Để giảm thiểu nguy cơ thừa cân, béo phì thì cần phải cân bằng giữa lượng năng lượng hấp thụ và lượng năng lượng sử dụng bằng cách:

- Điều chỉnh lối sống và ăn uống cụ thể sử dụng lượng tinh bột, protein, lipid, chất béo một cách phù hợp.

- Thực hiện vận động cơ thể thường xuyên (tập thể dục vừa sức, lao động vừa sức) để có được một cơ thể khỏe mạnh.

Khái niệm phân tử sinh học: Phân tử sinh học là những phân tử hữu cơ được tổng hợp và tồn tại trong các tế bào sống. Các phân tử sinh học chính bao gồm protein, lipid, carbohydrate, nucleic acid.

Đặc điểm chung của các phân tử sinh học:

- Có kích thước và khối lượng phân tử lớn.

- Thường được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân gồm nhiều đơn phân hợp thành nên được gọi là các polymer.

- Thành phần hóa học chủ yếu của các phân tử sinh học là các nguyên tử carbon và các nguyên tử hydrogen, chúng liên kết với nhau hình thành nên bộ khung hydrogen đa dạng. Bộ khung hydrogen có khả năng liên kết với các nhóm chức khác nhau tạo ra một số hợp chất với các đặc tính khác nhau.

- Đặc điểm cấu trúc của carbohydrate:

+ Là hợp chất hữu cơ được cấu tạo từ ba nguyên tố là C, H, O với tỉ lệ 1 : 2 : 1 và công thức cấu tạo chung là C_n(H₂O)_m.

+ Được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với đơn phân chủ yếu là glucose, fructose và galactose.

+ Dựa theo số lượng đơn phân trong phân tử mà người ta chia carbohydrate thành 3 loại:

- Chức năng của carbohydrate:

+ Là nguồn năng lượng sử dụng và dự trữ của tế bào và cơ thể. Ví dụ: đường glucose, lactose,… là nguồn dự trữ năng lượng ngắn hạn. Tinh bột là nguồn năng lượng dự trữ trong cây, glycogen là năng lượng dự trữ trong cơ thể động vật và một số loài nấm.

+ Cấu tạo nên các phân tử sinh học khác, tế bào và các bộ phận của cơ thể. Ví dụ: cellulose cấu tạo nên thành tế bào thực vật; chitin cấu tạo nên thành tế bào nấm và bộ xương ngoài của nhiều loài côn trùng, giáp xác; carbohydrate liên kết với protein tạo nên các phân tử glycoprotein là thành phần cấu tạo nên các cấu trúc khác nhau của tế bào;…

Tinh bột là chất dữ trữ năng lượng ở các loài thực vật. Do đó, để lấy tinh bột từ thực vật, con người thường ăn các bộ phận là cơ quan dự trữ của thực vật như rễ, củ, hạt, quả,…

Con người không tiêu hóa được cellulose nhưng cellulose lại giúp ích trong tiêu hóa thức ăn: Cellulose kích thích các tế bào niêm mạc ruột tiết ra dịch nhầy làm cho thức ăn được di chuyển trơn tru trong đường ruột đảm bảo cho quá trình tiêu hóa thức ăn diễn ra thuận lợi và hiệu quả. Đồng thời, cellulose cũng cuốn trôi những chất cặn bã bám vào thành ruột ngoài, vì thế, nếu trong khẩu phần thức ăn có quá ít cellulose sẽ rất dễ bị táo bón.

• Khái niệm chất béo: Chất béo là một nhóm chất rất đa dạng về cấu trúc nhưng có đặc tính chung là kị nước.

• Một số chức năng của dầu, mỡ, phospholipid và steroid:

- Chức năng của mỡ và dầu:

+ Dự trữ năng lượng cho tế bào và cơ thể. Cơ thể người và động vật dự trữ mỡ trong các tế bào và nhiều vùng khác.

+ Là dung môi hòa tan nhiều loại vitamin quan trọng với cơ thể như vitamin A, D, E, K,…

+ Tham gia ổn định nhiệt độ của cơ thể: Lớp mỡ dưới da là lớp cách nhiệt giữ ấm cho cơ thể người và nhiều loài động vật xứ lạnh.

+ Là nguồn dữ trữ và cung cấp nước của một số loài: Những động vật sống ở sa mạc như lạc đà sử dụng mỡ ở các bướu làm nguồn cung cấp nước.

- Chức năng của phospholipit: Tham gia cấu tạo nên các loại màng của tế bào.

- Chức năng của steroid:

+ Tham gia cấu tạo nên màng sinh chất của tế bào (cholesterol).

+ Tham gia hình thành đặc điểm giới tính và điều hòa quá trình sinh trưởng, sinh sản của con người (hormone giới tính estrogen, testosterone).

Phospholipid được cấu tạo từ một phân tử glycerol liên hết với hai acid béo ở một đầu, đầu còn lại liên kết với nhóm phosphate. Nhóm phosphate thường liên kết với choline, tạo thành phosphatidylcholine. Với cấu trúc như vậy, phospholipid được xem là một phân tử lưỡng cực: một đầu phosphatidylcholine có tính ưa nước và hai đuôi acid béo kị nước.

- Khi ăn cà chua hoặc hành chưng trong mỡ, cơ thể người có thể hấp thụ được những loại vitamin tan trong chất béo như A, D, E, K.

- Giải thích: Trong cà chua có sắc tố carotenoid (là một sắc tố có bản chất là lipid), trong hành chưng mỡ cũng có chứa rất nhiều lipid. Các loại lipid này là dung môi hòa tan và giúp cơ thể hấp thụ những vitamin vốn không tan trong nước này. Ngoài ra, chính carotenoid cũng là nguồn cung cấp vitamin A cho cơ thể: Con người và động vật khi ăn carotenoid sẽ chuyển hóa thành vitamin A, chất này sau đó chuyển đổi thành sắc tố võng mạc, rất có lợi cho thị giác.

- Khác nhau về cấu tạo: Các amino acid đều được cấu tạo từ một nguyên tử carbon trung tâm liên kết với một nhóm amino (-NH₂), một nhóm carboxyl (-COOH), một nguyên tử H và một chuỗi bên còn gọi là nhóm R. Như vậy, các amino acid khác nhau ở nhóm R.

- Khác nhau về vai trò đối với cơ thể: Trong số 20 loại amino acid, có 9 loại amino acid không thay thế (cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn) và 11 loại amino acid thay thế (cơ thể có thể tự tổng hợp được).

- Protein có những chức năng:

+ Cấu trúc: Nhiều loại protein tham gia cấu trúc nên các bào quan, bộ khung tế bào.

+ Xúc tác: Protein cấu tạo nên các enzyme xúc tác cho các phản ứng hóa học.

+ Bảo vệ: Kháng thể có bản chất là protein giữ chức năng chống lại các phân tử kháng nguyên từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào cơ thể.

+ Vận động: Protein giúp tế bào thay đổi hình dạng cũng như di chuyển.

+ Tiếp nhận thông tin: Protein cấu tạo nên thụ thể giúp tiếp nhận thông tin bên ngoài.

+ Điều hòa: Nhiều hormone có bản chất là protein đóng vai trò điều hòa hoạt động của các gene trong tế bào, điều hòa chức năng sinh lí của cơ thể.

- Đặc điểm cấu trúc giúp protein có chức năng rất đa dạng là:

+ Protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là 20 loại amino acid. Từ 20 loại amino acid có thể tạo ra vô số chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự cách sắp xếp các amino acid.

+ Protein có sự đa dạng về cấu trúc: Có 4 bậc cấu trúc gồm cấu trúc bậc 1, cấu trúc bậc 2, cấu trúc bậc 3, cấu trúc bậc 4.

- Protein chỉ thực hiện được chức năng sinh học khi nó có cấu trúc không gian (cấu trúc bậc 3, cấu trúc bậc 4).

- Chức năng của protein còn phụ thuộc vào các bậc cấu trúc không gian của nó. Các bậc cấu trúc không gian được duy trì nhờ các liên kết yếu. Do đó, các liên kết yếu có vai trò quan trọng quyết định khả năng thực hiện chức năng sinh học của protein. Khi điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, áp suất, nồng độ ion trong dung dịch thay đổi đến một mức độ nào đó sẽ làm đứt gãy các liên kết yếu làm cho cấu trúc không gian ba chiều bị thay đổi, khi đó, protein bị biến tính và mất chức năng sinh.

Chúng ta nên bổ sung protein cho cơ thể từ nhiều loại thức ăn khác nhau chứ không nên chỉ ăn một vài loại thức ăn dù những loại đó rất bổ dưỡng bởi vì:

- Nguồn nguyên liệu để xây dựng các loại protein trong cơ thể người được lấy từ thức ăn.

- Sử dụng đa dạng các nguồn thức ăn giàu protein sẽ cung cấp đủ về cả số lượng và số loại amino acid dùng làm nguyên liệu để tổng hợp protein cho cơ thể.

 - Đặc điểm cấu trúc giúp DNA đảm nhận được chức năng mang thông tin di truyền: DNA là một đại phân tử hữu cơ, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là 4 loại nucleotide. Từ 4 loại nucleotide do số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp khác nhau đã tạo ra rất nhiều loại DNA khác nhau vừa đa dạng vừa đặc thù, đảm bảo cho việc mang một lượng lớn thông tin di truyền.

- Đặc điểm cấu trúc giúp DNA thực hiện chức năng bảo quản thông tin di truyền:

+ Trên mỗi mạch đơn của phân tử DNA, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị bền vững, đảm bảo sự ổn định của DNA (thông tin di truyền) qua các thế hệ.

+ Các cặp nucleotide thuộc hai mạch liên kết với nhau bằng rất nhiều các liên kết hydrogen tạo cho chiều rộng của DNA ổn định, các vòng xoắn của DNA dễ dàng liên kết với protein tạo cho cấu trúc DNA ổn định, thông tin di truyền được điều hòa và bảo quản.

+ Đồng thời, với hai mạch của DNA được liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – C) nên khi 1 mạch xảy ra sai hỏng thì có thể dùng mạch còn lại để làm khuôn tiến hành sửa chữa.

- Đặc điểm cấu trúc giúp DNA thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền:

+ Hai mạch của DNA được liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – C) nên từ một mạch làm khuôn có thể tổng hợp nên mạch bổ sung giúp tế bào có thể nhân đôi phân tử DNA một cách chính xác, đảm bảo sự truyền đạt thông tin di truyền.

+ Trên mạch kép các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen. Liên kết hydrogen không bền vững nên dễ dàng cắt đứt trong quá trình nhân đôi DNA.

Những thông số về DNA là đặc trưng cho mỗi loài:

- Số lượng các phân tử DNA trong tế bào.

- Trình tự sắp xếp các nucleotide (trình tự các gene) trong mỗi phân tử DNA.

- 10 phân tử glucose liên kết với nhau tạo thành đường đa, thì sẽ có công thức cấu tạo như sau: (C₆H₁₀O₅)₁₀.

- Giải thích: Đường đa được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nhiều đường đơn giống hoặc khác nhau. Trong phân tử đường đa này, các phân tử đường glucose liên kết với nhau (sau khi loại đi một phân tử nước) bằng một liên kết cộng hóa trị (được gọi là liên kết glycosidic). Bởi vậy:

10 C₆H₁₂O₆ → (C₆H₁₀O₅)₁₀ + 10 H₂O

Cùng có chung công thức cấu tạo C₆H₁₀O₆ nhưng glucose và fructose lại có vị ngọt khác nhau bởi vì chúng có cấu trúc khác nhau:

- Glucose là phân tử đường có nhóm chức – CHO và có 5 nhóm – OH ở vị trí liền kề.

- Fructose là phân tử đường có nhóm chức – CO – và có 4 nhóm – OH ở vị trí liền kề.

Tinh bột và cellulose đều được cấu tạo từ đường glucose nhưng lại có đặc tính vật lí và chức năng sinh khác nhau bởi vì chúng có cách thức liên kết các đơn phân khác nhau tạo nên cấu trúc phân tử khác nhau:

- Tinh bột: Các gốc α-glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycosidic tạo mạch thẳng (amylose) hoặc bằng liên kết α-1,4-glycosidic và α-1,6-glycosidic tạo thành mạch nhánh (amylopectin).

- Cellulose: Các gốc β-glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glycosidic tạo thành mạch thẳng.

Protein có nhiều loại chức năng nhất, bởi vì protein có độ đa dạng sinh học cao nhất:

- Protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là 20 loại amino acid. Từ 20 loại amino acid có thể tạo ra vô số chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự cách sắp xếp các amino acid.

- Protein có sự đa dạng về cấu trúc: Có 4 bậc cấu trúc gồm cấu trúc bậc 1, cấu trúc bậc 2, cấu trúc bậc 3, cấu trúc bậc 4.

→ Chính nhờ độ đa dạng sinh học cao này mà tạo ra vô số phân tử protein khác nhau, đảm nhận những chức năng khác nhau.

- Để giảm béo, nhiều người đã cắt bỏ hoàn toàn chất béo trong khẩu phần ăn. Điều này không nên, bởi vì:

+ Chất béo không chỉ là nguồn sinh năng lượng quan trọng mà còn đóng vai trò là dung môi để hòa tan các vitamin thiết yếu cho cơ thể như A, D, E, K,... và các acid béo như omega 3, omega 6,... Bên cạnh đó, chất béo cũng tham gia vào cấu tạo các tế bào, đặc biệt là các tổ chức não bộ.

+ Bởi thế, nếu thiếu hụt chất béo trong chế độ dinh dưỡng thì việc hấp thu các vitamin tan trong dầu bị ảnh hưởng đồng thời thiếu hụt nguyên liệu để xây dựng cấu trúc tế bào,… dẫn đến ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe.

- Dưới góc độ sinh học, chúng ta cần duy trì cân nặng bằng cách cân bằng giữa lượng năng lượng hấp thu và lượng năng lượng sử dụng. Cụ thể, nên:

+ Theo dõi cân nặng và lượng năng lượng tiêu thụ

+ Ăn uống lành mạnh, cân đối

+ Tạo thói quen ăn đúng giờ, không thức quá khuya

+ Tập thể dục thường xuyên để duy trì cân nặng

+ Kiểm soát stress để tránh tăng cân

+ Hạn chế uống rượu, bia để duy trì cân nặng

+ …

Khi luộc trứng thì protein của trứng lại bị đông đặc lại vì: Lòng trắng trứng hầu hết được cấu tạo bởi protein. Protein có cấu trúc không gian phức tạp và bị thay đổi do tác động của nhiệt độ cao. Khi đun nóng cấu trúc không gian của protein này bị phá vỡ gây nên các hiện tượng như thay đổi màu sắc, đông tụ.

Khẩu phần thức ăn thiếu protein thì cơ thể, đặc biệt là trẻ em, thường gầy yếu, chậm lớn, hay bị phù nề và dễ mắc bệnh truyền nhiễm vì:

- Protein tham gia cấu trúc lên các các bào quan và bộ khung tế bào, tham gia cấu tạo nên các enzyme xúc tác cho các phản ứng trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng trong tế bào. Do đó, nếu thiếu hụt protein, cơ thể sẽ không có nguyên liệu và năng lượng để xây dựng cơ thể, khiến cơ thể gầy yếu, chậm lớn.

- Là một thành phần cấu tạo của tế bào và các cơ quan, protein thực sự giúp duy trì đủ lượng dịch cơ thể cần. Nếu bạn không có đủ protein từ chế độ ăn, những cấu trúc này có thể bị phá vỡ, cho phép các chất lỏng rò rỉ, gây ra phù nề hoặc tích tụ chất lỏng trong cơ thể.

- Các kháng thể có bản chất là protein giữ chức năng chống lại các phân tử kháng nguyên từ môi trường ngoài xâm nhập vào cơ thể. Do đó, khi thiếu hụt protein, cơ thể thiếu hụt các kháng thể dẫn đến dễ mắc bệnh truyền nhiễm.