Giải Sinh học 10 Bài 4 (Kết nối tri thức): Các nguyên tố hóa học và nước

Giải bài tập Sinh học lớp 10 Bài 4: Các nguyên tố hóa học và nước

Mở đầu trang 23 Sinh học 10: Tìm hiểu sự tương tác giữa các thành phần hóa học của tế bào tạo nên sự sống không chỉ đáp ứng sự tò mò ham hiểu biết của con người mà còn đem lại nhiều ứng dụng thiết thực. Vậy các loại nguyên tố hóa học cấu tạo nên tế bào có gì đặc biệt?

Trả lời:

- Các nguyên tố hóa học cấu tạo nên tế bào của các cơ thể sống là các nguyên tố có trong tự nhiên, trong đó có khoảng 25 – 30 nguyên tố phổ biến và cần thiết. Các nguyên tố này liên kết với nhau tạo nên các chất vô cơ và chất hữu cơ.

- Các nguyên tố cấu tạo nên tế bào có hàm lượng và vai trò không giống nhau. Người ta phân biệt làm 2 loại: nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng.

- Sự tương tác đặc biệt của các phân tử hóa học trong tế bào đã làm xuất hiện các đặc tính nổi trội như khả năng sinh trưởng, sinh sản, cảm ứng,…

Dừng lại và suy ngẫm (trang 23)

Câu hỏi 1 trang 24 Sinh học 10: Học thuyết tế bào hiện đại có những nội dung gì?

Trả lời:

Học thuyết tế bào hiện đại gồm các nội dung:

(1) Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào. Sự sống được tiếp diễn do sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào.

(2) Tế bào là đơn vị nhỏ nhất, đơn vị cơ bản cấu tạo nên tất cả các sinh vật.

(3) Tế bào chỉ được sinh ra từ sự phân chia của các tế bào có trước.

Câu hỏi 2 trang 24 Sinh học 10: Vì sao tế bào được xem là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống?

Trả lời:

- Tế bào là đơn vị cấu trúc của sự sống vì: Mọi cơ thể sống đều được cấu tạo từ tế bào.

- Tế bào là đơn vị chức năng của sự sống vì: Cơ thể có 4 đặc trưng cơ bản gồm trao đổi chất; sinh trưởng; sinh sản và cảm ứng. Cả 4 đặc trưng này đều được tiến hành ở mức độ tế bào. Các hoạt động sống ở cấp độ tế bào là cơ sở nền tảng để thực hiện các hoạt động sống ở cấp độ cơ thể.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 24)

Câu hỏi 1 trang 25 Sinh học 10: Hoàn thành bảng theo mẫu sau:

Trả lời:

Câu hỏi 2 trang 25 Sinh học 10: Tại sao các phân tử có cùng số lượng nguyên tử carbon nhưng lại có đặc tính hóa học khác nhau?

Trả lời:

Các phân tử có cùng số lượng nguyên tử carbon nhưng lại có đặc tính hóa học khác nhau vì:

- Nguyên tử C có 4e hóa trị ở vòng ngoài nên có thể đồng thời tạo 4 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử C khác, hình thành nên bộ khung C đa dạng ngay cả khi có cùng số nguyên tử C.

+ Bộ khung C liên kết với các nguyên tử H tạo khung hidrocarbon có dạng mạch thẳng hoặc mạch vòng, phân nhánh hoặc không phân nhánh. Từ bộ khung hidrocarbon liên kết với các nhóm chức khác nhau tạo nên các hợp chất hữu cơ chủ yếu của tế bào như carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid.

→ Nguyên tử carbon linh hoạt có thể tạo nên các phân tử có cấu trúc và tính chất hóa học khác nhau từ cùng một số lượng nguyên tử (có cùng công thức hóa học).

Dừng lại và suy ngẫm (trang 25)

Câu hỏi 1 trang 27 Sinh học 10: Cấu trúc hóa học của nước quy định các tính chất vật lí nào?

Trả lời:

- Cấu trúc hóa học của nước: 2 nguyên tử H liên kết với 1 nguyên tử O bằng liên kết cộng hóa trị.

- Đặc tính vật lí của nước do cấu trúc hóa học quy định:

+ Nước có tính phân cực do cặp đôi electron dùng chung bị lệch về phía nguyên tử O.

+ Nước có sức căng bề mặt lớn: Các phân tử nước liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen, liên kết hydrogen là liên kết yếu nhưng rất linh động.

+ Nhiệt dung riêng cao: Các phân tử nước liên kết với nhau bằng rất nhiều liên kết hydrogen nên phải cung cấp một lượng nhiệt lớn mới có thể làm tăng nhiệt độ của nước.

+ Phân tử nước hút các phân tử phân cực khác nên nước có khả năng hòa tan nhiều chất.

Câu hỏi 2 trang 27 Sinh học 10: Nước có vai trò như thế nào trong tế bào?

Trả lời:

Vai trò của nước trong tế bào:

- Nước là thành phần cấu tạo nên các tế bào và cơ thể.

- Nhờ có tính phân cực nên nước có khả năng hòa tan nhiều chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào.

- Nước là nguyên liệu của nhiều phản ứng và là môi trường cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào.

- Nước góp phần định hình cấu trúc không gian đặc trưng của nhiều phân tử hữu cơ trong tế bào, đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể.

Câu hỏi 3 trang 27 Sinh học 10: Tại sao hằng ngày chúng ta cần phải uống đủ nước?

Trả lời:

Hằng ngày, chúng ta cần phải uống đủ nước, vì:

- Nước chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể và có vai trò vô cùng quan trọng đối với cơ thể sống như: là thành phần cấu tạo nên các tế bào và cơ thể, có khả năng hòa tan nhiều chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào, là nguyên liệu của nhiều phản ứng và là môi trường cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào, góp phần định hình cấu trúc không gian đặc trưng của nhiều phân tử hữu cơ trong tế bào, đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể.

- Mà lượng lớn trong cơ thể bị hao hụt bởi các hoạt động sống như hoạt động chuyển hóa vật chất và năng lượng, hoạt động bài tiết nước tiểu và mô hôi.

- Bởi vậy, cần uống nước đầy đủ để bù đáp lượng nước đã hao hụt, đảm bảo cho các hoạt động sống của cơ thể được diễn ra bình thường.

Luyện tập và vận dụng (trang 27)

Luyện tập và vận dụng 1 trang 27 Sinh học 10: Nguồn carbon cung cấp cho các tế bào trong cơ thể chúng ta được lấy từ đâu? Giải thích?

Trả lời:

Nguồn carbon cung cấp cho các tế bào trong cơ thể chúng ta được lấy từ thức ăn chúng ta sử dụng hàng ngày. Vì thức ăn được cấu tạo từ chất hữu cơ mà thành phần của các chất hữu cơ thì không thể thiếu C. Khi thức ăn được đưa vào cơ thể sẽ được chuyển hóa thành năng lượng để sử dụng cho các quá trình của tế bào đồng thời thức ăn cũng biến đổi thành các chất đơn giản để trở thành nguyên liệu tham gia tạo nên protein, lipid, nucleic acid cùng một số carbohydrate đặc trưng cho cơ thể.

Luyện tập và vận dụng 2 trang 27 Sinh học 10: Mọi sinh vật đều có thành phần các nguyên tố hóa học trong tế bào về cơ bản giống nhau. Điều này nói lên điều gì về mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật trên Trái Đất?

Trả lời:

Mọi sinh vật đều có thành phần các nguyên tố hóa học trong tế bào về cơ bản giống nhau. Điều này cho thấy các sinh vật trên Trái Đất có chung một nguồn gốc tổ tiên.

Luyện tập và vận dụng 3 trang 27 Sinh học 10: Tại sao khi tìm kiếm sự sống trong vũ trụ, các nhà thiên văn học lại tìm kiếm ở những hành tinh có dấu vết của nước?

Trả lời:

Khi tìm kiếm sự sống trong vũ trụ, các nhà thiên văn học lại tìm kiếm ở những hành tinh có dấu vết của nước vì vai trò vô cùng quan trọng đối với cơ thể sống như: là thành phần cấu tạo nên các tế bào và cơ thể, có khả năng hòa tan nhiều chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào, là nguyên liệu của nhiều phản ứng và là môi trường cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào, góp phần định hình cấu trúc không gian đặc trưng của nhiều phân tử hữu cơ trong tế bào, đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể. Không có nước sẽ không có sự sống.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 4: Các nguyên tố hóa học và nước

I. Khái quát về học thuyết tế bào

Học thuyết tế bào hiện đại bao gồm ba nội dung sau:

Tất cả mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hay nhiều tế bào. Sự sống được tiếp diễn do có sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào.

Tế bào là đơn vị nhỏ nhất, đơn vị cấu trúc và chức năng cấu tạo nên mọi cơ thể sinh vật.

Tế bào chỉ được sinh ra từ sự phân chia các tế bào có trước.

II. Các nguyên tố hóa học trong tế bào

Nguyên tố thiết yếu là nguyên tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của các sinh vật.

VD: 3 nguyên tố chiếm hàm lượng cao nhất trong cơ thể là C, H, O.

Các nguyên tố khác mặc dù có thể chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ nhưng không có nghĩa là chúng không có vai trò quan trọng đối với sự sống.

Tùy theo lệ các nguyên tố có trong cơ thể sống mà các nhà khoa học chia các nguyên tố thành hai loại : đại lượng và vi lượng.

Nhóm nguyên tố	Hàm lượng trong cơ thể người	Vai trò	Đại diện
Đa lượng	99,4%	- Tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như protein. - Cacbohidrat, lipit và các acid nucleic là những chất hóa học chính cấu tạo nên tế bào.	- O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Mg, Cl
Vi lượng	0,4%	- Tham gia vào quá trình cấu tạo các enzyme cũng như các hợp chất quan trọng, tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể.	- Zn, Fe, I,...

Nguyên tố Cacbon:

III. Nước và vai trò của nước đối với sự sống

Nước chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể người và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống.

1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hoá học của nước

Nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxygen liên kết với hai nguyên tử hydrogen bằng hai liên kết cộng hoá trị.

Trong phân tử nước, phía các nguyên tử hydrogen tích điện dương (6+), còn phía nguyên tử oxygen tích điện âm (-) vậy nên phân tử nước là phân tử phân cực giống như thanh nam châm.

Các phân tử nước tiếp xúc gần với nhau hay với phân tử phân cực khác, lực hút giữa các phần mang điện tích trái dấu của các phân tử hình thành nên các liên kết hydrogen.

Các phân tử nước ở nơi bề mặt tiếp xúc với không khí liên kết chặt với nhau hơn là với các phân tử không khí tạo nên sức căng bề mặt.

Các phân tử nước liên kết với nhau bằng rất nhiều liên kết hydrogen nên phải được cung cấp một nhiệt lượng lớn mới có thể làm tăng nhiệt độ của nước.

Nước có nhiệt dung đặc trưng cao nên các sinh vật trên cạn có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ tế bào và cơ thể cũng như tránh được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ môi trường sống.

Nhờ có nhiệt bay hơi cao nên nước bay hơi sẽ lấy một lượng lớn nhiệt độ từ cơ thể sinh vật giúp làm giảm nhiệt độ cơ thể cũng như nhiệt độ của môi trường.

2. Vai trò sinh học của nước đối với tế bào

Nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với tế bào do:

Nước là thành phần chủ yếu cấu tạo nên các tế bào và cơ thể.

Nhờ có tính phân cực nên nước khả năng hòa tan nhiều chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào.

Nước là nguyên liệu của nhiều phản ứng và là môi trường cho các phản ứng sinh hoá diễn ra trong tế bào.

Nước góp phần định hình cấu trúc không gian đặc trưng của nhiều phân tử hữu cơ trong tế bào, đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể.

Sơ đồ tư duy các nguyên tố hóa học và nước:

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 4: Các nguyên tố hóa học và nước

Bài 5: Các phân tử sinh học

Bài 6: Thực hành: Nhận biết một số phân tử sinh học

Bài 7: Tế bào nhân sơ

Bài 8: Tế bào nhân thực