Bài 22: Vai trò của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật – KHTN7 – CT

a. Khái niệm trao đổi chất

– Trao đổi chất ở sinh vật gồm:

+ Quá trình trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường: quá trình cơ thể lấy các chất cần thiết từ môi trường (như nước, khí oxygen, chất dinh dưỡng, …) và thải các chất không cần thiết (như khí carbon dioxide, chất cặn bã, …) ra ngoài môi trường.

+ Chuyển hoá các chất diễn ra trong tế bào: tập hợp tất cả các phản ứng hoá học diễn ra trong tế bào, được thể hiện qua quá trình tổng hợp và phân giải các chất. Ví dụ: Tổng hợp đường glucose từ nước và carbon dioxide trong quá trình quang hợp ở thực vật; phân giải đường glucose trong quá trình hô hấp tế bào.

Hình 22.1. Sơ đồ mô tả quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở người

b. Khái niệm chuyển hóa năng lượng

– Chuyển hoá năng lượng là sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.

Ví dụ: Năng lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) được chuyển hoá thành năng lượng được tích trữ trong các liên kết hoá học (hoá năng) trong quá trình quang hợp. Trong cơ thể sinh vật, hoá năng là dạng năng lượng chủ yếu dùng để cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể.

– Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng là điều kiện cơ bản giúp duy trì sự sống, sinh trưởng, phát triển và sinh sản ở các loài sinh vật, có nhiều vai trò quan trọng đối với cơ thể như:

+ Cung cấp nguyên liệu cấu tạo, thực hiện chức năng của tế bào và cơ thể:

• Sản phẩm của các quá trình chuyển hoá trong tế bào tạo nên nguồn nguyên liệu tham gia cấu tạo nên tế bào và cơ thể (như protein là thành phần cấu tạo nên màng sinh chất, lipid là thành phần cấu tạo nên mổ mỡ, …)
• Tham gia thực hiện chức năng của tế bào (như diệp lục tham gia quá trình quang hợp, …)

Hình 22.2. Cấu trúc một phần của màng sinh chất

+ Cung cấp năng lượng: Quá trình phân giải các chất hữu cơ giải phóng năng lượng để cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể như vận động, vận chuyển các chất, sinh trưởng và phát triển, cảm ứng, sinh sản, …

Ví dụ: Quá trình phân giải đường glucose trong hô hấp tế bào tạo ra năng lượng được tích trữ trong ATP và cung cấp cho các hoạt động của cơ thể.

Bài tập 1: Tại sao một chế độ ăn kiêng nghiêm ngặt sẽ làm giảm quá trình trao đổi chất của cơ thể?

Hướng dẫn giải:

– Việc ăn kiêng sẽ làm giảm hàm lượng các chất dinh dưỡng cung cấp cho cơ thể 

=> Thiếu nguyên liệu cho quá trình chuyển hoá các chất

=> Giảm tốc độ quá trình trao đối chất.

Bài tập 2:  Em hãy dự đoán những quá trình chuyển hoá năng lượng nào diễn ra khi một con báo đang chạy, biết trong tế bào tổn tại nhiều dạng năng lượng khác nhau như cơ năng, nhiệt năng, hoá năng. Giải thích.

Hướng dẫn giải:

– Hoá năng – cơ năng: Do quá trình phân giải chất hữu cơ để cung cấp năng lượng cho sự co dãn của các cơ trong cơ thể báo.

– Hoá năng – nhiệt năng: Quá trình trao đổi chất tăng làm lượng nhiệt giải phóng ra môi trường tăng.

Bài tập 3: Khi chạy, cơ thể có cảm giác nóng lên, mồ hôi ra nhiều, nhịp thở và nhịp tim tăng lên, có biểu hiện khát nước hơn so với lúc chưa chạy. Những thay đổi này được giải thích như thế nào?

Hướng dẫn giải:

Khi chạy nhu cầu năng lượng của cơ thể tăng lên nên:

– Nhịp thở, nhịp tim tăng lên để cung cấp O2 và chất dinh dưỡng cho các tế bào giúp các tế bào có thể thực hiện quá trình chuyển hóa tạo ra năng lượng để đáp ứng nhu cầu về năng lượng đang tăng lên đó.

– Đồng thời, các quá trình chuyển hóa trong cơ thể cũng sinh ra nhiệt dẫn đến cơ thể nóng lên. Cơ thể ổn định nhiệt độ bằng cách thoát mô hôi, mồ hôi ra nhiều khiến thiếu hụt nguồn nước trong cơ thể =>Biểu hiện khát nước nhiều hơn lúc chưa chạy.