Giáo án điện tử bài 6 : Các phân tử sinh học trong tế bào

NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI KHỞI ĐỘNG

• Kể tên các thực phẩm em hay sử dụng hằng ngày.
• Dựa vào hiểu biết của mình, em hãy cho biết các chất có trong thực phẩm đó.
• Chất béo: dầu, mỡ, đồ ngọt,...
• Protein: Thịt, cá, trứng, sữa, các sản phẩm từ sữa,...
• Vitamin và khoáng chất: rau, củ, quả,...
• Tinh bột: bánh mì, gạo, ngũ cốc,...

BÀI 6 : CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC TRONG TẾ BÀO

NỘI DUNG BÀI HỌC

1. I. Khái quát về phân tử sinh học
2. II. Carbohydrate

III. Protein

1. IV. Nucleic acid
2. Lipid
3. I. Khái quát về phân tử sinh học

HOẠT ĐỘNG CẶP ĐÔI

Đọc thông tin, quan sát sơ đồ mục I để tìm hiểu khái quát về phân tử sinh học:

• Phân tử sinh học là gì?
• Kể tên một số phân tử sinh học trong tế bào.
• Cho biết các đơn phân cấu tạo nên các polysaccharide, polypeptide, DNA, RNA.
• Phân tử sinh học là hợp chất hữu cơ được tạo ra từ tế bào và cơ thể sinh vật.
• Các phân tử sinh học bao gồm:
• Những phân tử lớn tham gia cấu tạo tế bào như carbohydrate, protein, nucleic acid, lipid.
• Các phân tử nhỏ là các sản phẩm trao đổi chất như aldehyde, alcohol, acid hữu cơ, hay các chất tham gia xúc tác, điều hoà như một số vitamin, hormone.

1. II. Carbohydrate

• Đọc thông tin và quan sát hình ảnh trong mục 1 phần II để tìm hiểu về carbohydrate.
• Thảo luận, hoàn thành Phiếu học tập số 1
• Carbohydrate là hợp chất hữu cơ chứa C, H, O với tỉ lệ H : O là 2 : 1.
• Các monosaccharide, đặc biệt là glucose, đóng vai trò cung cấp năng lượng cho tế bào, là thành phần cấu tạo của disaccharide, polysaccharide và nhiều hợp chất khác như nucleotide, glycoprotein, glycolipid.
• Sucrose: phân tử đường được vận chuyển giữa các mô, cơ quan ở thực vật.
• Một số polysaccharide như tinh bột (ở thực vật), glycogen (ở động vật) đóng vai trò dự trữ năng lượng trong tế bào, còn cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật.

1. Monosaccharide

• Là loại carbohydrate đơn giản nhất.
• Công thức phân tử: CnH2nOn (thường có 3-7 nguyên tử carbon) → Gọi là đường đơn, phổ biến là các triose, pentose và hexose.
• Các monosaccharide đều là chất khử → Gọi là đường khử.

2. Disaccharide

• Còn gọi là đường đôi.
• Một số disaccharide phổ biến: sucrose (có nhiều trong quả, mía, củ cải đường,...), lactose (trong sữa).

3. Polysaccharide

• Là polymer (hợp chất có cầu trúc đa phân) của các monosaccharide kết hợp với nhau bằng liên kết glycoside, được hình thành qua nhiều phản ứng ngưng tụ.
• Có thể gồm một hoặc một số loại monosaccharide.

III. Protein

1. Amino acid

• Có khoảng 20 loại amino acid chính tham gia cấu tạo protein với trật tự khác nhau → Nhiều loại protein.
• Các amino acid này khác nhau về mạch bên (gốc R).
• Những amino acid mà người và động vật không tự tổng hợp được nhưng cần thiết cho hoạt động sống, phải thu nhận từ nguồn thức ăn, gọi là amino acid không thay thế.
• Ví dụ: lysine, tryptophan....

2. Protein

Chiếm hơn 50% khối lượng vật chất khô của tế bào.

Là polymer sinh học, cấu tạo từ hàng chục đến hàng trăm nghìn gốc amino acid bằng liên kết peptide, tạo thành chuỗi thẳng, không phân nhánh.

Gồm các nguyên tố: C, H, O, N, S và một số nguyên tố khác như P, Zn, Fe,...

Vai trò: Protein tham gia hầu hết các hoạt động sống của tế bào.

• Là chất xúc tác sinh học cho hầu hết các phản ứng (enzyme).
• Là thành phần cấu trúc nên tế bào, cơ thể.
• Tham gia vận chuyển các chất qua màng, trong tế bào và trong cơ thể.
• Điều hoà các quá trình trao đổi chất, truyền thông tin di truyền, sinh trưởng, phát triển, sinh sản; vận động tế bào và cơ thể.
• Bảo vệ cơ thể chống lại sự nhiễm virus, vi khuẩn và các bệnh tật.
• Là chất dự trữ.

Để thực hiện các hoạt động sống, protein phải có cấu trúc không gian 3 chiều đặc trưng, được hình thành từ các bậc cấu trúc khác nhau:

• Cấu trúc bậc 1
• Cấu trúc bậc 2
• Cấu trúc bậc 3

Cấu trúc bậc 1

• Là trình tự sắp xếp các amino acid trong chuỗi polypeptide và được ổn định bằng liên kết peptide.
• Đặc trưng cho từng loại protein và là một cơ sở để xác định quan hệ họ hàng của các sinh vật.

Cấu trúc bậc 2

• Là dạng xoắn hoặc gấp nếp cục bộ trong không gian của chuỗi polypeptide nhờ các liên kết hydrogen giữa các nguyên tử H và O của các liên kết peptide.

Cấu trúc bậc 3

• Là dạng cuộn lại trong không gian của toàn chuỗi polypeptide nhờ liên kết disulfide (S - S) 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.
• Đối với những phân tử protein gồm hai hay nhiều chuỗi polypeptide có câu trúc không gian ba chiêu đặc trưng, các chuỗi này tương tác với nhau tạo thành cầu trúc bậc 4.

1. IV. Nucleic acid

HOẠT ĐỘNG NHÓM

 Đọc thông tin mục IV để tìm hiểu về vai trò của nucleic acid và hoàn thành phiếu học tập số 3.

1. Nucleotide

Cấu tạo gồm 3 phần

Gốc phosphate

Đường pentose: gồm hai loại deoxyribose và ribose

Nitrogenous base: gồm hai nhóm purine (A, G) và pyrimidine (C, U)

• Là đơn phân cấu tạo nên nucleic acid.
• Một số nucleotide cung cấp năng lượng trực tiếp cho nhiều hoạt động sống của tế bào, tham gia quá trình truyền tin nội bào.

2. DNA và RNA

• Các nucleotide kết hợp với nhau qua liên kết phosphodiester, hình thành giữa đường pentose của nucleotide này với gốc phosphate của nucleotide kế tiếp tạo thành chuỗi polynucleotide.
• Phân tử DNA ở tế bào nhân thực gồm hai chuỗi polynucleotide dài có chiều ngược nhau (5' - 3' và 3 - 5'), xoắn song song xung quanh một trục tưởng tượng, liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung.
• Số loại DNA và RNA vô cùng đa dạng. Mỗi loài, mỗi cá thể đều có thành phần DNA đặc trưng.
• Nucleic acid có vai trò quy định, lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền.

1. Lipid

• Đọc thông tin, quan sát các hình ảnh mục V để tìm hiểu về lipid.
• Hoàn thành phiếu học tập số 4.

Lipid

• Là nhóm các phân tử sinh học có cấu tạo hóa học đa dạng, thường không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ như ether, acetone.
• Là nhóm phân tử lớn, không có cấu trúc đa phân (polymer).

1. Triglyceride

• Đóng vai trò dự trữ năng lượng trong tế bào và cơ thể.
• Một gam triglyceride sản sinh ra năng lượng gấp khoảng hai lần so với một gam carbohydrate.
• Ở động vật, lượng triglyceride dư thừa so với nhu cầu hằng ngày có thể được chuyền thành mỡ dự trữ.
• Là dung môi hoà tan nhiều vitamin như A, D, E, K nên cần thiết cho sự hấp thu các vitamin này.

2. Phospholipid

• Là thành phần chính của màng sinh chất.
• Gồm một đầu ưa nước và hai đuôi kị nước.

3. Steroid

• Trong các steroid, cholesterol tham gia cấu tạo màng sinh chất, điều hoà tính lỏng của màng ở tế bào động vật.
• Cholesterol còn là tiền chất của các hormone steroid như cortisol, estrogen, testosterone tham gia điều hoà sự trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản của cơ thể.

Thực hành nhận biết một số phân tử sinh học

HOẠT ĐỘNG NHÓM

Nhóm 1: Nhận biệt đường khử (phản ứng Benedict)

Nhóm 2: Nhận biết tinh bột (phản ứng iodine)

Nhóm 3: Nhận biết protein (phản ứng Biuret)

Nhóm 4: Nhận biết lipid (sự tạo nhũ tương của triglyceride)

Thí nghiệm 1: Nhận biết đường khử (phản ứng Benedict)

1. Chuẩn bị

• Mẫu vật: dịch chiết quả tươi (cam, chuối chín,...)
• Hoá chất: dung dịch glucose 5%, dung dịch sucrose 5 %, nước cất, thuốc thử Benedict (chứa Cu 2+ trong môi trường kiềm).
• Dụng cụ: ống nghiệm, đèn cồn, kẹp gỗ, pipet nhựa (1 - 3 ml).

2. Tiến hành

• Lấy bốn ống nghiệm và đánh số các ống nghiệm.
• Cho 1 ml nước cất vào ống 1; 1 ml dịch chiết quả tươi vào ống 2; 1 ml dung dịch glucose 5 % vào ống 3; 1 ml dung dịch sucrose 5% vào ống 4.
• Thêm 1 ml thuốc thử Benedict vào từng ống nghiệm và lắc đều.
• Kẹp đầu ống nghiệm bằng kẹp gỗ, đun sôi dung dịch trong mỗi ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn trong khoảng 2 - 3 phút. (Lưu ý: hướng miệng ống nghiệm nghiêng khoảng 45° ra phía không có người).
• Quan sát sự thay đổi màu dung dịch trong các ống nghiệm.

Trả lời câu hỏi

• Ống nghiệm nào chứa đường khử? Giải thích.
• Ống nghiệm chỉ chứa nước cất và thuốc thử Benedict có ý nghĩa gì trong thí nghiệm này?

          Nhận biết đường khử (phản ứng Benedict): Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao, đường khử sẽ khử ion kim loại.

Thí nghiệm 2: Nhận biết tinh bột (phản ứng idione)

1. Chuẩn bị

• Mẫu vật: lát cắt chuối xanh, lát cắt chuối chín.
• Hoá chất: thuốc thử Lugol (chứa I₂ và KI).
• Dụng cụ: đĩa petri.

2. Tiến hành

• Đặt hai lát cắt chuối xanh và chuối chín lên đĩa petri.
• Thêm hai giọt thuốc thử Lugol vào mỗi lát cắt chuối.
• Quan sát sự đổi màu ở vị trí nhỏ thuốc thử Lugol trên các lát cắt chuối.

Trả lời câu hỏi

• Tinh bột có ở chuối chín hay chuối xanh? Giải thích?
• Nhận biết tinh bột (phản ứng Idione): Khi trộn dung dịch chứa iodine với tinh bột, iodine sẽ đi vào bên trong chuỗi xoắn amylose của tinh bột tạo thành phức hợp có màu xanh đen.

Thí nghiệm 3: Nhận biết protein (phản ứng Biuret)

1. Chuẩn bị

• Mẫu vật: dung dịch lòng trắng trứng pha loãng.
• Hóa chất: nước cất, dung dịch NaOH 10 %, dung dịch CuSO₄ 1 %.
• Dụng cụ: ống nghiệm, pipet nhựa (1 - 3 mL).

2. Tiến hành

• Lấy hai ống nghiệm và đánh số các ống nghiệm.
• Cho 1mL nước cất vào ống nghiệm 1, 1mL dung dịch lòng trắng trứng vào ống nghiệm 2.
• Thêm 1mL NaOH 10% và 2 - 3 giọt CuSO₄ 1% vào mỗi ống và lắc đều.
• Quan sát sự thay đổi màu dung dịch trong các ống nghiệm.

Trả lời câu hỏi

• Xác định sự có mặt của protein trong các ống nghiệm.
• Nếu tăng nồng độ dung dịch lòng trắng trứng thì màu dung dịch sẽ thay đổi như thế nào? Giải thích.
• Nhận biết protein (phản ứng Biuret): Trong môi trường kiềm, các kiên kết peptide trong phân tử protein tương tác với ion Cu²⁺ tạo thành phức chất có màu tím.

Thí nghiệm 4: Nhận biết lipid (sự tạo nhũ tương của triglyceride)

1. Chuẩn bị

• Mẫu vật: hạt lạc
• Hóa chất: nước cất, ethanol 90%
• Dụng cụ: cối chày sứ, thìa cà phê, ống nghiệm, pipet nhựa (1 - 3 ml)

2. Tiến hành

• Lấy 5 - 6 hạt lạc và nghiền bằng cối chày sứ.
• Lấy bốn ống nghiệm và đánh số các ống nghiệm.
• Cho 1 thìa bột hạt lạc đã nghiền vào mỗi ống nghiệm.
• Thêm 4mL nước cất vào ống 1 và thêm 4mL ethanol 90% vào ống 2. Lắc mạnh trong 3 phút rồi đề lắng.
• Dùng pipet nhựa hút khoảng 1 mL dịch trong ở ống 1 chuyển sang ống 3 và hút khoảng 1 mL dịch trong ở ống 2 chuyển sang ống 4.
• Thêm 2 mL nước cất vào ống 3 và ống 4 rồi để yên.
• Quan sát hiện tượng ở mỗi ống nghiệm.

Trả lời câu hỏi

• Mô tả hiện tượng xảy ra trong các ống nghiệm. Giải thích?
• Từ các thí nghiệm trên, nêu những điểm chung trong cách thiết kế các thí nghiệm nhận
• biết các phân tử sinh học.
• Nhận biết lipid: Dầu thực vật tan một phần trong ethanol nhưng không tan trong nước nên tạo thành dạng nhũ tương trắng đục. Các thí nghiệm có thể được thực hiện nhiều lần để tăng độ tin cậy cho kết quả thu được.

LUYỆN TẬP

            Thảo luận cặp đôi, trả lời câu hỏi: “Nguyên tắc đa phân từ một số loại đơn phân nhất định cấu tạo nên các phân tử sinh học có ý nghĩa gì?”.

VẬN DỤNG

• Làm việc theo nhóm, trả lời các câu hỏi sau:
• Tại sao khẩu phần ăn cần đảm bảo đủ các loại amino acid và đủ lượng protein?
• Tại sao thường xuyên phải thay đổi món ăn, không nên chỉ ăn một số ít món ăn ưa thích mặc dù đó là món ăn nhiều dinh dưỡng?
• Bệnh thiếu máu do hồng cầu hình lưỡi liềm là hậu quả của đột biến thay thế amino acid glutamic 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?

HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ

Ôn lại kiến thức đã học.

Làm bài tập trong Sách bài tập Sinh học 10.

Đọc và tìm hiểu trước Bài 7. Tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực.

BÀI HỌC KẾT THÚC, CẢM ƠN CÁC EM ĐÃ LẮNG NGHE!