Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Vai trò của trao đổi chất với cơ thể sống
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em giải thích được vì sao trao đổi chất là điều kiện bắt buộc để duy trì sự sống, phân biệt được một hiện tượng là biểu hiện của trao đổi chất hay chỉ là một biến đổi vật lí thông thường, và nêu được điều xảy ra khi trao đổi chất bị gián đoạn hoặc ngừng hẳn.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã biết trao đổi chất gồm ba giai đoạn lấy vào, biến đổi, thải ra, diễn ra liên tục ở cả thực vật và con người (same-grade bridge). Bài này đi sâu hơn vào lý do vì sao chuỗi ba giai đoạn ấy không thể thiếu, và tại sao không phải mọi biến đổi em quan sát được trong tự nhiên đều là trao đổi chất.
Khởi động
Một quả bóng bay để trong phòng vài ngày sẽ xẹp dần do khí thoát qua lớp cao su — quả bóng có đang trao đổi chất không? Một hạt đậu ngâm nước sẽ nảy mầm, lớn dần thành cây con — hạt đậu có đang trao đổi chất không? Hai hiện tượng nhìn bề ngoài đều là 'biến đổi theo thời gian', nhưng có thực sự giống nhau?
Kiến thức trọng tâm
Trao đổi chất không đơn thuần là một chuỗi phản ứng ngẫu nhiên — nó là điều kiện bắt buộc để cơ thể sống tồn tại, vì ba lý do gắn chặt với nhau. Thứ nhất, trao đổi chất cung cấp nguyên liệu để xây dựng và thay mới tế bào: da người liên tục bong tróc, tế bào mới thay thế tế bào cũ, tất cả đều cần chất từ quá trình lấy vào và biến đổi. Thứ hai, trao đổi chất cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống — từ việc tim đập, cơ co duỗi, đến việc rễ cây hút nước, đều tiêu tốn năng lượng lấy từ quá trình biến đổi chất. Thứ ba, trao đổi chất loại bỏ chất thải và chất độc sinh ra trong quá trình sống — nếu không thải ra, các chất này tích tụ và gây hại ngược lại chính cơ thể.
Không phải mọi biến đổi diễn ra theo thời gian đều là trao đổi chất. Một cục đá tan chảy dưới nắng, một quả bóng bay xẹp dần vì khí thoát qua cao su, một chiếc lá khô rơi rụng do gió thổi — đều là biến đổi vật lí, xảy ra theo quy luật vật lí thông thường, không do một cơ thể sống điều khiển và không phục vụ mục đích duy trì sự sống nào. Ngược lại, một hạt đậu ngâm nước hút nước, dùng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt để nảy mầm, rồi thải khí carbon dioxide qua hô hấp tế bào — đó là trao đổi chất thật sự, vì có một cơ thể sống đang chủ động lấy chất, biến đổi chất, và thải chất để phục vụ chính sự sống của nó.
Khi trao đổi chất của một cơ thể ngừng hẳn, chuỗi phụ thuộc giữa ba giai đoạn kéo theo hậu quả liên tiếp. Không còn lấy chất vào, tế bào thiếu nguyên liệu để biến đổi. Không còn biến đổi chất, tế bào thiếu năng lượng để duy trì hoạt động — từ co cơ đến vận chuyển chất trong tế bào đều cần năng lượng này. Thiếu năng lượng, các hoạt động sống của tế bào ngừng dần, tế bào chết, kéo theo cả cơ thể ngừng hoạt động và chết theo. Đây chính là lý do vì sao một cây bị cắt rời khỏi rễ hay một con vật bị ngạt thở đều chết trong thời gian ngắn: chuỗi trao đổi chất bị cắt đứt ở ngay giai đoạn đầu tiên.
Bốn giai đoạn này diễn ra rất nhanh ở nhiều loài — vài phút với việc ngạt thở ở người, vài giờ đến vài ngày với việc cây thiếu nước.Dấu hiệu phân biệt: trao đổi chất luôn gắn với một cơ thể sống đang chủ động lấy, biến đổi và thải chất để duy trì sự sống của chính nó; biến đổi vật lí xảy ra theo quy luật vật lí, không cơ thể sống nào điều khiển.
Ví dụ
Phân biệt trao đổi chất với biến đổi vật lí
1
Cho hai hiện tượng: (1) một miếng bơ để ngoài trời nắng chảy thành chất lỏng; (2) một cây non trong chậu hút nước, lớn dần và ra thêm lá mới. Hiện tượng nào là trao đổi chất?
2
Miếng bơ tan chảy do nhiệt độ môi trường tăng làm thay đổi trạng thái vật lí của chất béo — không có cơ thể sống nào đang lấy chất, biến đổi chất hay thải chất trong quá trình này.
3
Cây non hút nước và khoáng qua rễ (lấy vào), dùng nước, CO2 và ánh sáng để quang hợp tạo chất hữu cơ giúp cây lớn và ra lá mới (biến đổi), đồng thời thải O2 và hơi nước qua lá (thải ra) — đủ ba giai đoạn của trao đổi chất.
4
Điểm khác biệt mấu chốt là hiện tượng (2) có một cơ thể sống chủ động điều khiển quá trình để phục vụ sự sống của chính nó, còn hiện tượng (1) chỉ là chất bị tác động bởi nhiệt độ bên ngoài.
5
Vậy chỉ hiện tượng (2) — cây non lớn lên — là trao đổi chất; hiện tượng (1) — bơ tan chảy — chỉ là một biến đổi vật lí.
Ví dụ
Giải thích vì sao một con cá bị vớt khỏi nước chết sau ít phút (dạng đề kiểm tra)
1
Một con cá bị vớt ra khỏi nước và để trên bờ. Chỉ sau vài phút, cá ngừng cử động và chết. Em hãy dùng khái niệm trao đổi chất để giải thích hiện tượng này.
2
Cá hô hấp bằng mang, lấy khí oxygen hoà tan trong nước; khi ra khỏi nước, mang cá không còn tiếp xúc với môi trường có oxygen hoà tan phù hợp, nên giai đoạn lấy khí oxygen vào cơ thể bị cắt đứt gần như ngay lập tức.
3
Thiếu oxygen, hô hấp tế bào của cá không thể giải phóng đủ năng lượng từ chất hữu cơ, nên giai đoạn biến đổi chất bên trong tế bào cá bị đình trệ.
4
Thiếu năng lượng, các tế bào — đặc biệt là tế bào cơ và tế bào thần kinh — không còn hoạt động bình thường được, khiến cá ngừng cử động, rồi các cơ quan ngừng hoạt động hoàn toàn.
5
Thời gian cá chết rất nhanh (vài phút) phù hợp với việc thiếu oxygen ảnh hưởng gần như tức thời đến hô hấp tế bào — nhanh hơn nhiều so với việc thiếu nước ở thực vật, vì tế bào động vật thường không dự trữ được oxygen.
6
Vậy cá chết vì trao đổi chất bị cắt đứt ngay từ giai đoạn lấy oxygen vào, kéo theo hô hấp tế bào ngừng, tế bào thiếu năng lượng và cơ thể ngừng hoạt động.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là cho rằng bất kỳ vật nào 'biến đổi theo thời gian' cũng đang trao đổi chất — ví dụ nghĩ rằng một chiếc bánh mì bị mốc là bánh mì đang 'sống' và trao đổi chất. Thực ra bánh mì mốc là do nấm mốc — một cơ thể sống khác — đang trao đổi chất trên bề mặt bánh mì, chứ bản thân chiếc bánh mì không hề trao đổi chất; phải xác định đúng ai là cơ thể sống đang thực hiện quá trình đó.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Trao đổi chất là điều kiện bắt buộc để duy trì sự sống: nó cung cấp nguyên liệu xây dựng tế bào, năng lượng cho hoạt động sống, và loại bỏ chất thải. Một biến đổi chỉ được gọi là trao đổi chất khi có một cơ thể sống đang chủ động lấy, biến đổi và thải chất để phục vụ chính sự sống của nó — không phải mọi biến đổi theo thời gian đều là trao đổi chất.
Bài tiếp theo tập trung vào phần năng lượng trong chuỗi trao đổi chất — năng lượng ấy đến từ đâu, và cơ thể biến đổi nó theo quy luật nào.
Trao đổi chất không đơn thuần là một chuỗi phản ứng ngẫu nhiên — nó là điều kiện bắt buộc để cơ thể sống tồn tại, vì ba lý do gắn chặt với nhau. Thứ nhất, trao đổi chất cung cấp nguyên liệu để xây dựng và thay mới tế bào: da người liên tục bong tróc, tế bào mới thay thế tế bào cũ, tất cả đều cần chất từ quá trình lấy vào và biến đổi. Thứ hai, trao đổi chất cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống — từ việc tim đập, cơ co duỗi, đến việc rễ cây hút nước, đều tiêu tốn năng lượng lấy từ quá trình biến đổi chất. Thứ ba, trao đổi chất loại bỏ chất thải và chất độc sinh ra trong quá trình sống — nếu không thải ra, các chất này tích tụ và gây hại ngược lại chính cơ thể.
Không phải mọi biến đổi diễn ra theo thời gian đều là trao đổi chất. Một cục đá tan chảy dưới nắng, một quả bóng bay xẹp dần vì khí thoát qua cao su, một chiếc lá khô rơi rụng do gió thổi — đều là biến đổi vật lí, xảy ra theo quy luật vật lí thông thường, không do một cơ thể sống điều khiển và không phục vụ mục đích duy trì sự sống nào. Ngược lại, một hạt đậu ngâm nước hút nước, dùng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt để nảy mầm, rồi thải khí carbon dioxide qua hô hấp tế bào — đó là trao đổi chất thật sự, vì có một cơ thể sống đang chủ động lấy chất, biến đổi chất, và thải chất để phục vụ chính sự sống của nó.
Khi trao đổi chất của một cơ thể ngừng hẳn, chuỗi phụ thuộc giữa ba giai đoạn kéo theo hậu quả liên tiếp. Không còn lấy chất vào, tế bào thiếu nguyên liệu để biến đổi. Không còn biến đổi chất, tế bào thiếu năng lượng để duy trì hoạt động — từ co cơ đến vận chuyển chất trong tế bào đều cần năng lượng này. Thiếu năng lượng, các hoạt động sống của tế bào ngừng dần, tế bào chết, kéo theo cả cơ thể ngừng hoạt động và chết theo. Đây chính là lý do vì sao một cây bị cắt rời khỏi rễ hay một con vật bị ngạt thở đều chết trong thời gian ngắn: chuỗi trao đổi chất bị cắt đứt ở ngay giai đoạn đầu tiên.
Một nhầm lẫn thường gặp là cho rằng bất kỳ vật nào 'biến đổi theo thời gian' cũng đang trao đổi chất — ví dụ nghĩ rằng một chiếc bánh mì bị mốc là bánh mì đang 'sống' và trao đổi chất. Thực ra bánh mì mốc là do nấm mốc — một cơ thể sống khác — đang trao đổi chất trên bề mặt bánh mì, chứ bản thân chiếc bánh mì không hề trao đổi chất; phải xác định đúng ai là cơ thể sống đang thực hiện quá trình đó.
Trao đổi chất là điều kiện bắt buộc để duy trì sự sống: nó cung cấp nguyên liệu xây dựng tế bào, năng lượng cho hoạt động sống, và loại bỏ chất thải. Một biến đổi chỉ được gọi là trao đổi chất khi có một cơ thể sống đang chủ động lấy, biến đổi và thải chất để phục vụ chính sự sống của nó — không phải mọi biến đổi theo thời gian đều là trao đổi chất.