Giải Sinh học lớp 10 sách Chân trời sáng tạo, bài 15: Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng

I. Khái niệm tổng hợp các chất trong tế bào
Câu hỏi 1 trang 72: 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).
Giải:
Một số ví dụ về quá trình tổng hợp các chất trong tế bào:

Câu hỏi 2 trang 72: Tại sao nói quá trình tổng hợp các chất song song với tích lũy năng lượng?
Giải:
Quá trình tổng hợp các chất song song với tích lũy năng lượng vì: Trong quá trình tổng hợp có sự hình thành liên kết hóa học giữa các chất phản ứng với nhau để tạo thành sản phẩm. Như vậy, năng lượng có trong liên kết hóa học của các chất phản ứng được tích lũy trong liên kết hóa học của sản phẩm

Luyện tập trang 72: 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?
Giải:
Insulin là hormone có vai trò kích thích tế bào gan và tế bào cơ chuyển hóa glucose thành glycogen dự trữ 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 sẽ được bài tiết theo nước tiểu dẫn đến tình trạng đái tháo đường (bệnh tiểu đường).

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

Giải:
- Nguyên liệu của quang hợp: CO₂, H₂O.
- Sản phẩm của quang hợp: O₂, C₆H₁₂O₆.

Câu hỏi 4 trang 73: 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.

Giải:

Câu hỏi 5 trang 73: Trong pha sáng, quang năng đã được chuyển hóa thành hóa năng như thế nào?
Giải:
Trong pha sáng, quang năng đã được chuyển hóa thành hóa năng bằng cách: Năng lượng ánh sáng được hệ sắc tố hấp thụ sẽ được chuyển vào chuỗi chuyền electron quang hợp để tổng hợp ATP, NADPH.

Câu hỏi 6 trang 73: 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.

Giải:
Chu trình Calvin gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1. Cố định CO₂: CO₂ kết hợp với phân tử ribulose 1,5-bisphosphat (RuBP) dưới tác dụng của enzyme xúc tác rubisco tạo thành 2 phân tử 3 – phosphoglyceric acid (APG).
- Giai đoạn 2. Giai đoạn khử: 3 – phosphoglyceric acid (APG) được phosphoryl hóa nhờ enzyme phosphoglycerate kinase, quá trình này sử dụng năng lượng ATP và giải phóng ADP; sau đó sản phẩm tiếp tục bị khử bởi NADPH thành aldehyde phosphoglyceric (AlPG).
- Giai đoạn 3. Giai đoạn tái tạo chất nhận: Phần lớn AlPG được sử dụng để tái tạo RuBP. Trong loạt phản ứng, khung carbon của 5 phân tử AlPG được sắp xếp lại nhờ 3 phân tử ATP và tạo nên 3 phân tử RuBP để chuẩn bị nhận trở lại nhận 3 phân tử CO₂ {\displaystyle {\ce {CO2}}}và 1 chu trình Calvin mới lại được bắt đầu.

Câu hỏi 7 trang 74: Hãy vẽ sơ đồ thể hiện vai trò cung cấp nguồn dinh dưỡng cho sinh giới của quang hợp.
Giải:
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: Nếu không có ánh sáng thì pha tối có diễn ra được không? Tại sao?
Giải:
Nếu không có ánh sáng thì pha tối không thể diễn ra vì: Pha tối sử dụng nguyên liệu là các sản phẩm hình thành từ pha sáng – pha cần có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng (ATP và NADPH) đồng thời một số enzyme thực hiện pha tối chỉ được hoạt hóa khi có ánh sáng. Do đó, trong điều kiện không có ánh sáng kéo dài, pha tối sẽ không thể diễn ra.

III. Hóa hợp và quang tổng hợp vi khuẩn
Câu hỏi 8 trang 74: 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.
Giải:
a) Đảm bảo sự tuần hoàn của chu trình vật chất trong tự nhiên (chu trình nitrogen) là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrogen.
b) Cung cấp nguồn nitrogen cho thực vật là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrogen.
c) Góp phần làm sạch môi trường nước là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh.
d) Tạo ra các mỏ quặng là vai trò của: Nhóm vi khuẩn oxi hóa sắt.

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

Câu hỏi 10 trang 75: Vai trò của quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn có giống với ở thực vật không? Giải thích.
Giải:
- Vai trò của quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn giống với ở thực vật.
- Giải thích: Ở vi khuẩn, quá trình quang tổng hợp cũng có vai trò cung cấp nguồn chất hữu cơ tạo nên sinh khối cho vi khuẩn đồng thời hấp thụ CO₂ và giải phóng O₂ góp phần điều hòa khí quyển giống với thực vật.

Câu hỏi 11 trang 75: Quá trình quang khử ở vi khuẩn có góp phần làm sạch môi trường nước không? Giải thích.
Giải:
- Quá trình quang khử ở vi khuẩn có góp phần làm sạch môi trường nước.
- Giải thích: Quá trình quang khử của vi khuẩn sử dụng các chất độc có trong môi trường nước (H₂S, S) làm chất cho electron và H⁺. Do đó, quá trình quang khử ở vi khuẩn góp phần làm sạch môi trường nước.

Luyện tập trang 75: Hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen có ý nghĩa gì với quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật?
Giải:
Ý nghĩa của sự hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen với quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật: Nitrogen là một dưỡng chất không thể thiếu đối với thực vật. Trong không khí, nitrogen tồn tại dưới dạng phân tử N₂, đây là khí trơ nên thực vật không sử dụng được. Nhờ hoạt động của vi khuẩn oxi hóa nitrogen mà N₂ được chuyển hóa thành dạng mà cây có thể hấp thụ được (và ), giúp cung cấp nitrogen cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.

Vận dụng trang 75: Hãy đưa ra các bằng chứng để chứng minh rằng: “Tất cả sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào quang hợp”.
Giải:
Quang hợp có vai trò quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất:
- Chất hữu cơ được tạo ra từ quá trình quang hợp cung cấp vật chất và năng lượng cho gần như toàn bộ sự sống trên Trái Đất.
- Quang hợp giải phóng khí O₂ giúp cung cấp O₂ cho sự sống, đồng thời, hấp thụ lượng CO₂ giúp làm giảm hiệu ứng nhà kính, bảo vệ môi trường sống.
- Ngoài ra, các sản phẩm của quá trình quang hợp cấu tạo nên các bộ phận của cơ thể sinh vật, các bộ phận này được dùng làm nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, xây dựng,…

* Bài tập
Bài 1 trang 75. 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.
Giải:
Sử dụng đồng vị phóng xạ (¹⁸O) để nghiên cứu sự di chuyển của nguyên tử oxygen trong quá trình quang hợp:
- Thí nghiệm 1: Đánh dấu ¹⁸O vào nguyên tử oxygen của CO2.
- Thí nghiệm 2: Đánh dấu ¹⁸O vào nguyên tử oxygen của H2O.
Quan sát sự xuất hiện của ¹⁸O trong sản phẩm tạo thành và kết luận:
- Thí nghiệm 1: ¹⁸O xuất hiện trong chất hữu cơ.
- Thí nghiệm 2: ¹⁸O xuất hiện trong O2.
→ Kết luận: O2 được tạo ra trong quá trình quang hợp có nguồn gốc từ H2O.

Bài 2 trang 75. Trong trồng trọt, tại sao người ta thường trồng xen canh các cây ưa sáng và cây ưa bóng?
Giải:
Việc trồng xen canh các cây ưa sáng và cây ưa bóng sẽ giúp tận dụng tối đa nguồn ánh sáng, chất dinh dưỡng trên một diện tích trồng trọt mà vẫn đảm bảo năng suất do cây ưa sáng cần nhiều ánh sáng sẽ ở phía tầng trên còn cây ưa bóng cần ít ánh sáng hơn sẽ ở tầng dưới.