BÀI 13 - KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

MỞ ĐẦU

Câu 1: Hoạt động vận động như ở các cầu thủ bóng đá trong hình bên cần tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Vậy, nguồn năng lượng đó đã được lấy từ đâu và chuyển đổi thành dạng nào để tế bào và cơ thể có thể sử dụng ngay khi cần thiết như vậy?

Giải rút gọn:

• Nguồn năng lượng lấy từ quá trình hô hấp tế bào.
• Để thực hiện hoạt động vận động như các cầu thủ đá bóng, đã có sự chuyển đổi năng lượng từ dạng thế năng thành năng lượng động năng.

I. KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ CHUYỂN HÓA

Câu 1: Kể tên một số dạng năng lượng tồn tại trong tế bào sinh vật.

Giải rút gọn:

Một số dạng năng lượng tồn tại trong tế bào sinh vật: nhiệt năng, cơ năng, điện năng,…

Câu 2: Quan sát hình 13.1, nêu cấu tạo và chức năng của ATP. Phân tử ATP mang năng lượng loại nào? Vì sao nói ATP là “đồng tiền” năng lượng của tế bào?

Giải rút gọn:

• Mỗi phân tử ATP có cấu tạo gồm: phân tử adenine, phân tử đường ribose và 3 gốc phosphate. Chức năng: dự trữ năng lượng
• Phân tử ATP mang năng lượng loại hóa năng 
• ATP là “đồng tiền” năng lượng của tế bào vì trong tế bào ATP thường xuyên sinh ra và ngay lập tức được sử dụng cho mọi hoạt động sống 

Câu 3: Thế nào là chuyển hóa năng lượng trong tế bào. Vì sao nói chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng?

Giải rút gọn:

• Chuyển hóa năng lượng trong tế bào là tập hợp tất cả các phản ứng hóa học xảy ra bên trong tế bào làm chuyển đổi chất này thành chất khác.
• Chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng vì với phân tử ATP, khi năng lượng thay đổi thì thành phần cấu trúc của nó cũng thay đổi, tương tự thì các phản ứng hóa học trong té bào và cơ thể sống cũng luôn có sự biến đổi về vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng.

II. ENZYME

Câu 1: Quan sát hình 13.2 và cho biết: Enzyme là gì? Nêu cấu trúc, ơ chế tác động và vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hoá năng lượng.

Giải rút gọn:

• Enzyme là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống.
• Cấu trúc enzyme: đa số cấu tạo từ protein, nhiều enzyme còn có thêm cofactor là ion kim loại hoặc các phân tử hữu cơ, mỗi enzyme thường có một trung tâm hoạt động
• Cơ chế hoạt động enzyme: Trung tâm hoạt động có cấu hình không gian phù hợp liên kết với cơ chất ® cả hai biến đổi cấu hình ® phản ứng ® sản phẩm tạo thành sẽ có cấu hình không gian thay đổi và rời khỏi enzyme, enzyme trở lại hình dạng ban đầu.
• Vai trò: xúc tác các phản ứng chuyển hóa năng lượng, giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết cho các phản ứng xảy ra xuống mức độ thấp ® tăng tốc phản ứng.

Câu 2: Hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng của những yếu tố nào và chúng có tác động như thế nào đến hoạt tính của enzyme?

Giải rút gọn:

• Hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng của những yếu tố: nồng độ enzyme và cơ chất, độ pH, nhiệt độ, chất điều hòa enzyme
• Nồng độ cơ chất: Với lượng enzyme không đổi, nếu tăng dần lượng cơ chất ® hoạt tính của enzyme tăng, nhưng đến mức nhất định sẽ dừng lại do lượng enzyme có trong môi trường đã hoạt động tối đa.
• Nồng độ enzyme: Với lượng cơ chất không đổi, khi nồng độ enzyme càng cao thì hoạt tính của enzyme càng tăng nhưng chỉ đạt ngưỡng nhất định rồi dừng lại do đã sử dụng tối đa lượng cơ chất.
• Độ pH: Mỗi enzyme có một pH thích hợp, ngoài khoảng pH này enzyme có thể bị giảm hoạt tính hoặc bất hoạt. 
• Chất điều hòa enzyme: Một số ức chế sự hoạt động của enzyme. Một số khác làm tăng hoạt tính của enzyme.

Câu 3: Tế bào có thể điều hoà quá trình chuyển hoá vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme bằng những yếu tố nào? Giải thích.

Giải rút gọn:

Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme bằng những yếu tố:

• Điều chỉnh bằng các chất hoạt hóa (giúp tăng hoạt tính enzyme) hoặc chất ức chế (làm giảm hoặc mất hoạt tính enzyme).
• Điều chỉnh bằng ức chế ngược: Ức chế ngược là kiểu điều hòa, trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa quay lại ức chế làm bất hoạt enzyme xúc tác cho phản ứng.

Câu 4: Giải thích vì sao khi tăng nhiệt độ lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzyme thì hoạt tính của enzyme bị giảm, thậm chí là mất hẳn hoạt tính.

Giải rút gọn:

Vì mỗi loại enzyme chỉ hoạt động hiệu quả trong 1 khoảng nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ tăng quá câu hoặc quá thấp có thể làm giảm hoặc mất hoạt tính của enzyme.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phân tử ATP?

A. Phân tử ATP có cấu tạo từ ba thành phần cơ bản: adenine, đường deoxyribose và muối phosphate

B. Trong phân tử ATP, các gốc phosphate liên kết rất chặt chẽ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị

C. Mỗi phân tử ATP có ba gốc phosphate liên kết với nhau tạo nên ba liên kết cao năng

D. ATP liên tục được tổng hợp, vận chuyển và sử dụng trong tế bào sống.

Giải rút gọn:

Câu 1: Chọn đáp án D.

Câu 2: Phân tích sự phù hợp giữa cấu tạo và chức năng của phân tử ATP.

Giải rút gọn:

• ATP gồm: adenine, đường ribose và 3 nhóm phosphate. Đây là một hợp chất cao năng vì liên kết giữa hai nhóm phôtphat cuối cùng trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.
• TP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phosphate cuối cùng để trở thành ADP rồi ADP lại được gắn thêm một nhóm phosphate để trở thành ATP.

Câu 3: Tế bào nhân thực được chia thành nhiều xoang tách biệt bởi hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc, điều này có ý nghĩa gì trong hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào? Giải thích.

Giải rút gọn:

Ý nghĩa: tạo môi trường thích hợp cho sự hoạt động của mỗi enzyme, bảo vệ cấu trúc và hoạt động bình thường của tế bào

Câu 4: Dựa vào thành phần cấu tạo và cơ chế điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng của enzyme, hãy giải thích vì sao trong trồng trọt và chăn nuôi, muốn thu được năng suất cao, con người phải chú ý bổ sung đầy đủ các nguyên tố khoáng vi lượng, vitamin vào chế độ dinh dưỡng cho cây trồng và vật nuôi.

Giải rút gọn:

Vì năng suất của cây trồng vật nuôi phụ thuộc rất lớn vào tốc độ của quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào. Tốc độ của quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào lại phụ thuộc vào hoạt tính của enzyme. Mà nhiều enzyme có cofactor là các nguyên tố khoáng vi lượng, vitamin, nhiều enzyme trong tế bào bình thường cần có sự xúc tác các các nguyên tố khoáng vi lượng hoặc vitamin để hoạt động ® nếu thiếu nguyên tố vi lượng, vitamin ® enzyme đó không hoạt động ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng.