WebLab STEM

Sinh học · 8. Hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào, trao đổi khí và hệ số RQ

Liên hệ phương trình hô hấp với ATP, đo hấp thụ O₂ bằng khí dung kế và suy luận cơ chất từ RQ trong đúng giới hạn.

45 phútPhiên bản nội dung: 2.2
Bắt đầu lộ trình tương tácMở thí nghiệm mô phỏng

Câu hỏi dẫn đường

Một thay đổi thể tích khí nhỏ có thể cho biết tế bào đang sử dụng cơ chất nào như thế nào?

Phạm vi chương trình

GDPT Sinh học 10–11; Cambridge IGCSE 0610 và AS & A Level 9700: respiration, gas exchange và practical skills.

Phạm vi và giới hạn mô hình

RQ gần 1 thường phù hợp hô hấp carbohydrate, gần 0,7 phù hợp lipid và protein có giá trị biến thiên; hỗn hợp cơ chất, hô hấp kị khí, tăng trưởng hoặc điều kiện không ổn định làm suy luận kém chắc chắn. Khí dung kế không đo trực tiếp ATP.

Mục tiêu học tập

  • Phân biệt thông khí, trao đổi khí và hô hấp tế bào.
  • Giải thích vai trò của KOH, bình đối chứng và bể ổn nhiệt trong khí dung kế.
  • Tính RQ = CO₂ tạo ra/O₂ tiêu thụ và diễn giải thận trọng.

Kiến thức cần biết trước

  • Khuếch tán và gradient nồng độ.
  • Ty thể, enzyme và phương trình hóa học.

Kiến thức trọng tâm

Hô hấp hiếu khí

Glucose được oxi hóa qua đường phân, phản ứng nối, chu trình Krebs và phosphoryl hóa oxi hóa; O₂ là chất nhận electron cuối cùng.

Nguyên lý khí dung kế

KOH hấp thụ CO₂ nên giảm thể tích/áp suất khí phản ánh chủ yếu O₂ bị tiêu thụ, sau khi hiệu chỉnh bằng bình đối chứng.

Hệ số hô hấp

RQ = VCO₂/VO₂ khi đo trong cùng điều kiện. Carbohydrate có RQ lý thuyết 1,0; lipid thường gần 0,7 vì cần nhiều O₂ hơn trên mỗi CO₂ tạo ra.

Ví dụ mẫu có giải thích

Sau hiệu chỉnh đối chứng, mẫu tiêu thụ 30 cm³ O₂ và tạo 21 cm³ CO₂. RQ = 21/30 = 0,70, phù hợp với việc lipid là cơ chất chính trong điều kiện hô hấp hiếu khí; đây là suy luận, không phải nhận dạng tuyệt đối.

Ngộ nhận cần tránh

  • Hô hấp tế bào không đồng nghĩa với thở; thở là thông khí còn hô hấp là chuỗi phản ứng giải phóng năng lượng trong tế bào.
  • Hạt nảy mầm vừa hô hấp vừa sinh trưởng; cần nêu điều kiện và thời gian đo khi so sánh tốc độ.
  • KOH nguy hiểm và chỉ dùng để hấp thụ CO₂, không tiếp xúc trực tiếp với sinh vật.

Quy trình thí nghiệm mô phỏng: Khí dung kế và hệ số hô hấp

  1. Đặt cùng khối lượng sinh vật đang hô hấp trong các bình và ngăn cách mẫu khỏi KOH bằng vật liệu phù hợp.
  2. Đặt hệ trong bể ổn nhiệt, chờ cân bằng rồi đo dịch chuyển chất chỉ thị theo thời gian; dùng bình đối chứng không hô hấp.
  3. Hiệu chỉnh số liệu bằng đối chứng; so sánh bình có chất hấp thụ CO₂ với thiết lập phù hợp để suy ra O₂ và CO₂ trước khi tính RQ.

An toàn và lưu ý

  • KOH ăn mòn; thí nghiệm thật cần kính, găng phù hợp, màng chắn và xử lý tràn đổ theo quy trình của giáo viên.
  • Không dùng động vật có xương sống hoặc làm thiếu oxy sinh vật; ưu tiên hạt nảy mầm và thời gian đo ngắn.

Bằng chứng cần thu thập

  • Bảng thời gian–dịch chuyển đã trừ đối chứng, kèm nhiệt độ, khối lượng mẫu và đơn vị.
  • Phép tính tốc độ hoặc RQ và kết luận có nêu giả định lẫn giới hạn của suy luận cơ chất.
Mở thí nghiệm mô phỏng
📋 Nhúng thí nghiệm này vào bài giảng điện tử (Dành cho Giáo viên & LMS)

Sao chép đoạn mã iframe dưới đây để nhúng mô phỏng tương tác này vào Google Sites, LMS Moodle, Canvas, Microsoft Teams hoặc blog học tập:

<iframe src="https://visuallab.win/bio-lab/?experiment=respirometer&lang=vi" width="100%" height="560" frameborder="0" allow="fullscreen" loading="lazy"></iframe>

Kiểm tra đầu vào

1. O₂ có vai trò nào trong hô hấp hiếu khí?

  1. Chất nhận electron cuối cùng
  2. Nguồn carbon tạo glucose
  3. Enzyme xúc tác đường phân
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Chất nhận electron cuối cùng

O₂ nhận electron và proton ở cuối chuỗi chuyền electron, tạo nước.

2. KOH trong khí dung kế dùng để làm gì?

  1. Hấp thụ CO₂
  2. Tạo O₂
  3. Cung cấp glucose
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Hấp thụ CO₂

Loại CO₂ giúp sự giảm khí phản ánh O₂ tiêu thụ.

3. Vì sao cần bể ổn nhiệt?

  1. Giảm thay đổi thể tích khí do nhiệt độ
  2. Làm KOH vô hại
  3. Loại bỏ đối chứng
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Giảm thay đổi thể tích khí do nhiệt độ

Nhiệt độ làm đổi thể tích/áp suất khí và tốc độ enzyme.

Luyện tập vận dụng

1. Mẫu tạo 24 cm³ CO₂ và dùng 24 cm³ O₂. RQ bằng?

  1. 1,00
  2. 0,50
  3. 24
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 1,00

RQ = 24/24 = 1,00, phù hợp chủ yếu với carbohydrate trong điều kiện đã nêu.

2. Một bình giảm tương đương 12 cm³ O₂ trong 30 phút với 4,0 g hạt. Tốc độ riêng bằng?

  1. 0,10 cm³ g⁻¹ min⁻¹
  2. 1,0 cm³ g⁻¹ min⁻¹
  3. 90 cm³ g⁻¹ min⁻¹
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 0,10 cm³ g⁻¹ min⁻¹

12/(30×4,0) = 0,10 cm³ g⁻¹ min⁻¹.

3. Nếu cả bình thí nghiệm và đối chứng cùng dịch chuyển giống nhau, kết luận tốt nhất là?

  1. Biến đổi có thể do nhiệt độ hoặc áp suất nền, chưa chứng minh O₂ bị tiêu thụ
  2. Mẫu chắc chắn hô hấp nhanh
  3. RQ chắc chắn bằng 1
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Biến đổi có thể do nhiệt độ hoặc áp suất nền, chưa chứng minh O₂ bị tiêu thụ

Đối chứng giống nhau cho thấy tín hiệu không đặc hiệu cho sinh vật hô hấp.

Nguồn kiểm tra chuyên môn

  1. Cambridge IGCSE Biology 0610 — đề cương và tài liệu chính thức
  2. Cambridge AS & A Level Biology 9700 — đề cương chính thức
  3. OpenStax Biology 2e — sinh học nền tảng đã bình duyệt

Nội dung được duy trì theo các nguồn trích dẫn bên dưới. Mô phỏng là mô hình học tập và không thay thế quy trình an toàn của phòng thí nghiệm thực.

Đơn vị xuất bản nội dung
WebLab STEM
Phụ trách kỹ thuật
Đức Tiến — Kỹ sư Điều khiển và Tự động hóa