus, chỉ giới hạn ở loại axit nucleic (RNA hoặc DNA) và whether đây là mạch đơn hay mạch đôi
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A species 物种 can be defined in more than one way:
the biological species concept — a group whose members can breed together to produce fertile offspring.
the morphological species concept — a group whose members look alike.
the ecological species concept — a group that fills the same role in its surroundings.
The three domains
The largest groups in classification 分类 are three domains 域:
Archaea 古菌 and Bacteria 细菌 — both are prokaryotes 原核生物 (no nucleus). They look similar but differ in their membrane lipids, their ribosomal RNA, and the make-up of their cell walls 细胞壁.
Eukarya 真核生物 — all organisms whose cells have a nucleus.
The taxonomic hierarchy
Inside the Eukarya domain, organisms are sorted into a taxonomic hierarchy 分类层级 — a set of smaller and smaller groups: kingdom 界, phylum 门, class 纲, order 目, family 科, genus 属 and species.
The Eukarya are split into four kingdoms:
Protoctista 原生生物界 — mostly single-celled (such as Amoeba).
Fungi 真菌界 — feed by absorbing food; have cell walls of chitin.
Plantae 植物界 — make their own food by photosynthesis.
Animalia 动物界 — feed on other organisms.
Viruses are not placed in these groups. They are classified by the type of nucleic acid 核酸 they contain (DNA or RNA) and whether it is single-stranded 单链 or double-stranded 双链.
Tiếng Việt
Loài có thể được định nghĩa theo nhiều cách:
khái niệm loài sinh học — một nhóm mà các thành viên có thể giao phối để tạo ra con cái có khả năng sinh sản.
khái niệm loại hình loài — một nhóm mà các thành viên có ngoại hình giống nhau.
khái念loài sinh thái — một nhóm chiếm giữ cùng một vai trò trong môi trường sống của chúng.
Bộ sưu tập côn trùng bảo tàng: phân loại nhóm các sinh vật dựa trên các đặc điểm chung
Ba miền
Các nhóm lớn nhất trong phân loại là ba miền:
Archaea và Bacteria — cả hai đều là sinh vật nhân sơ (không có nhân). Chúng trông tương tự nhưng khác nhau về lipid màng, ARN ribosome và cấu tạo thành tế bào.
Eukarya — tất cả các sinh vật whose cells have a nucleus.
Mỗi vòng màu xung quanh suối nước nóng này là một quần xã vi sinh vật khác nhau sống ở nhiệt độ khác nhau. Các Archaea như thế — phát triển mạnh nơi hầu như không còn gì khác — đã là manh mối cho thấy chúng tạo thành một miền riêng biệt, tách biệt khỏi vi khuẩn thông thường
Thang bậc phân loại
Trong miền Eukarya, sinh vật được sắp xếp vào một thang bậc phân loại — một tập hợp các nhóm nhỏ dần: vương quốc, phylum, lớp, bộ, họ, chi và loài.
Mỗi cấp độ của thang bậc phân loại là một nhóm nhỏ hơn, liên quan mật thiết hơn, kết thúc ở một loài duy nhất
Eukarya được chia thành bốn vương quốc:
Protoctista — phần lớn là đơn bào (như Amoeba).
Fungi — hấp thụ thức ăn; có thành tế bào bằng chitin.
Plantae — tự tổng hợp thức ăn bằng quang hợp.
Animalia — tiêu thụ các sinh vật khác.
Ba miền: Archaea và Bacteria là sinh vật nhân sơ; Eukarya phân nhánh thành bốn vương quốc
Virus không được xếp vào các nhóm này. Chúng được phân loại dựa trên loại axit nucleic mà chúng chứa (DNA hoặc RNA) và liệu nó có phải là dây đơn hay dây đôi.
Explore · Khám phá
Species and domains lab · Thực hành: Loài và các miền
Classify organisms and definitions by the level they describe. · Phân loại các sinh vật và định nghĩa theo cấp độ mà chúng mô tả.
Explore · Khám phá
The taxonomic hierarchy · Hierarchy phân loại
Step down the levels for one species — humans — from the broadest domain to the most specific species. · Di xuống các cấp độ cho một loài — con người — từ miền rộng nhất đến loài cụ thể nhất.
explain that biodiversity can be assessed at different levels, including: the number and range of different ecosystems and habitats, the number of species and their relative abundance, the genetic variation within each species
explain the importance of random sampling in determining the biodiversity of an area
describe and use suitable methods to assess the distribution and abundance of organisms in an area, limited to frame quadrats, line transects, belt transects and mark-release-recapture using the Lincoln index (the formula for the Lincoln index will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
use Spearman’s rank correlation and Pearson’s linear correlation to analyse the relationships between two variables, including how biotic and abiotic factors affect the distribution and abundance of species (the formulae for these correlations will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
use Simpson’s index of diversity (D) to calculate the biodiversity of an area, and state the significance of different values of D (the formula for Simpson’s index of diversity will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
Tiếng Việt
định nghĩa các thuật ngữ hệ sinh thái và môi trường sống (niche)
giải thích rằng đa dạng sinh học có thể được đánh giá ở các cấp độ khác nhau, bao gồm: số lượng và phạm vi của các hệ sinh thái và môi trường sống khác nhau, số lượng loài và sự phong phú tương đối của chúng, sự biến đổi di truyền bên trong mỗi loài
giải thích tầm quan trọng của lấy mẫu ngẫu nhiên trong việc xác định đa dạng sinh học của một khu vực
mô tả và sử dụng các phương pháp phù hợp để đánh giá sự phân bố và sự phong phú của sinh vật trong một khu vực, chỉ giới hạn ở khung lưới vuông (frame quadrats), vạch lấy mẫu đường thẳng (line transects), vạch lấy mẫu dải (belt transects) và dấu - thả - bắt lại (mark-release-recapture) sử dụng chỉ số Lincoln (công thức cho chỉ số Lincoln sẽ được cung cấp, như được hiển thị trong yêu cầu về Toán học)
sử dụng hệ số tương quan bậc Spearman và tương quan tuyến tính Pearson để phân tích mối quan hệ giữa hai biến, bao gồm cả cách các yếu tố sinh học (biotic) và phi sinh học (abiotic) ảnh hưởng đến sự phân bố và sự phong phú của loài (các công thức cho các hệ số tương quan này sẽ được cung cấp, như được hiển thị trong yêu cầu về Toán học)
sử dụng chỉ số đa dạng Simpson (D) để tính toán đa dạng sinh học của một khu vực, và nêu ý nghĩa của các giá trị D khác nhau (công thức cho chỉ số đa dạng Simpson sẽ được cung cấp, như được hiển thị trong yêu cầu về Toán học)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An ecosystem 生态系统 is all the living things in an area together with their non-living surroundings. A niche 生态位 is the particular role and place of a species within it.
A coral reef is a good picture of high biodiversity — many different corals, fish and other species living together:
Biodiversity 生物多样性 can be measured at three levels:
the number and range of different ecosystems and habitats 栖息地.
the number of species and their relative abundance 丰度 (how common each one is).
the genetic variation within each species.
Sampling an area
You cannot count every organism, so you take samples. Random sampling 随机取样 (choosing positions by chance) avoids bias and gives a fair picture. Useful methods are:
quadrats 样方 — square frames placed to count or estimate the species inside them.
transects 样带 — counting along a line across the area (a line transect records what touches the line; a belt transect counts within a strip).
mark-release-recapture 标志重捕法 — for moving animals: catch, mark and release some, then later see what fraction of a new catch is marked (the Lincoln index).
To link the spread of a species to biotic factors 生物因素 (living) or abiotic factors 非生物因素 (non-living), you can use Spearman's rank or Pearson's correlation 相关性. To measure the diversity of an area as a single number, you use Simpson's index of diversity 辛普森多样性指数: a higher value means more diverse and usually more stable.
Worked example. 60 snails are caught, marked and released. Later, 80 snails are caught, of which 15 are marked. Estimate the population. The Lincoln index assumes the marked animals have mixed back in evenly, so the fraction marked in the second sample equals the fraction marked in the whole population:
$$N = \frac{\text{first sample} \times \text{second sample}}{\text{number marked in the second}} = \frac{60 \times 80}{15} = 320$$
So there are about 320 snails. The estimate is only as good as its assumptions, so state them: no births, deaths or migration between the two catches; the marks neither rub off nor make the animal easier for a predator to spot; and enough time is allowed for mixing. Break one and the estimate breaks with it - a mark that attracts predators lowers the recapture count and therefore overestimates the population.
Tiếng Việt
Một hệ sinh thái là tất cả các sinh vật sống trong một khu vực cùng với môi trường vô sinh xung quanh. Một nơi ở là vai trò và vị trí đặc thù của một loài trong hệ sinh thái đó.
Rạn san hô là hình ảnh tốt về đa dạng sinh học cao — nhiều loại san hô, cá và các loài khác sống chung:
Một rạn san hô là một trong những môi trường sống đa dạng sinh học nhất trên Trái Đất: nhiều loài san hô và cá chia sẻ một khu vực nhỏ bé
Đa dạng sinh học có thể được đo lường ở ba cấp độ:
số lượng và phạm vi của các hệ sinh thái và môi trường sống khác nhau.
số lượng loài và tỷ lệ phong phú tương đối của chúng (mỗi loài phổ biến đến mức nào).
sự biến dị di truyền bên trong mỗi loài.
Đa dạng sinh học được đo lường ở ba cấp độ: phạm vi của các hệ sinh thái, số lượng loài, và sự biến dị di truyền bên trong một loài
Lấy mẫu một khu vực
Bạn không thể đếm từng sinh vật, vì vậy bạn lấy mẫu. Lấy mẫu ngẫu nhiên (chọn vị trí bằng tình cờ) tránh thiên kiến và cung cấp bức tranh khách quan. Các phương pháp hữu ích bao gồm:
khung mẫu — khung vuông được đặt để đếm hoặc ước tính các loài bên trong chúng.
đường cắt mẫu — đếm dọc theo một đường xuyên qua khu vực (đường cắt mẫu ghi nhận những gì chạm vào đường; đường cắt mẫu rộng đếm bên trong một dải).
bắt - đánh dấu - thả - bắt lại — dành cho động vật di chuyển: bắt, đánh dấu và thả một số, sau đó xem tỷ lệ phần trăm của lần bắt mới là những con đã được đánh dấu (chỉ số Lincoln).
Khung mẫu và đường cắt mẫu lấy mẫu thực vật cố định; bắt-đánh-dấu-thả-bắt-lại ước tính số lượng động vật di chuyển
Để liên kết sự phân bố của một loài với y tố sinh học (sinh sống) hoặc y tố phi sinh học (vô sinh), bạn có thể sử dụng Rank Spearman hoặc tương quan Pearson. Để đo lường đa dạng của một khu vực dưới dạng một con số duy nhất, bạn sử dụng chỉ số đa dạng Simpson: giá trị càng cao thì đa dạng càng nhiều và thường ổn định hơn.
Ví dụ minh họa. 60 con ốc bị bắt, đánh dấu và thả. Sau đó, 80 con ốc bị bắt, trong đó 15 con có đánh dấu. Ước tính quần thể. Chỉ số Lincoln giả định rằng những con đã được đánh dấu đã trộn đều vào, do đó tỷ lệ những con có đánh dấu trong mẫu thứ hai bằng với tỷ lệ những con có đánh dấu trong toàn bộ quần thể:
$$N = \frac{\text{first sample} \times \text{second sample}}{\text{number marked in the second}} = \frac{60 \times 80}{15} = 320$$
Vì vậy, có khoảng 320 con ốc. Mức ước tính chỉ chính xác khi các giả định của nó đúng, nên hãy nêu chúng ra: không có sinh sản, tử vong hay di cư giữa hai lần bắt; các dấu hiệu không bị mài mòn và cũng không khiến con vật dễ bị săn mồi hơn; và đủ thời gian để sự trộn lẫn diễn ra. Nếu một con ốc bị thương, cả phương pháp ước tính sẽ sụp đổ — một dấu hiệu thu hút động vật săn mồi sẽ làm giảm số lượng bắt lại, từ đó ước lượng cao hơn thực tế về quần thể.
explain why populations and species can become extinct as a result of: • climate change • competition • hunting by humans • degradation and loss of habitats
outline reasons for the need to maintain biodiversity
outline the roles of zoos, botanic gardens, conserved areas (including national parks and marine parks), ‘frozen zoos’ and seed banks, in the conservation of endangered species
describe methods of assisted reproduction used in the conservation of endangered mammals, limited to IVF, embryo transfer and surrogacy
explain reasons for controlling invasive alien species
outline the role in conservation of the International Union for Conservation of Nature (IUCN) and the Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES)
Tiếng Việt
giải thích tại sao quần thể và loài có thể trở nên tuyệt chủng do: • thay đổi khí hậu • cạnh tranh • săn bắn bởi con người • suy thoái và mất môi trường sống
trình bày các lý do cần duy trì đa dạng sinh học
trình bày vai trò của sở thú, vườn thực vật, khu bảo tồn (bao gồm công viên quốc gia và công viên biển), 'sở thú đông lạnh' và ngân hàng hạt giống, trong việc bảo vệ các loài nguy cấp
mô tả các phương pháp sinh sản hỗ trợ được sử dụng trong việc bảo tồn động vật có vú nguy cấp, chỉ giới hạn ở thụ tinh trong ống nghiệm (IVF), di chuyển phôi (embryo transfer) và mang thai hộ (surrogacy)
giải thích lý do kiểm soát các loài ngoại lai xâm lấn
trình bày vai trò trong bảo tồn của Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) và **Công ước về Thương mại Quốc tế các Loài Động vật và Thực vật Hoang dã Nguy cấp (CITES)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A species can become extinct 灭绝 (die out completely) because of climate change 气候变化, competition (often from new species), hunting by humans, or the damage and loss of its habitats.
We try to protect biodiversity because other species give us food, medicines and materials, help keep ecosystems stable, and have value in themselves.
Ways to conserve species
zoos 动物园 and botanic gardens 植物园 keep and breed endangered species 濒危物种.
protected conservation 保护 areas, such as national parks and marine parks, keep habitats safe.
'frozen zoos' store frozen cells, eggs and sperm, and seed banks 种子库 store seeds for the future.
For rare mammals, assisted reproduction can boost numbers: in vitro fertilisation 体外受精 (IVF), embryo transfer 胚胎移植, and surrogacy 代孕 (another female carries the young).
Conservationists also control invasive species 入侵物种, which are brought in from elsewhere and out-compete native species.
Two organisations help worldwide: the IUCN, which lists how threatened each species is, and CITES, which controls the international trade in endangered animals and plants.
Tiếng Việt
Một loài có thể trở nên tuyệt chủng (mất đi hoàn toàn) do biến đổi khí hậu, cạnh tranh (thường là từ các loài mới), săn bắn bởi con người, hoặc sự phá hủy và mất mát môi trường sống của chúng.
Chúng ta cố gắng bảo vệ đa dạng sinh học vì các loài khác cung cấp cho chúng ta thức ăn, thuốc men và nguyên liệu, giúp duy trì sự ổn định của hệ sinh thái, và bản thân chúng cũng có giá trị riêng.
Các cách bảo tồn loài
vườn thú và vườn thực vật nuôi dưỡng và nhân giống các loài nguy cấp.
các khu vực bảo tồn được bảo vệ, như vườn quốc gia và công viên biển, giữ cho môi trường sống an toàn.
'vườn bách thú đông lạnh' lưu trữ các tế bào, trứng và tinh trùng đã đông lạnh, và ngân hàng hạt giống lưu trữ hạt giống cho tương lai.
Bảo tồn là tại chỗ (bảo vệ loài trong môi trường sống tự nhiên của chúng) hoặc ngoài chỗ (nuôi dưỡng và nhân giống chúng xa khỏi thiên nhiên)
Đối với các loài động vật có vú hiếm, sinh sản hỗ trợ có thể tăng số lượng: thụ tinh体外 (IVF), chuyển phôi, và bác tử (một con cái khác mang thai thay).
Các nhà bảo tồn còn kiểm soát các loài xâm lấn, những loài được đưa vào từ nơi khác và cạnh tranh vượt trội so với các loài bản địa.
Hai tổ chức hỗ trợ trên toàn cầu: IUCN, liệt kê mức độ bị đe dọa của từng loài, và CITES, kiểm soát thương mại quốc tế đối với động vật và thực vật quý hiếm.
Explore · Khám phá
Conservation action lab · Phòng thí nghiệm hành động bảo tồn
Follow how conservation moves from threat to protected population. · Theo dõi cách bảo tồn tiến triển từ mối đe dọa đến quần thể được bảo vệ.
Principles of genetic technology · Nguyên lý của công nghệ di truyền
Syllabus · Chương trình
English
define the term recombinant DNA
explain that genetic engineering is the deliberate manipulation of genetic material to modify specific characteristics of an organism and that this may involve transferring a gene into an organism so that the gene is expressed
explain that genes to be transferred into an organism may be: • extracted from the DNA of a donor organism • synthesised from the mRNA of a donor organism • synthesised chemically from nucleotides
explain the roles of restriction endonucleases, DNA ligase, plasmids, DNA polymerase and reverse transcriptase in the transfer of a gene into an organism
explain why a promoter may have to be transferred into an organism as well as the desired gene
explain how gene expression may be confirmed by the use of marker genes coding for fluorescent products
explain that gene editing is a form of genetic engineering involving the insertion, deletion or replacement of DNA at specific sites in the genome
describe and explain the steps involved in the polymerase chain reaction (PCR) to clone and amplify DNA, including the role of Taq polymerase
describe and explain how gel electrophoresis is used to separate DNA fragments of different lengths
outline how microarrays are used in the analysis of genomes and in detecting mRNA in studies of gene expression
outline the benefits of using databases that provide information about nucleotide sequences of genes and genomes, and amino acid sequences of proteins and protein structures
Tiếng Việt
định nghĩa thuật ngữ ADN tái tổ hợp
giải thích rằng kỹ thuật di truyền là sự thao tác chủ động vào vật liệu di truyền để thay đổi các đặc điểm cụ thể của sinh vật và điều này có thể liên quan đến việc chuyển một gen vào sinh vật để gen đó được biểu hiện
giải thích rằng các gen cần chuyển vào sinh vật có thể là: • được chiết xuất từ ADN của sinh vật nguồn • được tổng hợp từ mRNA của sinh vật nguồn • được tổng hợp hóa học từ các nucleotide
giải thích vai trò của endonuclease cắt giới hạn, DNA ligase, plasmid, DNA polymerase và reverse transcriptase trong việc chuyển gen vào sinh vật
giải thích vì sao một promoter có thể phải được chuyển vào sinh vật cùng với gen mong muốn
giải thích làm thế nào để xác nhận sự biểu hiện gen bằng cách sử dụng gen đánh dấu mã hóa các sản phẩm phát quang
giải thích rằng sửa đổi gen (gene editing) là một hình thức kỹ thuật di truyền liên quan đến việc chèn, xóa hoặc thay thế ADN tại các vị trí cụ thể trong bộ gen
mô tả và giải thích các bước liên quan đến phản ứng chuỗi polymerase (PCR) để nhân bản và khuếch đại ADN, bao gồm vai trò của Taq polymerase
mô tả và giải thích cách điện phân gel được sử dụng để tách các mảnh ADN có độ dài khác nhau
trình bày cách microarray được sử dụng trong phân tích bộ gen và trong việc phát hiện mRNA trong các nghiên cứu về biểu hiện gen
trình bày lợi ích của việc sử dụng các cơ sở dữ liệu cung cấp thông tin về trình tự nucleotide của gen và bộ gen, cũng như trình tự axit amin của protein và cấu trúc protein
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Recombinant 重组 DNA is DNA that has been made by joining together DNA from two different sources. Genetic engineering 基因工程 is the deliberate changing of an organism's genetic material — often by transferring a gene 基因 into an organism so that the gene is expressed (switched on to make its protein 蛋白质).
The gene to be transferred can be obtained in three ways:
cut out of the DNA of a donor 供体 organism,
made from the donor's mRNA, using the enzyme reverse transcriptase 逆转录酶,
built chemically from nucleotides 核苷酸.
The tools
Tool
Role
restriction endonuclease 限制性内切酶
cuts DNA at a specific base sequence, leaving "sticky ends"
DNA ligase 连接酶
joins pieces of DNA together
plasmid 质粒
a small ring of bacterial DNA used as a cloning vector 载体 to carry the gene into a cell
DNA polymerase 聚合酶
copies DNA
reverse transcriptase
makes DNA from an mRNA template
A promoter 启动子 often has to be transferred along with the gene. The promoter is the "switch" that lets the gene be transcribed in its new organism, so without it the gene would stay silent.
To check the gene has gone in and is working, scientists add a marker gene 标记基因 next to it — for example one that codes for a fluorescent 荧光 (glowing) product. If the cells glow, the transfer worked.
Gene editing
Gene editing 基因编辑 is a precise form of genetic engineering. It inserts, deletes or replaces DNA at an exact site in the genome 基因组.
Copying and sorting DNA
the polymerase chain reaction 聚合酶链式反应 (PCR) is used to clone 克隆 and amplify 扩增 DNA — to make millions of copies. It repeats cycles of heating and cooling, using a heat-stable enzyme called Taq polymerase.
gel electrophoresis 凝胶电泳 separates DNA fragments 片段 by length. The fragments move through a gel in an electric field, and shorter fragments move further, so the lengths spread out into bands.
microarrays 微阵列 are used to study whole genomes and to detect which genes are switched on, by picking up their mRNA.
databases 数据库 store the nucleotide sequences of genes and the amino acid 氨基酸 sequences of proteins, so scientists anywhere can compare them.
Tiếng Việt
DNA tái tổ hợp là DNA được tạo thành bằng cách ghép nối DNA từ hai nguồn khác nhau. Kỹ thuật di truyền là việc chủ đích thay đổi vật liệu di truyền của một sinh vật — thường bằng cách chuyển một gen vào sinh vật để gen đó được biểu hiện (kích hoạt để tạo ra protein của nó).
Máy nhiệt chu kỳ (máy PCR) tạo ra nhiều bản sao của mẫu DNA
Gen cần chuyển có thể thu được theo ba cách:
cắt ra từ DNA của sinh vật nhận,
tổng hợp từ mRNA của sinh vật nhận, sử dụng enzyme reverse transcriptase,
xây dựng hóa học từ nucleotides.
Các công cụ
Công cụ
Vai trò
restriction endonuclease
cắt DNA tại một trình tự base cụ thể, để lại "đầu dính"
DNA ligase
nối các mảnh DNA lại với nhau
plasmid
một vòng nhỏ DNA vi khuẩn được dùng làm vector nhân bản để mang gen vào tế bào
DNA polymerase
sao chép DNA
reverse transcriptase
tạo DNA từ khuôn mRNA
Restriction endonuclease để lại các đầu dính tương ứng; DNA ligase nối gen vào đoạn DNA bị cắt
Một promoter thường phải được chuyển cùng với gen. Promoter là "công tắc" cho phép gen được phiên mã trong sinh vật mới, vì vậy nếu không có nó, gen sẽ vẫn im lặng.
Để kiểm tra xem gen đã đi vào và đang hoạt động hay chưa, các nhà khoa học thêm một gen đánh dấu bên cạnh — ví dụ một gen mã hóa cho sản phẩm phát quang (sáng). Nếu các tế bào phát sáng, quá trình chuyển thành công.
Plasmid đóng vai trò như vector nhân bản: gen được nối vào đó, và plasmid tái tổ hợp được vi khuẩn hấp thụ
Chỉnh sửa gen
Chỉnh sửa gen là một hình thức chính xác của kỹ thuật di truyền. Nó chèn, xóa hoặc thay thế DNA tại một vị trí chính xác trong genome.
Sao chép và sắp xếp DNA
phản ứng chuỗi polymerase (PCR) được dùng để nhân bản và khuếch đại DNA — để tạo ra hàng triệu bản sao. Nó lặp lại các chu kỳ nung nóng và làm mát, sử dụng một enzyme chịu nhiệt gọi là Taq polymerase.
PCR lặp lại các chu kỳ nóng-lạnh; mỗi chu kỳ nhân đôi DNA, tạo ra hàng triệu bản sao
di điện gel tách các đoạn DNA theo chiều dài. Các đoạn di chuyển qua gel trong điện trường, và các đoạn ngắn di chuyển xa hơn, vì vậy độ dài lan rộng thành các dải.
Di điện gel: DNA di chuyển về phía cực +, và các đoạn ngắn di chuyển xa hơn, sắp xếp chúng theo độ dàiMặt gel thực dưới ánh sáng UV: cột bên trái là thang DNA, và các dải phát sáng cho thấy cách các mảnh tách ra theo độ dài
mảng vi thể được dùng để nghiên cứu toàn bộ genom và xác định gen nào đang hoạt động, bằng cách thu nhận mRNA của chúng.
cơ sở dữ liệu lưu trữ trình tự nucleotide của gen và trình tự amino acid của protein, giúp nhà khoa học ở mọi nơi so sánh chúng.
Explore · Khám phá
The tools of genetic technology · Các công cụ của công nghệ di truyền
Genetic engineering moves a useful gene into another organism so it makes a desired protein. · Kỹ thuật di truyền chuyển một gen có lợi vào một sinh vật khác để nó sản xuất protein mong muốn.
Genetic technology in medicine · Công nghệ di truyền trong y học
Syllabus · Chương trình
English
explain the advantages of using recombinant human proteins to treat disease, using the examples insulin, factor VIII and adenosine deaminase
outline the advantages of genetic screening, using the examples of breast cancer (BRCA1 and BRCA2), Huntington’s disease and cystic fibrosis
outline how genetic diseases can be treated with gene therapy, using the examples severe combined immunodeficiency (SCID) and inherited eye diseases
discuss the social and ethical considerations of using genetic screening and gene therapy in medicine
Tiếng Việt
giải thích lợi ích của việc sử dụng protein người tái tổ hợp để điều trị bệnh, sử dụng các ví dụ về insulin, yếu tố VIII và adenosine deaminase
trình bày lợi ích của sàng lọc di truyền, sử dụng các ví dụ về bệnh ung thư vú (BRCA1 và BRCA2), bệnh Huntington và xơ nang hóa
trình bày cách các bệnh di truyền có thể được điều trị bằng liệu pháp gen, sử dụng các ví dụ về suy giảm miễn dịch kết hợp nặng (SCID) và các bệnh mắt di truyền
thảo luận các cân nhắc xã hội và đạo đức khi sử dụng sàng lọc di truyền và liệu pháp gen trong y học
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Recombinant human proteins
A human gene can be put into bacteria or other cells so that they make a recombinant human protein — an exact copy of the human one. This is safer and never in short supply, and it avoids using proteins taken from animals or donors. Examples are insulin 胰岛素 (for diabetes 糖尿病), factor VIII (for haemophilia) and adenosine deaminase (for a faulty immune system).
Genetic screening
Genetic screening 基因筛查 tests a person's DNA for disease alleles before symptoms appear. Examples are the BRCA1 and BRCA2 alleles (which raise the risk of breast cancer 乳腺癌), Huntington's disease 亨廷顿病, and cystic fibrosis 囊性纤维化. Knowing the result helps people make informed choices about treatment and family.
Gene therapy
Gene therapy 基因治疗 treats a genetic disease by putting a working copy of a gene into the patient's cells. It has been used for SCID (a disease in which the immune system fails) and for some inherited eye diseases.
Social and ethical questions
Genetic screening and gene therapy raise concerns: who should see your genetic results, whether insurers or employers could misuse them, whether changes are safe and permanent, and who decides. These ethical 伦理 and social questions must be weighed against the benefits.
Tiếng Việt
Protein người tái tổ hợp
Một gen người có thể được đưa vào vi khuẩn hoặc tế bào khác để chúng sản xuất một protein người tái tổ hợp — bản sao chính xác của protein người. Điều này an toàn hơn, không bao giờ thiếu hụt, và tránh sử dụng protein lấy từ động vật hoặc người hiến tặng. Ví dụ gồm insulin (dành cho bệnh đái tháo đường), yếu tố VIII (dành cho bệnh huyết khối) và adenosine deaminase (dành cho hệ miễn dịch bất thường).
Các công cụ tương tự tạo ra protein người: gen insulin đi vào vi khuẩn, biến chúng thành nhà máy sống — vì vậy insulin là bản sao chính xác của người và không bao giờ thiếu hụt
Sàng lọc di truyền
Sàng lọc di truyền kiểm tra DNA của một người tìm kiếm allee gây bệnh trước khi triệu chứng xuất hiện. Ví dụ gồm allee BRCA1 và BRCA2 (làm tăng nguy cơ ung thư vú), bệnh Huntington, và xơ nang. Việc biết kết quả giúp con người đưa ra lựa chọn sáng suốt về điều trị và gia đình.
Liệu pháp gen
Liệu pháp gen điều trị bệnh di truyền bằng cách đưa một bản sao hoạt động của gen vào tế bào bệnh nhân. Nó đã được sử dụng cho SCID (một bệnh mà hệ miễn dịch suy yếu) và một số bệnh mắt di truyền.
Câu hỏi xã hội và đạo đức
Sàng lọc di truyền và liệu pháp gen đặt ra những lo ngại: ai nên xem kết quả di truyền của bạn, liệu bảo hiểm hay nhà tuyển dụng có thể lạm dụng chúng, liệu sự thay đổi có an toàn và vĩnh viễn, và ai sẽ quyết định. Những câu hỏi đạo đức và xã hội này cần được cân nhắc cùng với lợi ích mang lại.
Explore · Khám phá
Making human insulin with GM bacteria · Sản xuất insulin người bằng vi khuẩn biến đổi gen
Step through it. The human insulin gene goes into bacteria, which then churn out exact human insulin in fermenters. · Tách từng bước. Gen insulin người đưa vào vi khuẩn, sau đó chúng sản xuất ra insulin người chính xác trong các bình lên men.
Genetically modified organisms in agriculture · Sinh vật biến đổi gen trong nông nghiệp
Syllabus · Chương trình
English
explain that genetic engineering may help to solve the global demand for food by improving the quality and productivity of farmed animals and crop plants, using the examples of GM salmon, herbicide resistance in soybean and insect resistance in cotton
discuss the ethical and social implications of using genetically modified organisms (GMOs) in food production
Tiếng Việt
giải thích rằng kỹ thuật di truyền có thể giúp giải quyết nhu cầu lương thực toàn cầu bằng cách cải thiện chất lượng và năng suất của động vật chăn nuôi và cây trồng, sử dụng các ví dụ về cá hồi GM, kháng thuốc diệt cỏ ở đậu nành và kháng sâu bọ ở bông
thảo luận các hệ quả đạo đức và xã hội của việc sử dụng sinh vật biến đổi gen (GMOs) trong sản xuất thực phẩm
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Genetic engineering can help feed a growing world by improving farmed animals and crops. Examples of genetically modified organisms 转基因生物 (GMOs) are:
GM salmon 鲑鱼 that grow to size faster.
soybean 大豆 made resistant to a herbicide 除草剂, so weeds can be sprayed without harming the crop.
cotton 棉花 made resistant to insect pests 害虫, because it makes a protein that kills the insects.
GMOs also raise ethical and social questions: whether they are safe to eat, what effect they have on the environment and wild species, whether the engineered genes might spread, and whether a few large companies should control the food supply.
Worked example. A tiny DNA sample from a crime scene must be amplified and then compared with a suspect's. Outline the two techniques and what each achieves. PCR copies the DNA in repeated cycles: denaturation at about $95\ °\text{C}$ separates the strands, annealing at about $55\ °\text{C}$ lets primers bind at each end of the target, and extension at about $72\ °\text{C}$ has Taq polymerase build the new strands. Each cycle doubles the amount, so $n$ cycles give $2^n$ copies - 30 cycles turn one molecule into roughly a billion. Gel electrophoresis then separates the fragments: DNA is negatively charged because of its phosphate groups, so it moves towards the anode, and shorter fragments travel further through the gel. Matching band patterns point to the same source. Taq polymerase is used because it is thermostable - an ordinary polymerase would denature at $95\ °\text{C}$ in the very first cycle.
Tiếng Việt
Kỹ thuật di truyền có thể giúp nuôi dưỡng thế giới đang phát triển bằng cách cải thiện động vật chăn nuôi và cây trồng. Các ví dụ về sinh vật biến đổi gen (GMOs) gồm:
Cá hồi GM lớn nhanh hơn.
Đậu nành được tạo khả năng chống thuốc diệt cỏ, giúp phun thuốc mà không gây hại cho cây trồng.
bông được làm kháng sâu bọ, bởi vì nó sản xuất protein tiêu diệt côn trùng.
Cả hai cây đều đối mặt với cùng loại côn trùng. Cây bông GM kháng bọ bên trái hầu như không bị ảnh hưởng; cây bông thường bên phải bị tước sạch — bởi vì cây GM sản xuất protein tiêu diệt sâu bọ khi chúng ăn
GMOs cũng đặt ra những câu hỏi đạo đức và xã hội: liệu chúng có an toàn để ăn, ảnh hưởng của chúng đến môi trường và loài hoang dã là gì, liệu các gen kỹ thuật có thể lan rộng, và liệu một vài tập đoàn lớn có nên kiểm soát nguồn cung cấp thực phẩm hay không.
Ví dụ mẫu. Một mẫu DNA cực nhỏ từ hiện trường vụ án cần được khuếch đại và sau đó so sánh với suspect. Hãy liệt kê hai kỹ thuật và mục đích của từng kỹ thuật. PCR sao chép DNA qua nhiều chu kỳ lặp lại: denaturation ở khoảng $95\ °\text{C}$ tách các sợi, annealing ở khoảng $55\ °\text{C}$ cho phép mồi liên kết ở mỗi đầu vùng mục tiêu, và extension ở khoảng $72\ °\text{C}$ có Taq polymerase xây dựng các sợi mới. Mỗi chu kỳ khai đôi lượng DNA, vì vậy $n$ chu kỳ tạo ra $2^n$ bản sao - 30 chu kỳ biến một phân tử thành khoảng một tỷ. Điện di trên gel sau đó tách các mảnh: DNA mang điện tích âm do các nhóm phosphate, nên nó di chuyển về phía anode, và các mảnh ngắn hơn đi xa hơn qua gel. Mẫu hình dải giống nhau chỉ ra cùng một nguồn gốc. Taq polymerase được sử dụng vì nó chịu nhiệt - một polymerase thông thường sẽ bị denaturation ở $95\ °\text{C}$ ngay trong chu kỳ đầu tiên.
Explore · Khám phá
How a GMO is made · Cách tạo ra một GMO
Step through it — the same recombinant-DNA toolkit, now used to give a crop or microbe a brand-new useful gene. · Tách từng bước — bộ công cụ DNA tái tổ hợp tương tự, giờ đây được sử dụng để cung cấp cho cây trồng hoặc vi sinh vật một gen mới hữu ích.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Chọn một môn và trang sẽ điều hướng theo — ghi chú, tài liệu, video và bài tập đều mở ở đó.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Nhập để tìm ghi chú, bài học, mã, từ vựng và câu hỏi đề thi cũ trên mọi môn học.
*Gỗ của cành cây là gỗ; mỗi vòng tương ứng với một năm tăng trưởng
*Gỗ là ống mở chết; rây là ống rây sống có màng rây và tế bào kèm
*Một bó mạch thật trong mặt cắt: các tế bào lớn màu đỏ là ống dẫn gỗ (vách lignin dày); các tế bào nhỏ hơn ở phía trên là rây
