Giải Sinh 10 Bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng KNTT
Mở đầu trang 78 SGK Sinh 10 KNTT
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? Lời giải
Năng lượng trong tế bào tồn tại ở dưới nhiều dạng khác nhau trong đó hóa năng là
dạng năng lượng chính được tích lũy và sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào.
Năng lượng được chuyển hóa từ dạng này sang dạng mà cơ thể có thể sử dụng ví dụ
động năng hoặc hoặc thế năng. Năng lượng tế bào sử dụng ngay khi cần thiết là ATP
Dừng lại và suy ngẫm trang 80 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Kể tên một số dạng năng lượng tồn tại trong tế bào sinh vật. Lời giải
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? Lời giải
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
Chức năng của ATP: dự trữ năng lượng
Phân tử ATP mang năng lượng loại hóa năng (năng lượng được dự trữ ở các liên kết hóa học)
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 như tổng hợp và vận chuyển các chất, 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? Lời giải
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 té bào và cơ thể sống cũng luôn có sự biến đổi
về vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng
Dừng lại và suy ngẫm trang 83 SGK Sinh 10 KNTT
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 hóa năng lượng. Lời giải chi tiết:
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 có cấu hình không gian phù hợp liên kết với cơ chất làm cho
cả hai biến đổi cấu hình
+ Sau khi phả ứng xảy ra, 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 của enzyme trong quá trình chuyển hóa năng lượng: xúc tác các phản ứng
chuyển hóa năng lượng, enzyme đã làm giảm năng lương hoạt hóa cần thiết cho các
phản ứng xảy ra xuống mức độ thấp nhờ đócó thể làm 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 Lời giải
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
Nếu đồng độ cơ chất không đổi lượng enzyme tăng lên thì hiệu suất của phản ứng
cũng tăng nhưng chỉ đạt nhưng chỉ đạt ngưỡng nhất định rồi dừng lại do đã sử dụng tối đa lượng cơ chất
Nếu lượng enzyme không đổi và tăng nồng độ cơ chất thì hiệu suất phản ứng tăng
và sẽ đạt ngưỡng do lượng enzyme có trong môi trường đã hoạt động tối đa.
Mỗi loại enzyme thường có khoảng pH phù hợp nhất để hoạt động hiệu quả, ngoài
ra khoảng pH này enzyme có thể bị giảm hoạt tính hoặc bất hoạt.
Mỗi loại enzyme chỉ hoạt động hiệu quả trong một khoảng nhiệt độ nhất định, ngoài
khoảng nhiệt độ đó, hoạt tính enzyme sẽ giảm, thậm chí mất hoàn toàn
Có những loại phân tử khi liên kết sẽ làm tăng hoạt tính của enzyme được gọi là
chất hoạt hóa. Ngược lại, có những phân tử khi liên kết sẽ làm giảm hoặc mất hoạt
tính của enzyme gọi là chất ức chế.
Câu 3: Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển
hoạt tính của enzyme bằng những yếu tố nào? Giải thích. Lời giải
Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính
của enzyme bằng điều chỉnh hoạt tính của enzyme thông qua các chất hoạt hóa và ức chế enzyme
Vì enzyme làm tăng tốc độ của các phản ứng hóa học trong cơ thể, tức là làm tăng
tốc độ quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào mà tốc độ của quá
trình này luôn thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn phát triển, 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. Lời giải
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 trang 84 SGK Sinh 10 KNTT
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. Lời giải
Đáp án A sai. 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. Các gốc phosphate liên kết rất chặt chẽ với nhau bằng liên kết liên kết anhydric.
Đáp án C sai. Mỗi phân tử ATP có ba gốc phosphate liên kết với nhau tạo nên hai liên kết cao năng Đáp án D đúng
Câu 2: Phân tích sự phù hợp giữa cấu tạo và chức năng của phân tử ATP Lời giải
ATP cấu tạo gồm các thành phần : ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. 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.
ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat
cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzinđiphôtphat) rồi gần như ngay lập tức ADP lại
được gắn thêm một nhóm phôtphat 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. Lời giải
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. Lời giải
Cấu tạo tế bào hay các enzyme đều có bản chất là các phân tử vô cơ, các chất này
sinh vật cần hấp thụ qua quá trình hấp thụ (nước và muối khoáng ở thực vật) hay
tiêu hóa thức ăn (ở động vật).
Vì vậy 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 để cây trồng và vật nuôi có thể sinh trưởng tốt nhất, cho năng xuất cao nhất.