Đáp án Sinh học10 kết nối tri thức Bài 5: Các phân tử sinh học

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?

Trả lời:

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.

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?

Trả lời:

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.

Trả lời:

Thành phần hoá 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 hydrocarbon rất đa dạng.

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.

Trả lời:

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

Trả lời:

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?

Trả lời:

Nên ăn nhiều loại rau xanh khác nhau trong khi thành phần chính của các loại rau là cellulose vì:

• Mặc dù con người không tiêu hoá được cellulose nhưng cellulose lại giúp ích trong tiêu hoá 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, đồng thời cellulose cũng cuốn trôi những chất cặn bã bám vào thành ruột ngoài. Vì vậy, nếu trong khẩu phần ăn có quá ít cellulose sẽ rất dễ bị táo bón.
• Bên cạnh đó ngoài cellulose trong rau xanh còn chứa nhiều loại vitamin và khoáng chất thiết yếu mà con người có thể hấp thu được.

2. Lipid - Chất béo

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

Trả lời:

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:

• Dầu, mỡ:
• Là chất dự trữ năng lượng của tế bào và cơ thể.
• Là dung môi hoà tan nhiều loại vitamin quan trọng với cơ thể như vitamin A, D, E, K,...
• Phospholipid: có vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc màng của các loại tế bào.
• Steroid: bao gồm nhiều loại như cholesterol, testosterone, estrogen, vitamin D và cortisone,... Trong đó cholesterol là thành phần quan trọng của màng tế bào, đồng thời cũng là chất tiền thân để tạo nên testosterone và estrogen là những hormone phát triển các đặc điểm khác biệt giữa nam và nữ.

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

Trả lời:

Đặc điểm về mặt cấu trúc hoá học khiến phospholipid là một chất lưỡng cực là: 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 (-PO). Nhóm phosphate thường liên kết với một nhóm, được gọi là choline, tạo thành phosphatidylcholine, một đầu có phosphatidylcholine có tính ưa nước và hai đuôi acid béo kị nước. Do đó, 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.

Trả lời:

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

3. Protein - Chất đạm

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

Trả lời:

Điểm khác nhau của các amino acid: Các amino acid đều được cấu tạo từ một nguyên tử carbon trung tâm liên kết với một nhóm amino (-NH), một nhóm carboxyl (-COOH), một nguyên tử H và một chuỗi bên còn gọi là nhóm R, chính 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?

Trả lời:

Các chức năng của protein:

• 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 hoá học trong tế bào.
• Bảo vệ: 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 qua các tác nhân như vi khuẩn, virus,...
• Vận động: Protein giúp tế bào thay đổi hình dạng cũng như di chuyển.
• Tiếp nhận thông tin: Protein cấu tạo nên thụ thể của tế bào, giúp tiếp nhận thông tin từ bên trong cũng như bên ngoài tế bào.
• Điều hoà: Nhiều hormone có bản chất là protein đóng vai trò điều hoà hoạt động của gene trong tế bào, điều hoà các chức năng sinh lí của cơ thể.

=> Với các chức năng trên, protein có vai trò đặc biệt quan trọng đối với cơ thể người và các loài động vật.

• Đặc điểm cấu trúc giúp protein có chức năng rất đa dạng:
• Protein được cấu tạo từ các đơn phân là amino acid và có 20 loại amino acid tham gia cấu tạo nên các protein. 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. Trình tự các amino acid của một protein có tính đặc thù và quyết định chức năng của protein.
• Protein có 4 bậc cấu trúc mà chức năng của protein còn phụ thuộc vào các 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?

Trả lời:

• 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 trong phân tử protein giúp duy trì hay phát triển cấu trúc không gian của protein từ đó 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?

Trả lời:

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 vì:

• Cơ thể người không tự tổng hợp được tất cả các axit amin mà phải lấy từ bên ngoài. Khi protein được đưa vào sẽ được các enzim phân giải thành các axit amin để hấp thụ tạo ra loại protein đặc thù cho cơ thể người.
• Mỗi loại thực phẩm chỉ chứa một số loại axit amin nhất định nên để cung cấp được tất cả axit amin cần cho tổng hợp protein thì cần bổ sung từ nhiều nguồn thực phẩm khác nhau.
• Sử dụng đa dạng các nguồn thực phẩm giàu protein sẽ cung cấp đủ cho cơ thể nguồn amino acid dùng làm nguyên liệu để 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.

Trả lời:

Các đặc điểm cấu trúc khiến DNA đảm nhận được chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền:

• DNA là một đại phân tử hữu cơ, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nucleotide. Một phân tử DNA được cấu tạo bởi lượng lớn nucleotide. Mỗi loài khác nhau sẽ có phân tử DNA đặc trưng bởi số lượng và trình tự các nucleotide. Sự sắp xếp trình từ các nucleotide là thông tin di truyền quy định trình tự các protein quy định tính trạng của mỗi sinh vật.
• Từ 4 loại nucleotide do cách sắp xếp khác nhau đã tạo nên tính đặc trưng và đa dạng của các phân tử DNA ở các loài sinh vật
• Đặc điểm cấu trúc của DNA giúp chúng 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.
• Nhờ các cặp nucleotide thuộc hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung đã 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.
• Đặc điểm cấu trúc của DNA giúp chúng thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền: Trên mạch kép các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen giữa nhóm nitrogenous base của các nucleotide theo nguyên tắc bổ sung. Tuy liên kết hydrogen không bền vững nhưng số lượng liên kết lại rất lớn nên đảm bảo cấu trúc không gian của DNA được ổn định và dễ dàng cắt đứt trong quá trình tự sao, phiên mã.

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

Trả lời:

Những thông số về DNA là đặc trưng cho mỗi loài: Số lượng các phân tử DNA trong tế bào cũng như 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.

Trả lời:

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.

Trả lời:

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.

Trả lời:

• 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?

Trả lời:

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?

Trả lời:

• 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. 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?

Trả lời:

Trong số các phân tử sinh học, protein có nhiều loại chức năng nhất vì:

• Protein được cấu tạo từ các đơn phân là amino acid.
• Có 20 loại amino acid tham gia cấu tạo nên các protein. 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. Trình tự các amino acid của một protein có tính đặc thù và quyết định chức năng của protein.
• Chức năng của protein còn phụ thuộc vào các bậc cấu trúc của nó. Protein có 4 bậc cấu trúc.

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?

Trả lời:

Theo em, việc cắt bỏ hoàn toàn chất béo trong khẩu phần ăn là không nên vì:

• Lipid là cấu tạo, thành phần của các loại mỡ động (chất dự trữ năng lượng) vật hormone sinh dục (như testosterone, estrogen, dầu thực vật, phospholipid) một số sắc tố, sáp và một số loại vitamin. Có vai trò trong hoạt động tồn tại và phát triển của cơ thể.
• Việc sử dụng đa dạng các nguồn thực phẩm là rất quan trọng với sức khoẻ, khi ăn uống mất cân đối giữa các thành phần chất béo có thể gây ra nhiều bệnh tật.

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

Trả lời:

Ở nhiệt độ cao Protein của trứng bị biến tính và đông đặc lại do cấu trúc không gian của protein bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường. 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 khiến cấu trúc không gian ba chiều của protein bị thay đổi, khi đó, người ta nói protein bị biến tính và mất chức năng sinh học.

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?

Trả lời:

• 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 vì protein có vai trò đặc biệt quan trọng đối với cơ thể người và các loài động vật:
• Protein có vai trò cấu tạo, duy trì và phát triển cơ thể;
• Hình thành những chất cơ bản phục vụ cho hoạt động sống;
• Protein cấu trúc nên khung tế bào, tạo các khung đỡ giúp duy trì hình dáng tế bào;
• Là thành phần thiết yếu của cơ thể sinh vật, tham gia vào mọi quá trình bên trong tế bào.
• Nguồn nguyên liệu để xây dựng các loại protein trong cơ thể người được lấy từ các sản phẩm thịt, sữa của các loài động vật và từ hạt cũng như một số bộ phận khác của nhiều loài thực vật. Sử dụng đa dạng các nguồn thực phẩm giàu protein sẽ cung cấp đủ cho cơ thể nguồn amino acid dùng làm nguyên liệu để tổng hợp protein.