Giải Sinh 10 Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào | Kết nối tri thức

Giải Sinh 10 Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào KNTT
Mở đầu trang 85 SGK Sinh 10 KNTT
Mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể đều cần năng lượng ATP. Phân tử ATP
giống như viên pin sạc. Vậy năng lượng nạp vào phân tử ATP để cung cấp cho các
hoạt động sống được cơ thể lấy từ quá trình nào? Lời giải
Năng lượng nạp vào phân tử ATP để cung cấp cho các hoạt động sống được cơ thể
lấy từ quá trình phân giải các phân tử sinh học, tức là quá trình phá vỡ các liên kết
hóa học có trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn và giải phóng
năng lượng. Một phần năng lượng giải phóng ra sẽ được tích lũy trong phân tử ATP
và một phần giải phóng ra ở dạng nhiệt năng.
Dừng lại và suy ngẫm trang 88 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Phân giải các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa. Lời giải
- Phân giải các chất trong tế bào là quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử
sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn đồng thời giải phóng năng lượng. Một phần
năng lượng giải phóng ra sẽ được tích lũy trong phân tử ATP và một phần giải
phóng ra ở dạng nhiệt năng. - Ví dụ minh họa:
+ Quá trình phân giải hoàn toàn glucose thông qua hô hấp tế bào, năng lượng dạng
hóa năng trong các phân tử đường sẽ được giải phóng từ từ qua các giai đoạn và
chuyển thành dạng năng lượng dễ sử dụng hơn trong các phân tử ATP . Sản phẩm
cuối cùng của quá trình này là CO2 và nước với sự tham gia của O2, đồng thời
trong điều kiện tối ưu thì quá trình này giải phóng năng lượng tương đương 36 đến
38 ATP cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.
+ Quá trình lên men đường, tức phân giải glucose không hoàn toàn tạo ra 2 ATP
cho tế bào sử dụng trong điều kiện thiếu oxy.
Câu 2: Phân giải hiếu khí trong tế bào gồm những giai đoạn chính nào? Đặc trưng
của mỗi giai đoạn này là gì? Lời giải
Ba giai đoạn chính của phân giải hiếu khí trong tế bào và đặc trưng của mỗi giai đoạn là:
- Đường phân: xảy ra trong tế bào chất và không có sự tham gia của O2. Trong quá
trình này mỗi phân tử đường glucose 6 cacbon được phân giải thành 2 phân tử
pyruvate 3 cacbon đồng thời tạo ra 2 phân tử NADH và 2 phân tử ATP.
- Chu trình Krebs: 2 pyruvate vừa được tạo ra ở giai đoạn đường phân sẽ đi vào
trong chất nền ti thể và mỗi pyruvate (phân tử 3 cacbon) sẽ được chuyển hóa thành
một phân tử acetyl-CoA (phân tử 2 cacbon) rồi đi vào chu trình Krebs. Từ mỗi
acetyl-CoA sẽ giải phóng ra 2 phân tử CO2, 3 NADH, 1 FADH2 và 1 ATP.
- Chuỗi chuyền electron: diễn ra ở trên màng trong ti thể. Trong giai đoạn này, các
phân tử NADH và FADH2 được sinh ra trong 2 giai đoạn trên sẽ bị oxy hóa qua
một chuỗi phản ứng oxy hóa để tạo ra ATP và nước. Đây là giai đoạn thu được
nhiều ATP nhất trong quá trình phân giải.
Câu 3: Trình bày các giai đoạn của quá trình lên men. Nêu sự khác nhau giữa lên
men rượu và lên men lactate. Lời giải
- Quá trình lên men gồm 2 giai đoạn là đường phân và lên men. Giai đoạn đường
phân diễn ra tương tự như ở hô hấp hiếu khí. Trong giai đoạn lên men, electron từ
glucose qua NADH được truyền tới các phân tử hữu cơ khác.
- Sự khác biệt giữa lên men rượu và lên men lactate:
+ Quá trình lên men lactate: Pyruvate nhận electron từ NADH và tạo ra sản phẩm
cuối cùng là muối lactate.
+ Còn trong quá trình lên men ethanol, phân tử hữu cơ acetaldehyde là chất nhận
electron từ NADH để tạo ra sản phẩm cuối cùng là ethanol.
Câu 4: So sánh phân giải hiếu khí và lên men trong tế bào động vật? Giải thích sự khác biệt này. Lời giải
- So sánh hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men: Kết quả
của quá trình lên men, 1 phân tử glucose chỉ tạo được 2 phân tử ATP, ít hơn rất
nhiều so với hô hấp hiếu khí. - Giải thích:
+ Trong quá trình hô hấp hiếu khí, toàn bộ năng lượng hóa học của một phân tử
glucose được giải phóng trong quá trình hô hấp hiếu khí sẽ được chuyển sang liên
kết hóa học dễ sử dụng (ATP), một phần chuyển thành nhiệt năng.
+ Trong quá trình lên men, năng lượng hóa học của một phân tử glucose không
được giải phóng hoàn toàn mà chỉ 1 phần nhỏ được chuyển sang liên kết hóa học dễ
sử dụng (ATP) còn lại phần lớn vẫn còn được tích trữ trong sản phẩm hữu cơ cuối
cùng của quá trình lên men (lactate, ethanol).
Dừng lại và suy ngẫm trang 92 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Tổng hợp các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa cho quá
trình tổng hợp các chất trong tế bào. Lời giải
- Tổng hợp các chất trong tế bào là sự hình các hợp chất phức tạp từ các chất đơn
giản và tiêu tốn năng lượng. Trong tế bào và cơ thể sống, quá trình tổng hợp giúp
tạo ra các hợp chất phức tạp xây dựng nên tế bào và cơ thể, đồng thời cung cấp cho
các hoạt động sống khác. Những đại phân tử sinh học trong tế bào là các polymer
(protein, các acid nucleic) được tổng hợp từ các đơn phân nhờ các enzyme xúc tác
chuyên biệt và nguồn năng lượng ATP.
- Một số ví dụ minh họa cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào là:
+ Các phân tử acid nucleic được hình thành từ phản ứng sinh tổng hợp tạo liên kết
phosphodiester giữa các đơn phân nucleotide.
+ Các phân tử protein hay các chuỗi polypeptide được tạo thành từ sự kết hợp của
nhiều amino acid với nhau bằng liên kết peptide trong quá trình sinh tổng hợp protein.
+ Phân tử lipid được tổng hợp từ các phân tử acid béo và glycerol.
Câu 2: Quang hợp có vai trò như thế nào trong tổng hợp các chất và dự trữ năng lượng? Lời giải
Trong tổng hợp các chất và dự trữ năng lượng, quang hợp có vai trò vô cùng quan
trọng và đây cũng quá trình quan trọng nhất đối với hệ thống sống. Quá trình này
giúp chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong các hợp chất hữu
cơ giàu năng lượng để dự trữ và cung cấp cho quá trình phân giải còn năng lượng và
các sản phẩm trung gian được giải phóng ra trong quá trình phân giải lại có thể được
sử dụng cho quá trình tổng hợp.
Câu 3: Hóa tổng hợp và quang khử ở vi khuẩn có gì khác so với quang hợp ở thực vật? Lời giải
- Điểm khác giữa hóa tổng hợp so với quang hợp ở thực vật là: Quang hợp sử dụng
năng lượng ánh sáng Mặt Trời. Còn hóa tổng hợp sử dụng năng lượng sinh ra từ các
phản ứng oxy hóa các hợp chất vô cơ.
- Điểm khác giữa quang khử ở vi khuẩn so với quang hợp ở thực vật là:
+ Quang hợp có sử dụng H2O làm nguồn cung cấp H+ và electron. Còn quang khử
dùng H2S, S, H2 và một số chất hữu cơ khác làm nguồn cung cấp H+ và electron.
+ Quang hợp có giải phóng O2. Còn quang khử thì không giải phóng O2.
Câu 4: Quá trình tổng hợp và phân giải có mối quan hệ với nhau như thế nào? Lời giải
Quá trình tổng hợp sử dụng năng lượng để tạo nên phân tử phức tạp từ các phân tử
đơn giản và tích lũy năng lượng. Quá trình phân giải phá vỡ các các phân tử phức
tạp thành các phân tử đơn giản để giải phóng năng lượng.
Như vậy, trong tế bào, tổng hợp và phân giải các chất là hai quá trình có ngược
nhau nhưng lại thống nhất với nhau và có mối quan hệ mật thiết với nhau. Sản phẩm
của quá trình tổng hợp cung cấp nguyên liệu cho quá trình phân giải còn năng lượng
và các sản phẩm trung gian được giải phóng ra trong quá trình phân giải lại có thể
được sử dụng cho quá trình tổng hợp.
Luyện tập và vận dụng trang 93 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: So sánh quá trình quang hợp, hóa tổng hợp và quang khử. Lời giải • Giống nhau:
- Đều là các quá trình tổng hợp hình thành hợp chất phức tạp từ các chất đơn giản
và tiêu tốn năng lượng.
- Đều xảy ra quá trình khử CO2 để tạo thành các chất hữu cơ cần thiết.
- Đều có vai trò tổng hợp ra các chất phức tạp xây dựng nên tế bào và cơ thể, đồng
thời cung cấp cho các hoạt động sống khác. • Khác nhau:
- Điểm khác giữa hóa tổng hợp so với quang hợp ở thực vật là: Quang hợp sử dụng
năng lượng ánh sáng Mặt Trời. Còn hóa tổng hợp sử dụng năng lượng sinh ra từ các
phản ứng oxy hóa các hợp chất vô cơ.
- Điểm khác giữa quang khử ở vi khuẩn so với quang hợp ở thực vật là:
+ Quang hợp có sử dụng H2O làm nguồn cung cấp H+ và electron. Còn quang khử
dùng H2S, S, H2 và một số chất hữu cơ khác làm nguồn cung cấp H+ và electron.
+ Quang hợp có giải phóng O2. Còn quang khử thì không giải phóng O2. Quang hợp Hóa tổng hợp Quang khử - Sử dụng năng lượng - Sử dụng năng lượng
- Sử dụng năng lượng ánh ánh sáng Mặt Trời.
sinh ra từ các phản ứng sáng Mặt Trời.
oxy hóa các hợp chất vô cơ. - Sử dụng H2O làm - Sử dụng H2O hoặc các - Sử dụng H2S, S, H2 và nguồn cung cấp H+ và hợp chất khác làm
một số chất hữu cơ khác electron. nguồn cung cấp H+ và
làm nguồn cung cấp H+ và electron. electron. - Có giải phóng O2. - Không giải phóng O2. - Không giải phóng O2. - Pha sáng có vai trò - Các vi khuẩn hóa tổng - Quang khử đã chuyển chuyển hóa năng lượng hợp tiết ra enzyme xúc
năng lượng ánh sáng thành ánh sáng thành hóa năng
tác cho các phản ứng oxy năng lượng hóa học mà trong các liên kết hóa
hóa các hợp chất vô cơ không cần đến nước. học kém bền vững của và giải phóng năng ATP, NADPH. Pha tối lượng. Một phần năng có vai trò cố định
lượng này được vi khuẩn CO2 tạo thành đường
sử dụng để đồng hóa qua chu trình Calvin, CO2 thành các chất hữu
đồng thời chuyển năng cơ cần thiết. lượng từ ATP và NADPH sang dạng hóa năng bền vững hơn trong phân tử đường.
Câu 2: Kẻ và hoàn thành bảng vào vở theo mẫu sau: Lời giải
Câu 3: Chứng minh quá trình chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với quá trình chuyển
hóa năng lượng thông qua hai quá trình quang hợp và hô hấp. Lời giải
Chuyển hoá vật chất gồm 2 quá trình vừa trái ngược vừa thống nhất là:
- Quá trình đồng hóa, ví dụ như quang hợp ở thực vật và các sinh vật quang tự
dưỡng khác, là quá trình tổng hợp nên phân tử phức tạp từ các phân tử đơn giản.
Trong quá trình này, năng lượng ánh sáng được chuyển thành năng lượng hóa học
trong các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng nhờ tế bào có lục lạp chứa chất diệp lục
có khả năng hấp thụ ánh sáng.
- Quá trình dị hóa, ví dụ như hô hấp tế bào, là quá trình phá vỡ các các phân tử phức
tạp thành các phân tử đơn giản hơn. Quá trình này đã giải phóng ra năng lượng dưới
dạng ATP và một phần năng lượng ở dạng nhiệt năng.
Như vậy, quá trình chuyển hoá vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng.
Câu 4: Ở người, hiện tượng đau mỏi cơ khi vận động nhiều là do lượng lactic acid
được sản sinh và tích lũy quá nhiều đã gây độc cho cơ. Dựa vào hiểu biết về quá
trình lên men hãy giải thích cơ chế gây ra hiện tượng này và cách phòng tránh. Lời giải
- Cơ chế gây ra hiện tượng đau mỏi cơ khi vận động nhiều là: Khi vận động nhiều,
cơ thể sẽ trải qua nhiều quá trình sinh hóa để duy trì năng lượng cho các hoạt động.
Thông thường, cơ thể sản xuất năng lượng thông qua hô hấp hiếu khí (cần oxy). Tuy
nhiên, cơ thể có thể không cung cấp oxy đủ nhanh cho các tế bào cơ. Trong điều
kiện đó, các tế bào cơ sẽ chuyển từ hô hấp hiếu khí sang trạng thái lên men lactate
(không cần oxy). Sản phẩm của quá trình này là lactic acid khi bị tích tụ sẽ đầu độc cơ, làm cơ đau mỏi. - Cách phòng tránh: + Uống nhiều nước.
+ Nghỉ ngơi hợp lí giữa các buổi tập.
+ Thực hiện các bài tập thở.
+ Có giai đoạn khởi động để làm nóng, giãn cơ trước khi tập luyện cường độ cao.