BÀI 1. KHÁI QUÁT VỀ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG SINH GIỚI
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
CHƯƠNG 1. TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT BÀI 1. KHÁI QUÁT VỀ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG SINH GIỚI
DẪN DẮT
Mục tiêu bài học
MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Phân tích được vai trò của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng đối với sinh vật - Nêu được các dấu hiệu đặc trưng của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng - Dựa vào sơ đồ chuyển hóa năng lượng trong sinh giới, mô tả tóm tắt 3 giai đoạn chuyển hóa năng lượng (tổng hợp, phân giải và huy động năng lượng) - Trình bày được mối quan hệ giữa trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể - Nêu được các phương thức trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng (tự dưỡng và dị dưỡng). Lấy được ví dụ minh họa - Nêu được khái niệm tự dưỡng và dị dưỡng - Phân tích được vai trò của sinh vật tự dưỡng trong sinh giới
Hoạt động 1
Điều gì xảy ra nếu cơ thể sinh vật lấy không đủ các chất cần thiết từ môi trường và không thải các chất ra môi trường?
*Trả lời: - Nếu cơ thể sinh vật không lấy đủ các chất cần thiết từ môi trường thì cơ thể sẽ không được cung cấp đủ nguyên liệu và năng lượng cho các hoạt động sống, ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của sinh vật. - Nếu cơ thể sinh vật không thải được các chất thải ra môi trường thì các chất thải, chất độc hại hoặc dư thừa sinh ra từ quá trình chuyển hóa sẽ ứ đọng lại trong cơ thể, gây rối loạn các hoạt động sống, thậm chí gây tử vong.
VAI TRÒ CỦA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI SINH VẬT
Vai trò
I, Vai trò của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng đối với sinh vật
- Sinh vật không thể tồn tại và phát triển nếu không thực hiện trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng - Sinh vật lấy các chất từ môi trường cung cấp cho quá trình tạo chất sống của cơ thể, hình thành tế bào, cơ quan, cơ thể, đồng thời tích luỹ và giải phóng năng lượng phục vụ cho các hoạt động sống như vận động, sinh sản, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển,... - Chất thải, chất độc hại hoặc dư thừa sinh ra từ quá trình chuyển hoá được cơ thể thải ra môi trường. Các chất này nếu ứ đọng lại trong cơ thể sẽ gây rối loạn các hoạt động sống, thậm chí gây tử vong
CÁC DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG CỦA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT
Tiếp nhận các chất từ môi trường và vận chuyển các chất
II. CÁC DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG CỦA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT
Dấu hiệu đặc trưng của trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở sinh vật thể hiện qua các quá trình dưới đây:
1, Tiếp nhận các chất từ môi trường và vận chuyển các chất
- Thực vật lấy chất khoáng, nước, CO2 và năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể. Hệ vận chuyển đưa các chất hữu cơ đến tế bào cơ thể, đồng thời vận chuyển nước, chất khoáng hấp thụ từ rễ lên lá. - Hầu hết động vật lấy chất dinh dưỡng từ thức ăn nhờ hệ tiêu hoá và lấy O2 từ không khí nhờ hệ hô hấp. Chất dinh dưỡng và O2 được vận chuyển đến các tế bào cơ thể nhờ hệ tuần hoàn.
Biến đổi các chất kèm theo chuyển hoá năng lượng ở tế bào
2, Biến đổi các chất kèm theo chuyển hoá năng lượng ở tế bào
- Các chất tiếp nhận từ môi trường được vận chuyển đến tế bào và tham gia vào quá trình đồng hoá và dị hoá. - Quá trình đồng hoá tổng hợp chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản, kèm theo tích luỹ năng lượng trong các liên kết hoá học. - Quá trình dị hoá phân giải các chất hữu cơ phức tạp (hình thành trong quá trình đồng hoá) thành các chất đơn giản, kèm theo giải phóng năng lượng từ các liên kết hoá học.
Thải các chất vào môi trường - Điều hòa
3, Thải các chất vào môi trường
- Các chất không được cơ thể sử dụng, các chất dư thừa, thậm chí độc hại tạo ra từ quá trình chuyển hoá được cơ thể thải ra môi trường.
- Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng luôn được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu của cơ thể thông qua hormone ở thực vật hoặc hormone và hệ thần kinh ở động vật.
4, Điều hoà
CÁC GIAI ĐOẠN CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG SINH GIỚI
Sơ đồ chuyển hoá năng lượng trong sinh giới
Ảnh
Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hoá năng lượng trong sinh giới (Các mũi tên là chỉ các giai đoạn chuyển hoá năng lượng)
Giai đoạn tổng hợp
III. CÁC GIAI ĐOẠN CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG SINH GIỚI
1, Giai đoạn tổng hợp
- Nguồn năng lượng khởi đầu trong sinh giới là năng lượng ánh sáng mặt trời (quang năng). Chất diệp lục của cây xanh thu nhận quang năng để tổng hợp chất hữu cơ từ các phân tử CO2 và nước. Như vậy, cây xanh đã chuyển hoá quang năng thành hoá năng tích luỹ trong các liên kết hoá học ở các phân tử hữu cơ - Động vật không có khả năng nhận năng lượng trực tiếp từ ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ, chúng lấy năng lượng (hóa năng) có sẵn trong thức ăn.
Giai đoạn phân giải
2, Giai đoạn phân giải
- Các liên kết hoá học trong phân tử hữu cơ chứa năng lượng ở dạng thế năng, nhờ quá trình hô hấp mà thế năng này biến đổi thành động năng. - Nhìn bề ngoài hô hấp lấy O2 và thải CO2 nhưng thực chất đó là những phản ứng biến đổi vật chất kèm theo sự biến đổi về năng lượng trong tế bào. - Quá trình hô hấp làm biến đổi các phân tử lớn (carbohydrate, lipid, protein) thành các phân tử nhỏ hơn, đồng thời, năng lượng tích luỹ trong các liên kết hoá học ở các phân tử lớn chuyển sang năng lượng tích luỹ trong các liên kết hoá học của các phân tử nhỏ ở dạng dễ chuyển đổi và sử dụng (ví dụ: ATP, NADH,...).
Giai đoạn huy động năng lượng
3, Giai đoạn huy động năng lượng
- Năng lượng tạo ra từ hô hấp tế bào (chủ yếu là ATP) được sử dụng cho các hoạt động sống như tổng hợp chất sống, vận động, sinh sản, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển,... - Các liên kết giữa các gốc phosphate trong phân tử ATP sẽ bị phá vỡ, giải phóng năng lượng. Các dạng năng lượng khác nhau cuối cùng đều chuyển thành nhiệt năng và toả ra môi trường.
Hoạt động 2
1, Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng có vai trò như thế nào đối với sinh vật?
- Đào thải các chất thải, chất độc hại hoặc dư thừa để duy trì ổn định môi trường trong của cơ thể
2, Những dấu hiệu nào cho thấy trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng diễn ra ở sinh vật?
*Những dấu hiệu cho thấy trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng diễn ra ở sinh vật gồm: - Tiếp nhận các chất từ môi trường và vận chuyển các chất - Biến đổi các chất kèm theo chuyển hóa năng lượng ở tế bào - Thải các chất vào môi trường - Điều hòa
MỐI QUAN HỆ GIỮA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở CẤP TẾ BÀO VÀ CƠ THỂ
Mối quan hệ
IV. MỐI QUAN HỆ GIỮA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở CẤP TẾ BÀO VÀ CƠ THỂ
- Chất dinh dưỡng cơ thể lấy vào được chuyển tới tế bào. Tại đây các chất tham gia vào quá trình đồng hoá tổng hợp nên chất hữu cơ xây dựng cơ thể và dự trữ năng lượng. - Một phần chất hữu cơ được phân giải, giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể. Chất thải sinh ra từ quá trình dị hoá tế bào được thải ra ngoài môi trường. - Mối quan hệ giữa trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở cấp độ tế bào và cơ thể sinh vật được thể hiện ở Hình 1.2
Hình ảnh
Hình 1.2 Mối quan hệ giữa trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể (chiều mũi tên cho biết hướng di chuyển của các chất)
Ảnh
Hình vẽ
CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
Tự dưỡng
V. CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
- Phương thức trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở sinh vật là tự dưỡng hoặc dị dưỡng.
1, Tự dưỡng
- Tự dưỡng gồm quang tự dưỡng và hoá tự dưỡng. + Quang tự dưỡng là phương thức sinh vật sử dụng chất vô cơ, nước, CO2 và năng lượng ảnh sáng để tổng hợp nên các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể và tích luỹ năng lượng. Thực vật là sinh vật quang tự dưỡng điển hình. + Hoá tự dưỡng là phương thức sinh vật sử dụng nguồn carbon (chủ yếu là CO2) và nguồn năng lượng từ chất vô cơ như H2S, NO2-, NH4+,... để tổng hợp nên các chất hữu cơ và tích luỹ năng lượng. Một số vi khuẩn là sinh vật hoá tự dưỡng.
Dị dưỡng
- Vai trò của sinh vật tự dưỡng trong sinh giới: + Cung cấp O2, đảm bảo cho hoạt động sống của hầu hết sinh vật. + Cung cấp thức ăn, nơi ở và nơi sinh sản cho động vật. + Điều hoà khí hậu: tạo nhiệt độ, độ ẩm thuận lợi cho sự tồn tại và phát triển của sinh vật.
2, Dị dưỡng
- Dị dưỡng là phương thức sinh vật lấy chất hữu cơ trực tiếp từ sinh vật tự dưỡng hoặc từ động vật khác, thông qua tiêu hoá, hấp thụ và đồng hoá các chất để xây dựng cơ thể, tích luỹ và sử dụng năng lượng cho mọi hoạt động sống. Động vật là sinh vật dị dưỡng điển hình.
Hoạt động 3
Tại sao gọi thực vật là sinh vật tự dưỡng và động vật là sinh vật dị dưỡng?
- Gọi thực vật là sinh vật tự dưỡng vì thực vật có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ: Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng chất vô cơ, nước, CO2 và năng lượng ánh sáng để tổng hợp nên các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể và tích lũy năng lượng. - Gọi động vật là sinh vật dị dưỡng vì động vật không có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ: Động vật lấy chất hữu cơ trực tiếp từ sinh vật tự dưỡng hoặc từ động vật khác, thông qua tiêu hóa, hấp thụ và đồng hóa các chất để xây dựng cơ thể, tích lũy và sử dụng năng lượng cho mọi hoạt động sống.
LUYỆN TẬP
Kiến thức cốt lõi
- Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng giúp sinh vật tồn tại và phát triển - Các dấu hiệu đặc trưng của trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở sinh vật gồm: tiếp nhận, vận chuyển các chất từ môi trường sống, chuyển hoá các chất kèm theo chuyển hoá năng lượng ở tế bào và thải các chất thải vào môi trường - Chuyển hoá năng lượng trong sinh giới gồm 3 giai đoạn: tổng hợp, phân giải và huy động năng lượng - Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể sinh vật liên quan chặt chẽ với nhau; là cơ sở cho quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng của cơ thể sinh vật - Phương thức trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở sinh vật là tự dưỡng và dị dưỡng
KIẾN THỨC CỐT LÕI
BT1
Bài tập trắc nghiệm
Quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng giúp cơ thể sinh vật
phát triển kích thước theo thời gian
tồn tại, sinh trưởng, phát triển, sinh sản, cảm ứng và vận động
tích lũy năng lượng
vận động tự do trong không gian
BT2
Bài tập trắc nghiệm
Trong các sinh vật sau, nhóm sinh vật nào có khả năng tự dưỡng?
Tảo, cá, chim, rau, cây xà cừ.
Tảo, nấm, rau, lúa, cây xà cừ.
Con người, vật nuôi, cây trồng.
Tảo, trùng roi xanh, lúa, cây xà cừ.
BT3
Bài tập trắc nghiệm
Chất nào sau đây là sản phẩm của quá trình trao đổi chất được động vật thải ra môi trường?
Oxygen
Chất dinh dưỡng
Carbon dioxide
Vitamin