Giải chi tiết Sinh 10 Bài 13 Kết nối tri thức đầy đủ nhất

Sinh 10 Kết nối tri thức bài 13 khái quát về chuyển hóa vật chất và năng lượng là một phần kiến thức quan trọng trong sinh học, giải thích cách các chất và năng lượng được trao đổi để duy trì sự sống. Hướng dẫn giải bài tập chi tiết của Kiến thức THPT dưới đây sẽ giúp bạn nắm chắc các kiến thức này giúp bạn tự tin hơn trong quá trình học tập và nâng cao kết quả học môn sinh học lớp 10.

Câu hỏi mở đầu trang 78 Sinh học 10 chuyển hóa vật chất và năng lượng

Hoạt động vận động như ở các cầu thủ bóng đá trong hình bên cần tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Vậy, nguồn năng lượng đó đã được lấy từ đâu và chuyển đổi thành dạng nào để tế bào và cơ thể có thể sử dụng ngay khi cần thiết như vậy?

Hướng dẫn trả lời:

Nguồn năng lượng mà tế bào và cơ thể cần đến được thu nhận thông qua quá trình hô hấp tế bào, trong đó các chất hữu cơ từ thức ăn được phân giải để cung cấp năng lượng cần thiết cho cơ thể.

Khi thực hiện các hoạt động vận động, chẳng hạn như các cầu thủ đá bóng, năng lượng đã được chuyển đổi từ thế năng (năng lượng tích trữ trong các liên kết hóa học) sang động năng (cơ năng) để phục vụ cho hoạt động.

Giải câu hỏi dừng lại và suy ngẫm trang 83

Câu hỏi 1 trang 83 Sinh học 10 Kết nối tri thức

Quan sát hình 13.2 và cho biết: Enzyme là gì? Nêu cấu trúc, cơ thể tác động và vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hóa năng lượng.\

Sơ đồ mô phỏng cơ chế hoạt động của enzyme

Hướng dẫn trả lời:

Enzyme là chất xúc tác sinh học được tạo ra trong tế bào sống, có khả năng tăng tốc độ phản ứng trong điều kiện sinh lý bình thường của cơ thể mà không bị thay đổi sau khi phản ứng kết thúc.

Cấu trúc enzyme trong quá trình chuyển hóa năng lượng:

• Thành phần của enzyme có thể là protein hoặc là sự kết hợp giữa protein và cofactor, gồm các ion kim loại (như Fe2+, Mg2+, Cu2+) và các phân tử hữu cơ (như nhân heme, biotin, FAD, NAD, vitamin).
• Mỗi enzyme thường có một trung tâm hoạt động, là vùng có cấu trúc không gian đặc biệt giúp enzyme liên kết một cách đặc hiệu với cơ chất. Trung tâm hoạt động phải có cấu hình phù hợp với cơ chất để thực hiện liên kết.

Cơ chế tác động của enzyme trong quá trình chuyển hóa năng lượng:

Quá trình enzyme tác động đến cơ chất tạo ra sản phẩm gồm ba giai đoạn chính:

• Enzyme kết hợp với cơ chất qua liên kết đặc hiệu (trung tâm hoạt động của enzyme có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất), tạo nên phức hợp enzyme – cơ chất. Khi liên kết này hình thành, cả enzyme và cơ chất đều biến đổi cấu hình để liên kết trở nên chắc chắn hơn.
• Enzyme xúc tác quá trình biến đổi cơ chất: Dưới tác động xúc tác của enzyme, cơ chất biến đổi thành sản phẩm.
• Sản phẩm tách khỏi enzyme: Sau khi phản ứng xảy ra, sản phẩm có cấu hình không gian thay đổi và tách ra khỏi enzyme, enzyme trở về hình dạng ban đầu.

Vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hóa năng lượng:

• Enzyme xúc tác các phản ứng sinh hóa trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và pH bình thường của tế bào và cơ thể.
• Giảm mức năng lượng hoạt hóa cần thiết để các phản ứng diễn ra, nhờ đó làm tăng tốc độ phản ứng lên nhiều lần.

– Nếu tế bào không có enzyme thì các hoạt động sống sẽ không thể được duy trì.

Giải câu 2 Sinh 10 Kết nối tri thức bài 13 trang 83

Hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng của những yếu tố nào và chúng có tác động như thế nào đến hoạt tính của enzyme?

Hướng dẫn trả lời:

Hoạt động của enzyme bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nồng độ của enzyme và cơ chất, độ pH, nhiệt độ và các chất điều hòa enzyme.

Ảnh hưởng của các yếu tố lên hoạt tính enzyme:

• Nồng độ cơ chất: Khi giữ nguyên lượng enzyme, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch, ban đầu hoạt tính enzyme sẽ tăng lên. Tuy nhiên, sau một mức nhất định, việc tăng nồng độ cơ chất sẽ không làm tăng hoạt tính enzyme nữa do enzyme đã hoạt động tối đa.
• Nồng độ enzyme: Khi lượng cơ chất không đổi, nếu tăng nồng độ enzyme, hoạt tính của enzyme cũng tăng lên cho đến khi đạt mức bão hòa, khi đó lượng cơ chất đã được sử dụng tối đa và không thể tăng thêm hoạt tính.
• Độ pH: Mỗi enzyme có một khoảng pH tối ưu, ngoài khoảng này enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính. Ví dụ, enzyme pepsin hoạt động tốt nhất ở pH = 2.
• Nhiệt độ: Mỗi enzyme có một nhiệt độ tối ưu để đạt hoạt tính tối đa và làm phản ứng diễn ra nhanh nhất. Ngoài khoảng nhiệt độ này, hoạt tính enzyme sẽ giảm dần và có thể mất hoàn toàn.
• Chất điều hòa enzyme: Một số chất hóa học có thể ức chế hoạt động của enzyme, trong khi một số khác khi liên kết với enzyme sẽ làm tăng hoạt tính của enzyme.

Câu 3 trang 83 Sinh học 10 Sách mới

Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua điều khiển hoạt tính của enzyme bằng những yếu tố nào? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

Tế bào có thể điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất thông qua việc kiểm soát hoạt tính của enzyme bằng các yếu tố sau:

• Điều chỉnh bằng các chất hoạt hóa (những phân tử khi liên kết vào enzyme sẽ làm tăng hoạt tính của enzyme) hoặc chất ức chế (những phân tử khi liên kết sẽ làm giảm hoặc làm enzyme mất hoạt tính).
• Điều chỉnh bằng cơ chế ức chế ngược: Đây là một phương thức điều hòa mà trong đó, sản phẩm cuối của con đường chuyển hóa, khi đạt đủ mức cần thiết cho tế bào, sẽ quay lại đóng vai trò như một chất ức chế. Nó làm bất hoạt enzyme xúc tác cho phản ứng đầu tiên trong con đường chuyển hóa đó, từ đó ngăn chặn việc tiếp tục tổng hợp sản phẩm.

Câu hỏi 4 trang 83 Sinh học 10

Giải thích vì sao khi tăng nhiệt độ lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzyme thì hoạt tính của enzyme bị giảm, thậm chí là mất hẳn hoạt tính.

Hướng dẫn trả lời:

Khi nhiệt độ vượt quá mức tối ưu của một enzyme, hoạt tính của enzyme đó sẽ giảm hoặc mất hẳn. Điều này xảy ra vì enzyme là một loại protein, và protein rất dễ bị biến tính (thay đổi cấu trúc không gian) khi gặp nhiệt độ cao. Khi cấu trúc không gian của enzyme bị thay đổi, trung tâm hoạt động của enzyme không còn khả năng liên kết với cơ chất, dẫn đến enzyme không thể thực hiện chức năng xúc tác – hoạt tính của enzyme giảm đi, thậm chí có thể mất hoàn toàn.

Trả lời phần luyện tập và vận dụng trang 84

Câu 1 trang 84 Sinh học 10

Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phân tử ATP?

1. Phân tử ATP có cấu tạo từ ba thành phần cơ bản: adenine, đường deoxyribose và muối phosphate.
2. Trong phân tử ATP, các gốc phosphate liên kết rất chặt chẽ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.
3. Mỗi phân tử ATP có ba gốc phosphate liên kết với nhau tạo nên ba liên kết cao năng.
4. ATP liên tục được tổng hợp, vận chuyển và sử dụng trong tế bào sống.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng là: D. ATP liên tục được tổng hợp, vận chuyển và sử dụng trong tế bào sống.

Câu 2 trang 84 Sinh học 10 Kết nối tri thức

Phân tích sự phù hợp giữa cấu tạo và chức năng của phân tử ATP.

Hướng dẫn trả lời:

Sự tương thích giữa cấu trúc và chức năng của phân tử ATP:

• Mỗi phân tử ATP được cấu thành từ ba phần chính: phân tử adenine, phân tử đường ribose, và ba nhóm phosphate. Các liên kết giữa các nhóm phosphate rất dễ bị phá vỡ, từ đó giải phóng năng lượng. Trong đó, liên kết ngoài cùng dễ bị phá vỡ nhất, khiến ATP chuyển thành ADP. Đôi khi, cả hai liên kết giàu năng lượng đều bị phá vỡ, giải phóng lượng năng lượng gấp đôi và chuyển ATP thành AMP.
• Sau khi các nhóm phosphate được tách ra khỏi ATP và sử dụng, chúng sẽ quay lại gắn vào ADP hoặc AMP để tái tạo ATP, tiếp tục cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của cơ thể.

Câu 3 trang 84 Sinh học 10 Sách mới

Tế bào nhân thực được chia thành nhiều xoang tách biệt bởi hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc, điều này có ý nghĩa gì trong hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

Tế bào nhân thực được chia thành nhiều ngăn riêng biệt nhờ hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao quanh, điều này đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào:

• Tạo môi trường thích hợp cho mỗi enzyme hoạt động: Mỗi enzyme cần một môi trường đặc trưng để hoạt động hiệu quả nhất. Việc tế bào nhân thực được phân chia thành nhiều ngăn với hệ thống nội màng và bào quan có màng bao quanh giúp tạo ra các môi trường khác nhau, phù hợp cho từng loại enzyme hoạt động mà không ảnh hưởng đến enzyme khác trong cùng một tế bào.
• Bảo vệ cấu trúc và hoạt động bình thường của tế bào: Nhiều enzyme xúc tác quá trình phân hủy các chất, các tế bào già cỗi, và các phân tử sinh học không còn chức năng. Nếu các enzyme này không được bao bọc cẩn thận trong các ngăn và bào quan có màng, chúng có thể phá hủy cấu trúc và hoạt động của các tế bào hoặc phân tử sinh học vẫn còn chức năng.

Giải câu 4 Sinh 10 Kết nối tri thức bài 13

Dựa vào thành phần cấu tạo và cơ chế điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng của enzyme, hãy giải thích vì sao trong trồng trọt và chăn nuôi, muốn thu được năng suất cao, con người phải chú ý bổ sung đầy đủ các nguyên tố khoáng vi lượng, vitamin vào chế độ dinh dưỡng cho cây trồng và vật nuôi.

Hướng dẫn trả lời:

Trong trồng trọt và chăn nuôi, để đạt năng suất cao, con người cần chú ý bổ sung đầy đủ các nguyên tố vi lượng và vitamin vào chế độ dinh dưỡng cho cây trồng và vật nuôi vì:

• Năng suất của cây trồng và vật nuôi phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào. Khi quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng diễn ra thuận lợi, sinh vật sẽ phát triển và sinh trưởng tốt; ngược lại, quá trình này kém hiệu quả sẽ làm chậm sự phát triển của chúng. Tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào phụ thuộc vào hoạt tính của enzyme.
• Nhiều enzyme, ngoài thành phần protein, còn có các cofactor là các nguyên tố vi lượng và vitamin. Hơn nữa, một số enzyme trong tế bào ở trạng thái bất hoạt và cần các nguyên tố vi lượng hoặc vitamin để kích hoạt. Nếu thiếu vi lượng và vitamin, các enzyme này sẽ không được hình thành hoặc không hoạt động, ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng mà chúng xúc tác, từ đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển bình thường của cây trồng và vật nuôi.

Qua lời giải chi tiết cho Sinh 10 Kết nối tri thức bài 13 mong rằng các em đã nắm vững kiến thức về chuyển hóa vật chất và năng lượng – hai yếu tố không thể thiếu trong sự tồn tại của các sinh vật.

<<Xem thêm>>