Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1: Khái quát về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Mở đầu

Câu hỏi Mở đầu SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 5): Điều gì xảy ra nếu cơ thể sinh vật không lấy đủ các chất cần thiết từ môi trường và không thải các chất ra môi trường?
Trả lời:
– Nếu không lấy đủ các chất cần thiết từ môi trường, cơ thể sinh vật sẽ không được cung cấp đủ nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa, năng lượng không được tạo ra khiến sinh vật không thể phát triển và tồn tại được.
– Nếu cơ thể sinh vật không thải được các chất thải ra môi trường, cơ thể dần tích lũy nhiều chất thải, chất độc, chất dư thừa gây rối loạn các hoạt động sống, dần sinh vật suy kiệt và chết.

III. Các giai đoạn chuyển hóa năng lượng trong sinh giới

Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 7): Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng có vai trò như thế nào đối với sinh vật?
Trả lời:
– Giúp xây dựng cơ thể sinh vật: Sinh vật lấy các chất từ môi trường cung cấp cho quá trình hình thành tế bào, bào quan của của cơ thể.
+ Ví dụ: Màng sinh chất được cấu tạo nên nhờ protein – sản phẩm của quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng. 
– Cung cấp năng lượng cho các hoạt động của cơ thể sinh vật như: vận động, sinh sản, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển,…
+ Ví dụ 1: Năng lượng ATP được tạo ra thông qua quá trình phân giải đường glucose là nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể.
+ Ví dụ 2: Quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng tạo ra diệp lục tham gia quang hợp,…
– Loại bỏ chất thải ra khỏi cơ thể: Chất thải, chất độc hại hoặc dư thừa sinh ra từ quá trình chuyển hoá được cơ thể thải ra môi trường. Các chất này nếu ứ đọng lại trong cơ thể sẽ gây rối loạn các hoạt động sống, thậm chí gây tử vong.
+ Ví dụ: Quá trình trao đổi chất ở cơ thể người thải bỏ khí CO₂, mồ hôi, nước tiểu,… nhằm đảm bảo duy trì cân bằng môi trường trong cơ thể.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 7): Những dấu hiệu nào cho thấy trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng diễn ra ở sinh vật?
Trả lời:
Các dấu hiệu nào cho thấy trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng diễn ra ở sinh vật:
- Thu nhận các chất từ môi trường và vận chuyển các chất;
- Biến đổi các chất kèm theo chuyển hóa năng lượng ở tế bào;
- Đào thải các chất ra môi trường;
- Điều hòa.
Câu hỏi 3 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 7): Dựa vào Hình 1.1, mô tả tóm tắt quá trình chuyển hóa năng lượng trong sinh giới (bắt đầu từ năng lượng ánh sáng).
Trả lời:
* Quá trình chuyển hóa năng lượng trong sinh giới gồm 3 giai đoạn là tổng hợp, phân giải và huy động năng lượng:
- Giai đoạn tổng hợp: Chất diệp lục của cây xanh đã thu nhận và chuyển hóa quang năng thành hóa năng tích lũy trong các chất hữu cơ từ CO₂, nước. Động vật lấy năng lượng (hóa năng) sẵn có trong thức ăn.
- Giai đoạn phân giải: Quá trình hô hấp tế bào làm biến đổi các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn, đồng thời, hóa năng tích lũy trong phân tử lớn chuyển sang hóa năng tích lũy trong các phân tử nhỏ ở dạng dễ chuyển đổi và sử dụng (ATP).
- Giai đoạn huy động năng lượng: Năng lượng tạo ra từ hô hấp tế bào (chủ yếu là ATP) được sử dụng cho các hoạt động sống. Các liên kết giữa các gốc phosphate trong phân tử ATP sẽ bị phá vỡ, giải phóng năng lượng. Các dạng năng lượng khác nhau cuối cùng đểu chuyển thành nhiệt năng và tỏa ra môi trường.

IV. Mối quan hệ giữa trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể

Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Nghiên cứu Hình 1.2, trình bày mối liên quan giữa trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể sinh vật.

Trả lời:
- Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể sinh vật liên quan chặt chẽ với nhau: Chất dinh dưỡng cơ thể lấy vào được chuyển tới tế bào. Tại đây các chất tham gia vào quá trình đồng hoá tổng hợp nên chất hữu cơ xây dựng cơ thể và dự trữ năng lượng. Một phần chất hữu cơ được phân giải, giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể. Chất thải sinh ra từ quá trình dị hoá tế bào được thải ra ngoài môi trường.
=> Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp độ tế bào là cơ sở cho quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng của cơ thể sinh vật.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Tại sao gọi thực vật là sinh vật tự dưỡng và động vật là sinh vật dị dưỡng?
Trả lời:
– Thực vật là sinh vật tự dưỡng vì hình thức dinh dưỡng của thực vật là tự dưỡng:
+ Tự dưỡng gồm 2 hình thức: Quang tự dưỡng và hóa tự dưỡng.
+ Thực vật tự chuyển hóa những vô cơ thành những chất hữu cơ tích lũy vào trong cây: Sử dụng chất vô cơ, nước, CO₂ và năng lượng ánh sáng để tổng hợp nên các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể và tích lũy năng lượng (Quang tự dưỡng); Sử dụng nguồn carbon và năng lượng từ các chất vô cơ như H₂S, NO₂^–. NH₄⁺… tổng hợp nên các chất hữu cơ và tích lũy năng lượng (Hóa tự dưỡng).
– Động vật là sinh vật dị dưỡng vì hình thức dinh dưỡng của nó là dị dưỡng:
+ Sinh vật lấy trực tiếp các chất hữu cơ từ sinh vật tự dưỡng, động vật khác. Thông qua tiêu hóa, hấp thụ và đồng hóa các chất hữu cơ để xây dựng cơ thể, tích lũy năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống (chuyển hóa những chất hữu cơ phức tạp thành chất vô cơ đơn giản).
Câu hỏi 3 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Phân tích vai trò của sinh vật tự dưỡng trong sinh giới.
Trả lời:
Vai trò của sinh vật tự dưỡng trong sinh giới:
– Cung cấp O₂, đảm bảo cho các hoạt động sống của hầu hết sinh vật:
+ Qua quá trình quang hợp, sinh vật quang tự dưỡng thải ra O₂ cung cấp cho quá trình hô hấp của các sinh vật khác.
– Cung cấp thức ăn, nơi ở và nơi sinh sản cho động vật:
+ Sinh vật tự dưỡng tạo ra nguồn hợp chất hữu cơ sử dụng cho chính hoạt động sống của chúng, đây cũng là nguồn nguyên liệu cung cấp cho hoạt động sống của các sinh vật khác.
– Điều hòa khí hậu:
+ Sinh vật tồn tại và phát triển nhờ hoạt động tự dưỡng giúp điều hòa nhiệt độ, độ ẩm thuận lợi.

Luyện tập và vận dụng

Bài tập 1 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Cho biết những chất nào được cơ thể thực vật, động vật lấy từ môi trường sống và đưa đến tế bào cơ thể sử dụng cho đồng hoá, dị hoá; Những chất thải nào sinh ra từ quá trình chuyển hoá được cơ thể thải ra môi trường.
Trả lời:
- Lấy vào H₂O, chất khoáng, CO₂, O₂, thức ăn để thực hiện các quá trình đồng hóa và dị hóa;
- Thải ra môi trường H₂O, O₂, CO₂ (thực vật); phân, nước tiểu, CO₂ (động vật).
Bài tập 2 SGK Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường bị rối loạn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến cơ thể? Làm thế nào để quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường diễn ra thuận lợi?
Trả lời:
– Quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường bị rối loạn sẽ ảnh hưởng đến sinh lý, sự tồn tại và phát triển của cơ thể. 
+ Không có sự trao đổi chất thường xuyên với môi trường, các chất hữu cơ không được tiếp nhận, nguyên liệu và năng lượng không được cung cấp làm cho tế bào cơ thể thiếu chất, cơ thể suy dinh dưỡng.
+ Ngoài ra, các chất thải, chất độc hại tích lũy gây ảnh hưởng tới các hoạt động sống, thậm chí gây tử vong.
– Để quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường diễn ra thuận lợi, chúng ta cần:
+ Tạo lối sống lành mạnh, không uống rượu bia, không sử dụng chất kích thích
+ Uống đủ lượng nước cần thiết.
+ Có chế độ ăn uống hợp lí: Ăn đủ chất, đủ lượng, hợp lí và cân đối.
+ Làm việc và nghỉ ngơi điều độ, luyện tập thể dục thể thao thường xuyên.
=> Nhờ vậy mà các hệ cơ quan của cơ thể có thể hoạt động tốt, quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường diễn ra thuận lợi.