Bài tập file word sinh học 10 kết nối Bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng

CHƯƠNG IV: CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO

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

I. NHẬN BIẾT (6 câu)

Câu 1: Nêu khái niệm năng lượng và các dạng năng lượng trong tế bào.

Trả lời:

• Khái niệm: Năng lượng là khả năng sinh công hay khả năng tạo nên sự chuyển động của vật chất.
• Năng lượng trong tế bào tồn tại ở 2 dạng: động năng và thế năng.
• Động năng: là năng lượng làm vật khác di chuyển hay thay đổi trạng thái như nhiệt năng (ví dụ: nhiệt độ cơ thể), cơ năng (ví dụ: sự co cơ, vận động của các cơ quan), điện năng (ví dụ: xung thần kinh, chuỗi chuyền electron).
• Thế năng: là năng lượng tiềm ẩn do vị trí hoặc trạng thái của vật chất tạo ra như năng lượng trong các liên kết hóa học, sự chênh lệch về điện thế và nồng độ các chất giữa bên trong và bên ngoài tế bào.
• Trong các dạng năng lượng của tế bào, hóa năng là dạng năng lượng chính được tích lũy và sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào.

Câu 2: Trình bày cấu tạo và chức năng của ATP.

Trả lời:

• ATP gồm 3 thành phần cơ bản là:
• 1 phân tử adenine: một cấu trúc vòng bao gồm các nguyên tử C, H và N.
• 1 phân tử đường ribose: một phân tử đường có 5 Carbon.
• 3 gốc phosphate: Khi liên kết giữa các gốc phosphate bị phá vỡ sẽ giải phóng năng lượng.
• ATP dự trữ năng lượng ngắn hạn để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào ngay khi cần. Các hoạt động sống cần năng lượng ATP như:
• Tổng hợp nên các chất hóa học mới cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra nhiều prôtêin có thể tiêu tốn tới 75% năng lượng ATP mà tế bào tiết ra.
• Vận chuyển các chất qua màng: Vận chuyển chủ động cần tiêu tốn nhiều năng lượng. Ví dụ, tế bào thận của người cần sử dụng tới 80% ATP sinh sản ra để vận chuyển các chất qua màng trong quá trình lọc máu tạo nước tiểu.
• Sinh công cơ học: Sự co của các tế bào cơ tim và cơ xương tiêu tốn một lượng ATP khổng lồ. Khi ta nâng một vật nặng thì gần như toàn bộ ATP của tế bào phải được huy động tức thì.

Câu 3: Nêu khái niệm chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào.

Trả lời:

• Khái niệm chuyển hóa vật chất: Sự chuyển hóa vật chất là tập hợp tất cả các phản ứng hóa học xảy ra bên trong tế bào làm chuyển đổi chất này thành chất khác.
• Khái niệm chuyển hóa năng lượng: Chuyển hóa năng lượng là sự chuyển đổi của năng lượng từ dạng này sang dạng khác và luôn tuân theo các quy luật vật lí cơ bản về nhiệt động học.

Câu 4: Trình bày khái niệm, cấu trúc, cơ chế hoạt động và vai trò của enzyme.

Trả lời:

• Enzyme là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống, có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng trong điều kiện sinh lí bình thường của cơ thể nhưng không bị biến đổi sau phản ứng.
• Thành phần enzyme có thể là protein hoặc protein kết hợp với cofactor (ion kim loại như Fe²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺) , các phân tử hữu cơ (nhân heme, biotin, FAD, NAD, các vitamin).
• Quá trình enzyme tác động tới cơ chất tạo thành sản phẩm là chuỗi biến đổi liên tục. Trải qua 3 giai đoạn:
• Enzyme kết hợp với cơ chất sự liên kết đặc hiệu (trung tâm hoạt động của enzyme có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất) tạo nên phức hợp enzyme – cơ chất. Khi liên kết xảy ra thì cả hai đều biến đổi cấu hình làm cho liên kết chặt chẽ hơn.
• Enzyme xúc tác cho phản ứng biến đổi cơ chất: Cơ chất bị biến đổi để tạo thành sản phẩm dưới sự xúc tác của enzyme.
• Sản phẩm được tạo thành tách khỏi enzyme: Sau khi phản 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.
• Enzyme có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa trong tế bào:
• Xúc tác phản ứng sinh hóa trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, độ pH bình thường của tế bào và cơ thể.
• Làm giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết cho các phản ứng xảy ra xuống mức độ thấp, nhờ đó làm tăng tốc độ phản ứng lên nhiều lần.

Câu 5: Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme.

Trả lời:

Hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng bởi những yếu tố như nồng độ enzyme và cơ chất, độ pH, nhiệt độ, chất điều hòa enzyme.

Câu 6: Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme theo cơ chế nào?

Trả lời:

Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme theo nhiều cơ chế như:

• Điều chỉnh bằng các chất hoạt hóa hoặc chất ức chế.
• Điều chỉnh bằng ức chế ngược: Ức chế ngược là kiểu điều hòa, trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa khi đã đủ nhu cầu của tế bào sẽ quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt enzyme xúc tác cho phản ứng ở đầu con đường chuyển hóa để dùng tổng hợp sản phẩm.
• Ngoài ra, trong tế bào sống, các enzyme thường được định vị ở những vùng có các điều kiện thích hợp hoặc trong các bào quan để cho chúng hoạt động được tối ưu nhất, giúp gia tăng hiệu quả chuyển hóa.

II. THÔNG HIỂU (5 câu)

Câu 1: Vì sao ATP được coi là “đồng tiền” năng lượng của tế bào?

Trả lời:

Trong tế bào, ATP thường xuyên được sinh ra và ngay lập tức được sử dụng cho mọi hoạt động sống của tế bào, chính vì vậy, ATP được coi là “đồng tiền” năng lượng của tế bào.

Câu 2: Quá trình chuyển hóa vật chất và sự chuyển đổi năng lượng mối quan hệ như thế nào?

Trả lời:

Mối quan hệ giữa chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào: Quá trình chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với sự chuyển đổi năng lượng.

• Trong tế bào, năng lượng được tích lũy chủ yếu trong các liên kết hóa học của các chất (vật chất). Khi năng lượng thay đổi thì thành phần cấu trúc của vật chất cũng thay đổi và ngược lại.
• Các phản ứng hóa học trong tế bào và cơ thể cũng luôn có sự biến đổi về vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng: Các phản ứng tổng hợp các chất (đồng hóa) cần tiêu tốn năng lượng. Các phản ứng phân giải các chất (dị hóa) kèm theo giải phóng năng lượng.

Câu 3: Vì sao enzyme có tính đặc hiệu?

Trả lời:

Mỗi enzyme thường có một trung tâm hoạt động, là một vùng cấu trúc không gian đặc biệt có khả năng liên kết đặc hiệu với cơ chất. Trung tâm hoạt động phải có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất → Mỗi enzyme chỉ có thể tác động lên một hay một số chất có cấu hình không gian tương ứng (tính đặc hiệu của enzyme).

Câu 4: Nếu tế bào không có các enzyme thì điều gì sẽ xảy ra?

Trả lời:

Nếu tế bào không có các enzyme thì không thể duy trì các hoạt động sống do tốc độ các phản ứng sinh hóa xảy ra quá chậm hoặc để phản ứng xảy ra thì năng lượng hoạt hóa đòi hỏi sẽ rất cao khiến tổn thương và gây chết tế bào.

Câu 5: Lấy ví dụ về độ pH phù hợp với hoạt tính của enzyme.

Trả lời:

Ví dụ: Enzyme pepsin cần pH = 2.

III. VẬN DỤNG (4 câu)

Câu 1: Vì sao khi gia tăng về nồng độ cơ chất đến mức nhất định cũng không làm tăng hoạt tính của enzyme?

Trả lời:

Với một lượng enzyme không đổi, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì thoạt đầu hoạt tính của enzyme tăng dần, nhưng đến một lúc đó thì sự gia tăng về nồng độ cơ chất cũng không làm tăng hoạt tính của enzyme do lượng enzyme có trong môi trường đã hoạt động tối đa.

Câu 2: Khi nhiệt độ tăng quá cao thì hoạt tính của enzyme bị ảnh hưởng như thế nào? Vì sao?

Trả lời:

• 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.
• Vì mỗi enzyme có một nhiệt độ tối ưu, tại đó enzyme có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất. Ngoài khoảng nhiệt độ đó, hoạt tính enzyme sẽ giảm, thậm chí mất hoàn toàn.

Câu 3: Trong cơ thể người, enzyme tiêu hóa tồn tại ở đâu? Chúng có chức năng gì?

Trả lời:

Enzym tiêu hóa tồn tại trong nước bọt, tuyến tụy, túi mật, gan và ruột. Các loại enzyme khác nhau có chức năng phân hủy các chất dinh dưỡng khác nhau:

• Enzyme Amylase phân hủy carbs và tinh bột
• Protease - enzyme tiêu hóa protein
• Lipase phân hủy chất béo.

Câu 4: Nêu một số ứng dụng của eyzyme trong đời sống.

Trả lời:

• Enzyme là sản phẩm được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất và đời sống của con người. Enzyme được sử dụng trong nông nghiệp, y dược và công nghiệp từ công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, làm giấy, công nghiệp hoá chất, mĩ phẩm, bột giặt...
• Ngoài ra enzyme còn được sử dụng trong nghiên cứu sinh học và y dược. Công nghệ gen đã sử dụng các enzyme restricaza và ligaza như dụng cụ cắt nối DNA tạo nên các gen tái tổ hợp. Enzyme DNA – polymeraza được sử dụng trong kĩ thuật PCR để nhân bản DNA. Một số enzyme được dùng để chẩn đoán bệnh và điều trị bệnh như các enzyme như urêaza, nuclêaza, asparaginaza...

IV. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: So sánh hoạt động của xe ô tô và hoạt động của tế bào để thấy điểm giống và khác nhau trong việc chuyển hóa năng lượng và sử dụng năng lượng trong chiếc ô tô và trong tế bào.

Trả lời:

• Điểm giống nhau : Đối với ô tô cũng như đối với tế bào, nhiên liệu đều được oxy hoá để cung cấp năng lượng cho hoạt động của ô tô (nổ máy chạy ô tô), của tế bào (ví dụ co cơ) đồng thời sinh nhiệt và sản phẩm cuối cùng đều là H₂O và CO.
• Điểm khác nhau : Quá trình đốt cháy trong ô tô chỉ xảy ra một phản ứng, số nhiệt sản ra rất lớn (>100°C, sờ vào máy sẽ bị bỏng) và hiệu suất sinh công chỉ đạt tối đa 25%, trong lúc đó đối với tế bào sự hô hấp bao gồm nhiều phản ứng kế tiếp, năng lượng được trích ra từ từ từng phần và được tích vào ATP để sử dụng. Chính vì vậy mà tế bào không bị đốt cháy (chỉ giữ ở nhiệt độ 37°C) và đạt hiệu suất chuyển hoá năng lượng rất cao khoảng 40%.

Câu 2: Hiện nay người ta sản xuất enzyme bằng cách nào?

Trả lời:

Ngày nay, enzyme đã được sản xuất ở quy mô công nghiệp bằng quá trình nuôi cấy vi sinh vật trên dây chuyển tự động trong các lò phản ứng sinh học. Người ta đã sử dụng công nghệ gen để tạo ra nhiều giống vi sinh vật, để chuyển gen nhằm mục đích tạo nhiều sản phẩm enzyme đáp ứng nhu cầu sử dụng trong sản xuất và đời sống. Nhiều loại enzyme được sản xuất với khối lượng lớn như : proteaza khuẩn – 500 tấn /năm, glucôamilaza – 300 tấn/năm, glucoizomeraza – 50 tấn/ năm.