Sinh học lớp 10 Bài 13: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào
A. Lý thuyết Sinh học 10 Bài 13: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào
I. Năng lượng và chuyển hóa năng lượng
1. Các dạng năng lượng
Năng lượng là khả năng sinh công hay khả năng tạo nên sự chuyển động của vật chất. Năng lượng trong tế bào tồn tại ở nhiều dạng: hóa năng, nhiệt năng, điện năng và cơ năng.
Trong đó hóa năng là năng lượng chủ yếu trong tế bào, hóa năng là năng lượng dự trữ trong các liên ết hóa học.
2. Sự chuyển hóa năng lượng
Là sự biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác.
Ví dụ: hóa năng chuyển hóa thành nhiệt năng (qua hô hấp tế bào), quang năng chuyển hóa thành hóa năng (qua quang hợp) …
Sự chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với sự chuyển hóa năng lượng.
II. ATP – đồng tiền năng lượng của tế bào
1. Cấu tạo và chức năng của ATP
Nguồn năng lượng phổ biến nhất cho các phản ứng hóa học của tế bào là ATP (adenosine triphosphate).
ATP là hợp chất mang năng lượng trong các liên kết cao năng giữa các gốc phosphate.
2. Quá trình tổng hợp và phân giải ATP
Tính chất quan trọng của ATP là dễ biến đổi thuận nghịch để giả phóng hoặc tích lũy năng lượng.
III. Enzyme
1. Khái niệm và cấu trúc của enzyme
Emzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein do tế bào tổng hợp. Enzyme chỉ đẩy nhanh tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
Hầu hết enzyme được cấu tạo từ protein. Ngoài ra, một số enzyme có thêm cofactor (ion kim loại hoặc phân tử hữu cơ). Cofactor có thể liên kết tạm thời hoặc cố định với enzyme.
Mỗi enzyme có một trung tâm hoạt động – vị trí liên kết đặc hiệu với cơ chất (chất chịu tác động của enzyme) để xúc tác phản ứng diễn ra. Mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một hoặc một nhóm phản ứng hóa học nhất định (tính đặc hiệu).
2. Cơ chế tác động của enzyme
Vùng trung tâm hoạt động của enzyme liên kết với cơ chất tương ứng và hình thành các liên kết để tạo ra phức hệ enzyme – cơ chất. Sau khi phản ứng hoàn thành, sản phẩm rời khỏi enzyme, enzyme có thể sử dụng lại.
3. Sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính của enzyme
Hoạt tính enzyme là tốc độ phản ứng xúc tác bởi enzyme và được đo bằng lượng cơ chất bị chuyển đổi trong một phút ở điều kiện tiêu chuẩn.
Nồng độ cơ chất không đổi, lượng enzyme tăng lên thì hiệu suất phản ứng tăng, đến khi biến đổi hết cơ chất.
Nếu lượng enzyme không đổi, tăng nồng độ cơ chất thì hiệu suất phản ứng sẽ tăng đến ngưỡng tất cả các enzyme đều hoạt động hết công suất.
Mỗi loại enzyme đều có khoảng pH phù hợp nhất để hoạt động hiệu quả, ngoài khoảng pH này enzyme không hoạt động (bất hoạt) hoặc giảm hoạt tính.
Mỗi loại enzyme chỉ hoặc đồng hiệu quả trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Hầu hết enzyme trong cơ thể đều hoạt động tốt ở nhiệt độ 37 độ C.
4. Vai trò của enzyme
Sự xúc tác của enzyme làm tốc độ phản ứng tăng lên hàng triệu lần, nhờ đó hoạt động sống được duy trì. Enzyme có thể được điều chỉnh thông qua sự ức chế ngược.
Sơ đồ tư duy sự chuyển hóa năng lượng và enzyme:
B. Bài tập trắc nghiệm Sinh học 10 Bài 13: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào
Câu 1: Sự chuyển hóa năng lượng xảy ra trong quá trình thi đấu của một vận động viên điền kinh là
A. hóa năng được chuyển hóa chủ yếu thành cơ năng và một phần nhiệt năng.
B. hóa năng được chuyển hóa chủ yếu thành nhiệt năng và một phần cơ năng.
C. nhiệt năng được chuyển hóa chủ yếu thành hóa năng và một phần cơ năng.
D. nhiệt năng được chuyển hóa chủ yếu thành cơ năng và một phần hóa năng.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: A
Khi một vận động viên đang thi đấu, năng lượng được tích lũy trong các chất hóa học (hóa năng) được sử dụng vào hoạt động chạy (cơ năng) và một phần năng lượng đó được chuyển hóa thành nhiệt năng.
Câu 2: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về mối quan hệ giữa chuyển hóa vật chất và chuyển hóa năng lượng trong tế bào?
A. Sự chuyển hóa năng lượng luôn diễn ra trước sự chuyển hóa vật chất.
B. Sự chuyển hóa vật chất luôn diễn ra trước sự chuyển hóa năng lượng.
C. Sự chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với sự chuyển hóa năng lượng.
D. Sự chuyển hóa năng lượng diễn ra độc lập với sự chuyển hóa vật chất.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: C
Trong tế bào, sự chuyển hóa vật chất luôn đi kèm với sự chuyển hóa năng lượng.
Câu 3: ATP được cấu tạo từ 3 thành phần gồm
A. adenosine, đường ribose, 2 nhóm phosphate.
B. adenosine, đường deoxyribose, 3 nhóm phosphate.
C. adenine, đường ribose, 3 nhóm phosphate.
D. adenine, đường deoxyribose, 1 nhóm phosphate.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: C
ATP được cấu tạo từ 3 thành phần là: adenine, đường ribose, 3 nhóm phosphate.
Câu 4: 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.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: B
Phân tử ATP có 3 gốc phosphate do đó có 2 liên kết cao năng.
Câu 5: Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về ATP?
A. Khi bẻ gãy các liên kết cao năng trong ATP sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng.
B. ATP có tính chất dễ biến đổi thuận nghịch để giải phóng hoặc tích lũy năng lượng.
C. Mọi hoạt động trong tế bào đều cần năng lượng được giải phóng ra từ phân tử ATP.
D. Sự tổng hợp và phân giải ATP gắn liền với sự tích lũy và giải phóng năng lượng.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: C
C. Sai. ATP chỉ được sử dụng cho các hoạt động sống cần năng lượng của tế bào mà không phải hoạt động sống nào của tế bào cũng cần sử dụng năng lượng ví dụ như sự vận chuyển thụ động các chất qua màng tế bào.
Câu 6: Trong các dạng năng lượng sau đây, có bao nhiêu dạng năng lượng tồn tại trong tế bào?
(1) Hóa năng
(2) Nhiệt năng
(3) Điện năng
(4) Cơ năng
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: D
Trong tế bào, năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: hóa năng, nhiệt năng, điện năng, cơ năng.
Câu 7: Trong tế bào, dạng năng lượng dự trữ trong các liên kết hóa học được gọi là
A. hóa năng.
B. cơ năng.
C. điện năng.
D. nhiệt năng.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: A
Hóa năng là năng lượng dữ trữ trong các liên kết hóa học.
Câu 8: Dạng năng lượng được sử dụng chủ yếu cho các hoạt động sống của tế bào là
A. hóa năng.
B. nhiệt năng.
C. điện năng.
D. cơ năng.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: A
Hóa năng là dạng năng lượng chủ yếu được sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào.
Câu 9: Sự chuyển hóa năng lượng là
A. sự tạo thành năng lượng ATP cung cấp cho tế bào.
B. sự tạo thành nhiệt duy trì nhiệt độ cơ thể.
C. sự hao phí năng lượng trong quá trình sống của tế bào.
D. sự biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: D
Sự chuyển hóa năng lượng là sự biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác.
Câu 10: Sự chuyển hóa năng lượng xảy ra trong quá trình quang hợp là
A. hóa năng thành quang năng.
B. quang năng thành hóa năng.
C. hóa năng thành điện năng.
D. điện năng thành hóa năng.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: B
Trong quang hợp, thực vật chuyển hóa năng lượng mặt trời (quang năng) thành năng lượng được tích lũy trong các hợp chất hữu cơ (hóa năng).
Câu 11: Cho các hoạt động sau:
(1) Phân hủy các chất dư thừa tích lũy trong tế bào.
(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.
Trong tế bào, năng lượng ATP được sử dụng vào các hoạt động chủ yếu là
A. (1), (2).
B. (1), (3).
C. (1), (2), (3).
D. (2), (3), (4).
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: D
Trong tế bào, năng lượng ATP được sử dụng vào các việc chính là:
– Tổng hợp nên các chất hóa học cần thiết cho tế bào.
– Vận chuyển các chất qua màng.
– Sinh công cơ học.
Câu 12: Đặc điểm nào dưới đây không phải của enzyme?
A. Là hợp chất cao năng.
B. Là chất xúc tác sinh học.
C. Được tổng hợp trong các tế bào sống.
D. Có khả năng làm tăng tốc độ phản ứng.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: A
Enzyme không phải là hợp chất cao năng.
Câu 13: Enzyme có bản chất là
A. nucleic acid.
B. protein.
C. carbohydrate.
D. phospholipid.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: B
Enzyme có bản chất là protein.
Câu 14: Tính đặc hiệu của enzyme được quy định bởi
A. sự phù hợp giữa cấu hình không gian của trung tâm hoạt động trên enzyme với cấu trúc của cơ chất.
B. sự phù hợp giữa cấu hình không gian của chất kích thích trên enzyme với cấu trúc của cơ chất.
C. sự phù hợp giữa cấu hình không gian của chất ức chế trên enzyme với cấu trúc của cơ chất.
D. sự phù hợp giữa cấu hình không gian của cofactor trên enzyme với cấu trúc của cơ chất.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: A
Vùng trung tâm hoạt động của mỗi enzyme có cấu hình không gian phù hợp với cấu trúc của cơ chất mà nó xúc tác theo mô hình “khớp cảm ứng”. Điều này tạo nên tính đặc hiệu của enzyme (mỗi enzyme chỉ xác tác cho một hoặc một vài cơ chất nhất định).
Câu 15: Một nguyên tử sắt phải mất khoảng 300 năm để phân hủy một phân tử H2O2 thành H2O và CO2. Nhưng một phân tử enzyme catalase thì chỉ cần một giây đã có thể phân hủy một phân tử H2O2 thành H2O và CO2. Ví dụ trên muốn nói đến đặc tính nào của enzyme?
A. Có khả năng xúc tác thuận nghịch.
B. Có tính đặc hiệu và chọn lọc.
C. Cóhoạt tính xúc tác mạnh.
D. Có mức năng lượng lớn.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: C
Ví dụ trên cho thấy enzyme có khả năng giúp tăng nhanh tốc độ phản ứng → Đặc tính được nói đến của enzyme là có hoạt tính xúc tác mạnh.
Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất
Bài 15: Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng
Bài 16: Phân giải các chất và giải phóng năng lượng
Bài 17: Thông tin giữa các tế bào