Bài 13 - KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT

Bài 13 - KHÁI QUÁT VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT

I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO

1) Khái niệm năng lượng

- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công.

- Tuỳ theo trạng thái có sẵn sinh công hay không, người ta chia năng lượng thành 2 loại:

+ Động năng là dạng năng lượng sẵn sàng sinh ra công. (trạng thái bộc lộ của năng lượng)

+ Thế năng là loại năng lượng dự trữ, có tiềm năng sinh công. (trạng thái ẩn dấu của năng lượng).

2) Các dạng năng lượng trong tế bào

- Hoá năng

- Nhiệt năng

- Điện năng

3) ATP - đồng tiền năng lượng của tế bào

ATP (ađênôzin triphôtphat) là một hợp chất cao năng và được xem như đồng tiền năng lượng của tế bào.

a. Cấu tạo của ATP

- ATP gồm bazơnitơ ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. 

Đây là một hợp chất cao năng vì liên kết giữa 2 nhóm phôtphat cuối cùng trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng. Các nhóm phôtphat đều mang điện tích âm nên khi nằm gần nhau luôn có xu hướng đẩy nhau ra làm cho liên kết này rất dễ bị phá vỡ.

- 2 nhóm phôtphat cuối cùng dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.

- ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác trở thành ADP và lại được gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP.

ATP ⇔ ADP + P _i + năng lượng

b. Chức năng của ATP

- Cung cấp năng lượng cho các quá trình sinh tổng hợp của tế bào.

- Cung cấp năng lượng cho quá trình vận chuyển các chất qua màng (vận chuyển tích cực).

- Cung cấp năng lượng để sinh công cơ học.

II. CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT

1) Khái niệm

- Chuyển hoá vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong tế bào.

- Chuyển hoá vật chất luôn kèm theo chuyển hoá năng lượng.

- Bản chất: đồng hoá, dị hoá.

2) Đồng hoá và dị hoá

- Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tích luỹ năng lượng - dạng hoá năng.

Chất hữu cơ phức tạp + ADP → Chất hữu cơ đơn giản + ATP

- Dị hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn, đồng thời giải phóng năng lượng.

Chất hữu cơ đơn giản + ATP → Chất hữu cơ phức tạp + ADP

 

 

• Quá trình tổng hợp và phân giải ATP

BÀI TẬP :

Câu 1: Nêu ví dụ về các dạng năng lượng trong tế bào.

Trả lời:

Trong tế bào năng lượng tồn tại ở các dạng như:

- Nhiệt năng.

- Hóa năng: Tích trữ trong các liên kết hóa học.

- Điện năng: Trong các xung thần kinh.

Dạng chủ yếu của năng lượng trong tế bào là hóa năng.

Câu 2: Thế nào là năng lượng?

Trả lời:

Năng lượng được định nghĩa là khả năng sinh năng lượng.

Câu 3: Năng lượng được tích trữ trong tế bào dưới dạng nào? Năng lượng của tế bào được dự trữ trong các hợp chất nào?

Trả lời:

- Năng lượng trong tế bào tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như hóa năng, điện năng, nhiệt năng Nhiệt năng ngoài việc giữ nhiệt độ ổn định cho tế bào và cơ thể thì có thể coi như năng lượng vô ích vì không có khả năng sinh công. Sự chênh lệch về nồng độ các ion trái dấu giữa hai phía của màng có thể tạo ra sự chênh lệch điện thế.

- Năng lượng chủ yếu của tế bào là dạng hóa năng (tiềm ẩn trong các liên kết hóa học), trong đó ATP - một hợp chất cao năng (đồng tiền năng lượng của tế bào).

Câu 4: Trình bày cấu trúc hóa học và chức năng của phân tử ATP.

Trả lời:

- Cấu trúc hóa học của phân tử ATP:

+ ATP (ađênôzin triphôtphat) là một phân tử có cấu tạo gồm các thành phần: ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. 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 năng lượng.

+ Chính các nhóm phôtphat đều mang điện tích âm nên khi nằm gần nhau luôn có xu hướng đẩy nhau ra vì thế liên kết này rất dễ bị phá vỡ

ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzin điphôtphat) và ngay lập tức ADP lại được gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP. Ở trạng thái nghỉ ngơi, trung bình mỗi ngày mỗi người sinh sản và phân hủy tới 40kg ATP và mỗi tế bào trong mỗi giây tổng hợp và phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP.

- Chức năng của phân tử ATP:

+ Tổng hợp nên các chất hóa học mới cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra nhiều prôtêin có thể tiêu tốn tới 75% năng lượng ATP mà tế bào tiết ra.

+ Vận chuyển các chất qua màng: Vận chuyển chủ động cần tiêu tốn nhiều năng lượng. Ví dụ, tế bào thận của người cần sử dụng tới 80% ATP sinh sản ra để vận chuyển các chất qua màng trong quá trình lọc máu tạo nước tiểu.

+ Sinh công cơ học: Sự co của các tế bào cơ tim và cơ xương tiêu tốn một lượng ATP khổng lồ. Khi ta nâng một vật nặng thì gần như toàn bộ ATP của tế bào phải được huy động tức thì.

Câu 5: Giải thích khái niệm chuyển hóa vật chất.

Trả lời:

- Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng hóa sinh xảy ra bên trong tế bào. Chuyển hóa vật chất là một đặc tính nổi trội ở cấp tế bào được hình thành do sự tương tác của các loại phân tử có trong tế bào. Chính nhờ chuyển hóa vật chất mà tế bào mới có khả năng thực hiện các đặc tính đặc trưng khác của sự sống như sinh trưởng, phát triển, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hoá vật chất luôn kèm theo sự chuyển hóa năng lượng.

- Chuyển hoá vật chất bao gồm hai mặt:

+ Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản.

+ Dị hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn.

Câu 6:Thế nào là năng lượng?

Trả lời:

Năng lượng được định nghĩa là khả năng sinh năng lượng. Tùy theo trạng thái có sẵn sàng sinh công hay không, người ta chia năng lượng thành hai loại: động năng và thế năng. Động năng là dạng năng lượng sẵn sàng sinh ra công. Thế năng là loại năng lượng dự trữ có tiềm năng sinh công.

Câu 7:Năng lượng được tích trữ trong tế bào dưới dạng nào? Năng lượng của tế bào được dự trữ trong các hợp chất nào?

Trả lời:

Năng lượng trong tế bào tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như hóa năng, điện năng, nhiệt năng. Nhiệt năng ngoài việc giữ nhiệt độ ổn định cho tế bào và cơ thể thì có thể coi như năng lượng vô ích vì không có khả năng sinh công. Sự chênh lệch về nồng độ các ion trái dấu giữa hai phía của màng có thể tạo ra sự chênh lệch điện thế. Năng lượng chủ yếu của tế bào là dạng hóa năng (tiềm ẩn trong các liên kết hóa học), trong đó ATP – một hợp chất cao năng (đồng tiền năng lượng của tế bào).

Câu 8:Trình bày cấu trúc hóa học và chức năng của phân tử ATP.

Trả lời:

Cấu trúc hóa học của phân tử ATP:

• ATP (ađênôzin triphôtphat) là một phân tử có cấu tạo gồm các thành phần: ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. 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 năng lượng. Chính các nhóm phôtphat đều mang điện tích âm nên khi nằm gần nhau luôn có xu hướng đẩy nhau ra vì thế liên kết này rất dễ bị phá vỡ.
• ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzin điphôtphat) và ngay lập tức ADP lại được gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP. Ở trạng thái nghỉ ngơi, trung bình mỗi ngày mỗi người sinh sản và phân hủy tới 40kg ATP và mỗi tế bào trong mỗi giây tổng hợp và phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP.

Chức năng của phân tử ATP:

• Tổng hợp nên các chất hóa học mới cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra nhiều prôtêin có thể tiêu tốn tới 75% năng lượng ATP mà tế bào tiết ra.
• Vận chuyển các chất qua màng: vận chuyển chủ động cần tiêu tốn nhiều năng lượng. Ví dụ, tế bào thận của người cần sử dụng tới 80% ATP sinh sản ra để vận chuyển các chất qua màng trong quá trình lọc máu tạo nước tiểu.

Câu 9:Giải thích khái niệm chuyển hóa vật chất.

Trả lời:

Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng hóa sinh xảy ra bên trong tế bào. Chuyển hóa vật chất là một đặc tính nổi trội ở cấp tế bào được hình thành do sự tương tác của các loại phân tử có trong tế bào. Chính nhờ chuyển hóa vật chất mà tế bào mới có khả năng thực hiện các đặc tính đặc trưng khác của sự sống như sinh trưởng, phát triển, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hoá vật chất luôn kèm theo sự chuyển hóa năng lượng.

Chuyển hoá vật chất bao gồm hai mặt:

• Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản.
• Dị hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn.

Quá trình dị hoá cung cấp năng lượng để tổng hợp ATP từ ADP. ATP ngay lập tức được phân hủy thành ADP và giải phóng năng lượng cho quá trình đồng hoá cũng như các hoạt động sống khác của tế bào.

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM :

 

Câu 1: Năng lượng chủ yếu của tế bào tồn tại

A. ở dạng tiềm ẩn trong các liên kết hóa học

B. dưới dạng nhiệt

C. dưới dạng điện năng

D. dưới dạng hoặc hóa năng hoặc điện năng

Câu 2: Nói về ATP, phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Là một hợp chất cao năng

B. Là đồng tiền năng lượng của tế bào

C. Là hợp chất chứa nhiều năng lượng nhất trong tế bào

D. Được sinh ra trong quá trình chuyển hóa vật chất và sử dụng trong các hoạt động sống của tb

Câu 3: ATP được cấu tạo từ 3 thành phần là

A. Bazo nito adenozin, đường ribozo, 2 nhóm photphat

B. Bazo nito adenozin, đường deoxiribozo, 3 nhóm photphat

C. Bazo nito adenin, đường ribozo, 3 nhóm photphat

D. Bazo nito adenin, đường deoxiribozo, 1 nhóm photphat

Câu 4: Cho các phân tử:

(1) ATP (2) ADP (3) AMP (4) N₂O

Những phân tử mang liên kết cao năng là

A. (1), (2) B. (1), (3) C. (1), (2), (3) D. (1), (2), (3), (4)

Câu 5: Số liên kết cao năng có trong 1 phân tử ATP là

A. 3 liên kết B. 2 liên kết C. 4 liên kết D. 1 liên kết

Câu 6: Liên kết P ~ P ở trong phân tử ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng. nguyên nhân là do

A. Phân tử ATP là chất giàu năng lượng

B. Phân tử ATP có chứa 3 nhóm photphat

C. Các nhóm photphat đều tích điện âm nên đẩy nhau

D. Đây là liên kết mạnh

Câu 7: Trong tế bào, năng lượng ATP được sử dụng vào các việc chính như:

(1) Phân hủy các chất hóa học cần thiết cho cơ thể

(2) Tổng hợp nên các chất hóa học cần thiết cho tế bào

(3) Vận chuyển các chất qua màng

(4) Sinh công cơ học

Những khẳng định đúng trong các khẳng định trên là

A. (1), (2) B. (1), (3) C. (1), (2), (3) D. (2), (3), (4)

Câu 8: ATP là một hợp chất cao năng, năng lượng của ATP tích lũy chủ yếu ở

A. Cả 3 nhóm photphat

B. 2 liên kết photphat gần phân tử đường

C. 2 liên kết giữa 2 nhóm photphat ở ngoài cùng

D. Chỉ 1 liên kết photphat ngoài cùng

Câu 9: Hoạt động nào sau đây không cần năng lượng cung cấp từ ATP?

A. Sinh trưởng ở cây xanh

B. Sự khuếch tán chất tan qua màng tế bào

C. Sự co cơ ở động vật

D. Sự vận chuyển chủ động các chất qua màng sinh chất

Câu 10: Cây xanh có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và H₂O dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng. Quá trình chuyển hóa năng lượng kèm theo quá trình này là

A. Chuyển hóa từ hóa năng sang quang năng

B. Chuyển hóa từ quang năng sang hóa năng

C. Chuyển hóa từ nhiệt năng sang quang năng

D. Chuyển hóa từ hóa năng sang nhiệt năng

Câu 11: ATP được coi là “đồng tiền năng lượng của tế bào” vì

(1) ATP là một hợp chất cao năng

(2) ATP dễ dàng truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua việc chuyển nhóm photphat cuối cùng cho các chất đó để tạo thành ADP

(3) ATP được sử dụng trong mọi hoạt động sống cần tiêu tốn năng lượng của tế bào

(4) Mọi chất hữu cơ trải qua quá trình oxi hóa trong tế bào đều sinh ra ATP.

Những giải thích đúng trong các giải thích trên là

A. (1), (2), (3) B. (3), (4) C. (2), (3), (4) D. (1), (2), (3), (4)

Câu 12: Nghiên cứu một số hoạt động sau

(1) Tổng hợp protein

(2) Tế bào thận vận chuyển chủ động ure và glucozo qua màng

(3) Tim co bóp đẩy máu chảy vào động mạch

(4) Vận động viên đang nâng quả tạ

(5) Vận chuyển nước qua màng sinh chất

Trong các hoạt động trên, có bao nhiêu hoạt động tiêu tốn nhiều năng lượng ATP?

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

 

ĐÁP ÁN :

Câu 1: A. Ở dạng tiềm ẩn trong các liên kết hóa học

Câu 2: C. Là hợp chất chứa nhiều năng lượng nhất trong tế bào

Câu 3: C. Bazo nito, adenin, đường ribozo, 3 nhóm photphat

Câu 4: A. (1), (2)

(1) ATP (2) ADP

Câu 5: B. 2 liên kết

Câu 6: C. Các nhóm photphat đều tích điện âm nên đẩy nhau

Câu 7: D. (2), (3), (4)

(2) Tổng hợp nên các chất hóa học cần thiết cho tế bào

(3) Vận chuyển các chất qua màng

(4) Sinh công cơ học

Câu 8: C. 2 liên kết giữa 2 nhóm photphat ở ngoài cùng

Câu 9: B. Sự khuếch tán chất tan qua màng tế bào

Câu 10: B. Chuyển hóa từ quang năng sang hóa năng

Câu 11: B. (3), (4)

(3) ATP được sử dụng trong mọi hoạt động sống cần tiêu tốn năng lượng của tế bào

(4) Mọi chất hữu cơ trải qua quá trình oxi hóa trong tế bào đều sinh ra ATP.

Câu 12: C. 4

(1) Tổng hợp protein

(2) Tế bào thận vận chuyển chủ động ure và glucozo qua màng

(3) Tim co bóp đẩy máu chảy vào động mạch

(5) Vận chuyển nước qua màng sinh chất

 

Bài viết gợi ý: