Bài 13: Khái quát về chuyển hoá vật chất và năng lượng

Hướng dẫn giải

- Nguồn năng lượng cung cấp cho tế bào và cơ thể được lấy từ quá trình hô hấp tế bào (tế bào thực hiện phân giải các chất hữu cơ có nguồn gốc từ thức ăn để cung cấp năng lượng cho cơ thể).

- Để thực hiện hoạt động vận động như các cầu thủ đá bóng, đã có sự chuyển đổi năng lượng từ dạng thế năng (năng lượng trong các liên kết hóa học) thành năng lượng động năng (cơ năng).

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Một số dạng năng lượng tồn tại trong tế bào sinh vật:

- Nhiệt năng (nhiệt độ cơ thể).

- Cơ năng (sự co cơ, vận động của các cơ quan).

- Điện năng (xung thần kinh, chuỗi truyền electron).

- Hóa năng (năng lượng tích lũy trong các hợp chất hóa học).

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

• Cấu tạo ATP:

ATP gồm 3 thành phần cơ bản là:

- Phân tử adenine: một cấu trúc vòng bao gồm các nguyên tử C, H và N.

- Phân tử đường ribose: một phân tử đường có 5 Carbon.

- Phần đuôi với 3 gốc phosphate. Khi liên kết giữa các gốc phosphate bị phá vỡ sẽ giải phóng năng lượng.

• Chức năng của ATP: ATP dự trữ năng lượng ngắn hạn để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào ngay khi cần. Các hoạt động sống cần năng lượng ATP như:

- 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.

• ATP là “đồng tiền” năng lượng của tế bào bởi vì:

- ATP có các liên kết phosphate cao năng dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng → Điều đó giúp ATP đáp ứng được việc cung cấp năng lượng một cách nhanh chóng, kịp thời cho tế bào.

- Trong tế bào, ATP thường xuyên được sinh ra và ngay lập tức được sử dụng cho mọi hoạt động sống của tế bào như tổng hợp và vận chuyển các chất, co cơ,…

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Khái niệm chuyển hóa năng lượng trong tế bào: Chuyển hóa năng lượng là sự chuyển đổi của năng lượng từ dạng này sang dạng khác và luôn tuân theo các quy luật vật lí cơ bản về nhiệt động học.

- Quá trình chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với sự chuyển đổi năng lượng là bởi vì:

+ Trong tế bào, năng lượng được tích lũy chủ yếu trong các liên kết hóa học của các chất (vật chất). Khi năng lượng thay đổi thì thành phần cấu trúc của vật chất cũng thay đổi và ngược lại. Ví dụ: Với phân tử ATP, khi giải phóng năng lượng thì thành phần cấu trúc của ATP cũng sẽ bị thay đổi (ATP → ADP → AMP).

+ Các phản ứng hóa học trong tế bào và cơ thể cũng luôn có sự biến đổi về vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng. Các phản ứng chuyển hóa vật chất trong có thể gồm: tổng hợp và phân giải: Các phản ứng tổng hợp các chất (đồng hóa) cần tiêu tốn năng lượng. Các phản ứng phân giải các chất (dị hóa) kèm theo giải phóng năng lượng.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Enzyme là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống.

Cấu trúc enzyme: được cấu tạo từ protein, ngoài ra còn có thành phần là protein và cofactor là ion kim loại (như Fe²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺...) hoặc các phân tử hữu cơ (như phân tử heme, biotin...). Mỗi enzyme thường có một trung tâm hoạt động

Cơ chế hoạt động enzyme:

+ Trung tâm hoạt động có cấu hình không gian phù hợp liên kết với cơ chất làm cho cả hai biến đổi cấu hình

+ Sau khi phả ứng xảy ra, sản phẩm tạo thành sẽ có cấu hình không gian thay đổi và rời khỏi enzyme, enzyme trở lại hình dạng ban đầu.

Enzyme có vai trò xúc tác các phản ứng chuyển hóa năng lượng trong quá trình chuyển hóa, enzyme đã làm giảm năng lương hoạt hóa cần thiết cho các phản ứng xảy ra xuống mức độ thấp nhờ đócó thể làm tăng tốc phản ứng.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng của những yếu tố: nồng độ enzyme và cơ chất, độ pH, nhiệt độ, chất điều hòa enzyme

Nếu đồng độ cơ chất không đổi lượng enzyme tăng lên thì hiệu suất của phản ứng cũng tăng nhưng chỉ đạt nhưng chỉ đạt ngưỡng nhất định rồi dừng lại do đã sử dụng tối đa lượng cơ chất

Nếu lượng enzyme không đổi và tăng nồng độ cơ chất thì hiệu suất phản ứng tăng và sẽ đạt ngưỡng do lượng enzyme có trong môi trường đã hoạt động tối đa.

Mỗi loại enzyme thường có khoảng pH phù hợp nhất để hoạt động hiệu quả, ngoài ra khoảng pH này enzyme có thể bị giảm hoạt tính hoặc bất hoạt.

Mỗi loại enzyme chỉ hoạt động hiệu quả trong một khoảng nhiệt độ nhất định, ngoài khoảng nhiệt độ đó, hoạt tính enzyme sẽ giảm, thậm chí mất hoàn toàn

Có những loại phân tử khi liên kết sẽ làm tăng hoạt tính của enzyme được gọi là chất hoạt hóa. Ngược lại, có những phân tử khi liên kết sẽ làm giảm hoặc mất hoạt tính của enzyme gọi là chất ức chế.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme bằng điều chỉnh hoạt tính của enzyme thông qua các chất hoạt hóa và ức chế enzyme

Vì enzyme làm tăng tốc độ của các phản ứng hóa học trong cơ thể, tức là làm tăng tốc độ quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào mà tốc độ của quá trình này luôn thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn phát triển, trạng thái cơ thể.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Khi nhiệt độ tăng lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzyme thì hoạt tính của enzyme đó bị giảm hoặc bị mất hoàn toàn là do: Enzyme có bản chất là protein. Mà protein là hợp chất dễ bị biến tính (biến đổi cấu trúc không gian) dưới tác động của nhiệt độ cao. Khi cấu trúc không gian bị biến đổi, trung tâm hoạt động của enzyme không thể liên kết với cơ chế khiến cho enzyme không thể xúc tác biến đổi cơ chất - hoạt tính của enzyme bị giảm, thậm chí là mất hẳn hoạt tính.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Đáp án A sai. Mỗi phân tử ATP có cấu tạo gồm ba thành phần cơ bản là: phân tử adenine, phân tử đường ribose và 3 gốc phosphate.

Đáp án B sai. Trong phân tử ATP, các gốc phosphate liên kết với nhau bằng các liên kết cao năng dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng.

Đáp án C sai. Mỗi phân tử ATP có ba gốc phosphate liên kết với nhau tạo nên hai liên kết cao năng.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

ATP 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 ra năng lượng.

ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzinđiphôtphat) rồi gần như ngay lập tức ADP lại được gắn thêm một nhóm phôtphat để trở thành ATP.

(Trả lời bởi Minh Lệ)