BÀI 5 - CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

MỞ ĐẦU

Câu 1: Thừa cân, béo phì là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến bệnh tiểu đường, tim mạch cùng nhiều bệnh nguy hiểm khác cho con người. Vậy làm thế nào có thể giảm thiểu nguy cơ này để có được cuộc sống khỏe mạnh?

Đáp án chuẩn:

- Để giảm nguy cơ thừa cân và béo phì, cần cân bằng giữa lượng năng lượng hấp thụ và năng lượng sử dụng bằng cách điều chỉnh lối sống và chế độ ăn uống, bao gồm việc cân đối lượng tinh bột, protein, lipid và chất béo phù hợp.

- Ngoài ra, thực hiện vận động thường xuyên như tập thể dục vừa sức và lao động vừa sức để duy trì một cơ thể khỏe mạnh.

I. KHÁI NIỆM VÀ THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC TRONG TẾ BÀO

Câu 1: Phân tử sinh học là gì?

Đáp án chuẩn:

Phân tử sinh học là những phân tử hữu cơ được tổng hợp và tồn tại trong các tế bào sống. 

Câu 2: Nêu những đặc điểm chung của các phân tử sinh học.

Đáp án chuẩn:

Các phân tử sinh học chủ yếu bao gồm các nguyên tử carbon và hydrogen, tạo thành các bộ khung hydrocarbon đa dạng thông qua các liên kết hóa học.

II. CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC 

1. Carbohydrate - chất đường bột

Câu 1: Nêu đặc điểm cấu trúc và chức năng chính của các loại carbohydrate.

Đáp án chuẩn:

Câu 2: Con người thường ăn những bộ phận nào của thực vật để lấy tinh bột?

Đáp án chuẩn:

Những bộ phận con người thường ăn của thực vật để lấy tinh bột: củ, quả, hạt, thân cây.

Câu 3: Tại sao nên ăn nhiều loại rau xanh khác nhau trong khi thành phần chính của các loại rau là cellulose - chất mà con người không thể tiêu hoá được?

Đáp án chuẩn:

Nên ăn nhiều loại rau xanh vì chúng chứa cellulose, giúp kích thích tiêu hóa và ngăn ngừa táo bón, đồng thời cung cấp nhiều vitamin và khoáng chất quan trọng cho cơ thể.

2. Lipid - Chất béo

Câu 1: Chất béo là gì? Nêu một số chức năng của dầu, mỡ, phospholipid và steroid.

Đáp án chuẩn:

Chất béo là một nhóm chất rất đa dạng về cấu trúc nhưng có đặc tính chung là kị nước. Các chức năng của dầu, mỡ, phospholipid và steroid như sau:

* Dầu, mỡ:

  - Dự trữ năng lượng cho tế bào và cơ thể.

  - Là dung môi hoà tan nhiều loại vitamin như vitamin A, D, E, K,...

* Phospholipid:

  - Có vai trò quan trọng trong cấu trúc màng của tế bào.

* Steroid:

  - Bao gồm các loại như cholesterol, testosterone, estrogen, vitamin D và cortisone.

  - Cholesterol là thành phần quan trọng của màng tế bào và là chất tiền thân để sản xuất testosterone và estrogen, những hormone quan trọng trong việc phát triển các đặc điểm khác nhau giữa nam và nữ.

Câu 2: Đặc điểm nào về mặt cấu trúc hoá học khiến phospholipid là một chất lưỡng cực?

Đáp án chuẩn:

Phospholipid là một phân tử lưỡng cực vì có cấu trúc hóa học đặc biệt: nó được tạo thành từ một phân tử glycerol liên kết với hai acid béo ở một đầu và nhóm phosphate (-PO) ở đầu còn lại. Nhóm phosphate thường kết hợp với một nhóm choline, tạo thành phosphatidylcholine. Mặt đầu có phosphatidylcholine là phần ưa nước, trong khi hai đuôi acid béo là phần kị nước. Điều này làm cho phospholipid có tính lưỡng cực.

Câu 3: Khi ăn cà chua hoặc hành chưng trong mỡ, cơ thể người có thể hấp thụ được những loại vitamin gì? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

Trái cà chua và hành chứa nhiều loại vitamin như A, D, E, K, C, B6. Đây là các vitamin ít tan trong nước, nhưng tan tốt trong dung môi hữu cơ. Chưng cà chua hoặc hành trong mỡ giúp dễ hấp thu các vitamin này hơn.

3. Protein - Chất đạm

Câu 1: Các amino acid khác nhau ở những đặc điểm nào?

Đáp án chuẩn:

Các amino acid có cấu trúc chung gồm một nguyên tử carbon trung tâm liên kết với nhóm amino (-NH2), nhóm carboxyl (-COOH), một nguyên tử hydrogen và một nhóm R (nhóm bên), được gọi là chuỗi bên. Đặc điểm khác nhau giữa các amino acid chủ yếu phụ thuộc vào nhóm R.

Câu 2: Protein có những chức năng gì? Đặc điểm cấu trúc nào giúp protein có chức năng rất đa dạng?

Đáp án chuẩn:

* Protein đóng vai trò quan trọng trong cơ thể với nhiều chức năng cơ bản:

- Cấu trúc: Tham gia vào cấu trúc bào quan và bộ khung tế bào.

- Xúc tác: Là thành phần chính của enzyme, thúc đẩy các phản ứng hoá học trong tế bào.

- Bảo vệ: Các kháng thể, một loại protein, bảo vệ cơ thể chống lại các mầm bệnh từ môi trường bên ngoài.

- Vận động: Hỗ trợ tế bào thay đổi hình dạng và di chuyển.

- Tiếp nhận thông tin: Cấu tạo thụ thể tế bào, giúp tế bào nhận và truyền thông tin.

- Điều hoà: Nhiều hormone là protein, điều hòa các hoạt động gene và chức năng sinh lý trong cơ thể.

* Protein có cấu trúc rất đa dạng và đặc biệt:

- Tạo ra từ 20 loại amino acid, protein có thể tổ hợp thành nhiều loại chuỗi polypeptide khác nhau.

- Trình tự amino acid trong protein quyết định chức năng của nó.

- Có 4 bậc cấu trúc quyết định tính chất và chức năng của protein.

Với các chức năng và đặc điểm này, protein đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể người và các loài động vật.

Câu 3: Bậc cấu trúc nào đảm bảo protein có được chức năng sinh học? Các liên kết yếu trong phân tử protein có liên quan gì đến chức năng sinh học của nó?

Đáp án chuẩn:

Cấu trúc protein và các liên kết yếu quyết định chức năng sinh học:

- Protein có 4 bậc cấu trúc, mỗi bậc quy định các chức năng khác nhau.

- Các liên kết yếu trong protein giúp duy trì cấu trúc không gian và ảnh hưởng đến chức năng sinh học của nó.

Câu 4: Tại sao chúng ta nên bổ sung protein cho cơ thể từ nhiều loại thức ăn khác nhau mà không nên chỉ ăn một vài loại thức ăn dù những loại đó rất bổ dưỡng?

Đáp án chuẩn:

Chúng ta cần bổ sung protein từ nhiều loại thực phẩm khác nhau vì:

- Cơ thể không tổng hợp được tất cả các axit amin, mà cần lấy từ bên ngoài.

- Mỗi loại thực phẩm chỉ cung cấp một số loại axit amin nhất định.

- Bổ sung từ nhiều nguồn thực phẩm giàu protein giúp cung cấp đầy đủ amino acid cho tổng hợp protein.

4. Nucleic axit

a, Deoxyribonucleic acid - DNA

Câu 1: Quan sát hình 5.10, nêu và giải thích các đặc điểm cấu trúc khiến DNA đảm nhận được chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Đáp án chuẩn:

Đặc điểm cấu trúc của DNA và chức năng của nó:

- DNA là đại phân tử hữu cơ, cấu tạo từ nucleotide. Mỗi phân tử DNA chứa hàng triệu nucleotide, với sắp xếp trình tự đặc trưng quy định thông tin di truyền của sinh vật.

- Bốn loại nucleotide khác nhau tạo nên độ đa dạng và đặc trưng của DNA ở các loài sinh vật.

- Cấu trúc của DNA bao gồm liên kết cộng hóa trị bền vững giữa các nucleotide trên mỗi mạch đơn, đảm bảo sự ổn định của thông tin di truyền qua các thế hệ.

- Các cặp nucleotide trên hai mạch liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung, giúp duy trì cấu trúc không gian của DNA và dễ dàng thực hiện quá trình như tự sao và phiên mã.

Đặc điểm cấu trúc này giúp DNA thực hiện chức năng chính là mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền hiệu quả.

Câu 2: Những thông số nào về DNA là đặc trưng cho mỗi loài?

Đáp án chuẩn:

Thông số về DNA đặc trưng cho mỗi loài bao gồm số lượng phân tử DNA trong tế bào và trình tự sắp xếp nucleotide trong mỗi phân tử DNA.

b, Ribonucleic acid - RNA

Câu 1: Quan sát hình trong mục II.4b, phân biệt các loại RNA về cấu trúc và chức năng.

Đáp án chuẩn:

Phân biệt các loại RNA về cấu trúc và chức năng:

 Câu 2: Trình bày sự khác biệt về mặt cấu trúc giữa DNA và RNA.

Đáp án chuẩn:

Sự khác biệt về mặt cấu trúc giữa DNA và RNA:

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: Phân tử glucose có công thức cấu tạo là C₆H₁₂O₆. Nếu 10 phân tử glucose liên kết với nhau tạo nên một phân tử đường đa thì phân tử này sẽ có công thức cấu tạo như thế nào? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

- 10 phân tử glucose liên kết với nhau tạo nên một phân tử đường phức thì phân tử này sẽ có công thức cấu tạo là: (C₆H₁₀O₅)₁₀

 - Giải thích: Đường phức được hình thành do các phân tử đường đơn liên kết với nhau (sau khi loại một phân tử nước) bằng một liên kết cộng hoá trị (được gọi là liên kết glycosidic).

Câu 2: Tại sao cùng có chung công thức cấu tạo là C₆H₁₂O₆ nhưng glucose và fructose lại có vị ngọt khác nhau?

Đáp án chuẩn:

Tuy có cùng công thức hóa học là C6H12O6, nhưng glucose và fructose lại tồn tại các cấu trúc không gian, hình dạng cấu trúc vòng khác nhau (vị trí nhóm OH) điều này làm cho chúng có các đặc tính vật lí, hóa học khác nhau.

Câu 3: Tại sao cùng được cấu tạo từ các phân tử đường glucose nhưng tinh bột và cellulose lại có đặc tính vật lí và chức năng sinh học khác nhau?

Đáp án chuẩn:

- Tinh bột:

  - Phân tử gồm nhiều gốc α-glucose liên kết với nhau.

  - Các loại tinh bột có cấu trúc mạch ít phân nhánh.

- Cellulose:

  - Phân tử gồm nhiều gốc β-glucose liên kết với nhau tạo thành mạch thẳng, không phân nhánh.

  - Cellulose hình thành các bó sợi dài song song có cấu trúc vững chắc.

Câu 4: Trong số các phân tử sinh học, protein là loại có nhiều chức năng nhất. Tại sao?

Đáp án chuẩn:

Protein có nhiều loại chức năng nhất trong số các phân tử sinh học vì:

- Được cấu tạo từ amino acid, với 20 loại amino acid tham gia tạo thành vô số chuỗi polypeptide khác nhau.

- Trình tự các amino acid quyết định đặc tính và chức năng của protein.

- Protein có 4 bậc cấu trúc, mỗi bậc ảnh hưởng đến chức năng của nó.

Câu 5: Để giảm béo, nhiều người đã cắt bỏ hoàn toàn chất béo trong khẩu phần ăn. Theo em, điều này là nên hay không nên? Dưới góc độ sinh học, chúng ta cần làm gì để duy trì cân nặng với một cơ thể khoẻ mạnh?

Đáp án chuẩn:

Cắt bỏ hoàn toàn chất béo trong khẩu phần ăn không nên vì:

- Lipid là thành phần của mỡ động vật (chất dự trữ năng lượng), hormone sinh dục như testosterone và estrogen, dầu thực vật, phospholipid, một số sắc tố, sáp và vitamin.

- Chất béo đóng vai trò quan trọng trong hoạt động tồn tại và phát triển của cơ thể.

- Việc duy trì sự cân bằng đa dạng giữa các loại chất béo trong khẩu phần ăn là rất quan trọng để duy trì sức khoẻ, và mất cân bằng này có thể dẫn đến nhiều bệnh tật.

Câu 6: Tại sao khi luộc trứng thì protein của trứng lại bị đông đặc lại?

Đáp án chuẩn:

Khi nhiệt độ cao, protein từ trứng bị biến tính và đông lại do cấu trúc không gian bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ, áp suất và nồng độ ion. Điều này làm đứt gãy các liên kết yếu trong protein, làm thay đổi cấu trúc ba chiều và khiến protein mất chức năng sinh học, gọi là hiện tượng biến tính protein.

Câu 7: Giải thích vì sao khi khẩu phần 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?

Đáp án chuẩn:

Thiếu protein trong khẩu phần ăn có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe như gầy yếu, chậm lớn và dễ mắc bệnh truyền nhiễm, đặc biệt là ở trẻ em:

- Protein đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc, duy trì và phát triển cơ thể.

- Hình thành các chất cơ bản hỗ trợ hoạt động sống.

- Protein là thành phần chính của khung tế bào, giúp duy trì hình dạng và chức năng của tế bào.

- Đóng vai trò thiết yếu trong mọi quá trình nội bào của cơ thể.

Nguồn nguyên liệu để xây dựng protein bao gồm sản phẩm từ thịt, sữa và các loại hạt, cũng như một số bộ phận của thực vật. Việc sử dụng đa dạng các nguồn thực phẩm giàu protein sẽ cung cấp đủ amino acid cần thiết để tổng hợp protein trong cơ thể.