I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng

a) Trao đổi chất là gì?

Trao đổi chất là quá trình cơ thể sinh vật lấy các chất từ môi trường bên ngoài, biến đổi chúng thành những chất cần thiết cho cơ thể đồng thời tạo ra năng lượng phục vụ cho các hoạt động sống, sau đó trả lại cho môi trường các chất thải.

Trao đổi chất diễn ra ở hai cấp độ:

• Cấp độ cơ thể: Quá trình cơ thể lấy các chất (thức ăn, nước, muối khoáng, khí oxi) từ môi trường ngoài vào, đồng thời thải các chất không cần thiết (khí cacbonic, nước tiểu, mồ hôi,…) ra ngoài môi trường. Đây chủ yếu là quá trình vận chuyển các chất giữa cơ thể và môi trường.
• Cấp độ tế bào: Quá trình các chất dinh dưỡng và khí oxi được đưa đến tế bào, tại đây các chất được phân giải hoặc tổng hợp để tạo năng lượng và các chất mới. Đây là nơi các chất được biến đổi triệt để hơn, là cơ sở cho trao đổi chất ở cấp độ cơ thể.

Hệ tuần hoàn (máu và nước mô) đóng vai trò là cầu nối trung gian giữa trao đổi chất ở cấp độ cơ thể và cấp độ tế bào. Máu và nước mô vận chuyển chất dinh dưỡng cùng khí oxi đến tế bào, đồng thời mang các chất thải từ tế bào đến các cơ quan bài tiết để thải ra ngoài.

Trong quá trình trao đổi chất ở tế bào:

• Máu và nước mô cung cấp cho tế bào khí oxi và chất dinh dưỡng.
• Tế bào trả lại cho máu và nước mô khí cacbonic và các chất thải.
• Khí cacbonic theo mạch máu đến phổi để thải ra ngoài.
• Các sản phẩm phân huỷ khác được đưa đến cơ quan bài tiết (thận, da,…) để loại bỏ.

b) Chuyển hoá năng lượng là gì?

Chuyển hoá năng lượng là sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác trong cơ thể sinh vật.

Ví dụ:

• Quang năng → Hoá năng (quang hợp ở thực vật).
• Hoá năng → Cơ năng + Nhiệt năng (hô hấp tế bào, vận động cơ thể).

Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng luôn diễn ra gắn liền với nhau: khi các chất được biến đổi trong tế bào thì năng lượng cũng được chuyển hoá theo.

c) Đồng hoá và dị hoá

Trong tế bào, chuyển hoá vật chất và năng lượng gồm hai quá trình đối lập nhau:

Hai quá trình này đối lập nhưng thống nhất: đồng hoá cung cấp nguyên liệu cho dị hoá, dị hoá cung cấp năng lượng cho đồng hoá.

Năng lượng giải phóng trong quá trình dị hoá cuối cùng đều biến thành nhiệt năng.

Mối quan hệ đồng hoá – dị hoá theo lứa tuổi:

• Trẻ em, thiếu niên: đồng hoá mạnh hơn dị hoá (cơ thể đang lớn, cần tổng hợp nhiều chất).
• Người cao tuổi: dị hoá mạnh hơn đồng hoá (cơ thể lão hoá, phân giải nhiều hơn tổng hợp).

d) Chuyển hoá cơ bản

Chuyển hoá cơ bản là năng lượng mà cơ thể tiêu dùng khi ở trạng thái hoàn toàn nghỉ ngơi. Năng lượng này dùng để duy trì các hoạt động sống cơ bản như hô hấp, tuần hoàn máu, duy trì thân nhiệt,…

Chuyển hoá vật chất và năng lượng trong cơ thể chịu sự điều khiển của hai hệ cơ quan: hệ thần kinh và hệ nội tiết.

2. Vai trò của trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng

Mọi cơ thể sống đều không ngừng trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng với môi trường. Khi trao đổi chất dừng lại thì sinh vật sẽ chết. Do đó, trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng có vai trò đảm bảo cho sinh vật tồn tại.

Cụ thể, trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng giúp cơ thể:

• Sinh trưởng và phát triển: Các chất hữu cơ được tổng hợp trong quá trình trao đổi chất cung cấp nguyên liệu xây dựng tế bào và cơ thể, giúp cơ thể lớn lên.
• Sinh sản: Cung cấp nguyên liệu và năng lượng để tạo ra các cơ thể con.
• Cảm ứng và vận động: Quá trình chuyển hoá năng lượng tạo ra năng lượng dễ sử dụng cung cấp cho các hoạt động cảm ứng và vận động.

3. Các hệ cơ quan tham gia trao đổi chất

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Khái niệm trao đổi chất, chuyển hoá năng lượng và vai trò

Phương pháp chung:

• Trao đổi chất: lấy chất từ môi trường → biến đổi → tạo năng lượng + trả chất thải.
• Chuyển hoá năng lượng: biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
• Hai quá trình luôn gắn liền nhau, giúp sinh vật tồn tại, sinh trưởng, phát triển, sinh sản, cảm ứng, vận động.

Ví dụ 1

Đề bài: 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

Lời giải:

Trao đổi chất bao gồm các quá trình lấy chất từ môi trường, biến đổi chúng trong cơ thể và thải chất ra ngoài. Xét từng đáp án:

• a) Phân giải protein trong tế bào: đây là quá trình biến đổi chất bên trong tế bào → thuộc trao đổi chất.
• b) Bài tiết mồ hôi: đây là quá trình thải chất ra ngoài → thuộc trao đổi chất.
• c) Vận chuyển thức ăn từ miệng xuống dạ dày: đây chỉ là sự di chuyển cơ học, chưa có sự biến đổi hay trao đổi chất thực sự.
• d) Lấy carbon dioxide và thải oxygen ở thực vật: đây là trao đổi khí trong quang hợp → thuộc trao đổi chất.

Đáp án: a, b, d

Ví dụ 2

Đề bài: Sự biến đổi nào sau đây là chuyển hóa năng lượng trong cơ thể sinh vật?

a) Quang năng → Hóa năng b) Điện năng → Nhiệt năng c) Hóa năng → Nhiệt năng d) Điện năng → Cơ năng

Lời giải:

Chuyển hoá năng lượng trong cơ thể sinh vật là sự biến đổi giữa các dạng năng lượng diễn ra bên trong sinh vật.

• a) Quang năng → Hoá năng: xảy ra trong quang hợp ở thực vật → đúng, thuộc chuyển hoá năng lượng trong cơ thể.
• b) Điện năng → Nhiệt năng: xảy ra ở thiết bị điện (bàn là, bếp điện), không phải trong cơ thể sinh vật.
• c) Hoá năng → Nhiệt năng: xảy ra khi cơ thể phân giải chất hữu cơ tạo nhiệt → đúng, thuộc chuyển hoá năng lượng trong cơ thể.
• d) Điện năng → Cơ năng: xảy ra ở động cơ điện, không phải trong cơ thể sinh vật.

Đáp án: a và c

Dạng 2: Trao đổi chất ở cấp độ cơ thể và tế bào, đồng hoá – dị hoá

Phương pháp chung:

• Trao đổi chất diễn ra ở 2 cấp độ: cơ thể (trao đổi với môi trường ngoài) và tế bào (biến đổi chất bên trong tế bào).
• Hệ tuần hoàn là cầu nối trung gian.
• Nước mô là môi trường trao đổi chất trực tiếp với tế bào.
• Đồng hoá: tổng hợp chất + tích luỹ năng lượng. Dị hoá: phân giải chất + giải phóng năng lượng.
• Trẻ em: đồng hoá > dị hoá. Người cao tuổi: dị hoá > đồng hoá.

Ví dụ 1

Đề bài: Hệ cơ quan nào là cầu nối trung gian giữa trao đổi chất ở cấp độ tế bào và trao đổi chất ở cấp độ cơ thể?

A. Hệ tiêu hoá B. Hệ hô hấp C. Hệ bài tiết D. Hệ tuần hoàn

Lời giải:

Hệ tiêu hoá có nhiệm vụ tiêu hoá thức ăn thành chất dinh dưỡng. Hệ hô hấp trao đổi khí oxi và cacbonic. Hệ bài tiết thải các chất dư thừa ra ngoài. Các hệ này đều hoạt động ở cấp độ cơ thể.

Hệ tuần hoàn (máu, nước mô) đóng vai trò vận chuyển chất dinh dưỡng và khí oxi từ các cơ quan (tiêu hoá, hô hấp) đến tế bào, đồng thời mang chất thải từ tế bào đến cơ quan bài tiết. Vì vậy, hệ tuần hoàn là cầu nối giữa hai cấp độ trao đổi chất.

Đáp án: D. Hệ tuần hoàn

Ví dụ 2

Đề bài: Đối tượng nào dưới đây có quá trình dị hoá diễn ra mạnh mẽ hơn quá trình đồng hoá?

A. Người cao tuổi B. Thanh niên C. Trẻ sơ sinh D. Thiếu niên

Lời giải:

• Trẻ sơ sinh, thiếu niên, thanh niên: cơ thể đang trong giai đoạn sinh trưởng và phát triển, cần tổng hợp nhiều chất mới để xây dựng tế bào và cơ thể → đồng hoá mạnh hơn dị hoá.
• Người cao tuổi: cơ thể đã ngừng phát triển, bắt đầu lão hoá, các tế bào bị phân huỷ nhiều hơn được tạo mới → dị hoá mạnh hơn đồng hoá.

Đáp án: A. Người cao tuổi

Ví dụ 3

Đề bài: Phân biệt trao đổi chất ở cấp độ cơ thể với trao đổi chất ở cấp độ tế bào.

Lời giải:

• Cấp độ cơ thể: Chủ yếu là quá trình vận chuyển các chất từ môi trường ngoài vào cơ thể (qua hệ tiêu hoá, hệ hô hấp) và thải các chất từ cơ thể ra môi trường (qua hệ bài tiết, hệ hô hấp). Trao đổi chất ở cấp độ cơ thể tạo điều kiện cho trao đổi chất ở cấp độ tế bào diễn ra.
• Cấp độ tế bào: Các chất dinh dưỡng và khí oxi được đưa đến tế bào, tại đây chúng được phân giải triệt để hơn để tạo năng lượng (dị hoá) hoặc tổng hợp thành chất mới (đồng hoá). Trao đổi chất ở cấp độ tế bào là cơ sở cho trao đổi chất ở cấp độ cơ thể.

Dạng 3: Vận dụng giải thích hiện tượng thực tế

Phương pháp chung:

Dựa vào kiến thức về trao đổi chất, chuyển hoá năng lượng, đồng hoá – dị hoá và vai trò của các hệ cơ quan để giải thích các hiện tượng trong đời sống.

Ví dụ 1

Đề bài: Nếu bắt giun đất để lên mặt đất khô, giun sẽ nhanh chóng bị chết. Tại sao?

Lời giải:

Giun đất hô hấp (trao đổi khí) qua da. Da giun cần luôn ẩm ướt để quá trình trao đổi khí diễn ra bình thường.

Khi đặt giun lên mặt đất khô, da giun bị khô đi, đồng thời giun bị tăng quá trình bài tiết nước qua da. Giun mất nước nhanh chóng, dẫn đến thiếu nước nghiêm trọng, quá trình trao đổi chất không thể diễn ra bình thường, nên giun chết.

Ví dụ 2

Đề bài: Tại sao chúng ta phải tắm gội, giữ vệ sinh cơ thể?

Lời giải:

Trong quá trình sống, cơ thể không ngừng trao đổi chất. Một phần các chất thải, chất độc hại và chất dư thừa được bài tiết ra ngoài qua da (mồ hôi), qua thận (nước tiểu), qua ruột (phân).

Các chất thải bài tiết qua da (mồ hôi, bã nhờn, tế bào chết) có thể đọng lại trên bề mặt cơ thể, tạo môi trường cho vi khuẩn phát triển, gây mùi hôi và bệnh ngoài da.

Vì vậy, cần tắm gội thường xuyên để:

• Làm sạch cơ thể, loại bỏ chất thải đọng trên da.
• Giữ cho da sạch sẽ, tạo điều kiện cho quá trình bài tiết qua da diễn ra tốt hơn.
• Ngăn ngừa vi khuẩn phát triển, bảo vệ sức khoẻ.

Ví dụ 3

Đề bài: Chuyển hóa vật chất và năng lượng có ý nghĩa như thế nào với sinh vật?

Lời giải:

Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng là hai quá trình diễn ra song song, gắn liền với nhau trong cơ thể sinh vật. Chúng có ý nghĩa vô cùng quan trọng:

• Giúp cơ thể thực hiện được các hoạt động sống cơ bản.
• Đảm bảo cho sinh vật tồn tại, phát triển (khi trao đổi chất dừng lại thì sinh vật chết).
• Cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho sinh trưởng, phát triển, sinh sản, cảm ứng và vận động.

III. SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Trao đổi chất

• 1.1. Lấy chất từ môi trường → biến đổi → tạo năng lượng + thải chất
• 1.2. Hai cấp độ:
  • Cấp cơ thể: trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường ngoài
  • Cấp tế bào: biến đổi chất bên trong tế bào (đồng hoá + dị hoá)
• 1.3. Hệ tuần hoàn: cầu nối trung gian giữa hai cấp độ

2. Chuyển hoá năng lượng

• 2.1. Biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác
• 2.2. Ví dụ: quang năng → hoá năng; hoá năng → cơ năng + nhiệt năng

3. Đồng hoá và dị hoá

• 3.1. Đồng hoá: tổng hợp chất + tích luỹ năng lượng
• 3.2. Dị hoá: phân giải chất + giải phóng năng lượng
• 3.3. Hai quá trình đối lập nhưng thống nhất
• 3.4. Trẻ em: đồng hoá > dị hoá; Người cao tuổi: dị hoá > đồng hoá

4. Chuyển hoá cơ bản

• 4.1. Năng lượng tiêu dùng khi cơ thể hoàn toàn nghỉ ngơi
• 4.2. Duy trì hoạt động sống cơ bản (hô hấp, tuần hoàn, thân nhiệt)

5. Vai trò

• 5.1. Đảm bảo sinh vật tồn tại
• 5.2. Giúp sinh trưởng, phát triển, sinh sản
• 5.3. Cung cấp năng lượng cho cảm ứng, vận độngIV. SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu