Giáo án Bài 14. Phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào

HS huy động kiến thức về nhu cầu năng lượng và oxygen của sinh vật sống, nêu được vấn đề: vì sao O₂ trong bình kín có hạt nảy mầm có thể giảm dù không có động vật.

GV đưa tình huống: hai bình kín, bình A đựng hạt đang nảy mầm, bình B đựng hạt đã luộc chín. Sau một thời gian, nồng độ O₂ trong bình A giảm. HS trả lời câu hỏi: (1) Hạt đang nảy mầm có sống không, có cần năng lượng không? (2) Năng lượng đó lấy từ đâu? (3) Vì sao bình B không có hiện tượng tương tự? HS dự đoán và ghi vào vở, sau đó xem ví dụ về hô hấp của hạt trên học liệu NeoEdu.

• Câu trả lời dự kiến: (1) Hạt đang nảy mầm là cơ thể sống, cần năng lượng cho các hoạt động sống. (2) Năng lượng lấy từ việc phân giải chất hữu cơ dự trữ trong hạt. (3) Hạt đã luộc chín không còn sống nên không hô hấp, O₂ không bị tiêu thụ.
• Vấn đề cần giải quyết: hô hấp tế bào có diễn ra ở thực vật không? Quá trình này phân giải chất gì và tạo ra gì?

HS nêu được vị trí, sản phẩm và vai trò của đường phân; giải thích được vai trò của ti thể, chu trình Krebs, chuỗi truyền electron và O₂ trong hô hấp hiếu khí ở tế bào nhân thực.

HS làm việc theo nhóm 4 để hoàn thành Phiếu học tập số 1, phần A (đường phân và hô hấp hiếu khí). Câu hỏi: (1) Đường phân diễn ra ở đâu, tạo sản phẩm gì và thu ròng bao nhiêu ATP cho mỗi glucose? (2) Khi có đủ O₂, pyruvate được chuyển đi đâu? (3) Chu trình Krebs và chuỗi truyền electron diễn ra ở đâu và liên quan đến điều gì? (4) Vì sao O₂ là chất cần thiết trong hô hấp hiếu khí?

• Sơ đồ: glucose → (đường phân, tế bào chất) → pyruvate + 2 ATP ròng/glucose → (có O₂, vào ti thể) oxy hóa pyruvate → chu trình Krebs → chuỗi truyền electron → ATP; O₂ nhận electron cuối cùng và tạo nước.
• Phương trình tổng quát: $\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O}$ (một phần năng lượng chuyển sang ATP).
• Kết luận HS rút ra: đường phân diễn ra ở tế bào chất, không cần trực tiếp ti thể; hô hấp hiếu khí cần ti thể, chu trình Krebs và chuỗi truyền electron; O₂ là chất nhận electron cuối.
• Lưu ý: không gán một tổng ATP cố định cho mọi tế bào, vì số ATP thực tế phụ thuộc loại tế bào và điều kiện.

HS giải thích được vai trò của lên men trong việc tái sinh NAD⁺ để đường phân tiếp tục khi không dùng chuỗi hô hấp; so sánh được hiệu suất ATP của lên men với hô hấp hiếu khí.

HS làm việc theo cặp đôi, hoàn thành Phiếu học tập số 1, phần B. Câu hỏi: (1) Khi không có chuỗi hô hấp, NAD⁺ được lấy lại bằng cách nào? (2) Vì sao cần tái sinh NAD⁺ để đường phân tiếp tục? (3) So sánh điều kiện và lượng ATP của lên men với hô hấp hiếu khí. (4) Nêu một ví dụ lên men trong đời sống (làm sữa chua, ủ rượu, ủ chua thức ăn).

• Lên men tái sinh NAD⁺ (chất nhận electron trong đường phân) để đường phân tiếp tục khi không có chuỗi hô hấp.
• Hiệu suất ATP của lên men thấp hơn hô hấp hiếu khí vì năng lượng trong chất hữu cơ chưa được giải phóng hết.
• Bảng so sánh HS hoàn thành: điều kiện (không O₂ / có O₂), chất nhận electron, ti thể có tham gia không, hiệu suất ATP (thấp hơn / cao hơn).
• Ví dụ đời sống: làm sữa chua, ủ rượu, ủ chua thức ăn.

HS nêu được nguồn năng lượng và đặc điểm của quang hợp và hóa tổng hợp; giải thích được vai trò của pha sáng, nguồn gốc O₂ và vị trí cố định CO₂.

HS làm việc nhóm 4 trên khăn trải bàn chia ba vùng, hoàn thành Phiếu học tập số 2. Nội dung: (1) Quang hợp dùng năng lượng nào để tạo chất hữu cơ? (2) Pha sáng diễn ra ở đâu, tạo ATP và NADPH, giải phóng O₂ từ đâu? (3) Cố định CO₂ diễn ra ở đâu? (4) Hóa tổng hợp dùng năng lượng nào và có dùng ánh sáng không? (5) Quan hệ giữa quang hợp và hô hấp: vật chất nào được trao đổi? Các cơ chế có giống nhau không?

• Quang hợp: dùng năng lượng ánh sáng; pha sáng ở thylakoid tạo ATP, NADPH và giải phóng O₂ từ nước; cố định CO₂ diễn ra ở chất nền lục lạp.
• Hóa tổng hợp: dùng năng lượng từ oxy hóa chất vô cơ, không dùng ánh sáng.
• Quan hệ với hô hấp: quan hệ vật chất (quang hợp tạo chất hữu cơ và O₂ cho hô hấp; hô hấp tạo CO₂ và nước có thể dùng cho quang hợp), nhưng enzyme, vị trí và cơ chế của hai quá trình khác nhau.
• Bảng so sánh ba quá trình (nguồn năng lượng, vị trí chính, sản phẩm liên quan O₂) đã hoàn thành.

HS củng cố kiến thức về đường phân, lên men, quang hợp và hóa tổng hợp qua các câu hỏi trắc nghiệm và ghép đôi.

HS làm nhanh các bài tập 1 đến 6 trong bài tập tương tác NeoEdu (hoặc giơ thẻ A/B/C, Đúng/Sai khi không có thiết bị). Đề gồm: (1) Đường phân ở tế bào nhân thực diễn ra chủ yếu ở đâu? A. Nhân con; B. Tế bào chất; C. Chất nền lục lạp. (2) Oxygen giải phóng trong quang hợp có nguồn từ đâu? A. CO₂ trực tiếp; B. Glucose dự trữ; C. Nước. (3) Vai trò quan trọng của lên men đối với đường phân? A. Tái sinh NAD⁺; B. Tạo oxygen; C. Nhân đôi ti thể. (4) Nhận định: "Cây chỉ quang hợp, không hô hấp." Đúng hay sai? (5) Theo mô hình đường phân thu ròng 2 ATP mỗi glucose, 7 glucose cho bao nhiêu ATP ròng? (6) Ghép quá trình với nguồn năng lượng/đặc điểm: quang tổng hợp, hóa tổng hợp, hô hấp hiếu khí.

• Đáp án: (1) B – Tế bào chất (đường phân không cần trực tiếp ti thể). (2) C – Nước (pha sáng phân li nước, giải phóng O₂). (3) A – Tái sinh NAD⁺ (NAD⁺ cần cho quá trình oxy hóa trong đường phân). (4) Sai – cây sống cần hô hấp ở cả tế bào quang hợp và không quang hợp. (5) 14 ATP (7 × 2 = 14, chỉ tính đường phân). (6) Quang tổng hợp – năng lượng ánh sáng; hóa tổng hợp – oxy hóa chất vô cơ; hô hấp hiếu khí – O₂ nhận electron cuối.
• Tiêu chí: HS đúng từ 5/6 câu trở lên được xem là nắm vững.

HS trình bày đúng quan hệ giữa quang hợp và hô hấp; phân tích bằng chứng từ thí nghiệm bình kín và nêu được điều kiện cần có để kiểm tra kết luận.

HS làm việc cặp đôi, trả lời hai câu: (7) Nêu quan hệ giữa quang hợp và hô hấp, tránh nói hai quá trình hoàn toàn là cùng một chuỗi phản ứng đảo chiều. (8) Vì sao hạt nảy mầm trong bình kín có thể làm O₂ giảm dù không có động vật? Nêu vai trò của bình đối chứng.

• Câu 7 (thang điểm gợi ý 1 điểm): quan hệ vật chất 0,6 (quang hợp tạo chất hữu cơ và O₂ dùng cho hô hấp; hô hấp tạo CO₂ và nước có thể dùng trong quang hợp); khác cơ chế, vị trí và enzyme 0,4. Không viết "hai quá trình là đảo ngược nhau hoàn toàn".
• Câu 8 (thang điểm gợi ý 1 điểm): hô hấp của hạt 0,5 (hạt sống, oxy hóa chất dự trữ, tiêu thụ O₂, thải CO₂ và tỏa nhiệt); sản phẩm và giới hạn O₂ 0,3 (bình kín không được cung cấp đủ O₂ nên có thể hạn chế hô hấp hiếu khí); đối chứng 0,2 (cần bình đối chứng; không kết luận từ một lần đo nếu thiếu đối chứng).

HS vận dụng kiến thức về hô hấp để thiết kế thí nghiệm kiểm chứng hạt nảy mầm tiêu thụ O₂, có bình đối chứng và tiêu chí kiểm tra kết luận.

HS làm việc nhóm 4, hoàn thành Phiếu học tập số 3: thiết kế thí nghiệm với bình A (hạt đang nảy mầm), bình B (hạt đã luộc chín làm đối chứng), dự đoán kết quả, cách đo và cách kiểm tra kết luận. Đồng thời nêu một ví dụ thực tế về lên men hoặc hô hấp trong đời sống (ủ chua, làm sữa chua, bảo quản nông sản).

• Thiết kế gồm: mục tiêu, biến thay đổi (có/không hạt sống), biến đo (nồng độ O₂, CO₂, nhiệt độ), đối chứng là bình B, số lần lặp lại, dự đoán và cách kết luận.
• Dự đoán đúng: O₂ trong bình A giảm rõ hơn bình B; CO₂ tăng; nhiệt độ bình A tăng nhẹ.
• Kết luận có thể đưa ra: nếu kết quả lặp lại ở nhiều lần đo và có đối chứng thì hạt đang nảy mầm hô hấp và tiêu thụ O₂.
• Ví dụ đời sống: ủ chua thức ăn, làm sữa chua hoặc bảo quản hạt khô để hạn chế hô hấp mạnh.