Bài 13: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào

CH tr 64 MĐ

Tại sao khi hoạt động mạnh, thân nhiệt lại tăng cao hơn lúc bình thường?

Phương pháp giải:

Năng lượng tạo ra để cung cấp cho cho cơ thể được tạo ra từ quá trình trao đổi chất ở tế bào.

Lời giải chi tiết:

 Khi hoạt động mạnh, cơ thể thực hiện các quá trình trao đổi chất để cung cấp năng lượng cho các hoạt động đó, trong quá trình này tạo ra nhiệt năng nên làm thân nhiệt tăng lên.

CH tr 64 CH

Câu 1: Trong tế bào có những dạng năng lượng nào? Dạng năng lượng nào được tế bào sử dụng chủ yếu?

Phương pháp giải:

Có nhiều dạng năng lượng như nhiệt năng, quang năng, cơ năng, điện năng, năng lượng hạt nhân,...

Lời giải chi tiết:

 Trong tế bào, năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: hoá năng, nhiệt năng, điện năng và cơ năng. Hóa năng là dạng năng lượng được tế bào sử dụng chủ yếu.

CH tr 64 CH

a) Năng lượng loài linh dương sử dụng được lấy từ đâu? Xác định dạng của năng lượng đó.

b) Khi linh dương chạy, năng lượng được biến đổi như thế nào?

Phương pháp giải:

Quan sát hình và đưa ra câu trả lời.

Lời giải chi tiết:

a) Năng lượng loài linh dương sử dụng được lấy từ thức ăn của chúng: năng lượng có trong cỏ. Năng lượng đó là hóa năng.

b) Khi linh dương chạy, năng lượng được biến đổi: Hóa năng trong cỏ được chuyển hóa thành CO₂, H₂O, năng lượng cho cơ của linh dương và nhiệt.

CH tr 65 LT

Năng lượng được sinh vật lấy vào qua thức ăn có bị thất thoát không? Giải thích.

Phương pháp giải:

- Sinh vật cung cấp năng lượng thông qua chuyển hóa năng lượng từ thức ăn.

- Năng lượng trong tế bào tồn tại chủ yếu dưới các dạng như năng lượng hoá học, năng lượng cơ học, năng lượng điện, năng lượng nhiệt.

Lời giải chi tiết:

Năng lượng được sinh vật lấy vào sẽ bị thất thoát một phần để cung cấp nhiệt lượng giúp cơ thể duy trì nhiệt độ ổn định.

CH tr 65 CH

Câu 3: Quan sát Hình 13.2, hãy nêu các thành phần cấu tạo của phân tử ATP.

Câu 4: Tại sao liên kết giữa các nhóm phosphate được gọi là liên kết cao năng?

Câu 6: ATP được dùng để cung cấp năng lượng cho hoạt động nào sau đây?

a) Hoạt động lao động.

b) Tổng hợp các chất.

c) Vận chuyển thụ động.

d) Co cơ.

Phương pháp giải:

- Quan sát cấu tạo của phân tử ATP và đưa ra câu trả lời.

- Liên kết cao năng là loại liên kết khi bẻ gãy sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng.

- ATP được sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào.

Lời giải chi tiết:

Câu 3: Thành phần cấu tạo của phân tử ATP: adenine, đường ribose và ba nhóm phosphate. Trong đó, liên kết giữa các nhóm phosphate là liên kết cao năng.

Câu 4: Khi liên kết giữa hai gốc phosphate của ATP bị phá vỡ, sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng, năng lượng được chuyển hoá trực tiếp cho các hoạt động cần năng lượng của tế bào. Do đó liên kết giữa các nhóm phosphate được gọi là liên kết cao năng.

Câu 6: ATP được dùng để cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động đã nêu.

CH tr 65 CH

Câu 6: Quan sát Hình 13.3, hãy mô tả quá trình tổng hợp và phân giải ATP.

Câu 7: Các nhận định dưới đây là đúng hay sai? Giải thích.

a) Quá trình (1) là sự giải phóng năng lượng.

b) Quá trình (2) là sự tích lũy năng lượng.

Phương pháp giải:

Quan sát hình 13.3 và đưa ra câu trả lời.

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Quá trình phân giải và tổng  hợp ATP: Khi tế bào sử dụng ATP để cung cấp năng lượng, ATP sẽ bị phân giải tạo thành ADP (Adenosine diphosphate) và giải phóng một nhóm phosphate. Nhóm phosphate này sẽ liên kết với chất cần được cung cấp năng lượng. Sau khi hoạt động chức năng, nhóm phosphate liên kết trở lại với ADP để hình thành ATP.

Câu 2:

a) Quá trình (1) là sự giải phóng năng lượng.

Sai. Vì quá trình này ADP được chuyển hóa trở lại thành ATP, mà ATP có vai trò cung cấp năng lượng nên đây là quá trình tích lũy năng lượng.

b) Quá trình (2) là sự tích lũy năng lượng.

Sai. Vì trong quá trình này ATP bị phân giải và cung cấp năng lượng cho tế bào, do đó quá trình này là quá trình giải phóng năng lượng

CH tr 66 LT

Tại sao ATP được gọi là "đồng tiền" năng lượng của tế bào?

Phương pháp giải:

Khi tế bào sử dụng ATP để cung cấp năng lượng, ATP sẽ bị phân giải tạo thành ADP (Adenosine diphosphate) và giải phóng một nhóm phosphate. Nhóm phosphate này sẽ liên kết với chất cần được cung cấp năng lượng. 

Lời giải chi tiết:

Sự phân giải các hợp chất dự trữ năng lượng cung cấp năng lượng cho sự hình thành liên kết giữa các gốc phosphate trong phân tử ATP. Vì vậy ATP đóng vai trò là "đồng tiền" năng lượng của tế bào.

CH tr 66 CH

Câu 8: Quan sát Hình 13.4, em có thể rút ra kết luận gì về mối liên kết giữa cơ chất và trung tâm hoạt động của enzyme?

Câu 9: Thế nào là tính đặc hiệu của enzyme?

Phương pháp giải:

Quan sát sự tương ứng giữa các phân tử enzyme và cơ chất và đưa ra câu trả lời.

Lời giải chi tiết:

Câu 8: Mối liên kết giữa cơ chất và trung tâm hoạt động của enzyme: Cơ chất và trung tâm hoạt động của enzyme có sự tương ứng với nhau, mỗi enzyme có cấu trúc tương ứng với cấu trúc của cơ chất mà nó xúc tác.

Câu 9: Mỗi enzyme chỉ có khả năng xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một số chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định. Đặc tính tác dụng lựa chọn cao này gọi là tính đặc hiệu của enzyme.

CH tr 66 LT

Tại sao một số người mắc hội chứng không dung nạp lactose thì không thể tiêu hoá được sữa?

Phương pháp giải:

Enzyme là chất xúc tác sinh học có vai trò làm tăng tốc độ phản ứng, nhờ đó các hoạt động sống được duy trì.

Lời giải chi tiết:

 Người mắc hội chứng không dung nạp lactose là do cơ thể không có đủ lactase là một loại enzyme trong ruột non có khả năng hấp thụ đường lactose, do đó họ không thể tiêu hoá được sữa.

CH tr 67 CH

Câu 10: Quan sát Hình 13.5, hãy mô tả cơ chế xúc tác của enzyme.

Phương pháp giải:

Quan sát sự thay đổi của cơ chất và sự liên kết của cơ chất với enzyme và đưa ra nhận xét.

Lời giải chi tiết:

Cơ chế xúc tác của enzyme:

Giai đoạn 1: Trung tâm hoạt động gắn với cơ chất để tạo phức hợp enzyme cơ chất.

Khi cơ chất liên kết vào, trung tâm hoạt động sẽ thay đổi đôi hình dạng để khớp với cơ chất (mô hình “khớp cảm ứng) tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất. Phức hợp này được tạo bởi các liên kết yếu, tạm thời nhằm tạo điều kiện cho sự biến đổi cơ chất nhanh chóng.

Giai đoạn 2: Enzyme tương tác với cơ chất để tạo ra sản phẩm.

Khi phức hệ enzyme – cơ chất được hình thành, enzyme tiến hành cắt các liên kết có trong cơ chất để tạo thành sản phẩm
Giai đoạn 3: Sản phẩm được giải phóng, enzyme tiếp tục liên kết với cơ chất để tạo sản phẩm.

Sản phẩm sau khi được tạo thành sẽ được giải phóng, enzyme sẽ tiếp tục gắn vào cơ chất khác để tiến hành biến đổi cơ chất.

CH tr 67 CH

Câu 11: Quan sát các đồ thị trong Hình 13.6, hãy rút ra nhận xét về sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính của enzyme. 

Hướng dẫn giải:

Lời giải chi tiết:

Phương pháp giải:

Quan sát sự thay đổi của hoạt tính enzyme ở từng

Lời giải chi tiết:

- Khi tăng nhiệt độ và pH, tốc độ phản ứng tăng dần đến giá trị cực đại và đạt đỉnh tại nhiệt độ tối ưu, sau đó giảm dần về không.

- Khi tăng pH, tốc độ phản ứng tăng dần đến giá trị cực đại và đạt đỉnh tại pH tối ưu, sau đó giảm dần về không.

- Khi tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng tăng dần đến giá trị cực đại và đạt đỉnh tại giá trị cực đại.

- Khi tăng nồng độ enzyme, hoạt tính enzyme tăng theo.

CH tr 68 CH

Câu 12: Quan sát Hình 13.7, hãy:

a) Cho biết ức chế ngược là gì.

b) Dự đoán chất nào sẽ bị dư thừa. Giải thích.

Lời giải chi tiết:

a) Ức chế ngược là kiểu điều hòa trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt enzyme xúc tác cho phản ứng ở đầu con đường chuyển hóa.

b) Chất D có vai trò ức chế ngược nên chất D là chất sẽ bị dư thừa.

CH tr 68 LT

Hãy kể tên một số bệnh rối loạn chuyển hoá hiện nay do enzyme.

Phương pháp giải:

 Khi một enzyme nào đó không được tổng hợp hoặc được tổng hợp nhưng mất hoạt tính sẽ làm ngừng quá trình chuyển hoá, cơ chất của enzyme đó bị tích luỹ hoặc có thể được chuyển hoá thành chất khác gây độc cho tế bào và cơ thể. Các bệnh liên quan đến enzyme được gọi là bệnh rối loạn chuyển hoá.

Lời giải chi tiết:

Một số bệnh rối loạn chuyển hoá hiện nay do enzyme:

- Hội chứng Hunter, nguyên nhân là do sự thiếu hụt enzyme iduronate 2-sulfatase có vai trò trong phân giải một số chất hóa học.

- Bệnh loạn dưỡng chất nhược sắc do thiếu hụt enzyme phân giải sulfatide gây nên sự tích tụ chất béo (lipid) trong các tế bào, chủ yếu là tế bào não tủy sống và thần kinh ngoại biên.

- Bệnh Tay – sachs, do thiếu hụt enzyme giúp chuyển hóa chất béo ganglioside, làm tích tụ chất béo ở não.

CH tr 68 VD

Hãy xác định chất nào sẽ bị dư thừa trong sơ đồ mô tả con đường chuyển hóa giả định sau (trong trường hợp chất I và D dư thừa trong tế bào).

Phương pháp giải:

Quan sát hình 13.8 và đưa ra nhận xét.

Lời giải chi tiết:

Khi chất D và chất I dư thừa sẽ ức chế quá trình phân giải của chất B và chất E, do đó các chất từ C đến I không được sinh ra tiếp, nhưng chất B vẫn tiếp tục chuyển hóa thành chất H mà không bị ức chế ngược nên chất H sẽ là chất dư thừa.

CH tr 68 BT

Câu 1:  Bản chất của men tiêu hoá là gì? Nó có tác động như thế nào đến cơ thể?

Câu 2: Tại sao cơ thể động vật có thể tiêu hoá được rơm, cỏ, củ,... có thành phần là tinh bột và cellulose, trong khi con người có thể tiêu hoá được tinh bột nhưng lại không thể tiêu hoá được cellulose?

Câu 3: Móng giò hầm đu đủ xanh là một món ăn không chỉ thơm ngon, bổ dưỡng mà còn giúp các bà mẹ sau sinh có nhiều sữa. Một điều thú vị hơn là khi hầm móng giò với đu đủ xanh thì móng giò sẽ mềm hơn so với khi hầm với các loại rau, củ khác. Nguyên nhân nào dẫn đến hiện tượng trên?

Phương pháp giải:

- Enzyme là chất xúc tác sinh học (có bản chất là protein) có vai trò làm tăng tốc độ phản ứng, nhờ đó các hoạt động sống được duy trì.

- Sinh vật cung cấp năng lượng thông qua chuyển hóa năng lượng từ thức ăn.

Lời giải chi tiết:

Câu 1:  Men tiêu hóa thực chất là các enzyme có vai trò xúc tác cho quá trình phân giải thức ăn.

Dưới tác động của các men tiêu hóa, thức ăn được cắt nhỏ các liên kết trong thức ăn trở thành các dạng nhũ tương giúp cho lớp niêm mạc ruột có thể hấp thụ một cách dễ dàng vào máu, nuôi dưỡng cơ thể.

Câu 2: Một số loại vật nuôi như trâu, bò, dê, cừu,... có thể tiêu hoá được rơm, cỏ, củ,... vì ở dạ dày cỏ trong dạ dày của chúng có nhiều vi sinh vật sống cộng sinh giúp việc tiêu hóa cellulose, còn con người không có các vi sinh vật này nên con người có thể tiêu hoá được tinh bột nhưng lại không thể tiêu hoá được cellulose.

Câu 3: Khả năng làm mềm thịt của đu đủ là nhờ vào chất enzyme có tên gọi là papain, enzyme này có khả năng phân giải protein thịt trong móng giò nên khi hầm móng giò với đu đủ xanh thì móng giò sẽ mềm hơn so với khi hầm với các loại rau, củ khác.

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào - Sinh 10 Chân trời sáng tạo