Giải Sinh học 10 Bài 15 (Chân trời sáng tạo): Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng

Giải Sinh học 10 Bài 15: Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng

Mở đầu trang 72 Sinh học 10: Hiện nay, một trong những biện pháp góp phần hạn chế hiệu ứng nhà kính hiệu quả là bảo vệ rừng, trồng nhiều cây xanh nhằm làm giảm hàm lượng CO₂ trong khí quyển. Biện pháp này được đưa ra dựa trên cơ sở nào?

Trả lời:

Trong quá trình quang hợp của cây xanh, cây xanh hấp thụ khí CO₂ của môi trường và thải ra khí O₂. Bởi vậy, bảo vệ rừng, trồng nhiều cây xanh sẽ làm giảm hàm lượng CO₂ trong khí quyển, góp phần hạn chế hiệu ứng nhà kính.

Câu hỏi 1 trang 72 Sinh học 10: Cho một số ví dụ về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào (nêu rõ nguyên liệu tham gia, loại liên kết và sản phẩm được hình thành).

Trả lời:

Một số ví dụ về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào:

Câu hỏi 2 trang 72 Sinh học 10: Tại sao nói quá trình tổng hợp các chất song song với tích lũy năng lượng?

Trả lời:

Nói quá trình tổng hợp các chất song song với tích lũy năng lượng vì: Quá trình tổng hợp là quá trình sử dụng nguyên liệu là các chất đơn giản, dưới sự xúc tác của enzyme, để tạo thành các liên kết giúp hình thành nên sản phẩm là các hợp chất phức tạp hơn. Như vậy, đồng thời với quá trình biến đổi chất, năng lượng sẽ được tích lũy trong các liên kết hóa học của sản phẩm.

Luyện tập trang 72 Sinh học 10: Ở người, tại sao khi quá trình tổng hợp insulin (một loại hormone điều hòa hàm lượng đường trong máu) của tuyến tụy bị ức chế sẽ dẫn đến nguy cơ mắc bệnh tiểu đường?

Trả lời:

Insulin là hormone có vai trò kích thích sự chuyển hóa glucose thành glycogen khi hàm lượng glucose trong máu tăng cao. Vì vậy, khi quá trình tổng hợp insulin của tuyến tụy bị ức chế, glucose dư thừa không được chuyển hóa khiến lượng đường trong máu người bệnh ở mức cao hơn bình thường dẫn đến bệnh tiểu đường.

Câu hỏi 3 trang 73 Sinh học 10: Từ phương trình tổng quát, hãy cho biết nguyên liệu và sản phẩm của quang hợp là gì?

Trả lời:

- Nguyên liệu: CO₂, H₂O.

- Sản phẩm: O₂, C₆H₁₂O₆.

Câu hỏi 4 trang 73 Sinh học 10: Dựa vào Hình 15.2, hãy phân biệt pha sáng và pha tối về: nơi diễn ra, điều kiện ánh sáng, nguyên liệu tham gia và sản phẩm tạo thành.

Trả lời:

Câu hỏi 5 trang 73 Sinh học 10: Trong pha sáng, quang năng đã được chuyển hóa thành hóa năng như thế nào?

Trả lời:

Năng lượng ánh sáng được hệ sắc tố hấp thụ sẽ được chuyển vào chuỗi chuyền electron quang hợp để tổng hợp ATP, NADPH. Như vậy, quang năng đã được chuyển hóa thành hóa năng tích lũy trong ATP, NADPH.

Câu hỏi 6 trang 73 Sinh học 10: Quan sát Hình 15.3, hãy cho biết chu trình Calvin gồm mấy giai đoạn. Đó là những giai đoạn nào? Mô tả diễn biến trong mỗi giai đoạn đó.

Trả lời:

Chu trình Calvin gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn cố định CO₂: RuBP trong chất nền lục lạp kết hợp với CO₂ tạo thành APG.

- Giai đoạn khử: APG bị khử thành AlPG, quá trình này được cung cấp năng lượng từ ATP và NADPH.

- Giai đoạn tái tạo chất nhận: Phần lớn AlPG được sử dụng để tái tạo RuBP, quá trình này được cung cấp năng lượng từ ATP.

Câu hỏi 7 trang 74 Sinh học 10: Hãy vẽ sơ đồ thể hiện vai trò cung cấp nguồn dinh dưỡng cho sinh giới của quang hợp.

Trả lời:

Sơ đồ thể hiện vai trò cung cấp nguồn dinh dưỡng cho sinh giới của quang hợp:

Thực vật → Động vật ăn thực vật → Động vật ăn động vật → Sinh vật phân giải

Luyện tập trang 74 Sinh học 10: Nếu không có ánh sáng thì pha tối có diễn ra được không? Tại sao?

Trả lời:

- Mặc dù không cần sự tham gia trực tiếp của ánh sáng nhưng nếu trong điều kiện không có ánh sáng kéo dài thì pha tối cũng không thể diễn ra.

- Giải thích: Nếu không có ánh sáng thì pha sáng sẽ không diễn ra → Không tổng hợp được ATP và NADPH để cung cấp cho pha tối. Ngoài ra, một số enzyme thực hiện pha tối cũng chỉ được hoạt hóa khi có ánh sáng.

Câu hỏi 8 trang 74 Sinh học 10: Hãy cho biết các vai trò sau đây là của nhóm vi khuẩn nào?

a) Đảm bảo sự tuần hoàn của chu trình vật chất trong tự nhiên (chu trình nitrogen).

b) Cung cấp nguồn nitrogen cho thực vật.

c) Góp phần làm sạch môi trường nước.

d) Tạo ra các mỏ quặng.

Trả lời:

Câu hỏi 9 trang 75 Sinh học 10: Sự khác nhau giữa quang tổng hợp có giải phóng O₂ và không giải phóng O₂ là gì?

Trả lời:

Câu hỏi 10 trang 75 Sinh học 10: Vai trò của quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn có giống với ở thực vật không? Giải thích.

Trả lời:

Quá trình quang hợp ở vi khuẩn cũng tổng hợp nên chất hữu cơ, hấp thụ CO₂, có giải phóng O₂ tạo nên lượng sinh khối lớn và góp phần điều hòa khí quyển. Do đó, vai trò của quá trình quang hợp ở vi khuẩn giống với ở thực vật.

Câu hỏi 11 trang 75 Sinh học 10: Quá trình quang khử ở vi khuẩn có góp phần làm sạch môi trường nước không? Giải thích.

Trả lời:

Quá trình quang khử ở vi khuẩn góp phần làm sạch môi trường nước thông qua việc sử dụng các chất độc có trong môi trường nước (H₂S, S) làm chất cho electron và H⁺ để tiến hành quá trình quang khử.

Luyện tập trang 75 Sinh học 10: Hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen có ý nghĩa gì với quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật?

Trả lời:

Hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen giúp N₂ – dạng nitrogen cây không hấp thụ được chuyển hóa thành dạng mà cây có thể hấp thụ được (${\mathrm{NO}}_3^{-}$ và ${\mathrm{NH}}_4^{+}$). Nhờ đó, cây được cung cấp thêm nguồn nitrogen cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.

Vận dụng trang 75 Sinh học 10: Hãy đưa ra các bằng chứng để chứng minh rằng: “Tất cả sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào quang hợp”.

Trả lời:

Bằng chứng để chứng minh rằng “Tất cả sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào quang hợp”:

- Quang hợp cung cấp chất dinh dưỡng nuôi sống gần như toàn bộ sự sống trên Trái Đất.

- Quang hợp giải phóng khí O₂ giúp cung cấp O₂ cho sự sống.

- Quang hợp hấp thu bớt lượng khí CO₂ giúp điều hòa khí hậu, bảo vệ môi trường sống của sinh vật.

Bài tập 1 trang 75 Sinh học 10: Khi nói về nguồn gốc của O₂ được tạo ra từ quang hợp, có ý kiến cho rằng O₂ có nguồn gốc từ CO₂ trong khi ý kiến khác lại nói O₂ có nguồn gốc từ H₂O. Hãy đề xuất một phương án để kiểm chứng ý kiến nào đúng trong hai ý kiến trên.

Trả lời:

- Để kiểm chứng hai ý kiến trên, có thể sử dụng đồng vị phóng xạ (¹⁸O) bằng cách thực hiện độc lập 2 thí nghiệm là đánh dấu ¹⁸O vào nguyên tử oxygen của CO₂ và đánh dấu ¹⁸O vào nguyên tử oxygen của H₂O rồi quan sát sự xuất hiện của ¹⁸O trong sản phẩm tạo thành để kết luận.

- Kết quả cho thấy: ¹⁸O trong CO₂ xuất hiện trong chất hữu cơ còn ¹⁸O trong H₂O xuất hiện trong O₂. Điều này chứng tỏ O₂ được tạo ra trong quá trình quang hợp có nguồn gốc từ H₂O.

Bài tập 2 trang 75 Sinh học 10: Trong trồng trọt, tại sao người ta thường trồng xen canh các cây ưa sáng và cây ưa bóng?

Trả lời:

Căn cứ vào nhu cầu ánh sáng khác nhau của thực vật, cụ thể cây ưa sáng sẽ cần nhiều ánh sáng còn cây ưa bóng cần ít ánh sáng, người ta có thể trồng xen canh các cây ưa sáng và cây ưa bóng nhằm tận dụng tối đa diện tích đất trồng mà vẫn đảm bảo điều kiện sống lí tưởng của mỗi loại cây. Nhờ đó, người trồng thu được hiệu quả kinh tế cao.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 15: Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng

I. Khái niệm tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng

- Tổng hợp là quá trình hình thành các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản dưới sự xúc tác của enzyme.

- Trong quá trình tổng hợp, năng lượng có trong liên kết hóa học của các chất phản ứng được tích lũy trong liên kết hóa học của sản phẩm.

Ví dụ minh họa quá trình tổng hợp các chất

- Vai trò của tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng:

+ Cung cấp nguyên liệu cấu tạo nên tế bào và cơ thể.

+ Tích lũy năng lượng cho tế bào.

II. Quang hợp

1. Khái niệm quang hợp

- Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ nhờ năng lượng ánh sáng được hấp thụ bởi hệ sắc tố quang hợp.

- Phương trình tổng quát:

2. Cơ chế quang hợp

Quang hợp được diễn ra theo 2 pha: pha sáng và pha tối.

Sơ đồ hai pha của quá trình quang hợp

- Pha sáng:

+ Được thực hiện nhờ có hệ sắc tố quang hợp và các thành phần của chuỗi chuyền electron quang hợp nằm trên màng thylakoid.

+ Cơ chế: Hệ sắc tố quang hợp hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển vào chuỗi chuyền electron quang hợp và tổng hợp ra ATP, NADPH. Phân tử O₂ được giải phóng từ pha sáng có nguồn gốc từ các phân tử nước.

- Pha tối (chu trình Calvin):

+ Diễn ra ở chất nền của lục lạp.

+ Cơ chế: Lấy ATP và NADPH từ pha sáng và tiến hành khử CO₂ thành carbohydrate.

Sơ đồ tóm tắt chu trình Calvin

3. Vai trò của quang hợp

Quang hợp đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống của sinh giới:

- Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng nuôi sống gần như toàn bộ sinh giới.

- Cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, xây dựng và y học.

- Điều hòa hàm lượng O₂ và CO₂ trong khí quyển.

III. Hóa tổng hợp và quang tổng hợp ở vi khuẩn

1. Vai trò của quá trình hóa tổng hợp ở vi khuẩn

- Khái niệm hóa tổng hợp ở vi khuẩn: Hóa tổng hợp là quá trình các loài vi khuẩn hóa tự dưỡng có khả năng đồng hóa CO₂ để hình thành các hợp chất hữu cơ khác nhau nhờ năng lượng của các phản ứng oxi hóa.

- Vai trò của quá trình hóa tổng hợp ở vi khuẩn:

+ Thực hiện quá trình oxi hóa nhiều hợp chất khác nhau để lấy năng lượng.

+ Phần năng lượng giải phóng ra được dùng để tổng hợp chất hữu cơ.

- Các nhóm vi khuẩn hóa

+ Nhóm vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh: gồm các vi khuẩn có khả năng oxi hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh (H₂S, S) thành sulfuric acid (H₂SO₄), một phần năng lượng từ quá trình đó được sử dụng để tổng hợp chất hữu cơ.

+ Nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrogen: gồm các vi khuẩn nitrit hóa (oxi hóa NH₃ thành HNO₂) và nitrate hóa (oxi hóa HNO₂ thành HNO₃). Chúng sử dụng 6 – 7% năng lượng để tổng hơp glucose từ CO₂.

+ Nhóm vi khuẩn oxi hóa sắt: gồm các nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ quá trình oxi hóa sắt hóa trị hai (FeCO₃) thành sắt hóa trị ba (Fe(OH)₃).

Hoạt động chuyển hóa nitrogen của vi khuẩn

2. Vai trò của quá trình quang khử ở vi khuẩn

- Khái niệm quang tổng hợp ở vi khuẩn: Quang tổng hợp ở vi khuẩn là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để khử CO₂ thành chất hữu cơ.

- Tùy vào sản phẩm được tạo thành, quang tổng hợp ở vi khuẩn được chia làm 2 dạng:

+ Quang hợp (thải O₂). Ví dụ: Vi khuẩn lam dùng H₂O là chất cho electron và H⁺ như ở thực vật và có giải phóng khí O₂.

Vi khuẩn lam

+ Quang khử (không thải O₂). Ví dụ: Vi khuẩn lưu huỳnh lục và tía lại dùng H₂S, S hoặc H₂ là chất cho electron và H⁺ và không giải phóng khí O₂.

Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía

- Quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn được thực hiện nhờ các phân tử sắc tố nằm trên màng thylakiod (có nguồn gốc từ màng sinh chất).

- Vai trò:

+ Cung cấp nguồn chất hữu cơ cho các loài sinh vật dị dưỡng.

+ Điều hòa khí quyển và làm giảm ô nhiêm môi trường.

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Chân trời sáng tạo với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 16: Phân giải các chất và giải phóng năng lượng

Bài 17: Thông tin giữa các tế bào

Ôn tập chương 3

Bài 18: Chu kỳ tế bào

Bài 19: Quá trình phân bào