MỤC TIÊU
- Phát biểu được khái niệm trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng.
- Nêu được vai trò của trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng trong cơ thể.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Khi chơi thể thao, nhiệt độ cơ thể tăng hơn mức bình thường, đồng thời nhịp hô hấp cũng tăng lên. Hiện tượng này được giải thích như thế nào?
Khi chơi thể thao, cơ bắp hoạt động liên tục nên cần sử dụng nhiều năng lượng (nhu cầu năng lượng của cơ thể tăng lên) dẫn đến quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng diễn ra mạnh để đáp ứng nhu cầu năng lượng của cơ thể. Từ đó, ta thấy:
- Quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng ngoài giải phóng năng lượng cho cơ thể sử dụng còn giải phóng ra nhiệt. Do đó, khi quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng diễn ra mạnh, nhiệt lượng tỏa ra càng nhiều khiến nhiệt độ cơ thể tăng hơn mức bình thường.
- Quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng cần sử dụng khí oxygen và thải ra khí carbon dioxide. Do đó, khi quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng diễn ra mạnh, nhu cầu trao đổi khí cũng cao hơn khiến nhịp hô hấp cũng tăng lên.
1. KHÁI NIỆM TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT
1.1. Tìm hiểu khái niệm trao đổi chất
- Trao đổi chất ở sinh vật gồm quá trình trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường và chuyển hoá các chất diễn ra trong tế bào.
- Trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường là 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 trong tế bào là 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.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Quan sát Hình 22.1, em hãy cho biết:
a) Cơ thể người lấy những chất gì từ môi trường và thải những chất gì ra khỏi cơ thể?
b) Các chất được lấy từ môi trường được sử dụng để làm gì?
c) Trao đổi chất ở sinh vật gồm những quá trình nào?
d) Thế nào là trao đổi chất?
a)
- Cơ thể người lấy từ môi trường những chất gồm: oxygen, nước, các chất dinh dưỡng.
- Cơ thể thải ra môi trường những chất gồm: carbon dioxide, chất thải, nhiệt.
b) Các chất được lấy từ môi trường được sử dụng vào quá trình chuyển hoá trong cơ thể, giúp cơ thể tổng hợp vật chất và năng lượng.
c) Trao đổi chất ở sinh vật gồm hai quá trình là: quá trình trao đổi chất giữa cơ thể sinh vật với môi trường và quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào.
d) Trao đổi chất ở sinh vật là quá trình cơ thể sinh vật lấy các chất từ môi trường cung cấp cho quá trình chuyển hoá trong tế bào đồng thời thải các chất không cần thiết ra ngoài môi trường.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Quá trình nào sau đây thuộc trao đổi chất ở sinh vật?
a) Phân giải protein trong tế bào.
b) Bài tiết mồ hôi.
c) Vận chuyển thức ăn từ miệng xuống dạ dày.
d) Lấy carbon dioxide và thải oxygen ở thực vật.
• Trao đổi chất ở sinh vật gồm hai quá trình là: quá trình trao đổi chất giữa cơ thể sinh vật với môi trường và quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào. Căn cứ vào đó, những quá trình thuộc trao đổi chất ở sinh vật là:
a) Phân giải protein trong tế bào. (Vì đây là quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào)
b) Bài tiết mồ hôi. (Vì đây là quá trình trao đổi chất giữa cơ thể sinh vật với môi trường)
d) Lấy carbon dioxide và thải oxygen ở thực vật. (Vì đây là quá trình trao đổi chất giữa cơ thể sinh vật với môi trường)
• “c) Vận chuyển thức ăn từ miệng xuống dạ dày” là quá trình vận chuyển các chất trong cơ thể chứ không phải là quá trình trao đổi chất giữa cơ thể sinh vật với môi trường hay quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào.
1.2. Tìm hiểu khái niệm chuyển hoá 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.
- Trong hoạt động sống của tế bào, trao đổi chất luôn đi kèm với chuyển hoá năng lượng.
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Thế nào là quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào? Cho ví dụ.
- Chuyển hoá các chất trong tế bào là 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:
+ Thực vật tổng hợp đường glucose từ nước và carbon dioxide qua quá trình quang hợp.
+ Phân giải đường glucose để tạo ra năng lượng trong quá trình hô hấp tế bào.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Thế nào là chuyển hoá 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.
👨👩👧👦 Thảo luận
5. Sự biến đổi nào sau đây là chuyển hoá năng lượng trong cơ thể sinh vật?
a) Quang năng ⟶ Hoá năng.
b) Điện năng ⟶ Nhiệt năng.
c) Hoá năng ⟶ Nhiệt năng.
d) Điện năng ⟶ Cơ năng.
• Sự biến đổi là chuyển hoá năng lượng trong cơ thể sinh vật là:
a) Quang năng ⟶ Hoá năng (Đây là sự biến đổi thường thấy trong quá trình quang hợp của thực vật,…)
c) Hoá năng ⟶ Nhiệt năng (Đây là sự biến đổi thường thấy trong quá trình phân giải tạo năng lượng của cơ thể).
• “b) Điện năng ⟶ Nhiệt năng” và “d) Điện năng ⟶ Cơ năng” không phải là sự chuyển hoá năng lượng trong cơ thể sinh vật mà là sự chuyển hoá năng lượng thường thấy trong các thiết bị điện như nồi cơm điện, quạt điện,…
📝 Củng cố
Sinh vật có sử dụng hết toàn bộ các chất được lấy từ môi trường không? Giải thích.
Sinh vật không sử dụng hết toàn bộ các chất được lấy từ môi trường vì trong quá trình trao đổi chất có thải ra ngoài các chất không cần thiết và các chất dư thừa.
✍️ Ghi nhớ
• Trao đổi chất ở sinh vật là quá trình cơ thể sinh vật lấy các chất từ môi trường cung cấp cho quá trình chuyển hoá trong tế bào, đồng thời thải các chất không cần thiết ra ngoài môi trường.
• Chuyển hoá năng lượng là sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
• Quá trình trao đổi chất luôn đi kèm với chuyển hoá năng lượng.
📖 Mở rộng
Đom đóm là loài côn trùng có khả năng phát quang sinh học thông qua các phản ứng hoá học diễn ra trong cơ quan chuyên biệt nằm ở bụng.
Trong các tế bào ở cơ quan này có một loại enzyme là luciferase với chức năng phân giải protein luciferin để tạo ra ánh sáng. Quá trình này được cung cấp năng lượng từ ATP và không giải phóng nhiệt năng.
Nhiều nghiên cứu cho thấy, hầu hết các loài sinh vật đều có khả năng phát quang sinh học. Tuy nhiên, chỉ có một số loài (như đom đóm, sứa biển, cá, ...) mới phát ra luồng ánh sáng đủ mạnh để có thể nhìn thấy được.
2. VAI TRÒ CỦA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ
Tìm hiểu vai trò của trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng trong 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. Do đó, trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng 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 mô mỡ, ...); tham gia thực hiện chức năng của tế bào (như diệp lục tham gia quá trình quang hợp, ...).
- 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.
👨👩👧👦 Thảo luận
6. Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng có vai trò gì đối với cơ thể sinh vật? Cho ví dụ.
Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng có vai trò:
- Cung cấp nguyên liệu cấu tạo, thực hiện chức năng của tế bào và cơ thể. Ví dụ: Protein – sản phẩm của quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng là thành phần cấu tạo nên màng sinh chất, diệp lục - sản phẩm của quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng tham gia quá trình quang hợp.
- Cung cấp năng lượng 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 tạo ra năng lượng ATP 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 các hoạt động sống của cơ thể. Không có quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng thì cơ thể sẽ chết.
📝 Củng cố
Điều gì sẽ xảy ra đối với sinh vật nếu quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng bị ngừng lại? Giải thích.
Nếu quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng bị ngừng lại thì sự sống, sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản của sinh vật không được duy trì (sinh vật sẽ chết) do tế bào, cơ thể không được cung cấp nguyên liệu cấu tạo, nguyên liệu thực hiện chức năng và năng lượng để thực hiện các hoạt động sống.
♻️ Vận dụng
Nhiệt độ cơ thể của một vận động viên trước và trong khi đang thi đấu có gì khác nhau? Giải thích.
- Nhiệt độ cơ thể của một vận động viên đang thi đấu cao hơn nhiệt độ cơ thể của một nhân viên đang làm việc trong văn phòng.
- Giải thích: Ở vận động viên đang thi đấu, cơ thể hoạt động mạnh nên nhu cầu năng lượng của cơ thể tăng nên khiến cho tốc độ chuyển hoá vật chất và năng lượng nhanh hơn. Quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng ngoài giải phóng năng lượng cho cơ thể sử dụng còn giải phóng ra nhiệt. Do đó, khi quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng diễn ra nhanh hơn, nhiệt lượng tỏa ra càng nhiều khiến nhiệt độ cơ thể của vận động viên đó tăng hơn mức bình thường.
✍️ Ghi nhớ
Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng đóng vai trò quan trọng đối với sinh vật như cung cấp nguyên liệu cấu tạo nên tế bào và cơ thể, cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống. Nhờ đó, sinh vật có thể duy trì sự sống, sinh trưởng, phát triển và sinh sản.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Cho ba trường hợp sau: (A) người đang chơi thể thao, (B) người đang ngủ, (C) người đang đi bộ.
a) Hãy so sánh tốc độ trao đổi chất ở ba trường hợp trên. Giải thích.
b) Xác định quá trình chuyển hoá năng lượng ở trường hợp (A) và (C).
a)
- Tốc độ trao đổi chất giảm dần ở các trường hợp theo thứ tự: (A), (C), (B).
- Giải thích:
+ Nhu cầu năng lượng của cơ thể càng cao thì quá trình chuyền hoá vật chất và năng lượng diễn ra càng nhanh nhằm đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng của cơ thể. Mà quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng càng nhanh thì tốc độ trao đổi chất càng nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp vật chất và đào thải các chất thải ra ngoài.
+ Do người chơi thể thao tiêu hao năng lượng nhiều nhất, người đang ngủ tiêu hao năng lượng ít nhất nên tốc độ trao đổi chất ở người chơi thể thao là cao nhất và thấp nhất ở người đang ngủ.
b) Xác định quá trình chuyển hoá năng lượng ở trường hợp (A) và (C): Hoá năng (năng lượng tích trữ trong các hợp chất hoá học của cơ thể) chuyển hoá thành động năng (hoạt động của cơ bắp) và nhiệt năng (nhiệt độ của cơ thể).
✍️ Bài tập
2. Hãy đề xuất một số biện pháp giúp tăng cường quá trình trao đổi chất ở cơ thể người.
Đề xuất một số biện pháp giúp tăng cường quá trình trao đổi chất ở cơ thể người:
- Uống đủ nước, cung cấp đầy đủ các nhóm chất cho cơ thể.
- Vận động thường xuyên và chú ý nâng cao cường độ luyện tập.
- Sử dụng hợp lí một số loại đồ ăn, thức uống có khả năng giúp tăng cường quá trình trao đổi chất ở cơ thể người như cà phê đen, trà xanh, đồ cay,…
- Không thức khuya, ngủ đủ giấc (6 - 8 giờ/ ngày).
