Giải Sinh học 10 Bài 5 ( Chân trời sáng tạo ): Các nguyên tố hóa học và nước

Giải bài tập Sinh học lớp 10 Bài 5: Các nguyên tố hóa học và nước

Mở đầu trang 21 Sinh học 10: Khi bị tiêu chảy kéo dài do ăn phải thức ăn bị nhiễm khuẩn, cơ thể sẽ cảm thấy mệt mỏi. Khi đó, chúng ta cần phải cung cấp thật nhiều nước và chất điện giải. Việc cung cấp nước và chất điện giải có vai trò gì?

Trả lời:

Nước và các chất điện giải có vai trò vô cùng quan trọng trong việc duy trì cấu trúc và hoạt động chức năng của tế bào và cơ thể. Khi bị tiêu chảy, cơ thể bị mất đi một lượng nước và chất điện giải nhất định khiến cho cấu trúc và hoạt động chức năng của tế bào và cơ thể bị ảnh hưởng dẫn đến biểu hiện cơ thể rất mệt mỏi. Bởi vậy, chúng ta cần phải cung cấp nước và chất điện giải cho cơ thể để bù đắp cho lượng nước và chất điện giải đã mất, đảm bảo việc duy trì cấu trúc và hoạt động chức năng của tế bào và cơ thể.

I. Các nguyên tố hóa học

Câu hỏi 1 trang 21 Sinh học 10: Hiện nay, có những nguyên tố nào được tìm thấy trong cơ thể sinh vật?

Trả lời:

Hiện nay, có khoảng 25 nguyên tố được tìm thấy trong cơ thể sinh vật và có vai trò quan trọng đối với sự sống. Ví dụ như: O, C, H, N, Ca, P, Mg, S, Na,…

Câu hỏi 2 trang 22 Sinh học 10: Quan sát Hình 5.2 và cho biết cấu trúc của nguyên tử carbon có đặc điểm gì giúp nó trở thành nguyên tố có vai trò quan trọng trong tế bào?

Trả lời:

Đặc điểm cấu trúc của nguyên tử carbon giúp nó trở thành nguyên tố có vai trò quan trọng trong tế bào: Carbon có bốn electron ở lớp ngoài cùng (có hóa trị bốn) nên có thể cho đi hoặc thu về bốn electron để có đủ tám electron ở lớp ngoài cùng, do đó, nó có thể hình thành liên kết với các nguyên tử khác (C, H, O, N, P, S). Nhờ đó, carbon có thể hình thành các mạch carbon với cấu trúc khác nhau, là cơ sở hình thành vô số hợp chất hữu cơ cấu tạo nên tế bào.

Câu hỏi 3 trang 22 Sinh học 10: Thiếu Mg sẽ ảnh hưởng như thế nào đến thực vật?

Trả lời:

Khi thiếu Mg, gây ra nhiều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây:

- Lá cây sẽ mất màu xanh bình thường, xuất hiện dải màu vàng ở phần thịt lá trong khi hai bên gân chính vẫn còn xanh do diệp lục tố hình thành không đầy đủ; mép lá cong lên,

- Cây chậm ra hoa, ra quả.

Câu hỏi 4 trang 22 Sinh học 10: Tại sao các nguyên tố vi lượng chiếm một tỉ lệ rất nhỏ nhưng không thể thiếu?

Trả lời:

Các nguyên tố vi lượng chiếm một tỉ lệ rất nhỏ nhưng không thể thiếu là vì:

- Nguyên tố vi lượng là thành phần cấu tạo nên hầu hết các enzyme, hoạt hóa enzyme và nhiều hợp chất hữu cơ tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể (hormone, vitamin, hemoglobin,…). Nếu thiếu các nguyên tố vi lượng có thể gây bệnh tật cho cơ thể.

- Ví dụ: Fe là thành phần cấu tạo nên hemoglobin có chức năng vận chuyển oxygen, nếu thiếu Fe sẽ dẫn đến thiếu máu; I là thành phần cấu tạo của hormone thyroxine có chức năng kích thích chuyển hóa ở tế bào, kích thích sự phát triển bình thường của hệ thần kinh, thiếu I sẽ gây ra bệnh bướu cổ.

Luyện tập trang 22 Sinh học 10: Tại sao các nhà dinh dưỡng học đưa ra lời khuyên rằng: “Nên thường xuyên thay đổi món ăn giữa các bữa ăn và trong một bữa nên ăn nhiều món”?

Trả lời:

Các nhà dinh dưỡng học đưa ra lời khuyên rằng: “Nên thường xuyên thay đổi món ăn giữa các bữa ăn và trong một bữa nên ăn nhiều món” vì:

- Mỗi món ăn thường chứa một hoặc một số chất dinh dưỡng (các nguyên tố đa lượng và nguyên tố vi lượng) nhất định.

- Cơ thể cần đủ lượng và đủ loại (không thừa, không thiếu) nguyên tố đa lượng và nguyên tố vi lượng mới có thể đảm bảo cho các hoạt động sống diễn ra tốt nhất.

→ Nên thường xuyên đổi món và ăn nhiều món để đảm bảo cung cấp đầy đủ các nguyên tố đa lượng và vi lượng tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể. Ngoài ra, việc thường xuyên đổi món và ăn nhiều món cũng giúp chúng ta ngon miệng hơn, đảm bảo hiệu quả của hoạt động tiêu hóa.

II. Nước và vai trò sinh học của nước

Câu hỏi 5 trang 23 Sinh học 10: Quan sát Hình 5.3a và cho biết các nguyên tử cấu tạo nên phân tử nước mang điện tích gì. Tại sao? Tính phân cực của phân tử nước là do đâu?

Trả lời:

- Nước được cấu tạo từ 2 nguyên tử hydrogen và 1 nguyên tử oxygen. Trong đó, hydrogen mang điện tích dương (+), oxygen mang điện tích âm (-).

- Tính phân cực của nước là do: Trong phân tử nước, oxygen có khả năng hút electron mạnh hơn nên cặp electron dùng chung có xu hướng lệch về phía oxygen. Do đó, đầu oxygen của phân tử nước sẽ mang điện tích âm, còn đầu hydrogen sẽ mang điện tích dương. Điều này đã tạo nên tính phân cực của phân tử nước.

Câu hỏi 6 trang 23 Sinh học 10: Liên kết hydrogen được hình thành như thế nào?

Trả lời:

Liên kết hydrogen được hình thành giữa các phân tử nước nhờ tính phân cực: Hydrogen tích điện dương bị hấp dẫn bởi oxygen tích điện âm của phân tử bên cạnh và ngược lại tạo thành các liên kết hydrogen giữa các phân tử nước với nhau.

Câu hỏi 7 trang 23 Sinh học 10: Tại sao nước có thể làm dung môi hòa tan nhiều chất cần thiết?

Trả lời:

Do nước có tính phân cực nên các phân tử nước có thể liên kết với nhau hoặc liên kết với các phân tử phân cực khác. Nhờ đó, nước trở thành dung môi hoà tan nhiều chất.

Câu hỏi 8 trang 23 Sinh học 10: Tại sao nước có vai trò quan trọng trong quá trình cân bằng và ổn định nhiệt độ của tế bào và cơ thể? Cho ví dụ.

Trả lời:

- Nước có vai trò quan trọng trong quá trình cân bằng và ổn định nhiệt độ của tế bào và cơ thể vì: Các phân tử nước liên kết với nhau bằng rất nhiều liên kết hydrogen nên phải cung cấp một nhiệt lượng lớn mới có thể làm tăng nhiệt độ của nước (nhiệt dung riêng cao). Vì nước có nhiệt dung riêng cao nên các sinh vật trên cạn có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ tế bào và cơ thể: Nước có thể hấp thụ nhiệt khi quá nóng hoặc thải nhiệt dữ trữ khi quá lạnh.

- Ví dụ: Khi nhiệt độ cơ thể cao (khi hoạt động mạnh hoặc sốt,…), nước sẽ hấp thụ một lượng nhiệt trong cơ thể rồi thoát ra ngoài qua lỗ chân lông, giúp làm giảm nhiệt độ cơ thể.

Vận dụng trang 23 Sinh học 10: Tại sao khi bón phân cho cây trồng cần phải kết hợp với việc tưới nước?

Trả lời:

Cây chỉ hấp thu được muối khoáng dưới dạng hòa tan trong nước đồng thời quá trình hấp thụ muối khoáng luôn gắn liền với quá trình hấp thụ nước. Bởi vậy, khi bón phân cho cây trồng cần phải kết hợp với việc tưới nước nhằm giúp hòa tan phân bón, giúp rễ cây hấp thu muối khoáng dễ dàng hơn.

Bài tập (trang 23)

Bài 1 trang 23 Sinh học 10: Tại sao phần lớn các loại thuốc chữa bệnh thường được sản xuất dưới dạng muối?

Trả lời:

Phần lớn các loại thuốc chữa bệnh thường được sản xuất dưới dạng muối vì: Ở dạng muối, các chất trong thuốc sẽ dễ dàng được hòa tan trong nước giúp cơ thể dễ dàng hấp thu được thuốc.

Bài 2 trang 23 Sinh học 10: Khi cơ thể con người bị thiếu sắt, iod và calcium thì có tác hại như thế nào đến sức khỏe?

Trả lời:

Tác hại của việc ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi thiếu một số chất:

- Thiếu sắt: Thiếu sắt dẫn đến thiếu máu dinh dưỡng làm trí nhớ, nhận thức suy giảm; sức khỏe giảm sút; dễ bị sảy thai, sinh non khi mang thai.

- Thiếu iod: Thiếu iod ở trẻ em sẽ gây chậm phát triển trí tuệ, chậm lớn, nói ngọng, nghễnh ngãng,... Ngoài ra, thiếu iod còn gây ra bướu cổ, thiểu năng tuyến giáp ảnh hưởng lớn đến sự phát triển và hoạt động của cơ thể, giảm khả năng lao động, mệt mỏi. Thiếu iod ở thai phụ dễ xảy ra sảy thai, thai chết lưu hoặc sinh non; nếu thiếu iod nặng trong giai đoạn mang thai trẻ sinh ra sẽ bị đần độn, câm, điếc và các dị tật bẩm sinh khác.

- Thiếu calcium: Đối với trẻ em, thiếu calcium dẫn đến còi xương, suy dinh dưỡng, biến dạng xương, rối loạn hệ thần kinh, rối loạn giấc ngủ, co giật các cơ, hệ miễn dịch suy yếu. Đối với người lớn, thiếu calcium dẫn đến loãng xương, hạ calcium máu, viêm loét đường tiêu hóa, suy nhược thần kinh, bệnh tim.

Bài 3 trang 23 Sinh học 10: Khi để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh sau đó lấy ra ngoài thì sẽ bị hỏng rất nhanh. Hãy vận dụng các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu để giải thích và kết luận về vấn đề trên.

Trả lời:

- Tiến trình nghiên cứu:

+ Quan sát và đặt câu hỏi nghiên cứu: Khi để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh, rau, củ trở nên cứng hơn nhưng khi bỏ rau, củ ra khỏi tủ lạnh, rau, củ nhanh chóng sũng nước và mềm nhũn. Từ đó, đặt ra câu hỏi “Việc để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh sau đó lấy ra ngoài thì sẽ bị hỏng rất nhanh có liên quan đến trạng thái của nước trong tế bào không?”

+ Xây dựng giả thuyết: Từ câu hỏi trên, có thể đưa ra giả thuyết: “Ở nhiệt độ thấp trong ngăn đá tủ lạnh, nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn làm phá vỡ cấu trúc của tế bào”.

+ Thiết kế và tiến hành thí nghiệm: Quan sát dưới kính hiển vi hai mẫu tiêu bản tế bào rau, củ đông đá và rau, củ đã đưa ra bên ngoài từ ngăn đá tủ lạnh để tìm ra sự khác biệt.

+ Làm báo cáo kết quả nghiên cứu: Trong báo cáo phải nêu rõ được: lí do chọn đề tài, mục đích, giả thuyết, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu, kết quả nghiên cứu, kết luận và kiến nghị.

- Kết luận: Khi để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh, nhiệt độ thấp khiến các liên kết hydrogen giữa các phân tử nước luôn bền vững, nước trong tế bào đóng băng. Nước trong tế bào đóng băng khiến hoạt động sống của tế bào dừng lại đồng thời khi nước đóng băng thể tích nước tăng lên làm phá vỡ tế bào. Bởi vậy, khi lấy ra ngoài, nước đóng băng trở về trạng thái lỏng, tế bào đã chết bị phân hủy nhanh chóng khiến cho rau, củ thối nhũn nhanh chóng.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 5: Các nguyên tố hóa học và nước

I. Các nguyên tố hóa học có trong tế bào

1. Các nguyên tố hóa học có trong tế bào

- Có khoảng 25 nguyên tố được biết là có vai trò quan trọng đối với sự sống.

- Các nguyên tố C, H, O, N chiếm khoảng 96,3% khối lượng chất khô của tế bào.

- Phân loại: Có 2 loại nguyên tố là nguyên tố đa lượng (mỗi nguyên tố đa lượng chiếm tỉ lệ lớn hơn 0,01%) và nguyên tố vi lượng (mỗi nguyên tố vi lượng chiếm tỉ lệ nhỏ hơ 0,01%).

Tỉ lệ phần trăm về khối lượng của một số nguyên tố hóa học có trong cơ thể người

2. Vai trò của các nguyên tố carbon

- Cấu tạo: Nguyên tử carbon có 4 electron ở lớp ngoài cùng nên có thể cho đi hoặc thu về 4 electron để có đủ 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Cấu trúc nguyên tử carbon

- Vai trò: Nhờ đặc điểm cấu tạo, carbon có thể liên kết với chính nó hoặc các nguyên tử khác (H, O, N, P, S) để hình thành các mạch carbon với cấu trúc khác nhau, là cơ sở hình thành vô số hợp chất hữu cơ.

3. Vai trò của các nguyên tố hóa học

- Vai trò của các nguyên tố đa lượng:

+ Tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như: nucleic acid, protein, carbohydrate, lipid → Góp phần xây dựng nên cấu trúc tế bào và cơ thể sinh vật.

+ Một số là thành phần của các hợp chất hữu cơ tham gia các hoạt động sống của tế bào. Ví dụ: Mg cấu tạo nên diệp lục,…

- Vai trò của các nguyên tố vi lượng:

+ Nguyên tố vi lượng là thành phần cấu tạo nên hầu hết các enzyme, hormone, vitamin,...

+ Thiếu các nguyên tố vi lượng có thể là nguyên nhân gây nên nhiều bệnh như thiếu máu, bướu cổ,…

Thiếu I gây nên bệnh bướu cổ

II. Nước và vai trò sinh học của nước

1. Cấu tạo và tính chất của nước

- Cấu tạo: Nước gồm một nguyên tử oxygen liên kết với hai nguyên tử hydrogen bằng liên kết cộng hóa trị.

Cấu trúc của phân tử nước

- Tính chất:

+ Nước có tính phân cực: Đầu oxygen của phân tử nước mang điện tích âm còn đầu hydrogen mang điện tích dương. Do đó, trong tế bào, nước tồn tại ở hai dạng: nước tự do và nước liên kết (là dạng nước liên kết với các phân tử phân cực hoặc nằm trong các liên kết hóa học).

+ Các phân tử nước liên kết với nhau giúp tạo nên các cột nước liên tục giúp cho quá trình vận chuyển nước trong thân, cũng như tạo nên sức căng bề mặt giúp một số loài có thể đứng và di chuyển trên mặt nước.

Vận chuyển nước trong cây

+ Nước có nhiệt dung riêng cao: Nước có thể hấp thu nhiệt hoặc thải nhiệt dự trữ.

2. Vai trò sinh học của nước trong tế bào

Do các tính phân cực nên nước có nhiều vai trò sinh học quan trọng đối với sự sống:

- Là thành phần chính cấu tạo nên tế bào.

- Là dung môi hòa tan nhiều chất cần thiết.

- Là nguyên liệu và môi trường cho các phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào để duy trì sự sống.

- Cân bằng và ổn định nhiệt độ của tế bào và cơ thể.

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 6: Các phân tử sinh học trong tế bào

Bài 7: Thực hành: Xác định một số thành phần hóa học của tế bào

Ôn tập Chương 1

Bài 8: Tế bào nhân sơ

Bài 9: Tế bào nhân thực