BÀI 5. CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

NỘI DUNG BÀI HỌC

Tài Liệu Học Tập Môn Sinh Học Lớp 10

NGUỒN CẤU TRÚC BÀI HỌC VÀ KIẾN THỨC ĐƯỢC LẤY TỪ SGK KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG - NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM

BÀI 5. CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

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

Phân tử sinh học là các phân tử hữu cơ trong tế bào sống (Bao gồm: Lipid, carbohydrate, protein, nucleic aciđ).
Thành phần chủ yếu của phân tử sinh học là nguyên tử carbon và hydro, tạo ra khung hydrocarbon với khả năng liên kết đa dạng.
Protein, nucleic acid và carbohydrate có cấu tạo đa phần với kích thước lớn, được gọi là phân tử polymer.

II. CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

1. Carbohydrate - Chất đường bột

Carbohydrate được cấu tạo gồm các nguyên tử C, H và O với tỉ lệ là 1 : 2 : 1 và có công thức cấu tạo chung là , Carbohydrate được chia làm 3 nhóm chính:

Đường đơn (monosaccharide)
Đường đôi (disaccharide)
Đường đa (polysaccharide)

Nguồn carbohydrate chính bắt nguồn từ bộ phận dự trữ đường và tinh bột của thực vật.

a) Đường đơn

Cấu tạo

Có 6 nguyên tử carbon.
Gồm ba loại chính là: glucose, fructose và galactose.

Vai Trò

Cung cấp năng lượng: Dùng làm nguồn cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của tế bào.
Cấu tạo phân tử: Dùng làm nguyên liệu để cấu tạo nên các loại phân tử sinh học khác.

Hình ảnh được thiết kế và chuẩn hóa bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.

b) Đường đôi

Cấu tạo

Gồm hai phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic (sau khi loại đi một phân tử nước).

Ba loại chính gồm:

Sucrose: Gồm Glucose và Fructose.
Maltose: Gồm Glucose và Glucose.
Lactose: Gồm Glucose và Galactose.

Vai trò

Là đường vận chuyển: Giúp sinh vật vận chuyển nguồn năng lượng (glucose) đến các bộ phận khác nhau của cơ thể hoặc nuôi dưỡng con non mà không bị phân giải trong quá trình vận chuyển.
Ở thực vật: Vận chuyển sucrose từ lá đến các bộ phận khác của cây.
Ở động vật: Sản xuất lactose (đường sữa) để cung cấp năng lượng cho con non.

c) Đường đa

Đường đa là loại polymer được cấu tạo từ hàng trăm tới hàng nghìn phân tử đường đơn (phần lớn là glucose). Chúng có chức năng chính là dự trữ năng lượng và làm nguyên liệu cấu trúc nên các thành phần của tế bào. Có bốn loại đường đa chính:

Tinh bột: Là nguồn năng lượng dự trữ ở thực vật, cấu tạo từ hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân glucose và có cấu trúc ít phân nhánh.
Glycogen: Là nguồn năng lượng dự trữ ngắn hạn (trong ngày) ở động vật và nấm, được tổng hợp chủ yếu ở gan và cơ. Glycogen cũng cấu tạo từ glucose nhưng có cấu trúc phân nhánh rất mạnh và tan trong nước tốt hơn tinh bột.
Cellulose: Là thành phần chính cấu tạo nên thành tế bào thực vật. Phân tử cellulose gồm các đường glucose liên kết thành mạch thẳng, không phân nhánh, xếp song song thành các bó sợi vững chắc. Đối với người, cellulose không thể bị tiêu hóa nhưng giúp kích thích ruột tiết dịch nhầy, giúp thức ăn di chuyển dễ dàng và tránh bị táo bón.
Chitin: Là thành phần cấu tạo nên bộ khung xương ngoài của tôm, cua, nhện và thành tế bào của nhiều loài nấm. Chitin được cấu tạo từ các đơn phân glucose hoặc galactose có gắn thêm nhóm chức amino.
Lưu ý: Mặc dù carbohydrate rất quan trọng, nhưng nếu ăn quá nhiều có thể dẫn đến các bệnh như béo phì, tiểu đường, gan nhiễm mỡ.

2. Lipid – chất béo

Lipid là nhóm chất có cấu trúc rất đa dạng nhưng có chung đặc tính là kị nước (không hoặc rất ít tan trong nước). Lý do là vì chúng chứa nhiều liên kết C - H không phân cực và chứa rất ít nguyên tử oxygen.
Các loại lipid phổ biến bao gồm: mỡ động vật, dầu thực vật, phospholipid, sáp, một số sắc tố, vitamin và các hormone sinh dục (testosterone, estrogen). Do cấu trúc khác nhau nên mỗi loại lipid thực hiện các chức năng riêng biệt.
Nguồn chất béo của con người đến từ mô mỡ động vật và dầu của các loại hạt, quả (lạc, vừng,...). Chúng ta cần ăn uống đa dạng và cân đối các nguồn chất béo này để tránh gây ra bệnh tật cho cơ thể.

a) Mở và dầu

Cấu tạo

Đều được cấu tạo từ một phân tử glycerol liên kết với ba phân tử acid béo (gọi chung là triglyceride).

Dầu (thể lỏng ở nhiệt độ phòng): Do chứa các acid béo không no.
Mỡ (thể rắn ở nhiệt độ phòng): Do chứa các acid béo no.

Vai trò

Dự trữ năng lượng: Là chất dự trữ năng lượng chính của tế bào và cơ thể (tích trữ trong các tế bào mỡ dưới da và các vùng khác).
Cách nhiệt: Lớp mỡ dưới da giúp giữ ấm cho cơ thể người và động vật xứ lạnh.
Cung cấp nước: Động vật sa mạc (như lạc đà) oxy hóa mỡ ở bướu để làm nguồn cung cấp nước khi đi xa.
Cấu tạo và hòa tan: Tham gia cấu tạo nên các phân tử quan trọng như lipoprotein; đồng thời là dung môi hòa tan các loại vitamin quan trọng như A, D, E, K,…
Lưu ý sức khỏe: Ăn quá nhiều dầu, mỡ (nhất là acid béo không có lợi) sẽ làm tăng nguy cơ béo phì, máu nhiễm mỡ, xơ vữa động mạch và bệnh tim mạch. Vì vậy, cần ăn vừa đủ và cân đối giữa mỡ động vật với dầu thực vật

b) Phospholipid

Phospholipid là một loại chất béo phức tạp và được xem là một phân tử lưỡng cực nhờ cấu trúc đặc biệt gồm hai phần:

Đầu ưa nước: Được cấu tạo từ một phân tử glycerol liên kết với nhóm phosphate (nhóm này thường gắn thêm choline để tạo thành phosphatidylcholine).
Hai đuôi kị nước: Là hai chuỗi acid béo kéo dài.
Vai trò sinh học: Nhờ có cấu trúc lưỡng cực đặc biệt (đầu ưa nước quay ra ngoài, đuôi kị nước quay vào trong), phospholipid có vai trò quan trọng nhất là tạo nên cấu trúc màng của các loại tế bào.

c) Steroid

Cấu tạo đặc biệt: Là loại lipid đặc biệt không chứa acid béo, các nguyên tử carbon liên kết với nhau tạo thành 4 vòng kế tiếp.

Các đại diện phổ biến: Gồm cholesterol, các hormone sinh dục (testosterone, estrogen), vitamin D, cortisone,...

Vai trò của Cholesterol:

Là thành phần cấu tạo quan trọng của màng tế bào.
Là chất tiền thân để cơ thể tổng hợp nên hormone testosterone và estrogen.
Do không tan trong nước, cholesterol cần liên kết với protein để tạo thành các phân tử lipoprotein giúp vận chuyển dễ dàng trong máu.

Hai loại Lipoprotein cần lưu ý khi khám sức khỏe:

HDL (Cholesterol "tốt"): Vận chuyển cholesterol dư thừa từ máu về gan để xử lý, giúp giảm lượng cholesterol trong máu.
LDL (Cholesterol "xấu"): Vận chuyển cholesterol đến các mạch máu. Nếu lượng LDL quá cao, chúng sẽ tích tụ lại thành các mảng bám làm hẹp mạch máu, dẫn đến nguy cơ đau tim và đột quỵ.

Lưu ý sức khỏe: Hạn chế ăn quá nhiều thức ăn chứa nhiều cholesterol xấu như đồ chiên rán, nội tạng động vật,... để bảo vệ hệ tim mạch.

d) Carotenoid

Bản chất: Là nhóm sắc tố có màu vàng cam ở thực vật, cấu tạo bản chất là một loại lipid.
Vai trò sinh học: Khi con người và động vật ăn thực phẩm chứa carotenoid, cơ thể sẽ chuyển hóa chất này thành vitamin A. Sau đó, vitamin A tiếp tục được chuyển đổi thành sắc tố võng mạc, giúp mắt sáng và rất có lợi cho thị giác.

3. Protein – chất đạm

a) chức năng của protein

Protein tham gia vào hầu hết mọi hoạt động sống của tế bào với các chức năng cốt lõi sau:

Cấu trúc: Tham gia cấu tạo nên các bào quan và bộ khung tế bào.
Xúc tác: Cấu tạo nên các enzyme giúp thúc đẩy các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào.
Bảo vệ: Các kháng thể chống lại vi khuẩn, virus xâm nhập vào cơ thể đều có bản chất là protein.
Vận động: Giúp tế bào thay đổi hình dạng cũng như di chuyển.
Tiếp nhận thông tin: Cấu tạo nên các thụ thể của tế bào, giúp tiếp nhận thông tin từ cả bên trong và bên ngoài tế bào.
Điều hoà: Nhiều loại hormone là protein, đóng vai trò điều hòa hoạt động của gene và các chức năng sinh lý của cơ thể.

Nguồn cung cấp: Protein được lấy từ các sản phẩm như thịt, sữa, các loại hạt và một số bộ phận của thực vật. Chúng ta cần ăn uống đa dạng thực phẩm giàu protein để cung cấp đủ amino acid làm nguyên liệu tổng hợp protein cho cơ thể.

b) Cấu trúc của protein

Protein được ví như một chuỗi hạt dài, trong đó mỗi "hạt" là một amino acid (đơn phân). Các hạt này nối với nhau bằng liên kết peptide để tạo thành chuỗi polypeptide.

Thành phần: Có 20 loại amino acid khác nhau để cấu tạo nên mọi loại protein. Trong đó, có 9 loại thiết yếu cơ thể không tự tổng hợp được mà bắt buộc phải lấy từ thức ăn.

4 bậc cấu trúc: Để làm được nhiệm vụ, chuỗi protein không để thẳng mà phải gấp cuộn lại theo 4 bậc không gian:

Bậc 1: Chuỗi amino acid nằm thẳng hàng.
Bậc 2: Chuỗi bắt đầu xoắn lại (xoắn ) hoặc gấp nếp (gấp nếp ).
Bậc 3: Chuỗi tiếp tục cuộn tròn thành hình không gian 3 chiều đặc trưng.
Bậc 4: Do từ 2 hay nhiều chuỗi cấu trúc bậc 3 kết hợp lại với nhau tạo thành

Hiện tượng biến tính: Cấu trúc không gian của protein (nhất là bậc 3 và bậc 4) rất dễ bị phá hủy bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ cao, độ pH (acid/kiềm), áp suất hoặc cồn. Khi các liên kết bên trong bị đứt gãy, protein sẽ bị biến đổi hình dạng và mất chức năng sinh học.

Ứng dụng thực tế: Chúng ta ứng dụng điều này để luộc chín trứng (lòng trắng từ lỏng đông tụ lại thành rắn) hoặc dùng cồn 70 để khử trùng (làm đông tụ và phá hủy protein của vi khuẩn).

4. Nucleic acid

Nucleic acid hay còn gọi là acid nhân vì ban đầu được phát hiện chủ yếu ở trong nhân tế bào. Có hai loại acid nhân là DNA và RNA.

a) Deoxyribonucleic acid - DNA

Chức năng của DNA

Mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
Là khuôn mẫu để tổng hợp protein, từ đó quy định đặc điểm và hoạt động của tế bào.
Có khả năng tự nhân đôi để truyền thông tin di truyền cho tế bào con.

Sơ đồ truyền thông tin:

sơ được thiết kế lại bởi đội ngũ BioneticAI, dựa trên khung nội dung Sách giáo Khoa Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.

Cấu trúc của DNA

DNA gồm hai mạch polynucleotide xoắn kép, ngược chiều nhau.

Mỗi nucleotide gồm:

Nhóm phosphate
Đường deoxyribose
Base nitơ

Có 4 loại base: A, T, G, C.

Hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung:
A liên kết với T
G liên kết với C

b) Ribonucleic acid – RNA

Cấu trúc

RNA thường gồm một mạch polynucleotide.

Mỗi nucleotide gồm:

Nhóm phosphate
Đường ribose
Base nitơ

Có 4 loại base:

A (adenine)
U (uracil)
G (guanine)
C (cytosine)

RNA không có thymine (T) như DNA.

Các loại RNA có cấu trúc khác nhau:

mRNA: mạch thẳng.
tRNA: một mạch nhưng tự gấp khúc tạo cấu trúc không gian đặc trưng.

Chức năng

mRNA: mang thông tin di truyền, làm khuôn tổng hợp protein.
tRNA: vận chuyển amino acid đến ribosome.
rRNA: tham gia cấu tạo ribosome.
Một số RNA nhỏ khác tham gia điều hòa hoạt động của gen.
Một số RNA có khả năng xúc tác phản ứng hóa học (ribozyme).

VIDEO BÀI GIẢNG

Nguồn: Tech12h - Kênh học tập tốt nhất

BÀI 5. CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

NỘI DUNG BÀI HỌC

VIDEO BÀI GIẢNG

Đã học xong lý thuyết?

Chưa đăng nhập