Mở đầu
Hoạt động mở đầu SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 67): Vận động viên cử tạ (hình 11.1) đã tiêu tốn rất nhiều năng lượng cho mỗi lần nâng tạ. Năng lượng đó có nguồn gốc từ đâu và được giải phóng nhờ quá trình nào?
- Năng lượng để vận động viên nâng tạ do sự co cơ. Nguồn năng lượng cung cấp cho co cơ lấy từ sự oxy hóa chất dinh dưỡng trong cơ.
I. Tổng hợp các chất và tích luỹ năng lượng trong tế bào
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 67): Nêu khái niệm tổng hợp các chất trong tế bào và ý nghĩa của quá trình tổng hợp đối với sinh vật.Trả lời:
- Khái niệm tổng hợp các chất trong tế bào: Tổng hợp các chất trong tế bào là quá trình chuyển hoá những chất đơn giản thành những chất phức tạp diễn ra trong tế bào với sự xúc tác của enzyme.
- Ý nghĩa của quá trình tổng hợp đối với sinh vật: Giúp hình thành các chất để xây dựng tế bào, đồng thời tích lũy năng lượng cho tế bào (năng lượng được tích lũy trong các hợp chất hữu cơ).
Luyện tập 1 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 67): Có phải tất cả các sinh vật đều thực hiện được hai giai đoạn tổng hợp không? Lấy ví dụ.
Lời giải:
* Tổng hợp có thể chia làm hai giai đoạn:
– Giai đoạn 1: Tổng hợp chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ. Giai đoạn này được thực hiện thông qua các quá trình như quang tổng hợp, hoá tổng hợp, quang khử.
– Giai đoạn 2: Tổng hợp các phân tử lớn từ các chất hữu cơ đơn giản. Đây là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ đặc trưng cho tế bào.
=> Không phải tất cả các sinh vật đều thực hiện được hai giai đoạn tổng hợp.
– Ví dụ:
+ Virus tổng hợp các chất thông qua sao chép vật liệu di truyền từ tế bào chủ, không được trực tiếp tổng hợp từ các chất vô cơ.
+ Động vật là nhóm sinh vật dị dưỡng chỉ tổng hợp được các chất hữu cơ từ các chất hữu cơ khác nên giai đoạn 1 không diễn ra.
1. Quang tổng hợp
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 68): Nêu khái niệm, ý nghĩa của quá trình quang tổng hợp.Trả lời:
- Khái niệm: Quang tổng hợp (quang hợp) là quá trình tế bào sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ.
- Ý nghĩa: Quang hợp có vai trò chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tích lũy trong hợp chất hữu cơ và giải phòng O2 vào khí quyển. Sản phẩm của quá trình quang hợp là nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp khác, đồng thời là nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào.
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 68): Quang tổng hợp ở thực vật diễn ra ở bào quan nào của tế bào và gồm những pha nào?
Trả lời:
- Quang tổng hợp ở thực vật diễn ra ở bào quan lục lạp.
- Quang tổng hợp được chia làm hai pha: Pha phụ thuộc ánh sáng (pha sáng) và pha không phụ thuộc ánh sáng (chu trình Calvin).
Câu hỏi 4 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 68): Cho biết vị trí, nguyên liệu, sản phẩm của pha sáng.
Trả lời:
Trả lời:
– Sự chuyển hóa năng lượng ánh sáng trong pha sáng là từ quang năng thành năng lượng hóa học trong ATP, NADPH: Trong pha sáng, các sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid thu nhận năng lượng ánh sáng và chuyển cho trung tâm phản ứng. Trung tâm phản ứng tiếp nhận năng lượng trở thành dạng kích động và truyền electron cho các chất trong chuỗi truyền electron để tổng hợp ATP, NADPH.
Câu hỏi 6 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 69): Các yếu tố nào của môi trường sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của pha sáng?
Trả lời:
– Các yếu tố của môi trường ảnh hưởng đến hiệu quả của pha sáng là:
+ Ánh sáng: Ánh sáng là nguồn năng lượng chính để pha sáng diễn ra, dó đó nó ảnh hưởng đến năng lượng được sử dụng cho pha sáng. Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quang hợp. Mỗi loài có nhu cầu ánh sáng không giống nhau. Ánh sáng mạnh hoặc yếu và thời gian chiếu sáng có thể làm quang hợp của cây tăng lên hoặc giảm đi.
+ Hàm lượng nước: Nước là nguyên liệu cho pha sáng của quang hợp. Khi thiếu nước, pha sáng sẽ bị ngưng trệ.
+ Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự hoạt động xúc tác của enzyme trong pha sáng. Khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ảnh hưởng đến hoạt tính của các enzyme quang hợp khiến pha sáng nói riêng và quá trình quang hợp nói chung đều bị giảm hoặc ngưng trệ.
Câu hỏi 7 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 69): Hãy cho biết nguyên liệu của chu trình Calvin. Các nguyên liệu đó đã được sử dụng để tổng hợp chất hữu cơ như thế nào?
Trả lời:
– Nguyên liệu của chu trình Calvin là CO2, ATP và NADPH.
– Trong chu trình này, ATP và NADPH cung cấp năng lượng và điện tử tham gia khử phân tử CO2 thành C6H12O6.
+ Đầu tiên, ribulose bisphosphate (RuBP) kết hợp với CO2 tạo ra 3-phosphoglycerate (3PG).
+ 3PG được khử thành glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) với sự tham gia của ATP và NADPH được tạo ra từ pha sáng.
+ Một phần G3P sẽ được sử dụng cho tái tạo RuBP, phần G3P còn lại sẽ được sử dụng trong tổng hợp glucose.
Câu hỏi 8 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 69): Vì sao glucose được tạo từ quá trình quang hợp cần thiết cho tổng hợp nhiều chất hữu cơ của tế bào?
Trả lời:
– Glucose được tạo ra trong quang hợp có công thức hóa học là C6H12O6 mang vai trò cung cấp mạch khung “xương sống” carbon và một số nguyên tố cần thiết khác trong tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác trong tế bào. Do đó, glucose được tạo từ quá trình quang hợp cần thiết cho tổng hợp nhiều chất hữu cơ của tế bào.
Vận dụng 1 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 70): Trình bày vai trò của quang hợp đối với sinh giới.
Lời giải:
Quang hợp có vai trò quan trọng đối với sự sống của sinh giới:
– Chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học tích lũy trong các hợp chất hữu cơ (C6H12O6) → Cung cấp nguồn năng lượng cho sự sống của sinh vật.
– Giúp điều không khí, giảm hiệu ứng nhà kính đem lại không khí trong lành cho Trái Đất và cung cấp dưỡng khí cho các sinh vật khác.
– Sản phẩm của quá trình quang tổng hợp là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp khác → Cung cấp vật chất cho sự sống của sinh vật.
– Giải phóng O2 vào khí quyển → Cung cấp dưỡng khó cho sự sống của sinh vật.
Vận dụng 2 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 70): Tìm hiểu những biện pháp tác động để tăng hiệu quả của quá trình quang hợp ở cây trồng.
Lời giải:
Để tăng hiệu quả của quá trình quang hợp ở cây trồng cần điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng qua hợp của chúng như ánh sáng, nước, nhiệt độ, nồng độ CO2, nồng độ các chất khoáng.
– Ánh sáng: Ánh sáng ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của cây trồng ở 2 mặt cường độ và cường phổ ánh sáng. Cường độ ánh sáng ở mức bão hòa và bước sóng dài là điều kiện tốt nhất cho cường độ quang hợp cực đại.
– Nước: Cây thiếu nước sẽ có làm giảm chức năng quang hợp. => Cần cung cấp đủ nước cho cây.
– Nhiệt độ: Nhiệt độ thay đổi làm ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của cây => Cần đặt cây trồng trong môi trường có nhiệt độ phù hợp.
– Nồng độ CO2: nồng độ CO2 càng cao, thực vật càng dễ dàng quang hợp.
– Nồng độ các chất khoáng: Cây được cung cấp đầy đủ các chất khoáng cần thiết sẽ tăng khả năng hình thành diệp lục, các enzim hỗ trợ quá trình quang hợp. Điều khiển sự sinh trưởng của diện tích lá bằng các biện pháp bón phân, tưới nước hợp lí.
Luyện tập 2 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 70): Hãy lựa chọn thông tin phù hợp để hoàn thành bảng 11.1.
2. Hóa tổng hợp và quang khử
Câu hỏi 9 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 70): Nêu điểm giống và khác nhau giữ quang tổng hợp và hóa tổng hợp.Trả lời:
Trả lời:
– Giống nhau:
+ Đều tổng hợp chất hữu cơ (C6H12O6) đặc trưng cho cơ thể từ các chất vô cơ (có CO2).
+ Đều có sự hấp thụ năng lượng ánh sáng bằng các sắc tố quang hợp.
+ Được thực hiện ở vi khuẩn nhờ các sắc tố quang hợp nằm trên màng sinh chất.
– Khác nhau:
3. Tổng hợp các phân tử lớn trong tế bào
Câu hỏi 11 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 71): Các phân tử lớn như protein, lipit, tinh bột, cellulose, glycogen được tế bào tổng hợp có vai trò gì?Trả lời:
– Các phân tử lớn như protein, lipit, tinh bột, cellulose glycogen được tế bào tổng hợp để làm nguyên liệu cho quá trình xây dựng và dự trữ năng lượng cho tế bào. Cụ thể:
+ Protein có vai trò xúc tác, vận tải; vận động; bảo vệ; truyền xung thần kinh; điều hòa; kiến tạo, chống đỡ cơ học.
+ Lipid có vai trò cung cấp và dự trữ năng lượng, sắc tố hấp thụ ánh sáng, thành phần cấu tạo màng tế bào, chất truyền tin nội bào.
+ Tinh bột, glycogen, cellulose có vai trò dự trữ năng lượng, cấu trúc và bảo vệ tế bào, điều hòa quá trình nảy mầm
II. Phân giải các chất và giải phóng năng lượng trong tế bào
Câu hỏi 12 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 71): Nêu khái niệm phân giải các chất trong tế bào. Quá trình phân giải có ý nghĩa gì đối với tế bào sinh vật?Trả lời:
- Khái niệm phân giải các chất trong tế bào: Phân giải các chất trong tế bào là quá trình chuyển hoá các chất phức tạp thành các chất đơn giản diễn ra trong tế bào nhờ sự xúc tác của các enzyme.
- Ý nghĩa của quá trình phân giải đối với tế bào sinh vật:
+ Giải phóng ra năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.
+ Tạo ra các phân tử nhỏ là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp.
1. Hô hấp tế bào
Câu hỏi 13 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 72): Hô hấp tế bào là gì? Hô hấp tế bào diễn ra ở đâu và gồm những giai đoạn nào?Trả lời:
– Hô hấp tế bào là chuỗi các phản ứng phân giải hợp chất hữu cơ (glucose) diễn ra trong tế bào.
– Ở sinh vật nhân thực, quá trình hô hấp tế bào diễn ra trong bào tương và ti thể, gồm ba giai đoạn:
+ Đường phân: Glucose (một phân tử 6 carbon) được phân giải thành hai phân tử pyruvate (mỗi phân tử có 3 carbon).
+ Oxi hoá pyruvic acid: Trong mỗi chu trình Krebs (từ một phân tử acetyl-CoA), sản xuất 1 ATP (hoặc GTP), 3 NADH, 1 FADH₂, và giải phóng 2 CO₂.
+ Chu trình Krebs (chu trình citric acid), chuỗi truyền electron: NADH và FADH₂ từ đường phân và chu trình Krebs chuyển điện tử qua chuỗi truyền electron. Sự di chuyển của điện tử qua các protein phức hợp trong màng tạo ra một gradient proton (H⁺). Khi proton quay trở lại qua ATP synthase, năng lượng được sử dụng để tổng hợp ATP từ ADP và Pi.
Câu hỏi 14 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 72): Nêu ý nghĩa của hô hấp tế bào?
Trả lời:
Ý nghĩa của hô hấp tế bào:
+ Có vai trò quan trọng vì chuyển đổi những năng lượng khó sử dụng thành nguồn năng lượng dễ sử dụng (ATP)
+ Cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp.
Luyện tập 3 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 72): Quan sát hình 11.7, nhận xét số phân tử năng lượng được tạo ra ở mỗi giai đoạn trong hô hấp tế bào
Số phân tử năng lượng được tạo ra ở mỗi giai đoạn trong hô hấp tế bào:
- Giai đoạn đường phân tạo ra 2 ATP.
- Giai đoạn oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs tạo ra 2 ATP.
- Giai đoạn chuỗi truyền electron tạo ra 28 ATP.
→ Nhận xét: Trong 3 giai đoạn, chuỗi truyền electron tạo ra nhiều ATP nhất, giai đoạn 1 và 2 của hô hấp tế bào chỉ tạo ra 4 ATP. Như vậy, trong quá trình hô hấp tế bào, năng lượng được giải phóng dần qua từng giai đoạn.
Câu hỏi 15 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 72): Đường phân diễn ra ở đâu và hình thành nên các sản phẩm nào?
Trả lời:
– Quá trình hình thành: Đường phân là quá trình biến đổi glucose xảy ra trong tế bào chất. Thông qua đường phân, một phần năng lượng từ glucose được chuyển thành năng lượng dự trữ trong ATP.
– Nơi diễn ra đường phân: Tế bào chất
– Sản phẩm: Kết quả của quá trình đường phân là từ 1 phân tử glucose sẽ tạo ra 2 phân tử pyruvic acid, 2 phân tử ATP, 2 phân tử NADH (thực tế đã tạo ra 4 phân tử ATP nhưng sử dụng mất 2 ATP để hoạt hóa glucose).
Câu hỏi 16 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 73): Giai đoạn oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs diễn ra ở đâu và có những sản phẩm nào được hình thành?
Trả lời:
– Quá trình hình thành: Pyruvic acid được hình thành trong tế bào chất được chuyển hóa qua màng kép vào chất nền của ti thể, thông qua oxi hóa pyruvic và chu trình Krebs để tiếp tục chuyển hóa năng lượng dưới dạng năng lượng dự trữ trong ATP
– Vị trí diễn ra: Giai đoạn oxi hoá pyruvic acid và chu trình Krebs diễn ra ở chất nền ti thể.
– Sản phẩm của giai đoạn oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs:
=> Kết quả tạo ra các sản phẩm là 6 CO2, 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2.
Câu hỏi 17 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 73): Chuỗi truyền electron diễn ra ở đâu? Năng lượng được giải phóng trong chuỗi truyền electron được sử dụng để làm gì?
Trả lời:
– Quá trình hình thành: Trong chuỗi truyền electron, các electron từ phân tử NADH và FADH2 sẽ truyền năng lượng cho các chất nhận electron nằm ở màng trong ti thể để sử dụng cho sự tổng hợp ATP.
– Nơi diễn ra: Màng trong của ti thể
– Năng lượng giải phòng trong chuỗi truyền electron được sử dụng nhằm cung cấp cho sự tổng hợp ATP.
Câu hỏi 18 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 74): Nêu vai trò của oxygen trong chuỗi truyền electron.
Trả lời:
– Oxygen tham gia vào giai đoạn chuỗi truyền điện tử của hô hấp với vai trò là chất nhận điện tử cuối cùng: Các electron được vận chuyển từ nơi có thế năng oxi hóa – khử thấp đến nơi có thế năng oxi hóa – khử cao. Oxygen là chất nhận electron cuối cùng do oxygen có khả năng oxi hóa cao. Nếu không có oxygen thì chuỗi truyền electron không diễn ra và chu trình Kreb cũng dừng lại dẫn đến hiệu quả chuyển hóa năng lượng thấp (lượng ATP tạo thành sẽ thấp) đồng thời các sản phẩm tạo ra (lactic acid, ethanol,…) gây đầu độc tế bào.
Vận dụng 3 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 74): Tại sao khi tập thế dục hoặc lao động nặng thì chúng ta lại thở mạnh?
Lời giải:
- Khi tập thể dục hoặc lao động nặng, các cơ hoạt động liên tục đòi hỏi phải được cung cấp một lượng lớn năng lượng ATP hơn để cung cấp cho các hoạt động đó thông qua quá trình hô hấp tế bào. Để tăng hiệu suất và tần suất hô hấp tế bào, cơ thể sẽ cần nhiều khí O2 hơn, vì vậy chúng ta sẽ phải thở mạnh hơn để tăng cường cung cấp oxygen và đào thải khí carbon dioxide ra ngoài, phục vụ cho quá trình hô hấp tế bào.
Luyện tập 4 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 74): Hãy lựa chọn thông tin phù hợp để hoàn thành bảng 11.2
2. Lên men
Câu hỏi 19 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 74): Khi trong tế bào không có O2, glucose sẽ được chuyến hoá như thế nào?Trả lời:
– Khi trong tế bào không có O2, (nghĩa là không có chất nhận điện tử cuối cùng của chuỗi truyền electron, chuỗi truyền electron không diễn ra) => Chu trình Krebs cũng dừng lại.
– Khi đó, pyruvic acid được giữ lại ở bào tương và được chuyển hoá thành lactic acid, ethanol hoặc hợp chất hữu cơ khác theo con đường lên men.
Vận dụng 4 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 74): Giải thích vì sao khi muối chua rau quả (lên men lactic) người ta thường đổ ngập nước và đậy kín.
Lời giải:
– Lên men là quá trình phân giải glucose trong điều kiện kị khí (không có O2) để tạo ra các sản phẩm như acid lactic, ethanol,…
– Khi muối chua rau quả (lên men lactic) người ta thường đổ ngập nước và đậy kín để tránh cho rau quả tiếp xúc với O2 (môi trường yếm khí). Môi trường yếm khí sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển để thực hiện quá trình lên men lactic rau quả đồng thời hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lên men thối.
III. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào
Câu hỏi 20 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 75): Tại sao nói tổng hợp và phân giải là hai quá trình đối lập nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào và sinh vật?Trả lời:
– Tổng hợp và phân giải là hai quá trình đối lập vì: Quá trình tổng hợp là quá trình tạo ra các hợp chất phức tạp từ các hợp chất đơn giản và dự trữ năng lượng. Còn quá trình phân giải là quá trình phân giải các hợp chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.
– Tổng hợp và phân giải là hai quá trình thống nhất trong hoạt động sống của tế bào và sinh vật vì: Phân giải sẽ không thực hiện được, nếu không có chất hữu cơ do tổng hợp tạo ra. Ngược lại, tổng hợp cũng không thể thực hiện được, nếu không có năng lượng do trình phân giải giải phóng ra.
→ Tổng hợp và phân giải là hai quá trình đối lập nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào và sinh vật.
Vận dụng 5 SGK Sinh 10 Cánh Diều Bài 11 (trang 75): Dựa vào hình 11.12, vẽ sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp tế bào ở thực vật.
