Qua nội dung bài giảng Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào môn Sinh học lớp 10 chương trình Chân trời sáng tạo được HOC247 biên soạn và tổng hợp giới thiệu đến các em học sinh, giúp các em tìm hiểu về Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào ... Để đi sâu vào tìm hiểu và nghiên cứu nội dung vài học, mời các em cùng tham khảo nội dung chi tiết trong bài giảng sau đây.
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Năng lượng và chuyển hóa năng lượng
a. Các dạng năng lượng
- Trong tế bào, năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như hóa năng, nhiệt năng, điện năng.
- Hóa năng là dạng năng lượng dự trữ trong các liên kết hoá học, điện năng được tạo ra khi có sự chênh lệch nồng độ các ion trái dấu ở hai phía của màng tế bào, nhiệt năng được sinh ra trong quá trình trao đổi chất. Trong đó hóa năng là dạng năng lượng được ta sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào.
b. Sự chuyển hoá năng lượng
Chuyển hoá năng lượng là sự biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác. Ví dụ: hoá năng chuyển hoá thành nhiệt năng (trong hô hấp tế bào), quang năng chuyển hoá thành hoá năng (trong quang hợp)... Trong tế bào, sự chuyển hoá vật chất luôn đi kèm với sự chuyển hoá năng lượng.
Hình 13.1. Sự chuyển hóa năng lượng
| Trong tế bào, năng lượng tồn tại dưới các dạng như: hoá năng, nhiệt năng, điện năng. Trong đó, năng lượng được tích luỹ và sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào là hóa năng. Sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác được gọi là sự chuyển hoá năng lượng. Sự chuyển hoá vật chất luôn đi kèm với sự chuyển hoá năng lượng. |
1.2. ATP - "Đồng tiền" năng lượng của tế bào
a. Cấu tạo và chức năng của ATP
- Adenosine triphosphate (ATP) là hợp chất mang năng lượng do có các nhóm phosphate chứa liên kết cao năng.
- Liên kết cao năng là loại liên kết khi bẻ gây sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng.
Hình 13.2. Cấu tạo phân tử ATP
b. Quá trình tổng hợp và phân giải ATP phân giải đối thuận nghịch để giải phóng
- Tính chất quan trọng của ATP là dễ biến đổi thuận nghịch để giải phóng hoặc tích luy năng lượng.
Hình 13.3. Sự biến đổi thuận nghịch của ATP trong tế bào
- 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.
|
- Phân tử ATP có cấu tạo gồm: adenine, đường ribose và ba nhóm phosphate. Trong đó, liên kết giữa các nhóm phosphate là liên kết Tại sao ATP được gọi là "đồng tiến năng lượng của tế bào cao năng. - Quá trình tổng hợp và phân giải ATP gắn liền với sự tích luỹ và giải phóng năng lượng. - ATP được sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào. |
1.3. Enzyme
a. Khái niệm và cấu trúc của enzyme
- Enzyme là chất xúc tác sinh học thường có bản chất là protein do tế bào tổng hợp. Enzyme chỉ đẩy nhanh tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
- Dựa vào cấu trúc, người ta chia enzyme thành hai loại là enzyme chỉ có thành phần là protein và enzyme có thành phần là protein liên kết với chất không phải protein, được gọi là cơ factor. Cofactor có thể là các ion kim loại (Fe2+, Cu, Zn, Mn) hoặc có thể là chất hữu cơ (NAD, FAD, vitamin,..). Trường hợp cofactor là chất hữu cơ thì được gọi là coenzyme. Trong cấu trúc của enzyme, protein là thành phần quy định chức năng của enzyme.
- Trên bề mặt enzyme có vị trí để liên kết với cơ chất (chất chịu tác động của enzyme) được gọi là trung tâm hoạt động. Tại đây, cơ chất liên kết tạm thời với enzyme, nhờ đó phản ứng được xúc tác.
Hình 13.4. Enzyme và cơ chất tương ứng
b. Cơ chế tác động của enzyme
- Vùng trung tâm hoạt động của mỗi enzyme có cấu hình không gian phù hợp với cấu trúc của cơ chất mà nó xúc tác theo mô hình "khớp cảm ứng". Khi cơ chất liên kết với trung tâm hoạt động của enzyme bằng các liên kết yếu tạo phức hệ enzyme – cơ chất. Enzyme xúc tác phản ứng biến đổi cơ chất để hình thành sản phẩm của phản ứng. Sau khi phản ứng hoàn thành, sản phẩm rời khỏi enzyme, enzyme được trở về trạng thái ban đầu và có thể được sử dụng lại.
Hình 13.5. Cơ chế tác động của enzyme
c. Sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính của enzyme
- Hoạt tính của enzyme là tốc độ phản ứng được xúc tác bởi enzyme đó và được đo bằng lượng sản phẩm hình thành sau phản ứng. Tốc độ phản ứng diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào hoạt tính của enzyme mạnh hay yếu. Hoạt tính của enzyme bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Mỗi enzyme hoạt động ở một khoảng nhiệt độ nhất định, ngoài khoảng nhiệt độ này, enzyme sẽ mất dần hoạt tính. Ví dụ: các enzyme ở người hoạt động ở nhiệt độ từ 25 – 40 °C, nhiệt độ tối ưu là 37 °C.
- Độ pH của môi trường cũng gây ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme. Ví dụ: enzyme amylase ở người có hoạt tính tối đa ở pH= 7, trong môi trường acid hoặc kiếm thì hoạt tính của enzyme giảm. Khi nồng độ cơ chất tăng thì hoạt tính enzyme cũng tăng theo. Khi đạt trạng thái bão hoà (tất cả các phân tử enzyme đều đã liên kết với cơ chất), dù tăng nồng độ cơ chất thì hoạt tính của enzyme cũng không đổi. Lúc này, nếu tăng nồng độ enzyme thì tốc độ phản ứng sẽ tăng lên.
Như vậy, mỗi enzyme hoạt động tối ưu ở một số điều kiện cụ thể. Ngoài các yếu tố nếu ở Hình 13.6. hoạt tính của enzyme còn bị ảnh hưởng bởi chất hoạt hoá làm tăng hoạt tính của enzyme, ngược lại, chất ức chế làm giảm hoạt tính của enzyme.
Hình 13.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme
d. Vai trò của enzyme
- Sự xúc tác của enzyme làm tốc độ phản ứng được tăng lên hàng triệu lần, nhờ đó các hoạt động sống được duy trì.
- Tế bào có thể điều chỉnh quá trình chuyển hoá vật chất để thích ứng với môi trường thông qua điều chỉnh hoạt tính của enzyme nhờ sự thay đổi các yếu tố ảnh hưởng. Ngoài ra, hoạt tinh của enzyme có thể được điều chỉnh thông qua sự ức chế ngược.
Hình 13.7. Sơ đó mình họa cơ chế ức chế ngược
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.
| 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. Enzyme có bản chất là protein. Trung tâm hoạt động của enzyme có cấu trúc không gian phù hợp với cấu hình không gian của cơ chất. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme: nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme, nóng độ cơ chất,..... |
Bài tập minh họa
Bài 1.
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.
Bài 2.
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.
Luyện tập Bài 13 Sinh học 10 CTST
Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:
- Phát biểu được khái niệm chuyển hoá năng lượng trong tế bào.
- Phân biệt được các dạng năng lượng trong chuyển hoá năng lượng ở tế bào.
- Giải thích được năng lượng được tích luỹ và sử dụng cho các hoạt động sống của tế bảo là dạng hoa năng (năng lượng tiềm ẩn trong các liên kết hóa học).
- Phân tích được cấu tạo và chức năng của ATP về giá trị năng lượng sinh học.
- Trình bày được quá trình tổng hợp và phân giải ATP gắn liền với quá trình tích luỹ, giải phóng năng lượng.
- Trình bày được vai trò của enzyme trong quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng.
- Nêu được khái niệm, cấu trúc và cơ chế tác động của enzyme.
- Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động xúc tác của enzyme.
3.1. Trắc nghiệm Bài 13 Sinh học 10 CTST
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 13 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. Nó chỉ được tạo thành từ các phân tử hữu cơ được chọn
- B. Nó không cho phép vận chuyển một số chất từ vùng có nồng độ cao hơn đến vùng có nồng độ thấp hơn
- C. Chuyển động của các phân tử hữu cơ chỉ xảy ra ở nồng độ xác định
- D. Nó cho phép sự di chuyển của các phân tử nhất định vào và ra khỏi tế bào trong khi sự di chuyển của các phân tử khác bị ngăn cản
-
Câu 2:
Cho biết: Sự chuyển đổi từ một nhiễm sắc thể sớm sang giai đoạn cuối được đặc trưng bởi sự giảm ?
- A. tính di động
- B. hàm lượng lipid
- C. pH
- D. hàm lượng protein
-
- A. hạt nhân
- B. peroxisome
- C. lysosome
- D. endosomes
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
3.2. Bài tập SGK Bài 13 Sinh học 10 CTST
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 13 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Mở đầu trang 64 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 1 trang 64 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 2 trang 64 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Luyện tập trang 65 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 3 trang 65 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 4 trang 65 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 5 trang 65 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 6 trang 65 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 7 trang 65 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Luyện tập 1 trang 66 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 8 trang 66 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 9 trang 66 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Luyện tập 2 trang 66 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 10 trang 67 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 11 trang 67 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 12 trang 68 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Luyện tập trang 68 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Vận dụng trang 68 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải Bài tập 1 trang 68 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải Bài tập 2 trang 68 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải Bài tập 3 trang 68 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.1 trang 41 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.2 trang 41 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.3 trang 41 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.4 trang 41 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.5 trang 42 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.6 trang 42 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.7 trang 42 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.8 trang 43 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.9 trang 43 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.10 trang 43 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.11 trang 43 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 13.12 trang 43 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hỏi đáp Bài 13 Sinh học 10 CTST
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Sinh Học 10 HỌC247
