Slide bài giảng sinh học 10 kết nối bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng

Tóm lược nội dung

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?

Trả lời rút gọn:

- Năng lượng cho tế bào và cơ thể đến từ quá trình hô hấp tế bào, trong đó tế bào phân giải chất hữu cơ từ thức ăn để cung cấp năng lượng.

- Đối với hoạt động vận động như đá bóng, năng lượng được chuyển đổi từ dạng thế năng trong liên kết hóa học thành năng lượng động năng, cung cấp cho cơ thể hoạt động vận động.

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.

Trả lời rút gọn:

Một số dạng năng lượng tồn tại trong tế bào sinh vật:

• Nhiệt năng (nhiệt độ cơ thể);
• Cơ năng (sự co cơ, vận động);
• Điện năng (xung thần kinh),...

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?

Trả lời rút gọn:

- Mỗi phân tử ATP bao gồm adenine, ribose và 3 gốc phosphate.

- Chức năng chính của ATP là dự trữ năng lượng.

- ATP mang năng lượng hóa năng, được dự trữ trong các liên kết hóa học.

- Nó được gọi là "đồng tiền" năng lượng của tế bào vì được sản xuất và sử dụng ngay lập tức trong mọi hoạt động sống như tổng hợp, vận chuyển chất, và co cơ.

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?

Trả lời 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 như vậy thì các phản ứng hóa học trong tế 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, Cơ chế tác động và vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hoá năng lượng.

Trả lời rút gọn:

- Enzyme là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống.

- Cấu trúc enzyme:

+ Đa số enzyme được cấu tạo từ protein

+ Nhiều enzyme, ngoài thành phần protein còn có thêm cofactor là ion kim loại (như Fe²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺...) hoặc các phân tử hữu cơ (như phân tử heme, biotin...)

+ Mỗi enzyme thường có một trung tâm hoạt động

- Cơ chế hoạt động enzyme:

+ Trung tâm hoạt động của enzyme và cơ chất kết hợp để biến đổi cấu hình.

+ Sản phẩm phản ứng rời khỏi enzyme sau khi tạo thành, và enzyme trở lại hình dạng ban đầu.

- Enzyme xúc tác các phản ứng chuyển hóa năng lượng bằng cách giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết cho các phản ứng, từ đó tăng tốc độ 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?

Trả lời rút gọn:

Enzyme chịu ảnh hưởng của các yếu tố như nồng độ enzyme và cơ chất, độ pH, nhiệt độ, và chất điều hòa enzyme. 

- Khi nồng độ enzyme tăng, hiệu suất phản ứng cũng tăng nhưng chỉ đạt ngưỡng nhất định do sử dụng tối đa lượng cơ chất. Nếu lượng enzyme không đổi và tăng nồng độ cơ chất, hiệu suất phản ứng cũng tăng nhưng sẽ đạt ngưỡng do lượng enzyme tối đa đã hoạt động. 

- Mỗi loại enzyme có pH phù hợp nhất để hoạt động, vượt ra khỏi khoảng này enzyme sẽ giảm hoạt tính hoặc bất hoạt. 

- Tương tự, mỗi loại enzyme chỉ hoạt động tốt trong một khoảng nhiệt độ nhất định, vượt ra khỏi đó sẽ giảm hoạt tính hoặc mất hoàn toàn. 

- Chất hoạt hóa tăng hoạt tính enzyme, trong khi chất ức chế giảm hoạt tính hoặc làm mất 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.

Trả lời rút gọn:

Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất bằng cách điều chỉnh hoạt tính của enzyme thông qua các chất hoạt hóa và ức chế. Enzyme làm tăng tốc độ của các phản ứng hóa học trong cơ thể, do đó làm tăng tốc độ quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào. Tốc độ của quá trình này thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn phát triển và trạng thái cơ thể.

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.

Trả lời 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.

Trả lời rút gọn:

Câu 1: Chọn đáp án D.

• Đáp án A sai vì mỗi phân tử ATP có cấu tạo gồm ba thành phần cơ bản là: phân tử adenine, phân tử đường ribose và 3 gốc phosphate
• Đáp án B sai vì các gốc phosphate liên kết rất chặt chẽ với nhau bằng liên kết liên kết anhydric.
• Đáp án C sai vì mỗi phân tử ATP có ba gốc phosphate liên kết với nhau tạo nên hai liên kết cao năng.

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

Trả lời rút gọn:

- ATP có cấu trúc gồm adenine, đường ribose và 3 nhóm phosphate, là hợp chất cao năng vì liên kết giữa hai nhóm phôtphat cuối cùng dễ bị phá vỡ, giải phóng năng lượng.

- Năng lượng được truyền cho các hợp chất khác thông qua việc chuyển nhóm phosphate cuối cùng để tạo ra ADP (adenosine diphosphate), sau đó ADP sớm lại được tái tạo 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.

Trả lời rút gọn:

Tế bào nhân thực được chia thành nhiều xoang tách biệt bởi hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc giúp. Hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào có tổ chức rõ ràng.

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.

Trả lời rút gọn:

- Cấu trúc của tế bào và các enzyme dựa trên các phân tử vô cơ, mà sinh vật cần hấp thụ thông qua quá trình tiêu hóa thức ăn hoặc hấp thụ (như nước và muối khoáng ở thực vật). 

-> Để đạt được năng suất cao trong trồng trọt và chăn nuôi, việc bổ sung đầy đủ các nguyên tố khoáng vi lượng và vitamin là cần thiết, giúp cây trồng và động vật nuôi phát triển mạnh mẽ và đạt năng suất tối đa.