A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

CHỦ ĐỀ 1: TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT

1. Vai trò của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật

- Trao đổi chất là tập hợp các biến đổi hoá học trong các tế bào của cơ thể sinh vật và sự trao đổi các chất giữa cơ thể với môi trường đảm bảo duy trì sự sống.

- Sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác gọi là chuyển hoá năng lượng. Trong tế bào và cơ thể sinh vật, năng lượng được dự trữ trong các liên kết hoá học của các hợp chất hữu cơ.

- Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng có vai trò cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của cơ thể; xây dựng, duy trì, sửa chữa các tế bào, mô, cơ quan của cơ thể và loại bỏ chất thải ra khỏi cơ thể.

2. Quang hợp ở thực vật

- Lá là cơ quan quang hợp của cây xanh. Quang hợp là quá trình thu nhận và chuyển hoá năng lượng ánh sáng, tổng hợp nên các chất hữu cơ từ các chất vô cơ như nước, khí carbon dioxide, diễn ra ở tế bào có chất diệp lục, đồng thời thải ra khí oxygen.

- Trong quá trình quang hợp, một phần năng lượng ánh sáng được chuyển hoá thành năng lượng hoá học tích luỹ trong các hợp chất hữu cơ ở lá cây.

- Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng trong quang hợp có mối quan hệ chặt chẽ, hai quá trình luôn diễn ra đồng thời, gắn liền với nhau.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp

- Các yếu tố như ánh sáng, carbon dioxide, nước, nhiệt độ,... ảnh hưởng tới quá trình quang hợp. Ảnh hưởng của các yếu tố này đến các loài cây là khác nhau.

- Trồng và bảo vệ cây xanh mang lại cho chúng ta nhiều lợi ích: cung cấp oxygen, thức ăn cho con người và động vật, hấp thu khí carbon dioxide góp phần làm giảm hiệu ứng nhà kính, hạn chế tăng nhiệt độ Trái Đất, hạn chế biến đổi khí hậu, làm sạch không khí,...

4. Hô hấp tế bào

- Hô hấp tế bào là quá trình tế bào phân giải chất hữu cơ giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể. Trong quá trình này, tế bào sử dụng oxygen và thải ra carbon dioxide, nước.

- Phương trình hô hấp tổng quát dạng chữ:

Glucose + Oxygen → Carbon dioxide + Nước + Năng lượng (ATP và nhiệt)

- Quá trình tổng hợp và hô hấp tế bào có mối quan hệ hai chiều. Trong đó, quá trình tổng hợp tạo chất hữu cơ là nguyên liệu cho phân giải trong hô hấp tế bào; quá trình phân giải các chất hữu cơ giải phóng năng lượng cung cấp cho quá trình tổng hợp.

5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp tế bào

- Hô hấp tế bào chịu ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm và nước, khí oxygen, khí carbon dioxide. Hô hấp tế bào giảm ở nhiệt độ thấp, hàm lượng nước trong tế bào giảm, hàm lượng khí oxygen trong tế bào thấp và hàm lượng khí carbon dioxide cao.

- Trong quá trình bảo quản lương thực, thực phẩm, người ta thường khống chế sao cho hô hấp tế bào luôn ở mức tối thiểu bằng các biện pháp bảo quản khô, bảo quản lạnh, bảo quản trong điều kiện hàm lượng khí oxygen thấp và khí carbon dioxide cao.

- Khi lao động hoặc chơi thể thao, cần chú ý tính vừa sức, tránh thiếu oxygen gây chuột rút,...

6. Trao đổi khí ở sinh vật

- Trao đổi khí là sự trao đổi các chất ở thể khí giữa cơ thể và môi trường. Sự trao đổi khí giữa cơ thể và môi trường tuân theo cơ chế khuếch tán.

- Ở thực vật, trao đổi khí giữa cơ thể và môi trường chủ yếu qua khí khổng ở lá cây. Ở khí khổng có hai tế bào hình hạt đậu, xếp úp vào nhau tạo nên khe khí khổng. Khí khổng thực hiện chức năng trao đổi khí và thoát hơi nước cho cây. Trong quá trình quang hợp, khí carbon dioxide khuếch tán từ ngoài môi trường qua khí khổng vào lá, khí oxygen khuếch tán từ trong lá qua khí khổng ra môi trường. Trong quá trình hô hấp, khí oxygen đi vào và khí carbon dioxide đi ra khỏi lá qua khí khổng.

- Ở động vật, trao đổi khí giữa cơ thể và môi trường xảy ra ở cơ quan hô hấp như ống khí, mang, da, phổi,... Ở người, trao đổi khí diễn ra ở phổi. Khi ta hít vào, khí oxygen cùng các khí khác có trong không khí được đưa vào phổi đến tận phế nang. Tại phế nang xảy ra quá trình trao đổi khí giữa phế nang và mạch máu, khí oxygen từ phế nang vào máu, khí carbon dioxide từ máu vào phế nang và thải ra ngoài môi trường qua động tác thở ra.

7. Vai trò của nước và các chất dinh dưỡng với cơ thể sinh vật

- Nước là một hợp chất hoá học do sự kết hợp oxygen với hydrogen. Nước là một chất lỏng không màu, không mùi, không vị, có nhiệt độ sôi là 100 °C, nhiệt độ đông đặc là 0 °C. Nước có thể hoà tan được nhiều chất.

- Nước là thành phần quan trọng trong tế bào và cơ thể sinh vật; là môi trường và nguyên liệu cho quá trình trao đổi chất, chuyển hoá năng lượng của tế bào và cơ thể; vận chuyển các chất dinh dưỡng, chất thải trong tế bào và mô; duy trì nhiệt độ bình thường của cơ thể.

- Chất dinh dưỡng là những chất hay hợp chất hoá học được cơ thể sinh vật hấp thụ từ môi trường ngoài. Chất dinh dưỡng có vai trò cấu tạo nên tế bào và cơ thể, cung cấp năng lượng, tham gia điều hoà hoạt động sống,...

- Các chất dinh dưỡng bao gồm nhóm chất cung cấp năng lượng (carbohydrate, protein, lipid) và nhóm chất không cung cấp năng lượng (vitamin, chất khoáng và nước).

8. Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật

- Trao đổi nước, chất khoáng và chất dinh dưỡng diễn ra trong suốt quá trình sống của thực vật, bao gồm các giai đoạn: hấp thụ nước và chất khoáng ở tế bào lông hút của rễ, vận chuyển ở thân, thoát hơi nước ở lá.

- Vận chuyển nước, chất khoáng từ rễ lên lá cây theo mạch gỗ (dòng đi lên) và vận chuyển các chất hữu cơ từ lá cây đến các cơ quan theo mạch rây (dòng đi xuống).

- Quá trình thoát hơi nước ở lá cây tạo động lực cho vận chuyển nước và chất khoáng trong cây. Nhờ thoát hơi nước mà lá cây không bị đốt nóng dưới ánh nắng mặt trời. Khi tế bào khí khổng hút nhiều nước thì khí khổng mở rộng; còn khi tế bào khí khổng bị mất nước thì khí khổng đóng lại giảm thoát hơi nước.

- Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật chịu ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và độ thoáng khí của đất.

9. Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở động vật

- Nhu cầu nước của động vật phụ thuộc vào loài, kích thước cơ thể, độ tuổi, thức ăn, nhiệt độ của môi trường, cường độ hoạt động của cơ thể. Cơ thể được cung cấp nước qua thức ăn và nước uống.

- Trao đổi dinh dưỡng ở động vật đa bào (ví dụ ở người) thực hiện chủ yếu qua con đường từ hệ tiêu hoá đến hệ vận chuyển và hệ bài tiết.

- Quá trình dinh dưỡng ở động vật gồm bốn giai đoạn: thu nhận, tiêu hoá, hấp thu, thải bã.

- Động vật có cấu trúc cơ thể phức tạp, có hệ vận chuyển các chất là hệ tuần hoàn. Ở người, các chất được vận chuyển thông qua hai vòng tuần hoàn.