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?

Giải rút gọn:

Để giảm thiểu nguy cơ thừa cân, béo phì cần phải cân bằng giữa lượng năng lượng hấp thụ và lượng năng lượng sử dụng bằng cách xây dựng chế độ ăn uống và sinh hoạt lành mạnh, khoa học.

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?

Giải rút gọn:

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.

Giải rút gọn:

Đặc điểm chung: kích thước và khối lượng phân tử lớn, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, thành phần hóa học chủ yếu là carbon và hydrogen.

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.

Giải rút gọn:

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

Giải rút gọn:

Con người thường ăn 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?

Giải rút gọn:

Vì cellulose có nhiều lợi ích trong tiêu hoá thức ăn: kích thích các tế bào niêm mạc ruột tiết dịch nhầy ® thức ăn được di chuyển trơn tru trong đường ruột, đồng thời  cuốn trôi những chất cặn bã bám vào thành ruột ngoài ® ăn ít rau sẽ rất dễ bị táo bón.

2. Lipid - Chất béo

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

Giải rút gọn:

• Chất béo là một nhóm chất rất đa dạng về cấu trúc nhưng có đặc tính chung là kị nước.
• Chức năng:
• Dầu, mỡ: dự trữ năng lượng của tế bào và cơ thể, là dung môi hoà tan nhiều loại vitamin 
• Phospholipid: tạo nên cấu trúc màng của các loại tế bào.
• Steroid: cholesterol là thành phần quan trọng của màng tế bào, đồng thời là tiền thân tạo nên testosterone và estrogen.

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

Giải rút gọn:

Phospholipid được cấu tạo từ một phân tử glycerol liên kết với hai acid béo ở một đầu, đầu còn lại liên kết với nhóm phosphate. Nhóm phosphate thường liên kết với choline ® phosphatidylcholine, một đầu có tính ưa nước và hai đuôi acid béo kị nước ® phospholipid được xem là một phân tử 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.

Giải rút gọn:

Trong cà chua hay hành chứa nhiều loại vitamin như vitamin A, D, E, K, C, B6,... không hoặc ít tan trong nước, nhưng tan tốt trong dung môi hữu cơ vì vậy khi chưng cà chua hoặc hành trong mỡ ® dễ hấp thu hơn.

3. Protein - Chất đạm

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

Giải rút gọn:

Điểm khác nhau: Các amino acid đều được cấu tạo từ một nguyên tử carbon trung tâm liên kết với một nhóm amino, một nhóm carboxyl, một nguyên tử H và một nhóm R, nhóm R quyết định sự khác nhau giữa các amino acid.

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

Giải rút gọn:

• Các chức năng của protein: tham gia cấu trúc nên các bào quan, bộ khung tế bào; cấu tạo nên các enzyme xúc tác; chống lại các kháng nguyên từ môi trường ngoài; giúp tế bào thay đổi hình dạng cũng như di chuyển; cấu tạo nên thụ thể của tế bào, giúp tiếp nhận thông tin từ bên trong cũng như bên ngoài tế bào; đóng vai trò điều hoà hoạt động của gene trong tế bào, điều hoà các chức năng sinh lí của cơ thể.
• Đặc điểm cấu trúc giúp protein có chức năng rất đa dạng: cấu tạo từ các đơn phân là amino acid và 20 loại amino acid. Từ 20 loại amino có thể tạo ra vô số loại chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các amino acid. Chức năng của protein phụ thuộc vào bậc cấu trúc của nó.

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?

Giải rút gọn:

• Bậc cấu trúc đảm bảo protein có được chức năng sinh học: protein có 4 bậc cấu trúc, ở mỗi bậc quy định các chức năng sinh học khác nhau.
• Các liên kết yếu giúp duy trì hay phát triển cấu trúc không gian của protein ® tác động đến chức năng sinh học của protein.

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?

Giải rút gọn:

Vì cơ thể người không tự tổng hợp được tất cả các axit amin mà phải lấy từ bên ngoài. Mỗi loại thực phẩm chỉ chứa một số loại axit amin nhất định nên cần ăn đa dạng thực phẩm để từ bổ sung protein từ nhiều nguồn thực phẩm khác nhau.

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.

Giải rút gọn:

• Với 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 nucleotide. Từ 4 loại nucleotide sắp xếp khác nhau ® tính đặc trưng và đa dạng của các phân tử DNA ở các loài sinh vật
• Với chức năng bảo quản thông tin di truyền: Trên mỗi mạch đơn, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, đảm bảo sự ổn định qua các thế hệ. Các cặp nucleotide thuộc hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung ® cấu trúc DNA ổn định, bảo quản thông tin di truyền.
• Với chức năng truyền đạt thông tin di truyền: Trên mạch kép các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung. Tuy liên kết hydrogen không bền vững nhưng số lượng rất lớn nên đảm bảo cấu trúc không gian của DNA ổn định và dễ cắt đứt trong quá trình tái bản, phiên mã.

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

Giải rút gọn:

Số lượng các phân tử DNA trong tế bào và trình tự sắp xếp các nucleotide trong mỗi phân tử DNA là đặc trưng cho từng loài.

b, Ribonucleic acid - RNA

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

Giải rút gọn:

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

Giải rút gọn:

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.

Giải rút gọn:

• Công thức cấu tạo: (C₆H₁₀O₅)₁₀
• Giải thích: Đường đa được hình thành do các phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng một liên kết cộng hoá trị.

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

Giải rút gọn:

Tuy có cùng công thức hóa học nhưng glucose và fructose lại tồn tại các cấu trúc không gian, hình dạng cấu trúc vòng khác nhau (vị trí nhóm OH) ® 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?

Giải rút gọn:

• Tinh bột: gồm nhiều gốc α-glucose liên kết với nhau, ít phân nhánh.
• Cellulose: gồm nhiều gốc β-glucose liên kết với nhau tạo thành mạch thẳng, không phân nhánh. Nhiều phân tử cellulose liên kết với nhau tạo thành bó sợi dài nằm 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?

Giải rút gọn:

Vì protein được cấu tạo từ các đơn phân là 20 loại amino acid. Từ 20 loại amino có thể tạo ra vô số loại chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các amino acid ® tính đặc thù và quyết định chức năng của protein. Chức năng của protein còn phụ thuộc vào các bậc cấu trúc 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?

Giải rút gọn:

• Vì chất béo là dung môi để hòa tan các vitamin thiết yếu cho cơ thể, tham gia vào cấu tạo các tế bào, đặc biệt là các tổ chức não bộ. Nếu thiếu hụt chất béo thì việc hấp thu các vitamin tan trong dầu bị ảnh hưởng 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, xây dựng chế độ ăn uống và sinh hoạt khoa học, lành mạnh, kiểm soát stress,…

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

Giải rút gọn:

Vì lòng trắng trứng được cấu tạo bởi protein. Protein có cấu trúc không gian phức tạp và dễ thay đổi do khi nhiệt độ tăng cao. Khi đun nóng, cấu trúc không gian của protein bị phá vỡ làm lòng trắng trứng đặc lại.

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?

Giải rút gọn:

Vì:

• Protein tham gia cấu trúc lên các các bào quan và bộ khung tế bào, cấu tạo nên các enzyme xúc tác ® thiếu ® cơ thể sẽ không có nguyên liệu phát triển khiến trẻ chậm lớn.
• Cấu tạo tế bào và các cơ quan, duy trì đủ lượng dịch cơ thể cần ® thiếu ® những cấu trúc này có thể bị phá vỡ, cho phép các chất lỏng rò rỉ, gây ra phù nề.
• Các kháng thể có bản chất là protein chống lại các phân tử kháng nguyên từ môi trường ngoài xâm nhập vào cơ thể ® thiếu ® dễ mắc bệnh truyền nhiễm.