Bài 6. Các phân tử sinh học

>> Xem chi tiết: Lý thuyết các phân tử sinh học - Sinh 10 Cánh diều

Các loại thực phẩm ở bốn tầng trong tháp dinh dưỡng của người (Hình 6.1) cung cấp cho chúng ta những hợp chất nào

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.1

Lời giải chi tiết:

Tầng 1: Cung cấp carbohydate (chất bột đường)

Tầng 2: Cung cấp vitamin và chất khoáng

Tầng 3: Cung cấp protein (chất đạm)

Tầng 4: Cung cấp lipid (chất béo)

Cho biết các đơn phân cấu tạo nên các polysaccharide, polypeptide, DNA, RNA.

Phương pháp giải:

Đây là những hợp chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Polysaccharide được cấu tạo từ các đơn phân monosaccarit (là đơn vị cơ bản nhất của các carbohydrate quan trọng trong sinh học) liên kết với nhau bằng mối liên kết glycosidic.

Polypeptide được cấu tạo từ các acid amin

DNA được cấu tạo từ các đơn phân là nucleotide, mỗi đơn phân:

- Đường deoxyribose: C5H10O4

- Axit phôtphoric: H3PO4

- 1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, T, G, X ). Trong đó A, G có kích thước lớn còn T, X có kích thước bé hơn.

RNA được cấu tạo từ các đơn phân là nucleotide, mỗi đơn phân:

- Đường ribose: C5H10O5 (còn ở ADN là đường deoxyribose C5H10O4).

- Axit photphoric: H3PO4.

- 1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, U, G, X).

Trong tháp dinh dưỡng của người (hình 6.1), nhóm thực phẩm nào chiếm tỉ lệ cao nhất? Vì sao chúng chiếm tỉ lệ cao nhất?

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.1

Dựa vào cấu tạo và chức năng các chất

Lời giải chi tiết:

Trong tháp dinh dưỡng của người (hình 6.1), nhóm thực phẩm chiếm tỉ lệ cao nhất là Carbohydrate

Vì carbohydrate cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể.

Dựa vào hình 6.3 Luyện tập

Câu 1: Cho biết các loại carbohydrate được phân loại dựa trên tiêu chí nào?

Câu 2: Kể tên các loại carbohydrate, nêu số lượng gốc đường (đơn phân) và cho ví dụ về mỗi loại carbohydate mà em biết

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.3 và liên hệ thực tế 

Lời giải chi tiết:

Câu 1:

Các loại carbohydrate được phân loại dựa trên số lượng các đơn phân cấu tạo nên chúng. 

Câu 2:

Monosaccharide chỉ gồm 1 đơn phân, ví dụ: glucozo, fructozo.

Disaccharide gồm 2 đơn phân monosaccharide cấu tạo nên, ví dụ: maltozo, lactozo.

Polysaccharide cấu tạo từ 3 đơn phân monosaccharide trở lên, ví dụ: tinh bột, glycogen, cenllulozo.

Câu 3: Vai trò của ribose, deoxyribose và glucose trong tế bào là gì?

Câu 4: Thực phẩm nào chứa nhiều đường?

Phương pháp giải:

3. Các loại đường trên đều là đường đơn có vai trò quan trọng đối với cơ thể và đều là chất khử.

4. Dựa vào kiến thức đã học trước đó hoặc kiến thức thực tế.

Lời giải chi tiết:

Câu 3:

Glucose có vai trò cung cấp năng lượng cho tế bào

Ribose là thành phần cấu tạo ARN, tổng hợp protein, sửa sai và điều phối các phản ứng hóa học.

Deoxyribose là thành phần cấu tạo nên DNA, ATP, cung cấp năng lượng cho tế bào

Câu 4: 

Thực phẩm chứa nhiều đường: các loại ngũ cốc, ngô, khoai, quả ngọt, mía, củ cải đường, sữa…

Dựa vào hình 5.6

a) Thành phần cấu tạo của sucrose (saccharose)?

b) Sucrose được hình thành như thế nào?

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.5

Lời giải chi tiết:

Sucrose cấu tạo bởi 2 đơn phân gồm 1 glucose và 1 fructose

Sucrose hình thành khi loại một phân tử H20 và tạo cầu nối glycoside giữa hai đơn phân glucose và fructose. 

Quan sát hình 6.6 và nêu những đặc điểm giống nhau giữa tinh bột và glycogen, những đặc điểm khác nhau giữa tinh bột và cellulose về cấu tạo mạch carbon. Những đặc điểm này có gì liên quan đến chức năng dự trữ của tinh bột, glycogen và chức năng cấu trúc của cellulose?

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.6

Dựa vào đặc điểm cấu tạo và chức năng của các chất

Lời giải chi tiết:

Những đặc điểm giống nhau giữa tinh bột và glycogen là:

+ Đều là polysaccharide những hợp chất có cấu trúc đa phân

+ Các đơn phân glucose kết hợp với nhau bằng liên kết glycoside

+ Được hình thành do qua nhiều phản ứng ngưng tụ.

Những đặc điểm khác nhau giữa tinh bột và cellulose về cấu tạo mạch carbon:

+ Tinh bột: mạch phân nhánh bên

Cơm không có vị ngọt nhưng khi chúng ta nhai kĩ thấy có vị ngọt là do tinh bột trong cơm đã biến thành chất gì?

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của tinh bột

Lời giải chi tiết:

Cơm không có vị ngọt nhưng khi chúng ta nhai kĩ thấy có vị ngọt là do tinh bột trong cơm đã biến thành đường đôi mantozo dưới tác dụng của enzyme amilaza có trong nước bọt. Mantozo đã tác động vào các gai vị giác trên lưỡi cho ta cảm giác ngọt.

Câu hỏi 7: Cho biết đơn phân và liên kết giữa các đơn phân tạo nên phân tử protein.

Câu hỏi 8: Tại sao trên bao bì của một số loại thực phẩm có ghi cụ thể thành phần các amino acid không thay thế?

Phương pháp giải:

7. 

Đọc thông tin trong mục III

Quan sát hình 6.7 

8. 

Các amino acid là thành phần cấu tạo nên phân tử protein

Protein là tham gia hầu hết các hoạt động sống của tế bào

Lời giải chi tiết:

Câu hỏi 7: 

Các đơn phân của phân tử protein là các amino acid

Liên kết giữa các đơn phân là liên kết peptide

Câu hỏi 8: 

Trên bao bì của một số loại thực phẩm có ghi cụ thể thành phần các amino acid không thay thế là do có một số loại amino acid cần thiết mà cơ thể người và động vật không thể tự tổng hợp được mà phải lấy từ nguồn thực phẩm bên ngoài. 

Mỗi loại amino acid lại có những chức năng khác nhau, nên việc ghi rõ thành phần trên bao bì giúp việc chọn lựa thực phẩm dễ dàng với nhu cầu. 

Dựa vào hình 6.7, nêu các nguyên tố chính cấu tạo nên phân tử amino acid

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.7

Lời giải chi tiết:

Nguyên tố chính cấu tạo nên phân tử amino acid là H, C, O.

Câu 10: Vì sao chỉ có 20 loại amino acid nhưng tạo nên rất nhiều loại protein?

Câu 11: Dựa vào hình 6.1, kể tên những thực phẩm giàu protein

Phương pháp giải:

10. Dựa vào cấu tạo phân tử protein

11. Quan sát hình 6.1 và liên hệ kiến thức thực tế

Lời giải chi tiết:

Câu 10: 

Chỉ có 20 loại amino acid nhưng tạo nên rất nhiều loại protein là do các protein khác nhau về cấu tạo từ các loại amino acid nào, số lượng amino acid, cách sắp xếp các amino acid và hình dạng (sợi, gấp khúc, vòng, thẳng…)

Câu 11: 

Những thực phẩm giàu protein là thịt, cá, trứng, sữa…

Lời giải chi tiết:

Cơ thể chúng ta không thể tự tổng hợp một số loại amino acid và protein, những loại aminoacid và protein này chỉ có thể được cung cấp thông qua quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng. Vậy nên chúng ta cần ăn đa dạng các loại thức ăn cung cấp đủ dinh dưỡng và năng lượng giúp cơ thể tồn tại và phát triển.

Tìm ví dụ protein tương ứng với mỗi vai trò của protein trong tế bào và cơ thể

Phương pháp giải:

Protein tham gia hầu hết các hoạt động sống của tế bào

Lời giải chi tiết:

+ Là chất xúc tác sinh học: các loại enzyme như amilaza xúc tác phân giải tinh bột, enzyme pepsin phân giải protein, enzyme lipase phân giải lipid.

+ Thành phần cấu trúc, nâng đỡ tế bào, cơ thể: Collagen và Elasin tạo nên cấu trúc bền của mô liên kết, dây chằng, gân; keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, móng.

+ Tham gia vận chuyển các chất qua màng: Hemoglobin chứa hồng cầu vận chuyển oxygen từ phổi đến các tế bào.

+ Điều hòa quá trình trao đổi chất: hoocmon Insulin và Glucagon do tuyến tụy tiết có tác dụng điều hòa đường huyết. 

+ Tham gia chức năng vận động: Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ; Tubulin có vai trò vận động lông, roi ở sinh vật đơn bào.

+ Là chất dự trữ: Albumin có trong lòng trắng trứng là nguồn cung cấp acid amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp acid amin cho con.

+ Cảm nhận và đáp ứng kích thích từ môi trường: Thụ quan màng của tế bào thần kinh tiết chất trung gian và truyền tín hiệu.

Câu 12: Phân biệt các bậc cấu trúc của phân tử hemoglobin. Bậc cấu trúc nào của phân tử protein đóng vai trò quyết định các bậc cấu trúc còn lại?

Câu 13: Khi thực hiện chức năng, protein có cấu trúc bậc mấy?

Phương pháp giải:

1. 

Quan sát hình 6.8 

Dựa vào hình dạng, cấu tạo của các bậc cấu trúc.

2. Dựa vào cấu trúc các bậc của protein

Lời giải chi tiết:

Câu 1: 

Cấu trúc các bậc của phân tử hemoglobin:

+ Bậc 1: là trình tự sắp xếp các amino acid trong chuỗi polypeptide và liên kết bằng liên kết peptide, cấu trúc mạch thẳng

+ Bậc 2: Dạng xoắn hoặc gấp nếp cục bộ trong không gian của chuỗi polypeptide nhờ các liên kết hydrogen giữa các nguyên tử H và N của các liên kết peptide.

+ Bậc 3: dạng cuộn xoắn lại trong không gian toàn chuỗi polypeptide nhờ liên kết disulfile giữa hai gốc cysteine ở xa nhau trong chuỗi và các liên kết yếu như tương tác kị nước, liên kết hydrogen, liên kết ion giữa các gốc R

+ Bậc 4: Cấu trúc không gian ba chiều, các chuỗi polypeptide tương tác với nhau.

Cấu trúc bậc 2 đóng vai trò quyết định các bậc cấu trúc còn lại.

Câu 2: 

Khi thực hiện chức năng, protein có cấu trúc bậc 3 và bậc 4 (cấu trúc không gian ba chiều)

Vì chỉ khi đạt tới cấu trúc bậc ba, protein mới xuất hiện các liên kết như liên kết disulfid, liên kết hydro, liên kết ion, lực tương tác Van der Waals và domain cấu trúc. Nhờ những cấu trúc này mà protein ổn định hơn trong môi trường, quy định tính chất của protein, đặc biệt là tính tan và hoạt tính xúc tác của protein. Cấu trúc bậc 3 còn tạo nên trung tâm hoạt động của phần lớn các loại enzym. Sự thay đổi cấu trúc bậc ba dẫn đến sự thay đổi hướng xúc tác của enzym hoặc mất khả năng xúc tác hoàn toàn. Sự hình thành các domain trong phân tử protein tạo ra khả năng tương tác linh hoạt giữa các đại phân tử, khả năng cơ động, dịch chuyển tương ứng giữa những bộ phận trong quá trình thực hiện chức năng sinh học.

Bệnh thiếu máu do hồng cầu hình lưỡi liềm là hậu quả của đột biến thay thế amino acid glutamate ở vị trí số 6 thành valine trong một chuỗi polypeptide của hemoglobin làm cho phân tử protein chuyển thành dạng chuỗi dài và thay đổi hình dạng hồng cầu. Bậc cấu trúc nào của hemoglobin bị biến đổi?

Phương pháp giải:

Quan sát cấu trúc của hemoglobin ở trạng thái bình thường

Lời giải chi tiết:

Hemoglobin bị biến đổi khi ở cấu trúc bậc 4

Cấu trúc bậc 4 là cấu trúc không gian ba chiều, các chuỗi polypeptide tương tác với nhau.

Kể tên thành phần nguyên tố và cấu tạo đơn phân của phân tử nucleic acid.

Phương pháp giải:

Quan sát cấu tạo đơn phân của phân tử nucleic acid

Lời giải chi tiết:

Phân tử nucleic acid có cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, gồm các đơn phân nucleotide có cấu tạo là:

+ Gốc phosphate 

+ Đường pentose (gồm đường ribose và đường deoxyribose)

+ Nitrogenous base (gồm 2 nhóm là purine A, G và pyrimindine (C, T, U)

Thành phần nào của nucleotide tạo nên cấu trúc đặc trưng của DNA và ARN

Phương pháp giải:

Đơn phân nucleotide có cấu tạo là:

+ Gốc phosphate 

+ Đường pentose (gồm đường ribose và đường deoxyribose)

+ Nitrogenous base (gồm 2 nhóm là purine A, G và pyrimindine (C, T, U)

Lời giải chi tiết:

Thành phần tạo nên cấu trúc đặc trưng của DNA và ARN là đường pentose: DNA – đường deoxyribose, ARN – đường ribose.

Câu 16: Nêu vai trò của nucleic acid.

Câu 17: Thành phần cấu tạo nào giúp nhận biết đầu 5’ và đầu 3’ của chuỗi polynucleotide?

Phương pháp giải:

16. Đọc thông tin SGK sinh 10 Cánh Diều-Trang 33

17. Dựa vào cấu tạo của nucleotide

Lời giải chi tiết:

Câu 16: 

Vai trò của nucleic acid là: quy định, lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền.

Câu 17: 

Thành phần cấu tạo giúp nhận biết đầu 5’ và đầu 3’ của chuỗi polynucleotide là nhóm phosphate và đường pentose vì đầu 5’ sẽ gắn vào nhóm phosphate và đầu 3’ sẽ được gắn với nhóm OH của đường pentose.

Lập bảng phân biệt DNA và RNA về đường pentose, nitrogenousbase, số chuỗi polynucleotide, chức năng.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo, chức năng của DNA, RNA.

Lời giải chi tiết:

Vì sao trong phân tử DNA, số lượng adenine và thymine bằng nhau, số lượng guanine và cytosine bằng nhau?

Phương pháp giải:

Trong cấu trúc DNA, các nitrogenousbase liên kết với nhau bằng liên kết hidro đôi một với nhau.

Lời giải chi tiết:

Trong phân tử DNA, số lượng adenine và thymine bằng nhau, số lượng guanine và cytosine bằng nhau vì do cấu trúc không gian đặc trưng nên adenine và thymine chỉ liên kết được với nhau bằng 2 liên kết hidro, guanie và cytosine chỉ liên kết được với nhau bằng 3 liên kết hidro. 

Vì sao khi giám định quan hệ huyết thống hay truy vết tội phạm, người ta thường thu thập các mẫu có chứa tế bào như niệm mạc miệng, chân tóc…?

Phương pháp giải:

Xét nghiệm ADN huyết thống là xét nghiệm sử dụng ADN để phân tích và so sánh kiểu ADN của những người tham gia xét nghiệm nhằm xác định mối quan hệ huyết thống giữa họ.

Lời giải chi tiết:

ADN của mỗi cá nhân là duy nhất, có tính đặc thù không thay đổi và ở mọi tế bào cơ quan trên cơ thể đều giống nhau, mang đặc trưng và quy định tính trạng cơ thể riêng. 

Vì thế, kết quả xét nghiệm bằng tóc với các mẫu máu, mẫu tế bào niêm mạc miệng, mẫu móng tay chân,… đều sẽ cho cùng kết quả. 

Tuy nhiên, khi giám định quan hệ huyết thống hay truy vết tội phạm, người ta thường thu thập các mẫu có chứa tế bào như niệm mạc miệng, chân tóc là do thu mẫu an toàn, đơn giản, dễ dàng, tế bào nhiều, không xâm lấn nên không gây đau và áp dụng cho mọi đối tượng, mọi độ tuổi. Ngoài ra việc thu mẫu niêm mạc miệng hay chân tóc không để lại dấu vết sau thu nên việc thu mẫu bí mật cũng được đảm bảo.

Vì sao DNA rất đa dạng nhưng đặc trưng cho mỗi loài và mỗi cá thể?

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của DNA

Lời giải chi tiết:

Do mỗi phân tử ADN được đặc trưng số lượng, thành phần và đặc biệt là trình tự sắp xếp của các nuclêôtit. Phân tử ADN được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân (các đơn phân là 4 loại nuclêôtit A, T, G, X). Khi thay đổi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nucleotit thì có thể tạo vô số phân tử ADN khác nhau.

Ngoài ra tính đặc trưng cho mỗi loài còn do sự thích nghi và tiến hóa riêng của từng loài. Tính đặc trưng của mỗi cá thể là do quá trình giao phối đã tạo ra các biến dị cá thể khác nhau.

Xác định loại RNA nào trong ba loại mRNA, tRNA, rRNA tương ứng với mỗi mô tả sau:

+ Chiếm khoảng 5% tổng số RNA trong tế bào, đóng vai trò truyền thông tin di truyền từ DNA đến protein.

+ Chiếm khoảng 10-20%, làm nhiệm vụ vận chuyển amino acid tương ứng đến ribosome và liên kết với mRNA trong quá trình dịch mã

+ Chiếm khoảng 80%, là thành phần cấu tạo của ribosome

Phương pháp giải:

Dựa vào tên gọi và cấu tạo của các RNA

Lời giải chi tiết:

+ Chiếm khoảng 5% tổng số RNA trong tế bào, đóng vai trò truyền thông tin di truyền từ DNA đến protein là mRNA (RNA thông tin)

+ Chiếm khoảng 10-20%, làm nhiệm vụ vận chuyển amino acid tương ứng đến ribosome và liên kết với mRNA trong quá trình dịch mã là tRNA (RNA vận chuyển)

+ Chiếm khoảng 80%, là thành phần cấu tạo của ribosome là rRNA

Các Lipd trong ảnh 6.10 được cấu tạo từ những nguyên tố chính nào?

Phương pháp giải:

Quan sát hình 6.10

Lời giải chi tiết:

Các Lipid trong ảnh 6.10 được cấu tạo từ những nguyên tố chính là C, H, O.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu trúc cấu tạo của triglyceride

Lời giải chi tiết:

Phân tử triglyceride có tỉ lệ C và H cao hơn, tỉ lệ O thấp hơn.

Khi chế biến Salad, việc trộn dầu thực vật vào rau sống có tác dụng gì đối với sự hấp thu chất dinh dưỡng? Giải thích.

Phương pháp giải:

Dầu thực vật là loại dầu được chiết xuất từ thực vật, từ các bộ phận của cây như: hạt, lá, củ, quả, hoa,..

Lời giải chi tiết:

Dầu thực vật (triglycerinde ) là acid béo chưa no ở dạng lỏng (điều kiện thường) có tác dụng như một dung môi hòa tan nhiều vitamin A, D, E, K và chất khoáng khiến cho cơ thể hấp thu các chất dinh dưỡng tốt hơn.

Dựa vào hình 6.11, cho biết đặc điểm cấu tạo nào của phospholipid phù hợp với chức năng của màng sinh chất.

Phương pháp giải:

Dựa vào hình 6.11

Lời giải chi tiết:

Phospholipid là phân tử gồm một đầu ưa nước (chứa gốc phosphate liên kết với gốc ưa nước) và hai đầu kị nước.