Đáp án Sinh học 10 kết nối tri thức Bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng

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:

• Nguồn năng lượng cung cấp cho tế bào và cơ thể được lấy từ quá trình hô hấp tế bào (tế bào thực hiện phân giải các chất hữu cơ có nguồn gốc từ thức ăn để cung cấp năng lượng cho cơ thể).
• Để thực hiện hoạt động vận động như các cầu thủ đá bóng, đã có sự chuyển đổi năng lượng từ dạng thế năng (năng lượng trong các liên kết hóa học) thành năng lượng động năng (cơ năng).

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:

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:

• 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?

Trả lời:

• 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.

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:

• 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?

Trả lời:

• 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 hoà quá trình chuyển hoá vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme bằng những yếu tố nào? Giải thích.

Trả lời:

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.

Trả lời:

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?

1. Phân tử ATP có cấu tạo từ ba thành phần cơ bản: adenine, đường deoxyribose và muối phosphate
2. Trong phân tử ATP, các gốc phosphate liên kết rất chặt chẽ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị
3. Mỗi phân tử ATP có ba gốc phosphate liên kết với nhau tạo nên ba liên kết cao năng
4. ATP liên tục được tổng hợp, vận chuyển và sử dụng trong tế bào sống.

Trả lời:

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:

• ATP cấu tạo gồm các thành phần: adenine, đường ribose và 3 nhóm phosphate. 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.
• TP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phosphate cuối cùng để trở thành ADP (adenosine diphosphate) rồi gần như ngay lập tức ADP lại được gắn thêm một nhóm phosphate 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.

Trả lời:

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:

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).

• 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.