Trả lời câu hỏi Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào kèm sơ đồ tư duy trực quan, dễ hiểu và luyện tập trắc nghiệm có đáp án
Giải Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào
Câu hỏi mở đầu: Mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể đều cần năng lượng ATP. Phân tử ATP giống như viên pin sạc. Vậy năng lượng nạp vào phân tử ATP để cung cấp cho các hoạt động sống được cơ thể lấy từ quá trình nào?
Trả lời:
– Năng lượng nạp vào phân tử ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể đến từ quá trình phân giải các phân tử sinh học có giá trị, như carbohydrate.
– Trong quá trình phân giải này, một phần của năng lượng được giải phóng được chuyển đổi và tích tụ trong phân tử ATP, phần còn lại được giải phóng dưới dạng nhiệt.
Câu hỏi: Phân giải các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa
Trả lời:
– Phân giải các chất trong tế bào là quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn và đồng thời giải phóng năng lượng. Một phần của năng lượng này được chuyển thành năng lượng tích tụ trong phân tử ATP, và một phần khác được giải phóng dưới dạng nhiệt năng.
Ví dụ:
– Trong cơ thể người, quá trình hô hấp tế bào giải phóng năng lượng từ phân giải đường glucose diễn ra mạnh mẽ cung cấp năng lượng khi chúng ta lao động.
– Vi sinh vật phân giải đường trong dưa để tạo lactic acid, tạo nên hương vị chua cho dưa muối.
– Trong sản xuất nước mắm, vi sinh vật phân giải protein trong cá để tạo thành nước mắm.
Câu hỏi: Phân giải hiếu khí trong tế bào gồm những giai đoạn chính nào? Đặc trưng của mỗi giai đoạn này là gì?
Trả lời:
– Toàn bộ quá trình phân giải hiếu khí phân tử đường glucose được chia thành ba giai đoạn chính: đường phân, chu trình Krebs và chuỗi truyền electron.
+ Giai đoạn Đường phân: Xảy ra trong tế bào chất và không có sự tham gia của O2. Đường phân chuyển đổi mỗi phân tử glucose thành hai phân tử pyruvate, tạo ra 2 phân tử NADH và 2 phân tử ATP.
+ Giai đoạn Chu trình Krebs: Xảy ra trong chất nền của ti thể. Mỗi phân tử pyruvate được chuyển hóa thành acetyl-coA, tham gia chu trình Krebs, giải phóng 2 phân tử CO2, 3 NADH, 1 FADH2 và 1 ATP.
+ Giai đoạn Chuỗi truyền electron: Diễn ra ở màng trong ti thể và là giai đoạn thu được nhiều ATP nhất. Các phân tử NADH và FADH2 từ giai đoạn đường phân và chu trình Krebs bị oxy hóa để tạo ra ATP và nước thông qua chuỗi phản ứng oxy hóa khử.
Câu hỏi: Trình bày các giai đoạn của quá trình lên men. Nêu sự khác nhau giữa lên men rượu và lên men lactate.
Trả lời:
– Quá trình lên men bao gồm 2 giai đoạn chính: đường phân và lên men.
+ Giai đoạn Đường phân: Xảy ra trong tế bào chất, tương tự như quá trình hô hấp hiếu khí. Tạo ra 2 phân tử axit pyruvate, 2 phân tử ATP, và 2 phân tử NADH.
+ Giai đoạn Lên men: Electron từ glucose qua NADH được chuyển đến phân tử hữu cơ khác.
– Sự khác biệt giữa lên men rượu và lên men lactate:
+ Lên men lactate: Pyruvate nhận electron từ NADH và tạo ra muối lactate.
+ Lên men ethanol: Acetaldehyde nhận electron từ NADH để tạo ra ethanol là sản phẩm cuối cùng.
Câu hỏi: So sánh hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men. Giải thích sự khác biệt này.
Trả lời:
* So sánh hiệu quả năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men:
– Quá trình hô hấp hiếu khí tạo ra nhiều hơn năng lượng so với quá trình lên men. Một phân tử glucose trong quá trình hô hấp hiếu khí có thể sản xuất nhiều ATP hơn so với quá trình lên men. Quá trình lên men, 1 phân tử glucose chỉ tạo được 2 phân tử ATP.
* Giải thích:
– Trong quá trình hô hấp hiếu khí, toàn bộ năng lượng hóa học của một phân tử glucose được giải phóng và chuyển đổi thành năng lượng dễ sử dụng (ATP), đồng thời một phần nhỏ chuyển thành nhiệt năng.
– Trong quá trình lên men, chỉ một phần nhỏ năng lượng của glucose được chuyển đổi thành ATP, phần lớn năng lượng vẫn giữ lại trong sản phẩm cuối cùng (lactate, ethanol). .
Câu hỏi: Tổng hợp các chất trong tế bào là gì? Nêu một số ví dụ minh họa cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào.
Trả lời:
– Quá trình tổng hợp các chất trong tế bào là quá trình tạo ra các hợp chất phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tiêu tốn năng lượng. Trong tế bào và cơ thể sống, quá trình tổng hợp đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì cấu trúc tế bào, cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống.
* Ví dụ minh họa cho quá trình tổng hợp các chất trong tế bào:
+ Nucleic acid: Hình thành từ phản ứng tổng hợp tạo liên kết phosphodiester giữa các đơn phân nucleotide.
+ Protein: Tổng hợp từ sự kết hợp của nhiều amino acid với nhau bằng các liên kết peptide trong quá trình sinh tổng hợp protein.
+ Tinh bột, glycogen, chitin, v.v., được tổng hợp từ các đường đơn như glucose, fructose, galactose,…
Câu hỏi: Quang hợp có vai trò như thế nào trong tổng hợp các chất và dự trữ năng lượng?
Trả lời:
* Quang hợp có vai trò cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất và dự trữ năng lượng:
– Các sinh vật tự dưỡng như thực vật, tảo và một số vi khuẩn có khả năng chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong quá trình tổng hợp đường glucose, rổi từ đó tổng hợp nên các phân tử hữu cơ đặc trưng cho cơ thể chúng.
– Các sinh vật dị dưỡng lại sử dụng các sinh vật tự dưỡng hay dị dưỡng khác làm thức ăn. Thức ăn này lại chính là nguồn cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất và dự trự năng lượng ở các cơ thể dị dưỡng đó.
Câu hỏi: Hóa tổng hợp và quang khử ở vi khuẩn có gì khác so với quang hợp ở thực vật?
Trả lời:
– Sự khác biệt giữa hóa tổng hợp và quang hợp ở thực vật là: Quang hợp sử dụng năng lượng ánh sáng Mặt Trời, trong khi đó, hóa tổng hợp sử dụng năng lượng sinh ra từ các phản ứng oxy hóa của các hợp chất vô cơ.
* Sự khác biệt giữa quang khử ở vi khuẩn và quang hợp ở thực vật:
+ Quang hợp sử dụng nước (H2O) làm nguồn cung cấp H+ và electron. Quang khử sử dụng các chất như H2S, S, H2, và một số chất hữu cơ khác làm nguồn cung cấp H+ và electron.
+ Trong quang hợp, O2 được giải phóng còn trong quang khử, không giải phóng O2.
Câu hỏi: Quá trình tổng hợp và phân giải có mối quan hệ với nhau như thế nào?
Trả lời:
– Quá trình tổng hợp là quá trình sử dụng năng lượng để tạo ra phân tử phức tạp từ các phân tử đơn giản và tích lũy năng lượng trong cơ thể.
– Quá trình phân giải là quá trình phá vỡ các phân tử phức tạp thành các phân tử đơn giản để giải phóng năng lượng.
→ Quá trình tổng hợp và phân giải là hai quá trình trái ngược nhau nhưng lại thống nhất và có liên quan mật thiết với nhau: Sản phẩm của quá trình tổng hợp cung cấp nguyên liệu cho quá trình phân giải, còn năng lượng và các sản phẩm trung gian được giải phóng ra trong quá trình phân giải lại có thể được sử dụng cho quá trình tổng hợp.
Luyện tập và vận dụng
Câu hỏi: So sánh quá trình quang hợp, hóa tổng hợp và quang khử.
Trả lời:
• Giống nhau:
– Đều là các quá trình tổng hợp hình thành hợp chất phức tạp từ các chất đơn giản và tiêu tốn năng lượng.
– Đều xảy ra quá trình khử CO2 để tạo thành các chất hữu cơ cần thiết.
– Đều có vai trò tổng hợp ra các chất phức tạp xây dựng nên tế bào và cơ thể, đồng thời cung cấp cho các hoạt động sống khác.
• Khác nhau:
– Điểm khác giữa hóa tổng hợp so với quang hợp ở thực vật là: Quang hợp sử dụng năng lượng ánh sáng Mặt Trời. Còn hóa tổng hợp sử dụng năng lượng sinh ra từ các phản ứng oxy hóa các hợp chất vô cơ.
– Điểm khác giữa quang khử ở vi khuẩn so với quang hợp ở thực vật là:
+ Quang hợp có sử dụng H2O làm nguồn cung cấp H+ và electron. Còn quang khử dùng H2S, S, H2 và một số chất hữu cơ khác làm nguồn cung cấp H+ và electron.
+ Quang hợp có giải phóng O2. Còn quang khử thì không giải phóng O2.
Câu hỏi: Kẻ và hoàn thành bảng vào vở theo mẫu sau:
Trả lời:
Câu hỏi: Chứng minh quá trình chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với quá trình chuyển hóa năng lượng thông qua hai quá trình quang hợp và hô hấp.
Trả lời:
– Trong quá trình quang hợp, sinh vật quang hợp có khả năng chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong quá trình tổng hợp đường glucose từ các chất vô cơ đơn giản.Trong quá trình quang hợp, quá trình chuyển hóa vật chất (từ chất đơn giản thành các chất hữu cơ phức tạp) gắn liền với quá trình chuyển hóa năng lượng (từ năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa năng trong các liên kết hóa học của chất hữu cơ phức tạp).
– Trong quá trình hô hấp, chất hữu cơ phức tạp được phân giải thành chất đơn giản, năng lượng được giải phóng. Trong quá trình hô hấp, quá trình chuyển hóa vật chất (từ chất phức tạp thành chất phức tạp) gắn liền với quá trình chuyển hóa năng lượng (từ năng lượng hóa năng trong các liên kết hóa học của chất hữu cơ phức tạp thành năng lượng hóa năng dễ sử dụng trong ATP).
Câu hỏi: Ở người, hiện tượng đau mỏi cơ khi vận động nhiều là do lượng lactic acid được sản sinh và tích lũy quá nhiều đã gây độc cho cơ. Dựa vào hiểu biết về quá trình lên men, hãy giải thích cơ chế gây ra hiện tượng này và cách phóng tránh.
Trả lời:
– Hiện tượng đau đầu mỏi cơ khi vận động nhiều là do lượng lactic acid được sản sinh và tích lũy quá nhiều đã gây độc cho cơ, đó là do:
+ Khi tập luyện cường độ cao, cơ thể sẽ tăng cường sản xuất năng lượng thông qua hô hấp hiếu khí (sự hô hấp cần sự tham gia của O2) để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho cơ thể.
+ Tuy nhiên, với cường độ hô hấp hiếu khí cao, cơ thể có thể sẽ không thể cung cấp đủ lượng O2. Lúc này, hoạt động cơ bắp bắt đầu dựa vào con đường lên men lactate – một quá trình sản xuất năng lượng không cần O2. Con đường lên men lactate sinh ra lactic acid. Lượng lactic acid được sản sinh và tích lũy quá nhiều đã gây độc cho cơ.
* Cách phòng tránh hiện tượng đau mỏi cơ:
+ Thực hiện bài tập căng cơ trước và sau khi vận động.
+ Bổ sung đủ nước và chất khoáng cho cơ thể.
+ Thực hiện tập luyện thể dục ở cường độ phù hợp với độ tuổi.
+ Hít thở đều và sâu để cung cấp đủ O2 cho cơ bắp khi vận động.
Sơ đồ tư duy Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào
Trắc nghiệm Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 14: Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào
Câu 1: Phân giải các chất trong tế bào là
A. quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn đồng thời giải phóng năng lượng.
B. quá trình hình thành các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn đồng thời giải phóng năng lượng.
C. quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn đồng thời tích lũy năng lượng.
D. quá trình hình thành các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn đồng thời tích lũy năng lượng.
Giải thích:
Phân giải các chất trong tế bào là quá trình phá vỡ các liên kết trong các phân tử sinh học để tạo ra các phân tử nhỏ hơn đồng thời giải phóng năng lượng.
Câu 2: Nguyên liệu chủ yếu được tế bào sử dụng trong quá trình phân giải tạo năng lượng là
A. lipid.
B. protein.
C. nucleic acid.
D. carbohydrate.
Giải thích:
Nguyên liệu chủ yếu được tế bào sử dụng trong quá trình phân giải tạo năng lượng là nucleic acid.
Câu 3: Trong tế bào, quá trình phân giải đường diễn ra theo những con đường nào?
A. Hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí.
B. Hô hấp hiếu khí và lên men.
C. Hô hấp kị khí và lên men.
D. Hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí và lên men.
Giải thích:
Trong tế bào, quá trình phân giải đường diễn ra theo 3 con đường gồm hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí và lên men.
Câu 4: Sản phẩm của quá trình đường phân và chu trình Krebs được chuyển cho chuỗi truyền electron hô hấp để phân giải tiếp là
A. acetyl CoA và NADH.
B. NADH và FADH2.
C. acetyl CoA và FADH2.
D. citric acid và acetyl CoA.
Giải thích:
Sản phẩm của quá trình đường phân và chu trình Krebs được chuyển cho chuỗi truyền electron hô hấp để phân giải tiếp là NADH và FADH2.
Câu 5: Giai đoạn thu được nhiều ATP nhất trong hô hấp tế bào là
A. đường phân.
B. chu trình Krebs.
C. hoạt hóa glucose.
D. chuỗi truyền electron.
Giải thích:
Trong hô hấp tế bào, giai đoạn đường phân tạo ra 2 ATP, chu trình Krebs tạo ra 2 ATP, giai đoạn chuỗi truyền electron hô hấp tạo ra 28 ATP → Giai đoạn thu được nhiều ATP nhất trong hô hấp tế bào là chuỗi truyền electron.