Bài học

Trao đổi chất là gì?

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em nêu được khái niệm trao đổi chất, chỉ ra ba giai đoạn lấy vào – biến đổi – thải ra trong một chuỗi trao đổi chất, và xác định đúng chất nào cơ thể lấy vào, biến đổi bên trong, hay thải ra ở cả thực vật lẫn con người.

Kiến thức nền cần nhớ

Ở Tiểu học, em từng học rằng cây cần nước, ánh sáng, không khí để sống, còn con người cần ăn uống, hít thở mỗi ngày (prior-grade review). Lớp 6, em đã biết mọi cơ thể sống đều được cấu tạo từ tế bào, và tế bào là đơn vị nhỏ nhất thực hiện đầy đủ các hoạt động sống (prior-grade review). Bài này gọi đúng tên cho chuỗi hoạt động lấy chất, biến đổi chất, thải chất mà em đã quen thuộc từ nhỏ: trao đổi chất.

Khởi động

Một chậu cây trong phòng kín, không mở cửa, không tưới nước, để yên một tuần — cây có còn xanh tươi như ban đầu không? Một người bị bịt kín mũi và miệng chỉ trong vài phút thôi, cơ thể có chịu được không? Điều gì chung giữa hai tình huống này khiến cả cây lẫn người đều gặp nguy hiểm?

Kiến thức trọng tâm

Trao đổi chất là quá trình cơ thể sống liên tục lấy các chất cần thiết từ môi trường, biến đổi chúng thành chất và năng lượng cơ thể có thể dùng được, rồi thải các chất không cần đến ra ngoài. Ba giai đoạn này — lấy vào, biến đổi, thải ra — nối tiếp nhau không ngừng nghỉ, hệt như một dòng chảy chứ không phải một hành động xảy ra rồi kết thúc. Chừng nào cơ thể còn sống, chuỗi ba giai đoạn ấy còn tiếp diễn; nó chỉ dừng lại đúng lúc sự sống chấm dứt.

Ở một cây lúa, giai đoạn lấy vào gồm nước và muối khoáng hút qua rễ, khí carbon dioxide hút qua khí khổng trên lá, cùng ánh sáng mặt trời hấp thụ qua diệp lục. Giai đoạn biến đổi diễn ra ngay trong tế bào lá: quang hợp dùng nước, khí carbon dioxide và ánh sáng để tổng hợp nên chất hữu cơ nuôi toàn cây, còn hô hấp tế bào biến đổi một phần chất hữu cơ đó để giải phóng năng lượng cho các hoạt động sống. Giai đoạn thải ra gồm khí oxygen dư sinh ra từ quang hợp, hơi nước thoát qua khí khổng, và khí carbon dioxide sinh ra từ hô hấp tế bào.

Ở một người, giai đoạn lấy vào gồm thức ăn, nước uống qua đường tiêu hoá và khí oxygen qua đường hô hấp. Giai đoạn biến đổi diễn ra trong hệ tiêu hoá và trong từng tế bào: hệ tiêu hoá cắt nhỏ thức ăn thành các chất đơn giản, tế bào dùng oxygen để giải phóng năng lượng từ các chất đó qua hô hấp tế bào. Giai đoạn thải ra gồm khí carbon dioxide và hơi nước qua đường hô hấp, chất cặn bã qua đường tiêu hoá, và các chất thải hoà tan trong nước tiểu, mồ hôi. Nhìn hai ví dụ cạnh nhau, em thấy tên các chất lấy vào và thải ra ở cây với người khác hẳn nhau, nhưng cấu trúc ba giai đoạn thì giống hệt.

Ba giai đoạn này diễn ra liên tục không ngừng ở bất kỳ cơ thể sống nào, dù chất cụ thể lấy vào và thải ra khác nhau giữa các loài.

Cùng một loại khí — carbon dioxide — vừa là chất thải của hô hấp tế bào vừa là chất lấy vào của quang hợp; vị trí của một chất trong sơ đồ phụ thuộc vào quá trình đang xét.

Ví dụ

Xác định ba giai đoạn trao đổi chất ở một chậu cây cảnh

1
Bạn Minh trồng một chậu cây cảnh trên bàn học, hằng ngày tưới nước và đặt cây gần cửa sổ có ánh sáng. Em hãy chỉ ra chất cây lấy vào, biến đổi bên trong, và thải ra trong một ngày.
2
Cây lấy nước và một lượng nhỏ muối khoáng hoà tan qua rễ, khí carbon dioxide qua khí khổng trên lá, và ánh sáng qua diệp lục trong lá.
3
Trong tế bào lá, quang hợp dùng nước, khí carbon dioxide và ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ; đồng thời hô hấp tế bào biến đổi một phần chất hữu cơ ấy thành năng lượng nuôi các hoạt động của cây.
4
Cây thải khí oxygen dư ra từ quang hợp, hơi nước thoát qua khí khổng, và khí carbon dioxide sinh ra từ hô hấp tế bào.
5
Vậy trong một ngày, chậu cây của Minh lấy vào nước, khoáng, CO2 và ánh sáng; biến đổi chúng qua quang hợp và hô hấp tế bào; rồi thải ra O2, hơi nước và CO2 — đúng ba giai đoạn của trao đổi chất.

Ví dụ

Nhận diện dấu hiệu trao đổi chất qua một tình huống thực tế (dạng đề kiểm tra)

1
Một bạn học sinh quan sát thấy: buổi sáng, lá cây trong vườn còn đọng sương; buổi trưa, sương đã biến mất và trên lá xuất hiện những bọt khí nhỏ khi ngâm một cành cây trong nước có ánh sáng. Em hãy giải thích hiện tượng bọt khí bằng khái niệm trao đổi chất, và cho biết bọt khí đó chứa khí gì.
2
Sương tan vào buổi trưa là do nhiệt độ tăng làm nước bốc hơi — đây là một hiện tượng vật lí thuần tuý, không liên quan đến hoạt động sống của cây, nên không phải dấu hiệu trao đổi chất.
3
Bọt khí xuất hiện khi cành cây được chiếu sáng cho thấy cây đang quang hợp mạnh; quang hợp là một phần của giai đoạn biến đổi trong trao đổi chất ở cây, dùng nước và khí carbon dioxide để tạo chất hữu cơ và sinh ra khí oxygen.
4
Khí oxygen sinh ra nhiều hơn lượng hoà tan được trong nước sẽ thoát ra dưới dạng bọt khí nhỏ — khớp với hiện tượng bọt khí chỉ xuất hiện khi có ánh sáng, đúng như đặc điểm giai đoạn thải ra của quang hợp.
5
Vậy bọt khí là khí oxygen — sản phẩm thải ra từ giai đoạn biến đổi (quang hợp) trong trao đổi chất của cây, không phải hiện tượng vật lí như sương tan.

Sai lầm thường gặp

Nhiều bạn nghĩ trao đổi chất chỉ xảy ra khi cơ thể đang 'làm gì đó' rõ rệt như ăn uống hay vận động mạnh. Thực ra trao đổi chất diễn ra liên tục kể cả khi em đang ngồi yên đọc sách hay khi cây đứng im không lay động — tế bào bên trong vẫn không ngừng lấy chất, biến đổi và thải chất, chỉ là mắt thường không nhìn thấy được quá trình đó.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Trao đổi chất là chuỗi ba giai đoạn nối tiếp — lấy chất vào, biến đổi bên trong, thải chất ra ngoài — diễn ra liên tục ở mọi cơ thể sống, từ thực vật đến con người, và chỉ dừng lại khi sự sống kết thúc.

Bài tiếp theo trả lời câu hỏi vì sao chuỗi ba giai đoạn này lại quan trọng đến mức thiếu nó cơ thể không thể tồn tại — cùng nhìn sâu vào vai trò của trao đổi chất đối với sự sống.