Quảng Văn Hải

Trang chủ
Chuyển hóa năng lượng

Bài 1: Khái quát về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Phân tích được vai trò của trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng đối với sinh vật. · Nêu được các dấu hiệu đặc trưng của trao đổi chất và chuy

PHẦN BA. SINH HỌC CƠ THỂ

CHƯƠNG: 1 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT



A. SƠ ĐỒ TỔNG QUAN KIẾN THỨC

TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
│
├── 1. Vai trò
│     └── Giúp sinh vật tồn tại và phát triển (tạo chất sống, cung cấp năng lượng, thải chất thải)
│
├── 2. Dấu hiệu đặc trưng
│     ├── Thu nhận & vận chuyển chất từ môi trường
│     ├── Biến đổi chất kèm chuyển hóa năng lượng (đồng hóa ⇄ dị hóa)
│     ├── Thải chất ra môi trường
│     └── Điều hòa (theo nhu cầu cơ thể — hormone/thần kinh ở động vật)
│
├── 3. Ba giai đoạn chuyển hóa năng lượng
│     Tổng hợp (quang năng → hóa năng)
│        → Phân giải (hô hấp: phân tử lớn → ATP)
│        → Huy động (ATP → hoạt động sống → nhiệt năng thải ra môi trường)
│
├── 4. Mối quan hệ Tế bào ⇄ Cơ thể
│     Trao đổi chất ở tế bào là nền tảng cho trao đổi chất ở cấp cơ thể
│
└── 5. Phương thức trao đổi chất & chuyển hóa năng lượng
      ├── Tự dưỡng: Quang tự dưỡng (TV, tảo, VK lam) | Hóa tự dưỡng (một số VK)
      └── Dị dưỡng: lấy chất hữu cơ có sẵn (ĐV, nấm, phần lớn VK)

B. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

B1. Vai trò của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Sinh vật không thể tồn tại nếu không trao đổi chất với môi trường. Cơ thể lấy vật chất từ môi trường để:

  • Xây dựng tế bào, cơ quan (nguyên liệu cấu tạo).
  • Tích lũy và giải phóng năng lượng phục vụ các hoạt động sống: vận động, cảm ứng, sinh trưởng, sinh sản...

Đồng thời, các chất dư thừa, chất độc sinh ra trong quá trình chuyển hóa phải được thải ra ngoài; nếu tích tụ lại sẽ gây rối loạn hoạt động sống, thậm chí gây chết.

💬 Dừng lại & suy ngẫm: Nếu một cơ thể ngừng hoàn toàn quá trình trao đổi chất, điều gì sẽ xảy ra? Gợi ý: Không còn nguyên liệu tạo mới tế bào, không có năng lượng cho hoạt động sống, chất thải tích tụ gây độc → cơ thể suy yếu và chết.

B2. Dấu hiệu đặc trưng của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Dấu hiệu Nội dung Ví dụ
Thu nhận & vận chuyển Lấy chất từ môi trường, vận chuyển trong cơ thể TV: hệ mạch dẫn; ĐV: hệ tuần hoàn
Biến đổi chất & năng lượng Đồng hóa: tổng hợp chất phức tạp, tích lũy năng lượng. Dị hóa: phân giải chất phức tạp, giải phóng năng lượng Quang hợp (đồng hóa); hô hấp (dị hóa)
Thải chất Loại bỏ chất dư thừa, độc hại Thoát hơi nước, bài tiết
Điều hòa Diễn ra theo nhu cầu cơ thể Hormone (TV & ĐV), thần kinh (chỉ ở ĐV)

B3. Ba giai đoạn chuyển hóa năng lượng trong sinh giới

  1. Giai đoạn tổng hợp: Sinh vật tự dưỡng (chủ yếu là thực vật) chuyển quang năng thành hóa năng tích lũy trong các liên kết hóa học của chất hữu cơ (quang hợp).
  2. Giai đoạn phân giải: Hô hấp biến đổi các phân tử hữu cơ lớn thành phân tử nhỏ hơn, năng lượng được chuyển sang dạng dễ sử dụng (chủ yếu là ATP).
  3. Giai đoạn huy động năng lượng: ATP được dùng cho các hoạt động sống (tổng hợp chất, vận động, sinh sản...). Cuối cùng, mọi dạng năng lượng đều chuyển thành nhiệt năng và giải phóng ra môi trường.

💬 Dừng lại & suy ngẫm: Vì sao nói "năng lượng không mất đi mà chỉ chuyển hóa"? Gợi ý: Quang năng → hóa năng (ATP) → công cơ học/sinh học → cuối cùng thoát ra dưới dạng nhiệt, phù hợp định luật bảo toàn năng lượng.

B4. Mối quan hệ giữa trao đổi chất – chuyển hóa năng lượng ở tế bào và cơ thể

Chất dinh dưỡng cơ thể hấp thụ được vận chuyển đến tế bào. Tại đây một phần tham gia đồng hóa xây dựng chất sống, một phần bị dị hóa giải phóng năng lượng. Chất thải từ dị hóa ở tế bào được đưa ra ngoài cơ thể.

→ Trao đổi chất ở cấp tế bào là nền tảng của trao đổi chất ở cấp cơ thể — hai cấp độ luôn gắn bó chặt chẽ, không tách rời.

B5. Các phương thức trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Phương thức Nguồn năng lượng Nguồn carbon Đại diện
Quang tự dưỡng Ánh sáng CO₂ Thực vật, tảo, vi khuẩn lam
Hóa tự dưỡng Chất vô cơ (oxi hóa) CO₂ Một số vi khuẩn (lưu huỳnh, sắt...)
Dị dưỡng Chất hữu cơ Chất hữu cơ Động vật, nấm, phần lớn vi khuẩn

Vai trò của sinh vật tự dưỡng trong sinh giới:

  • Cung cấp O₂ cho hầu hết sự sống.
  • Cung cấp thức ăn, nơi ở, nơi sinh sản cho sinh vật dị dưỡng.
  • Điều hòa khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm).

💬 Dừng lại & suy ngẫm: Vì sao thực vật được gọi là "sinh vật sản xuất" còn động vật là "sinh vật tiêu thụ"? Gợi ý: Thực vật tự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ (sản xuất ra nguồn thức ăn đầu tiên); động vật không tự tổng hợp được nên phải sử dụng chất hữu cơ có sẵn từ sinh vật khác.

C. LUYỆN TẬP TRẮC NGHIỆM

C1. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

— Mức Nhận biết —

Câu 1. Quá trình chuyển hóa năng lượng trong sinh giới gồm mấy giai đoạn?

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Câu 2. Dạng năng lượng cuối cùng được sinh vật thải ra môi trường là

A. Hóa năng

B. Quang năng

C. Nhiệt năng

D. Điện năng

Câu 3. Phương thức trao đổi chất nào sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng và CO₂ làm nguồn carbon?

A. Hóa tự dưỡng

B. Quang tự dưỡng

C. Dị dưỡng

D. Hóa dị dưỡng

Câu 4. Ở động vật, chất dinh dưỡng và O₂ được vận chuyển đến tế bào nhờ hệ cơ quan nào?

A. Hệ tiêu hóa

B. Hệ hô hấp

C. Hệ tuần hoàn

D. Hệ bài tiết

Câu 5. Đồng hóa là quá trình

A. phân giải chất phức tạp, giải phóng năng lượng.

B. tổng hợp chất phức tạp từ chất đơn giản, tích lũy năng lượng.

C. phân giải chất đơn giản thành chất phức tạp.

D. thải chất thải ra môi trường ngoài.

— Mức Thông hiểu —

Câu 6. Vì sao nói cơ thể sinh vật là một "hệ thống mở"?

A. Vì cơ thể có cấu tạo từ nhiều tế bào mở.

B. Vì cơ thể không ngừng trao đổi chất và năng lượng với môi trường.

C. Vì cơ thể có khả năng sinh sản vô tính.

D. Vì cơ thể có hệ thần kinh mở.

Câu 7. Phát biểu nào sau đây sai?

A. Thực vật là nhóm sinh vật quang tự dưỡng điển hình.

B. Một số vi khuẩn có khả năng hóa tự dưỡng.

C. Nấm là sinh vật quang tự dưỡng.

D. Động vật là sinh vật dị dưỡng điển hình.

Câu 8. Trong ba giai đoạn chuyển hóa năng lượng, giai đoạn nào tạo ra ATP là sản phẩm chính?

A. Tổng hợp

B. Phân giải

C. Huy động

D. Cả ba giai đoạn

Câu 9. Mối quan hệ giữa trao đổi chất ở cấp tế bào và cấp cơ thể được thể hiện đúng nhất là

A. Hai cấp độ hoàn toàn độc lập.

B. Cấp cơ thể là nền tảng của cấp tế bào.

C. Cấp tế bào là nền tảng của cấp cơ thể.

D. Chỉ cấp cơ thể mới có chuyển hóa năng lượng.

Câu 10. Vai trò nào sau đây không phải của sinh vật tự dưỡng đối với sinh giới?

A. Cung cấp O₂.

B. Cung cấp nơi ở, nơi sinh sản cho động vật.

C. Phân giải xác sinh vật thành chất vô cơ.

D. Điều hòa khí hậu.

— Mức Vận dụng —

Câu 11. Một bệnh nhân bị suy thận nặng, không thải được các chất độc ra ngoài cơ thể. Dấu hiệu đặc trưng nào của trao đổi chất bị ảnh hưởng trực tiếp nhất?

A. Thu nhận chất từ môi trường.

B. Biến đổi chất và chuyển hóa năng lượng.

C. Thải chất ra môi trường.

D. Điều hòa bằng hormone.

Câu 12. Khi một người nhịn ăn kéo dài, cơ thể phải huy động năng lượng dự trữ (mỡ, glycogen). Đây là biểu hiện chủ yếu của quá trình nào?

A. Đồng hóa

B. Dị hóa

C. Thu nhận chất

D. Điều hòa hormone

Câu 13. Cây xanh trồng trong bóng tối hoàn toàn sau một thời gian sẽ héo úa và chết dần vì

A. thiếu nước.

B. không thực hiện được giai đoạn tổng hợp năng lượng (quang hợp).

C. không thải được CO₂.

D. không hấp thụ được khoáng.

Câu 14. Một số vi khuẩn sống ở miệng núi lửa dưới đáy biển sâu, nơi không có ánh sáng, vẫn tổng hợp được chất hữu cơ nhờ oxi hóa H₂S. Đây là ví dụ của phương thức

A. Quang tự dưỡng

B. Hóa tự dưỡng

C. Quang dị dưỡng

D. Hóa dị dưỡng

Câu 15. Giải thích nào sau đây hợp lý nhất cho việc con người cần ăn đa dạng thực phẩm (không chỉ ăn một loại)?

A. Để cung cấp đủ các nguyên liệu cho quá trình đồng hóa xây dựng nhiều loại chất khác nhau trong cơ thể.

B. Để tăng cường quá trình dị hóa.

C. Để giảm thải chất ra môi trường.

D. Để tăng cường điều hòa bằng thần kinh.

C2. Trắc nghiệm Đúng/Sai

Câu 1. Sơ đồ dưới đây mô tả khái quát dòng chuyển hóa năng lượng trong sinh giới:

Ánh sáng mặt trời → (Thực vật quang hợp) → Chất hữu cơ chứa hóa năng → (Hô hấp) → ATP → Hoạt động sống → Nhiệt năng

Mỗi nhận định sau đây là Đúng hay Sai?

a) Giai đoạn thực vật quang hợp thuộc giai đoạn tổng hợp trong chuyển hóa năng lượng.

b) ATP được tạo ra chủ yếu ở giai đoạn tổng hợp.

c) Nhiệt năng là dạng năng lượng cuối cùng, không còn được sinh vật sử dụng lại cho hoạt động sống.

d) Sơ đồ trên chỉ đúng với sinh vật tự dưỡng, không áp dụng được cho sinh vật dị dưỡng.

Câu 2. Cho các phát biểu sau về phương thức trao đổi chất ở sinh vật:

a) Quang dị dưỡng là phương thức sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng nhưng lấy carbon từ chất hữu cơ có sẵn.

b) Trong sinh giới vi khuẩn, có loài chỉ dùng một phương thức, nhưng cũng có loài có thể chuyển đổi linh hoạt giữa các phương thức tùy điều kiện môi trường.

c) Sinh vật dị dưỡng gồm nhóm sinh vật tiêu thụ (ăn sinh vật khác) và nhóm sinh vật phân giải (ăn mùn bã hữu cơ).

d) Con người thuộc nhóm sinh vật quang tự dưỡng vì có thể tổng hợp vitamin D nhờ ánh sáng mặt trời.

C3. Trắc nghiệm trả lời ngắn

Câu 1. Cho các quá trình: (1) quang hợp, (2) hô hấp hiếu khí, (3) tiêu hóa thức ăn, (4) tổng hợp protein, (5) bài tiết mồ hôi. Có bao nhiêu quá trình thuộc về dị hóa?

Đáp án: ......

Câu 2. Có bao nhiêu giai đoạn trong quá trình chuyển hóa năng lượng của sinh giới?

Đáp án: ......

Câu 3. Cho các nhóm sinh vật: (1) thực vật, (2) nấm, (3) vi khuẩn lam, (4) động vật, (5) vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh. Có bao nhiêu nhóm thuộc sinh vật tự dưỡng?

Đáp án: ......

D. BÀI ĐỌC HIỂU MỞ RỘNG

Đọc đoạn văn sau và trả lời các câu hỏi bên dưới:

Ở nhiều loài động vật có xương sống nhỏ, tốc độ trao đổi chất tính trên một đơn vị khối lượng cơ thể thường cao hơn nhiều so với động vật lớn. Ví dụ, một con chuột chù tiêu tốn năng lượng cho hoạt động sống nhiều gấp hàng chục lần so với một con voi nếu tính trên mỗi gam khối lượng cơ thể. Nguyên nhân chủ yếu là do tỉ lệ diện tích bề mặt cơ thể trên thể tích (S/V) ở động vật nhỏ lớn hơn nhiều so với động vật lớn, khiến chúng mất nhiệt ra môi trường nhanh hơn. Để duy trì thân nhiệt ổn định, các loài động vật nhỏ buộc phải tăng cường độ chuyển hóa vật chất và năng lượng, đồng nghĩa với việc phải ăn nhiều hơn tương đối so với khối lượng cơ thể. Đây cũng là lý do vì sao nhiều loài động vật nhỏ có tuổi thọ ngắn hơn — quá trình chuyển hóa diễn ra với cường độ cao gây ra nhiều sản phẩm phụ có hại cho tế bào theo thời gian.

Câu 1. Theo đoạn văn, nguyên nhân chính khiến động vật nhỏ có tốc độ trao đổi chất cao hơn động vật lớn (tính trên đơn vị khối lượng) là gì?

Câu 2. Giải thích mối liên hệ giữa tỉ lệ S/V và tốc độ mất nhiệt của cơ thể.

Câu 3. Dựa vào kiến thức đã học, hoạt động "tăng cường độ chuyển hóa vật chất và năng lượng" ở động vật nhỏ liên quan chủ yếu đến giai đoạn nào trong ba giai đoạn chuyển hóa năng lượng?

Câu 4. Vì sao cường độ chuyển hóa cao có thể liên quan đến tuổi thọ ngắn hơn? (Liên hệ với dấu hiệu "thải chất ra môi trường").

Câu 5. Từ đoạn văn, hãy đề xuất một giả thuyết về mối quan hệ giữa kích thước cơ thể và nhu cầu thức ăn tương đối (so với khối lượng cơ thể) ở động vật.

E. VẬN DỤNG THỰC TIỄN

Trả lời ngắn gọn dựa trên hiểu biết cá nhân và kiến thức đã học (không có đáp án cố định — trao đổi cùng giáo viên/bạn học):

  1. Vì sao khi tập thể dục, cơ thể chúng ta nóng lên và đổ mồ hôi? Hãy giải thích bằng khái niệm "huy động năng lượng" và "nhiệt năng".
  2. Việc bón phân cho cây trồng liên quan đến dấu hiệu đặc trưng nào của trao đổi chất ở thực vật?
  3. Tại sao con người không thể sống chỉ nhờ ánh sáng mặt trời như thực vật?
  4. Hãy tìm một ví dụ thực tế trong đời sống thể hiện rõ mối quan hệ giữa trao đổi chất ở cấp tế bào và cấp cơ thể.

ĐÁP ÁN

C1. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1-B, 2-C, 3-B, 4-C, 5-B, 6-B, 7-C, 8-B, 9-C, 10-C, 11-C, 12-B, 13-B, 14-B, 15-A

C2. Trắc nghiệm Đúng/Sai

Câu 1: a-Đ, b-S (ATP chủ yếu tạo ra ở giai đoạn phân giải, không phải tổng hợp), c-Đ, d-S (dòng năng lượng ở sinh vật dị dưỡng vẫn tuân theo nguyên tắc tương tự, chỉ khác là hóa năng ban đầu lấy từ thức ăn có sẵn thay vì tự tổng hợp qua quang hợp)

Câu 2: a-Đ, b-Đ, c-Đ, d-S (tổng hợp vitamin D chỉ là một phản ứng hóa sinh nhỏ dưới tác dụng của ánh sáng, không phải là quá trình tự tổng hợp chất hữu cơ nuôi cơ thể từ CO₂ và ánh sáng như ở thực vật — con người vẫn là sinh vật hóa dị dưỡng điển hình)

C3. Trắc nghiệm trả lời ngắn

  1. 3 (hô hấp hiếu khí, tiêu hóa thức ăn, bài tiết mồ hôi đều gắn với quá trình phân giải/thải chất)
  2. 3
  3. 3 (thực vật, vi khuẩn lam, vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh)

Tài liệu biên soạn phục vụ mục đích học tập — tổng hợp và diễn giải lại theo Chương trình GDPT 2018 môn Sinh học 11.