Giáo án sinh học 10 kết nối bài 13: Khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng (2 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dụng kĩ thuật công đoạn, chia lớp thành 3 nhóm lớn, mỗi nhóm lớn chia thành các nhóm nhỏ 4 HS hoạt động theo kĩ thuật khăn trải bàn.

- GV yêu cầu các nhóm nghiên cứu thông tin và quan sát các hình ảnh mục I (SGK tr.78 - 80) để tìm hiểu về năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào. 

- Mỗi nhóm lớn sẽ hoàn thành những nhiệm vụ tương ứng với một nội dung:

●       Nhiệm vụ 1 (nhóm 1): Tìm hiểu các dạng năng lượng trong tế bào.

Đọc mục I.1 (SGK tr. 78 – 79) và trả lời các câu hỏi:

1. Năng lượng là gì? Năng lượng trong tế bào tồn tại ở những dạng nào?

2. Kể tên một số hoạt động, cấu trúc của tế bào/cơ thể có loại năng lượng đó.

●       Nhiệm vụ 2 (Nhóm 2): Tìm hiểu về ATP – “đồng tiền” năng lượng của tế bào.

- GV lấy ví dụ về viên pin sạc, yêu cầu HS kể về ứng dụng của viên pin sạc và đặt câu hỏi: Giả sử mỗi ứng dụng tương ứng với một hoạt động/phản ứng sinh hóa nào đó bên trong tế bào thì tế bào có viên pin sạc không? Nếu có thì đặc điểm nào giúp nó có được đặc tính của viên pin?

- GV giải thích cho HS: Viên pin sạc là vật mang năng lượng dễ dàng chuyển đổi, được sử dụng ở nhiều thiết bị khác nhau, điều kiện sử dụng khác nhau, dễ dàng vận chuyển, có thể nạp lại nhiều lần,... Trong tế bào cũng có một phân tử có vai trò tương tự viên pin, đó chính là ATP.

- GV yêu cầu HS đọc thông tin mục I.2 (SGK tr.79) và trả lời các câu hỏi:

1. Quan sát hình 13.1 (SGK tr.79) và cho biết chức năng của ATP trong tế bào. Giải thích.

2. Nêu cấu tạo của ATP.

3. ATP được phân giải và tổng hợp như thế nào?

●       Nhiệm vụ  3 (nhóm 3): Tìm hiểu sự chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào.

- GV lấy ví dụ để HS dễ hình dung: Khi các em thực hiện hoạt động vật tay, cơ thể các em nóng lên; cầu thủ đang chạy trên sân; gỗ đang cháy;... đó đều là những hoạt động tiêu tốn (làm mất đi) năng lượng.

- HS đọc mục I.3 (SGK tr. 79 – 80) và thực hiện các yêu cầu:

1. Trình bày khái niệm chuyển hóa vật chất và năng lượng.

2. Cho ví dụ về quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào.

- GV sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn, hướng dẫn HS các nhóm thảo luận.

- Hết thời gian thảo luận, GV yêu cầu các nhóm trao đổi bài với nhau và ghi lại những thông tin chính trong mục I.

- GV yêu cầu các nhóm thi đua trả lời nhanh các câu hỏi phần Dừng lại và suy ngẫm (SGK tr.80).

* Gợi ý:

1. Một số dạng năng lượng tồn tại trong tế bào sinh vật:

- 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.

2. Cấu tạo ATP:

ATP gồm 3 thành phần cơ bản là:

- Phân tử adenine: một cấu trúc vòng bao gồm các nguyên tử C, H và N.

- Phân tử đường ribose: một phân tử đường có 5 Carbon.

- Phần đuôi với 3 gốc phosphate. Khi liên kết giữa các gốc phosphate bị phá vỡ sẽ giải phóng năng lượng.

• Chức năng: ATP dự trữ năng lượng ngắn hạn để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào ngay khi cần.

• ATP là “đồng tiền” năng lượng của tế bào vì:

- ATP có các liên kết phosphate cao năng dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng → Điều đó giúp ATP đáp ứng được việc cung cấp năng lượng một cách nhanh chóng, kịp thời cho tế bào.

- Trong tế bào, ATP thường xuyên được sinh ra và ngay lập tức được sử dụng cho mọi hoạt động sống của tế bào như tổng hợp và vận chuyển các chất, co cơ,…

3. 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.

- Quá trình chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với sự chuyển đổi năng lượng là bởi vì:

+ 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. Ví dụ: Với phân tử ATP, khi giải phóng năng lượng thì thành phần cấu trúc của ATP cũng sẽ bị thay đổi (ATP → ADP → AMP).

+ 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 chuyển hóa vật chất trong có thể gồm: tổng hợp và phân giải. 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.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS nghiên cứu thông tin SGK, thảo luận nhóm và hoàn thành các câu hỏi về nội dung nhóm mình tìm hiểu.

- Các nhóm trao đổi bài cho nhau để tổng hợp đầy đủ kiến thức cần tìm hiểu và chuẩn bị trả lời các câu hỏi.

- GV theo dõi, hỗ trợ HS khi cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện các nhóm xung phong trả lời các câu hỏi ở phần Dừng lại và suy ngẫm.

- Các nhóm còn lại nhận xét, đóng góp ý kiến (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét câu trả lời của HS, chốt kiến thức và chuyển sang nội dung tiếp theo.

I. KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ CHUYỂN HÓA

1. Các dạng năng lượng trong tế bào

- Năng lượng là khả năng sinh công hay khả năng tạo nên sự chuyển động của vật chất.

- Trong tế bào, năng lượng tồn tại ở hai dạng:

+ Động năng: Năng lượng làm vật khác di chuyển hay thay đổi trạng thái, bao gồm nhiệt năng, cơ năng, điện năng.

+ Thế năng: Năng lượng tiềm ẩn do vị trí hoặc trạng thái của vật chất tạo ra, bao gồm 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.

2. ATP – “đồng tiền” năng lượng của tế bào

- 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

ATP có chức năng là dự trữ năng lượng. Phân tử ATP mang năng lượng loại hóa năng (năng lượng được dự trữ ở các liên kết hóa học).

- 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... nên ATP là “đồng tiền” năng lượng của tế bào.

3. Sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào

- 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.

- 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 tế bào và cơ thể sống cũng luôn có sự biến đổi về vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng cho nên chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với chuyển hóa năng lượng.