Nêu ví dụ về các dạng năng lượng trong tế bào

Nêu ví dụ về các dạng năng lượng trong tế bào được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Sinh học lớp 10. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Câu hỏi: Nêu ví dụ về các dạng năng lượng trong tế bào

Trả lời:

Trong tế bào năng lượng tồn tại ở các dạng như:

- Nhiệt năng.

- Hóa năng: Tích trữ trong các liên kết hóa học.

- Điện năng: Trong các xung thần kinh.

Dạng chủ yếu của năng lượng trong tế bào là hóa năng.

1. Khái niệm năng lượng

- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công.

- Tùy trạng thái có sẵn sàng sinh công hay không, năng lượng chia thành 2 loại:

+ Động năng: Dạng năng lượng sẵn sàng sinh ra công.

+ Thế năng: Năng lượng dự trữ, có tiềm năng sinh công.

- Năng lượng trong tế bào có nhiều dạng: hóa năng, nhiệt năng, điện năng.

+ Nhiệt năng: Giữ nhiệt độ ổn định cho cơ thể và tế bào.

+ Điện năng: Sự chênh lệch nồng độ các ion trái dấu giữa 2 phía của màng tạo ra chênh lệch điện thế.

+ Hóa năng: Năng lượng tiềm ẩn trong các liên kết hóa học (ATP). Hóa năng là năng lượng chủ yếu của tế bào.

2. ATP – Đồng tiền năng lượng của tế bào

ATP là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng. Chỉ có thông qua ATP, tế bào mới sử dụng được thế năng hóa học cất giấu trong cấu trúc phân tử hữu cơ. Cụ thể khi một phân tử glucose phân giải thành CO2 và nước, thì có 686 kcal/mol được giải phóng. Ở ống nghiệm, năng lượng đó tỏa đi dưới dạng nhiệt năng mà chỉ có máy hơi nước mới có khả năng chuyển nhiệt thành công cơ học, còn trong tế bào thì không có khả năng đó. Hóa năng được giải phóng trong tế bào sẽ được một cơ chế chuyển dịch thế năng hóa học, truyền dần từ phân tử này sang phân tử khác; nghĩa là năng lượng mà một phân tử mất đi sẽ được chuyển dịch sang cấu trúc hóa học của một phân tử khác do đó không chuyển thành nhiệt. ATP tức adenosin triphosphat. Phân tử này có 3 phần: một cấu trúc vòng có các nguyên tử C, H và N được gọi là adenine; một phân tử đường 5 carbon là ribose và 3 nhóm phosphat kế tiếp nhau nối vào chất đường. Phân tử ATP phân giải, nhả năng lượng như sau: với sự có mặt của nước, khi gãy liên kết giữa oxy với nguyên tử phosphor cuối cùng thì tách ra một phân tử phosphat vô cơ (Pi), còn lại là Adenosin Diphosphat (ADP) và có 12kcal/mol được giải phóng. Quá trình ngược lại tổng hợp ATP từ ADP và Pi cũng phải cung cấp cho ADP một lượng năng lượng 12Kcal/mol.

- ATP là hợp chất cao năng gồm: Bazơ nitơ ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat.

⟶⟶ Liên kết giữa 2 nhóm phôtphat cuối cùng dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng.

Trong tế bào, năng lượng trong ATP được sử dụng vào các việc chính như:

- Tổng hợp nén các chất hóa học cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra các prôtêin với tốc độ cao có thể tiêu tốn tới 75% lượng ATP mà tế bào tạo ra.

- Vận chuyển các chất qua màng: Vận chuyển chủ động tiêu tốn nhiều năng lượng.

Ví dụ, tế bào thận của người cần sử dụng tới 80% lượng ATP được tế bào sản sinh ra để vận chuyển các chất qua màng trong quá trình lọc máu.

- Sinh công cơ học: Sự co của các tế bào cơ tim và cơ xương tiêu tốn một lượng ATP khổng lồ. Khi ta nâng một vật nặng, gần như toàn bộ ATP của tế bào cơ bắp phải được huy động tức thì.

3. Chuyển hóa năng lượng

Chuyển hóa năng lượng là quá trình biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Trong vật lý, năng lượng là một đại lượng cung cấp khả năng thực hiện công việc hoặc cung cấp nhiệt. Ngoài khả năng chuyển hóa, theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng có thể truyền đến một vị trí hoặc vật thể khác, nhưng nó không thể được tạo ra hoặc bị phá hủy.

Năng lượng có thể được sử dụng trong các quá trình tự nhiên hoặc để cung cấp một số dịch vụ cho xã hội như sưởi ấm, làm lạnh, chiếu sáng hoặc thực hiện công việc cơ khí để vận hành máy móc.

Ví dụ: Để sưởi ấm một ngôi nhà, lò đốt nhiên liệu, mà thế năng hóa học của chúng được chuyển thành nhiệt năng, sau đó được chuyển đến không khí của ngôi nhà để tăng nhiệt độ của nó.

4. Chuyển hóa vật chất

- Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong tế bào giúp tế bào thực hiện các đặc tính đặc trưng của sự sống như sinh trưởng, phát triển, cảm ứng, sinh sản,…Chuyển hóa vật chất luôn kèm theo chuyển hóa năng lượng.

- Chuyển hóa vật chất gồm 2 mặt:

+ Quá trình đồng hóa: tổng hợp chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản kèm theo tích lũy năng lượng trong các hợp chất đó.

+ Quá trình dị hóa: phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.

5. Năng lượng trong cơ thể là gì?

Năng lượng là nhiên liệu cần thiết cho quá trình sống, tăng trưởng, vận động và tiêu hóa thức ăn. Các chất sinh năng lượng sẽ tham gia vào các chu trình chuyển hóa khác nhau bên trong tế bào, thực chất là phản ứng oxy hóa các chất sinh năng lượng để tạo nên các chất chuyển hóa và kèm theo đó là các dạng năng lượng khác nhau, thường nhất là ở dạng nhiệt năng. Năng lượng này dùng làm cơ sở cho hoạt động tế bào, từ đó là cơ sở cho hoạt động của các cơ quan trong cơ thể.

6. Cơ thể tiêu hao năng lượng như thế nào?

Mức năng lượng mà cơ thể hấp thu được cần phải cân bằng với năng lượng tiêu hao cho việc duy trì sự sống và hoạt động. Sự hấp thu và tiêu hao năng lượng ở người trưởng thành khỏe mạnh về cơ bản là cân bằng, được thể hiện chủ yếu ở mức cố định tương đối về trọng lượng cơ thể.

Nếu hấp thu năng lượng lớn hơn tiêu hao thì trọng lượng cơ thể sẽ tăng lên. Nếu hấp thu năng lượng nhỏ hơn tiêu hao thì trọng lượng sẽ giảm xuống.

Cơ thể hàng ngày tiêu hao năng lượng vào 3 mục đích:

- Những hoạt động sinh nhiệt: là năng lượng sử dụng cho quá trình tiêu hóa, sự hấp thụ của đường ruột, chứa thức ăn của dạ dày… Phần này chỉ chiếm khoảng 10% trên tổng số năng lượng tiêu thụ của cơ thể.

- Những hoạt động cơ bản của cơ thể: là năng lượng cung cấp cho những hoạt động như hít thở, hoạt động của các cơ quan, tế bào… Chúng chiếm tới 60 – 70% năng lượng tiêu thụ của cơ thể.

- Những hoạt động vật lý: đây là năng lượng dùng cho những sinh hoạt hàng ngày của chúng ta như đi lại, chơi thể thao, làm việc… 20 – 30% là năng lượng mà dành cho những hoạt động này. Chúng ta chỉ có thể tác động vào phần này để cân bằng lượng năng lượng cho cơ thể.

--------------------------

Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Nêu ví dụ về các dạng năng lượng trong tế bào. Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Trắc nghiệm môn Sinh học lớp 10, Giải bài tập Sinh học 10, Sinh học 10 Chân trời sáng tạo, Chuyên đề Sinh học lớp 10, Tài liệu học tập lớp 10, ngoài ra các bạn học sinh có thể tham khảo thêm Sinh học 10 Cánh Diều và Sinh học 10 Kết nối tri thức lớp 10 mới nhất được cập nhật.