Giải Sinh học 10 Bài 6 ( Chân trời sáng tạo ): Các phân tử sinh học trong tế bào

Giải bài tập Sinh học lớp 10 Bài 6: Các phân tử sinh học trong tế bào

Mở đầu trang 24 Sinh học 10: Tại sao dựa vào kết quả xét nghiệm DNA, người ta có thể xác định được hai người thất lạc nhiều năm có quan hệ huyết thống với nhau, cũng như có thể tìm ra hung thủ chỉ từ một mẫu mô rất nhỏ có ở hiện trường?

Trả lời:

- Ở người, DNA là phân tử mang thông tin di truyền. DNA của một người có được là do sự tổ hợp DNA của bố và mẹ. Bởi vậy, DNA của một người có những điểm giống với những người có quan hệ huyết thống nhưng cũng có những điểm khác đặc trưng cho từng cá thể.

- Căn cứ vào những điểm giống với những người có quan hệ huyết thống của DNA, người ta có thể xác định được hai người thất lạc nhiều năm có quan hệ huyết thống với nhau. Và căn cứ vào những điểm khác nhau đặc trưng cho từng cá thể của DNA, người ta cũng có thể tìm ra hung thủ chỉ từ một mẫu mô rất nhỏ có ở hiện trường.

I. Khái quát về các phân tử sinh học trong tế bào

Câu hỏi 1 trang 24 Sinh học 10: Phân tử sinh học là gì? Kể tên một số phân tử sinh học trong tế bào.

Trả lời:

- Phân tử sinh học là các phân tử hữu cơ do sinh vật sống tạo thành, chúng là thành phần cấu tạo và thực hiện nhiều chức năng trong tế bào.

- Một số phân tử sinh học có vai trò quan trọng trong tế bào: Carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid.

II. Các phân tử sinh học trong tế bào

Câu hỏi 2 trang 24 Sinh học 10: Dựa vào tiêu chí nào để phân loại carbohydrate?

Trả lời:

Dựa vào số lượng đơn phân trong phân tử để phân loại carbohydrate:

- Đường đơn: Chỉ gồm 1 phân tử đường đơn.

- Đường đôi: Gồm 2 phân tử đường đơn liên kết với nhau.

- Đường đa: Gồm nhiều hơn 2 phân tử đường đơn liên kết với nhau.

Câu hỏi 3 trang 25 Sinh học 10: Cấu tạo các loại đường đơn trong Hình 6.1 có đặc điểm gì giống nhau?

Trả lời:

Đặc điểm giống nhau của các loại đường đơn trong Hình 6.1 là:

- Đều được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O.

- Đều có công thức hóa học là C₆H₁₂O₆ (là các đường 6 carbon).

- Đều có 1 nhóm (C=O) và nhiều nhóm -OH.

Câu hỏi 4 trang 25 Sinh học 10: Hãy kể tên một số loại thực phẩm có chứa các loại đường đôi.

Trả lời:

Một số loại thực phẩm có chứa các loại đường đôi:

Câu hỏi 5 trang 25 Sinh học 10: Quan sát Hình 6.3a và cho biết các phân tử cellulose liên kết với nhau như thế nào để hình thành vi sợi cellulose.

Trả lời:

Sự hình thành vi sợi cellulose: Mỗi vi sợi cellulose được cấu tạo từ rất nhiều phân tử cellulose. Các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 – β glycosidic tạo thành vi sợi cellulose hình sợi dài, không phân nhánh.

Câu hỏi 6 trang 26 Sinh học 10: Nêu vai trò của carbohydrate. Cho ví dụ.

Trả lời:

Luyện tập trang 26 Sinh học 10: Tại sao các vận động viên chơi thể thao thường ăn chuối chín vào giờ giải lao?

Trả lời:

- Do có cường độ hoạt động cao nên các vận động viên chơi thể thao thường có nhu cầu năng lượng lớn. Sau buổi tập, năng lượng trong cơ thể của vận động viên chơi thể thao đã bị tiêu hao rất nhiều, cần phải được bù đắp năng lượng kịp thời.

- Trong chuối chín có nhiều đường đơn như glucose. Mà đường đơn đặc biệt là glucose chính là nguồn nguyên liệu chủ yếu, tham gia trực tiếp vào quá trình tạo năng lượng cho tế bào, cơ thể.

→ Các vận động viên chơi thể thao thường ăn chuối chín vào giờ giải lao để bổ sung lượng đường cung cấp năng lượng cho các hoạt động tập luyện tiếp theo.

Câu hỏi 7 trang 26 Sinh học 10: Tại sao lipid không hòa tan hoặc rất ít tan trong nước?

Trả lời:

Nước là phân tử phân cực mà trong cấu trúc của lipid chứa nhiều các liên kết C – H không phân cực dẫn đến lipid không tan trong nước.

Câu hỏi 8 trang 26 Sinh học 10: Lipid đơn giản được cấu tạo từ những thành phần nào?

Trả lời:

Lipid đơn giản thường được cấu tạo từ 2 thành phần là: Glycerol và acid béo (acid béo no hoặc acid béo không no).

Câu hỏi 9 trang 26 Sinh học 10: Cấu tạo của acid béo no và không no có gì khác nhau?

Trả lời:

Sự khác nhau trong cấu tạo của acid béo no và không no:

- Trong cấu tạo của các phân tử acid béo no chỉ có liên kết đơn.

- Trong cấu tạo của các phân tử acid béo không no có một hoặc nhiều liên kết đôi.

Luyện tập trang 27 Sinh học 10: Ở bề mặt lá của một số cây như khoai nước, chuối, su hào có phủ một lớp chất hữu cơ. Lớp chất hữu cơ này có bản chất là gì? Hãy cho biết vai trò của chúng.

Trả lời:

- Lớp chất hữu cơ ở bề mặt lá của một số cây như khoai nước, chuối, su hào chính là sáp – một loại lipid đơn giản.

- Vai trò của lớp sáp ở một số cây: Lớp sáp có bản chất là lipid không tan trong nước nên có vai trò quan trọng trong việc hạn chế thoát hơi nước cho cây (những cây sống ở nơi khô hạn thường có lớp lớp sáp dày hơn) đồng thời lớp sáp này cũng giúp bề mặt lá được khô ráo khi gặp mưa.

Câu hỏi 10 trang 27 Sinh học 10: Quan sát Hình 6.5 và đọc đoạn thông tin, hãy cho biết cấu tạo của steroid có gì khác so với các loại lipid còn lại.

Trả lời:

Sự khác nhau trong cấu tạo của steroid và các loại lipid khác:

- Steroid được cấu tạo từ alcol mạch vòng liên kết với acid béo.

- Các loại lipid khác được cấu tạo từ glycerol liên kết với acid béo hoặc glycerol liên kết với acid béo và nhóm phosphate.

Câu hỏi 11 trang 27 Sinh học 10: Kể tên một số thực phẩm giàu lipid.

Trả lời:

Một số thực phẩm giàu lipid là: quả bơ, quả ô liu, đậu nành, đậu lạc, vừng, hạt chia, dừa, quả óc chó, trứng, thịt, mỡ cá, phô mai, socola đen, sữa chua,…

Câu hỏi 12 trang 27 Sinh học 10: Lipid có những vai trò gì đối với sinh vật? Cho ví dụ.

Trả lời:

Vai trò của lipid đối với sinh vật và ví dụ:

Câu hỏi 13 trang 28 Sinh học 10: Tại sao các loại protein khác nhau có chức năng khác nhau?

Trả lời:

Các loại protein khác nhau có chức năng khác nhau vì các loại protein khác nhau có cấu trúc hóa học (số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp các amino acid) và cấu trúc không gian khác nhau.

Câu hỏi 14 trang 28 Sinh học 10: Kể tên các loại thực phẩm giàu protein.

Trả lời:

Một số loại thực phẩm giàu protein như: Thịt, cá, trứng, sữa, hạnh nhân, bông cải xanh,…

Câu hỏi 15 trang 28 Sinh học 10: Quan sát Hình 6.8, hãy cho biết:

a) Cấu trúc bậc 1 của protein được hình thành như thế nào?

b) Cấu trúc bậc 2 của protein có mấy dạng phổ biến? Các dạng đó có đặc điểm gì?

c) Sự hình thành cấu trúc bậc 3 và bậc 4 của protein.

Trả lời:

a) Sự hình thành cấu trúc bậc 1 của protein: Cấu trúc bậc 1 được hình thành do các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide (là liên kết được hình thành giữa nhóm carboxyl của amino acid đứng trước và nhóm amino của amino acid đứng sau, đồng thời loại đi một phân tử nước) tạo thành chuỗi polypeptide có dạng mạch thẳng. Một phân tử protein có thể được cấu tạo từ vài chục đến vài trăm amino acid.

b)

- Cấu trúc bậc 2 của protein có 2 dạng phổ biến: Xoắn lò xo α và gấp nếp β.

- Đặc điểm của 2 dạng xoắn lò xo α và gấp nếp β: Các cấu trúc này được giữ ổn định nhờ liên kết hydrogen giữa các amino acid đứng gần nhau.

c)

- Sự hình thành cấu trúc bậc 3: Chuỗi polypeptide bậc 2 tiếp tục co xoắn tạo thành cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng. Cấu trúc không gian đặc trưng quy định chức năng sinh học của phân tử protein. Cấu trúc bậc 3 của protein được giữ ổn định nhờ liên kết hydrogen, cầu nối disulfite (S-S),…

- Sự hình thành cấu trúc bậc 4: Một số phân tử protein được hình thành do sự liên kết từ hai hay nhiều chuỗi polypeptide bậc 3 tạo thành cấu trúc bậc 4.

Câu hỏi 16 trang 29 Sinh học 10: Xác định các ví dụ sau đây thuộc vai trò nào của protein.

a) Casein trong sữa mẹ.

b) Actin và myosin cấu tạo nên các cơ.

c) Kháng thể chống lại vi sinh vật gây bệnh.

d) Hormone insulin và glucagon điều hòa lượng đường trong máu.

Trả lời:

Xác định vai trò của protein trong ví dụ:

Luyện tập trang 29 Sinh học 10: Tại sao thịt bò, thịt lợn, thịt gà đều được cấu tạo từ protein nhưng chúng lại khác nhau về nhiều đặc tính?

Trả lời:

Protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân của chúng là hơn 20 loại acid amin khác nhau. Số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của 20 loại acid amin này đã tạo nên vô số các protein khác nhau. Ngoài ra, các protein còn có sự khác nhau về các bậc cấu trúc không gian (có 4 bậc cấu trúc không gian). Sự khác nhau trong cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian tạo ra các đặc tính khác nhau cho từng loại protein. Bởi vậy, thịt bò, thịt lợn, thịt gà đều được cấu tạo từ protein nhưng chúng lại khác nhau về nhiều đặc tính.

Câu hỏi 17 trang 30 Sinh học 10: Quan sát Hình 6.11, hãy cho biết thành phần và sự hình thành của một nucleotide. Có bao nhiêu loại nucleotide? Nucleotide cấu tạo nên DNA và RNA khác nhau như thế nào?

Trả lời:

- Một nucleotide được cấu tạo gồm có 3 thành phần: nitrogenous base, đường pentose, nhóm phosphate (PO₄^3-).

- Sự hình thành một nucleotide: Base nitrogen liên kết với pentose ở vị trí carbon số 1. Sau đó, nhóm phosphate liên kết với pentose ở vị trí carbon số 5 hình thành nên nucleotide.

- Có 8 loại nucleotide: 4 loại nucleotide cấu tạo nên DNA và 4 loại nucleotide cấu tạo nên RNA.

- Sự khác nhau trong cấu tạo của nucleotide cấu tạo nên DNA và RNA:

Câu hỏi 18 trang 31 Sinh học 10: Quan sát Hình 6.12, hãy cho biết mạch polynucleotide được hình thành như thế nào. Xác định chiều hai mạch của phân tử DNA.

Trả lời:

• Sự hình thành mạch polynucleotide: Các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết phosphodiester được hình thành giữa gốc OH ở vị trí carbon 3’ của đường pentose của nucleotide này với gốc phosphate của nucleotide kế tiếp tạo thành mạch polynucleotide.

• Cách xác định chiều 2 mạch của phân tử DNA: Mạch polynucleotide bắt đầu bằng một nucleotide có nhóm phosphate ở vị trí 5’ (5’P) không tham gia vào liên kết phosphodiester, kết thúc bằng một nucleotide có nhóm OH ở vị trí 3’ (3’OH) không tham gia vào liên kết phosphodiester thì mạch đó có chiều 5’ – 3’, ngược lại thì mạch sẽ có chiều 3’ – 5’. Trong phân tử DNA, hai mạch polynucleotide có chiều ngược nhau: một mạch có chiều 3’ – 5’, một mạch có chiều 5’ – 3’.

Câu hỏi 19 trang 31 Sinh học 10: Tính bền vững và linh hoạt trong cấu trúc của DNA có được là nhờ đặc điểm nào?

Trả lời:

- Đặc điểm đảm bảo tính bền vững trong cấu trúc của DNA:

+ Các nucleotide trên một mạch liên kết với nhau bằng liên kết phosphodiester rất bền vững.

+ Các nucleotide giữa hai mạch liên kết với nhau các liên kết hydrogen yếu nhưng với số lượng liên kết hydrogen rất lớn thì loại liên kết này cũng góp phần tạo nên tính bền vững tương đối cho DNA.

- Đặc điểm đảm bảo tính linh hoạt trong cấu trúc của DNA: Các nucleotide ở 2 mạch liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen. Liên kết hydrogen là liên kết yếu dễ dàng được phá vỡ và thành lập lại.

Câu hỏi 20 trang 31 Sinh học 10: Nhờ quá trình nào mà thông tin trên DNA được di truyền ổn định qua các thế hệ?

Trả lời:

Thông tin trên DNA được di truyền ổn định qua các thế hệ nhờ vào quá trình nhân đôi DNA: Trong quá trình nhân đôi DNA, từ một phân tử DNA hình thành nên 2 phân tử DNA giống nhau và giống hệt mẹ. Sau đó, mỗi DNA này sẽ được phân chia cho 1 tế bào con trong quá trình phân bào, đảm bảo sự duy truyền ổn định của thông tin di truyền.

Câu hỏi 21 trang 32 Sinh học 10: Quan sát Hình 6.13, hãy lập bảng phân biệt 3 loại RNA dựa vào các tiêu chí sau: dạng mạch, số liên kết hydrogen, cấu trúc phân thùy, cấu trúc xoắn cục bộ.

Trả lời:

Luyện tập trang 32 Sinh học 10: Tại sao thế hệ con thường có nhiều đặc điểm giống bố mẹ?

Trả lời:

Thế hệ con được thừa hưởng DNA của thế hệ bố mẹ. Mà DNA là phân tử sinh học có chức năng lưu trữ thông tin di truyền, thông tin di truyền trên DNA sẽ được truyền đạt cho phân tử protein thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã để biểu hiện nên thành tính trạng của cơ thể. Do đó, thế hệ con thường có nhiều đặc điểm giống bố mẹ.

Vận dụng trang 32 Sinh học 10: Trong khẩu phần ăn cho người béo phì, chúng ta có nên cắt giảm hoàn toàn lượng lipid không? Tại sao?

Trả lời:

- Không nên cắt giảm hoàn toàn lượng lipid trong khẩu phần ăn của người béo phì.

- Vì:

+ Béo phì là tình trạng cơ thể dư thừa năng lượng, năng lượng dư thừa được tích lũy dưới dạng mỡ làm tăng khối lượng của cơ thể. Mà lipid có vai trò chủ yếu là cung cấp và dự trữ năng lượng cho cơ thể. Bởi vậy, cần cắt giảm lượng lipid trong khẩu phần ăn của người béo phì.

+ Tuy nhiên, ngoài vai trò cung cấp và dự trữ năng lượng cho cơ thể, lipid còn có nhiều chức năng quan trọng không thể thay thế khác đối với cơ thể như cấu trúc nên tế bào và cơ thể, ổn định thân nhiệt, hỗ trợ hấp thụ vitamin tan trong dầu,… Do đó, để cơ thể hoạt động bình thường, không nên cắt giảm hoàn toàn lượng lipid trong khẩu phần ăn của người béo phì.

Bài tập (trang 32)

Bài 1 trang 32 Sinh học 10: Đặc điểm nào giúp cellulose trở thành hợp chất bền vững có chức năng bảo vệ tế bào?

Trả lời:

Đặc điểm giúp cellulose trở thành hợp chất bền vững có chức năng bảo vệ tế bào là nhờ đặc điểm cấu trúc đặc biệt của cellulose:

- Các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 – β glycosidic bền vững tạo thành vi sợi cellulose hình sợi dài, không phân nhánh.

- Các vi sợi cellulose lại liên kết chặt chẽ với nhau bằng các nhóm –OH phóng ra từ mỗi phân tử cellulose theo mọi hướng, từ đó làm độ bền vững của các bó vi sợi cellulose.

- Các bó vi sợi cellulose liên kết tạo nên thành thực vật cứng chắc, chống nước giúp bảo vệ tế bào.

Bài 2 trang 32 Sinh học 10: Phân biệt cấu tạo, chức năng của DNA và RNA.

Trả lời:

Phân biệt cấu tạo, chức năng của DNA và RNA:

Bài 3 trang 32 Sinh học 10: Hãy tìm hiểu và giải thích tại sao một số vi sinh vật sống được trong suối nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 100^oC mà protein của chúng không bị biến tính?

Trả lời:

Một số vi sinh vật sống được trong suối nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 100^oC mà protein của chúng không bị biến tính vì protein của những vi sinh vật này có cấu trúc đặc biệt khiến giới hạn chịu nhiệt của protein cao.

Bài 4 trang 32 Sinh học 10: Tại sao các loài động vật sống ở vùng cực thường có lớp mỡ dưới da dày hơn so với các loài sống ở vùng nhiệt đới?

Trả lời:

Các loài động vật sống ở vùng cực thường có lớp mỡ dưới da dày hơn so với các loài sống ở vùng nhiệt đới vì: Động vật sống ở vùng cực phải trải qua mùa đông lạnh giá, khắc nghiệt. Khi đó, lớp mỡ dưới da dày sẽ giúp động vật sống ở vùng cực giữ ấm cơ thể đồng thời cung cấp năng lượng khi việc tìm kiếm thức ăn vào mùa đông trở nên khó khăn.

Bài 5 trang 32 Sinh học 10: Người ta tiến hành tổng hợp các đoạn DNA nhân tạo trong ống nghiệm, quá trình này được xúc tác bởi enzyme A (có bản chất là protein). Ở nhiệt độ 30^oC, sau hai giờ, người ta nhận thấy số lượng DNA tăng lên. Sau đó, tăng nhiệt độ lên 50^oC thì trong hai giờ tiếp theo, số lượng DNA không tăng lên nữa. Biết cấu trúc của DNA không bị thay đổi khi nhiệt độ tăng. Hãy giải thích tại sao.

Trả lời:

Qua thí nghiệm trên cho thấy: Ở nhiệt độ 30^oC, có diễn ra quá trình tổng hợp DNA. Ở nhiệt độ 50^oC, không diễn ra quá trình tổng hợp DNA. Mà theo bài ra, DNA không bị thay đổi khi nhiệt độ tăng lên nên nguyên nhân khiến quá trình tổng hợp DNA không diễn ra khi nhiệt độ tăng lên là do enzyme A (có bản chất là protein) bị biến tính và không hoạt động được ở nhiệt độ 50^oC.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 6: Các phân tử sinh học trong tế bào

I. Khái quát về các phân tử sinh học trong tế bào

- Khái niệm: Các phân tử sinh học là các phân tử hữu cơ do sinh vật sống tạo thành.

- Vai trò: Có vai trò quan trọng đối với sự sống vì là thành phần cấu tạo và tham gia thực hiện nhiều chức năng trong tế bào.

- Phân loại: Các phân tử sinh học có vai trò quan trọng trong tế bào là carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid.

II. Các phân tử sinh học trong tế bào

1. Carbohydrate

a. Đặc điểm chung của carbohydrate

- Cấu tạo:

+ Là phân tử sinh học được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O.

+ Được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Đơn phân là đường đơn (gồm từ 3 – 7 carbon), phổ biến là đường 5 – 6 carbon.

- Tính chất: Có vị ngọt, tan trong nước và một số có tính khử.

- Phân loại: Tùy theo số lượng đơn phân mà carbohydrate được chia thành 3 loại.

+ Đường đơn (monosaccharide): chỉ chứa 1 đơn phân.

+ Đường đôi (disaccharide): chỉ chứa 2 đơn phân.

+ Đường đa (polysaccharide): chứa nhiều hơn 2 đơn phân.

b. Các loại đường đơn

- Một số đường đơn phổ biến trong tế bào:

Có 2 loại đường đơn phổ biến:

+ Đường 5 carbon: gồm ribose và deoxyribose.

+ Đường 6 carbon: gồm glucose, fructose, galactose.

Một số loại đường đơn

+ Đường glucose: có nhiều trong bộ phận của thực vật, nhất là các loại quả chín; chúng còn có ở mật ong, trong cơ thể người và động vật.

+ Đường fructose: có nhiều trong các loại quả có vị ngọt, đặc biệt trong mật ong làm cho mật ong có vị ngọt gắt.

- Tính chất:

+ Các loại đường đơn đều có vị ngọt, dễ tan trong nước.

+ Có tính khử do có nhóm –OH (tính chất này được ứng dụng để định lượng và định tính đường có trong nước tiểu).

+ Các đường đơn có thể liên kết với nhau để tạo thành đường đôi và đường đa.

c. Các loại đường đôi

- Cấu tạo: Đường đôi do hai phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic.

- Một số đường đôi phổ biến trong tế bào:

Gồm 3 loại đường đôi phổ biến:

+ Saccharose: gồm một phân tử glucose liên kết với một fructose, có nhiều trong thực vật đặc biệt là mía và củ cải đường.

+ Maltose (đường mạch nha): gồm 2 phân tử glucose, có trong mầm lúa mạch, kẹo mạch nha.

+ Lactose (đường sữa): gồm một phân tử glucose liên kết với một phân galactose, có trong sữa người và động vật.

Sự hình thành phân tử saccharose

- Tính chất: Saccharose, maltose, lactose đều tan trong nước và có vị ngọt.

d. Các loại đường đa

- Cấu tạo: Đường đa gồm nhiều phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic, có kích thước và khối lượng phân tử lớn.

- Một số loại đường đa phổ biến ở sinh vật là tinh bột (20% amylose và 80% amylopectin), cellulose, glycogen, chitin. Các loại đường đa này đều được cấu tạo từ các đơn phân là glucose hoặc dẫn xuất của glucose.

Cấu tạo thành tế bào thực vật từ cellulose

- Tính chất: Nhiều loại đường đa không tan trong nước.

e. Vai trò của carbohydrate

- Là nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống (chủ yếu là glucose).

- Là nguồn năng lượng dự trữ của cơ thể (tinh bột ở thực vật, glycogen ở nấm và động vật).

- Tham gia cấu tạo nên một số thành phần của tế bào và cơ thể sinh vật. Ví dụ: Cellulose cấu tạo nên thành tế bào thực vật, chitin cấu tạo nên thành tế bào nấm và bộ xương ngoài của côn trùng,…

- Có khả năng liên kết với protein, lipid tham gia cấu tạo màng sinh chất và kênh vận chuyển các chất trên màng.

- Tham gia cấu tạo nucleic acid (đường đơn 5 carbon gồm ribose và deoxyribose).

2. Lipid

a. Đặc điểm chung của lipid

- Được cấu tạo từ 3 nguyên tố chính: C, H, O.

- Không cấu tạo theo nguyên tắc đa phân.

- Không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ.

- Phân loại: Dựa vào cấu trúc phân tử, lipid được chia thành lipid đơn giản và lipid phức tạp.

b. Lipid đơn giản

- Gồm 3 loại:

+ Mỡ (có ở động vật): được cấu tạo từ các acid béo no, tồn tại ở trạng thái rắn.

+ Dầu (có ở thực vật và một số loài cá): cấu tạo từ các acid béo không no, tồn tại ở dạng lỏng.

+ Sáp: có ở mặt trên lớp biểu bì lá, mặt ngoài vỏ của một số trái cây, bộ xương ngoài của côn trùng, lông chim và thú.

Cấu tạo của mỡ động vật (a) và dầu thực vật (b)

c. Lipid phức tạp (Phospholipid)

- Phospholipid: gồm một phân tử glycerol liên kết với 2 acid béo và một nhóm phosphate; có tính lưỡng cực gồm 1 đầu ưa nước và một đầu kị nước.

- Steroid: gồm phân tử alcol mạch vòng liên kết với acid béo. Một số steroid có trong cơ thể như cholesterol, estrogen, testosterone, dịch mật, carotenoid và một số vitamin (A, D, E, K).

Cấu tạo của phospholipid (a) và steroid (b)

d. Vai trò của lipid

- Là nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng cho cơ thể (mỡ và dầu).

- Là thành phần cấu tạo màng sinh chất (phospholipid, cholesterol).

- Tham gia vào nhiều hoạt động sinh lí của cơ thể như quang hợp ở thực vật (carotenoid), tiêu hóa (dịch mật) và điều hòa sinh sản ở động vật (estrogen, testosterone).

3. Protein

a. Đặc điểm chung của protein

- Là đại phân tử sinh học chiếm tỉ lệ nhiều nhất trong cơ thể sinh vật.

- Được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, mỗi đơn phân là các amino acid.

+ Có 20 loại amino acid. Các amino acid chỉ khác nhau ở gốc R.

+ Có hai nhóm amino acid: amino acid thay thế (là loại amino acid mà cơ thể có thể tự tổng hợp được) và amino acid không thay thế (là loại amino acid mà cơ thể không tự tổng hợp được). Cơ thể người có thể thu nhận protein từ một số nguồn thực phẩm giàu protein như thịt, cá, trứng, sữa,…

Mô hình cấu tạo amino acid

- Protein có tính đa dạng và đặc thù do số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của 20 loại acid amin.

b. Các bậc cấu trúc của protein

Các bậc cấu trúc của protein

- Gồm 4 bậc cấu trúc không gian:

+ Cấu trúc bậc 1: Được hình thành do các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide tạo thành chuỗi polypeptide có dạng mạch thẳng.

+ Cấu trúc bậc 2: Chuỗi polypeptide xoắn lại thành xoắn lò xo alpha hoặc gấp nếp tạo phiến gấp nếp beta. Cấu trúc này được giữ ổn định nhờ liên kết hydrogen giữa các amino acid đứng gần nhau.

+ Cấu trúc bậc 3: Chuỗi polypeptide bậc 2 tiếp tục co xoắn tạo thành cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng. Cấu trúc này được giữ ổn định nhờ liên kết hydrogen, cầu nối disulfite,…

+ Cấu trúc bậc 4: Một số phân tử protein được hình thành do sự liên kết từ hai hay nhiều chuỗi polypeptide bậc 3 tạo thành cấu trúc bậc 4.

- Cấu trúc không gian của protein có thể bị phá hủy khi chịu sự tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ cao, kim loại nặng, độ pH,... gây biến tính protein. Khi protein bị biến tính, protein sẽ mất chức năng sinh học.

c. Vai trò của protein

Protein là sản phẩm cuối cùng của gene, đóng vai trò quan trọng đối với sự sống:

- Là thành phần cấu tạo nên tế bào và cơ thể. Ví dụ: protein cấu tạo nên màng sinh chất, tế bào cơ.

- Là nguồn dự trữ các amino acid. Ví dụ: albumin trong lòng trắng trứng gà.

- Xúc tác các phản ứng sinh hóa trong tế bào (enzyme). Ví dụ: enzyme amylase xúc tác phân giải tinh bột.

- Điều hòa các hoạt động sinh lí trong cơ thể (hormone). Ví dụ: insulin điều hòa đường huyết trong máu.

- Bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh (kháng thể).

- Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể.

- Tiếp nhận và đáp ứng các kích thích của môi trường (thụ thể nằm trên màng sinh chất).

4. Nucleic acid

a. Đặc điểm chung của nucleic acid

- Là đại phân tử sinh học được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân:

+ Mỗi đơn phân là một nucleotide.

+ Mỗi nucleotide được cấu tạo bởi 3 thành phần (đường 5C, base, gốc P) nhưng chỉ khác nhau ở thành phần base (có 2 loại base là purine A, G và pyrimidine C, T, U). Tên các base được dùng để đặt tên cho nucleotide.

Cấu tạo các loại nucleotide

- Có hai loại nucleic acid:

+ Deoxyribonucleic acid (DNA): cấu tạo từ bốn loại nucleotide A, T, G, C.

+ Ribonucleic acid (RNA): cấu tạo từ bốn loại nucleotide A, U, G, C.

* So sánh cấu tạo đơn phân của DNA và RNA:

b. Cấu tạo và chức năng của DNA

- Kích thước: Mỗi phân tử DNA thường có kích thước rất lớn, có thể lên đến hàng chục, thậm chí hàng trăm micrometer (µm).

- DNA có tính đa dạng và đặc thù do các phân tử DNA khác nhau về số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp các nucleotide.

- Cấu trúc không gian:

+ DNA có cấu trúc xoắn kép gồm 2 mạch polynucleotide song song và ngược chiều nhau, xoắn đều từ trái sang phải. Hai mạch polynucleotide liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng 2 liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng 3 liên kết hydrogen). DNA xoắn có tính chu kì: Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotide, cao 34 A^o.

+ DNA của sinh vật nhân sơ có cấu trúc xoắn kép, dạng vòng, DNA của sinh vật nhân thực có cấu trúc xoắn kép, dạng không vòng.

Mô hình cấu trúc phân tử DNA

- Chức năng:

+ Lưu trữ thông tin di truyền: Thông tin di truyền trên DNA được lưu trữ dưới dạng trình tự sắp xếp các nucleotide tạo nên các gene (gene mang thông tin mã hóa cho một chuỗi polypeptide hoặc RNA). Một phân tử DNA chứa nhiều gene.

và truyền đạt thông tin di truyền.

+ Bảo quản thông tin di truyền: Nhờ có cấu trúc cuộn xoắn và liên kết với nhiều loại protein mà thông tin di truyền trên DNA được bảo quản chặt chẽ.

+ Truyền đạt thông tin di truyền: Thông tin di truyền trên DNA được truyền đạt qua các thế hệ nhờ quá trình tái bản DNA trong phân bào.

- Ứng dụng: Xác định quan hệ huyết thống, truy tìm tội phạm và nghiên cứu phát sinh loài.

c. Cấu tạo và chức năng RNA

- Cấu tạo: Có cấu tạo tương tự DNA, tuy nhiên hầu hết các RNA đều có mạch đơn, thẳng hoặc xoắn kép cục bộ.

- Phân loại: 3 loại chính là mRNA, tRNA, rRNA.

+ RNA thông tin (mRNA): được dùng làm khuôn cho quá trình dịch mã (tổng hợp protein), truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến ribosome.

+ RNA vận chuyển (tRNA): vận chuyển các amino acid đến ribosome để dịch mã, từ trình tự các nucleotide trên mRNA được dịch thành trình tự các amino acid trên protein.

+ RNA ribosome (rRNA): là thành phần chủ yếu cấu tạo nên ribosome (là nơi tổng hợp protein trong tế bào).

Cấu tạo của 3 loại RNA phổ biến

+ Ngoài ra, còn có snRNA tham gia tham gia hoàn thiện mRNA, snoRNA tham gia quá trình biến đổi hóa học các loại RNA, các miRNA và siRNA tham gia điều hòa biểu hiện gene.

- Chức năng:

+ Tham gia quá trình tổng hợp protein.

+ Ở một số virus, RNA có vai trò là vật chất di truyền mang thông tin quy định các đặc điểm cấu tạo của chúng.

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

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

Bài 10: Thực hành: Quan sát tế bào