Giáo án và PPT Sinh học 10 cánh diều Bài 6: Các phân tử sinh học

BÀI 6: CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Tại sao dựa vào kết quả xét nghiệm DNA, người ta có thể xác định được hai người thất lạc nhiều năm có quan hệ thuyết thống với nhau, cũng như có thể tìm ra hung thủ chỉ từ một mẫu mô rất nhỏ có ở hiện trường?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC TRONG TẾ BÀO

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Phân tử sinh học là gì? Kể tên một số phân tử sinh học trong tế bào?

Sản phẩm dự kiến:

- Các nguyên tố hoá học đã kết hợp với nhau hình thành nhiều phân tử sinh học (là các phân tử hữu cơ do sinh vật sống tạo thành), chúng có vai trò quan trọng đối với sự sống vì vừa là thành phần cấu tạo, vừa tham gia thực hiện nhiều chức năng trong tế bào.

- Các phân tử có vai trò quan trọng trong tế bào là: carbonhydrate, lipid, nucleic acid.

II. CARBOHYDRATE

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy cho biết Carbohydrate là gì? 

Đọc thông tin, quan sát các hình ảnh mục 1a, 1b, 1c, phần II và hoàn thành phiếu học tập số 1. Sau đó em hãy trình bày vai trò của carbohydrate

• Nhóm 1: Tìm hiểu về đường đơn

• Nhóm 2: Tìm hiểu về đường đôi

• Nhóm 3: Tìm hiểu về đường đa

Sản phẩm dự kiến:

- Carbohydrate là phân tử sinh học được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O theo nguyên tắc đa phân. Mỗi đơn phân là một phân tử đường đơn có từ 3 - 7 carbon, phổ biến nhất là đường 5 - 6 carbon.

- Đa số carbohydrate có vị ngọt, tan trong nước và một số có tính khử.

- Dựa vào số lượng đơn phân trong phân tử, Carbohydrate được chia thành: đường đơn, đường đôi, đường đa

a. Các loại đường đơn

- Trong tế bào có hai loại đường đơn phổ biến là đường 5 carbon (gồm ribose và deoxyribose) và đường 6 carbon gồm: glucose, fructose và galactose. 

- Các loại đường này đều có vị ngọt, dễ tan trong nước.

- Glucose có trong các bộ phận của thực vật, trong các loại quả chín, mật ong, trong cơ thể người và động vật. 

- Fructose cũng có nhiều trong các loại quả có vị ngọt, có nhiều trong mật ong làm cho mật ong có vị ngọt gắt. 

- Galactose có nhiều trong sữa động vật.

- Tính chất: đều có tính khử; Nhóm -OH giúp các đường đơn liên kết với nhau để tạo thành đường đôi và đường đa.

b. Các loại đường đôi

- Cấu tạo: do hai phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic.

- 3 loại đường đôi phổ biến trong tế bào: saccharose, maltose, lactose

- Tính chất: đều tan trong nước và có vị ngọt.

- Saccharose: có nhiều trong thực vật (mía, củ cải đường,…)

- Maltose: có trong mầm lúa mạch, kẹo mạch nha.

- Lactose: có trong sữa người và động vật.

c. Các loại đường đa

- Cấu tạo: gồm nhiều phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic; có kích thước và khối lượng phân tử lớn. 

- Các loại đường đa phổ biến ở sinh vật: tỉnh bột (khoảng 20 % amylose và 80% amylopectin), cellulose, glycogen, chitin. Chúng đều được cấu tạo từ các đơn phân là glucose hoặc dẫn xuất của glucose. 

- Nhiều loại đường đa không tan trong nước.

d. Vai trò của carbohydrate

- Là nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống (chủ yếu là glucose)

- là nguồn năng lượng dự trữ của cơ thể (tinh bột ở thực vật, glycogen ở nấm và động vật).

- tham gia cấu tạo nên một số thành phần của tế bào và cơ thể sinh vật như: thành tế bào thực vật (cellulose), thành tế bào nấm và bộ xương ngoài của côn trùng (chitin), thành tế bào vi

khuẩn (peptidoglycan). 

- Một số carbohydrate còn liên kết với protein hoặc lipid tham gia cấu tạo màng sinh chất và kênh vận chuyển các chất trên màng. 

- Các đường đơn 5 carbon (ribose, deoxyribose) tham gia cấu tạo nucleic acid.

III. PROTEIN

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Tại sao các loại protein khác nhau có chức năng khác nhau? Quan sát Hình 6.8, hãy cho biết:

a) Cấu trúc bậc 1 của protein được hình thành như thế nào?

b) Cấu trúc bậc 2 của protein có mấy dạng phổ biến? Các dạng đó có đặc điểm gì?

c) Sự hình thành cấu trúc bậc 3 và bậc 4 của protein.

Các bậc cấu trúc của protein

Sản phẩm dự kiến:

a. Đặc điểm chung của protein 

- Protein là đại phân tử sinh học chiếm tỉ lệ nhiều nhất trong cơ thể sinh vật.

- Là sản phẩm cuối cùng của gene tham gia thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong cơ thể. 

- Được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, mỗi đơn phân là một amino acid. Tính đa dạng và đặc thù của chuỗi polypeptide được quy định bởi số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của 20 loại amino acid.

- Các loại amino acid khác nhau ở gốc R (gốc R có thể là -H, -CH.,-CH.-SH,...).

- Về mặt dinh dưỡng, các amino acid được chia thành hai nhóm: amino acid thay thế và amino

acid không thay thế. 

- Cơ thể sinh vật có thể tự tổng hợp được các amino acid thay thế, các amino acid không thay thế phải được cung cấp từ các nguồn khác nhau. 

- Một số nguồn thực phẩm giàu protein: thịt, cá, trứng, sữa,...

b. Các bậc cấu trúc của protein

- Cấu trúc bậc 1:

+ Do các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide  chuỗi polypeptide có dạng mạch thẳng.

+ Một phân tử protein có thể được cấu tạo từ vài chục đến vài trăm amino acid.

- Cấu trúc bậc 2:

+ Chuỗi polypeptide không tồn tại ở dạng mạch thẳng mà xoắn lò xo α hoặc gấp nếp tạo phiến gấo nếp β. 

+ Cấu trúc này được giữ ổn định nhờ liên kết hydrogen giữa các amino acid đứng gần nhau.

- Cấu trúc bậc 3: 

+ Chuỗi polypeptide bậc 2 tiếp tục co xoắn tạo thành cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng. 

+ Cấu trúc không gian đặc trưng quy định chức năng sinh học của phân tử protein. 

+ Cấu trúc bậc 3 của protein được giữ ổn định nhờ liên kết hydrogen, cầu nối disulfite (-S - S-),...

- Cấu trúc bậc 4: Một số phân tử protein được hình thành do sự liên kết từ hai hay nhiều chuỗi polypeptide bậc 3 tạo thành cấu trúc bậc 4. 

Ví dụ như phân tử hemoglobin gồm hai chuỗi α và hai chuỗi β.

c. Vai trò của protein

Protein đóng vai trò rất quan trọng đối với sự sống:

+ Cấu tạo nên tế bào và cơ thể (protein cấu tạo màng, sinh chất, tế bào cơ);

+ Nguồn dự trữ các amino acid (albumin trong lòng trắng trứng gà); + Xúc tác các phản ứng sinh hoá trong tế bào (enzyme);

+ Điều hoà các hoạt động sinh lí trong cơ thể (hormone);

+ Vận chuyển các chất (hemoglobin), bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh (kháng thể). 

+ Nhiều protein tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể; tiếp nhận, đáp ứng các kích thích -

của môi trường (thụ thể nằm trên màng sinh chất).

IV. NUCLEIC ACID

HS thảo luận trả lời câu hỏi: HOẠT ĐỘNG NHÓM

Nhóm 1: Tìm hiểu cấu trúc và chức năng của DNA

Nhóm 2: Tìm hiểu cấu trúc và chức năng của RNA

• Quan sát Hình 6.12, hãy cho biết mạch polynucleotide được hình thành như thế nào. Xác định chiếu hai mạch của phân tử DNA.

• Tính bền vững và linh hoạt trong cấu trúc của DNA có được là nhờ đặc điểm nào?

• Nhờ quá trình nào mà thông tin trên DNA được di truyền ổn định qua các thế hệ?

• Phân biệt 3 loại RNA dựa vào các tiêu chí sau: dạng mạch (kép hay đơn, xoắn hay thẳng), liên kết hydrogen (có hay không có).

Sản phẩm dự kiến:

a. Đặc điểm chung của nucleic acid

- Nucleic acid là đại phân tử sinh học được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân; mỗi đơn phân là một nucleotide gồm ba thành phần.

- Dựa vào kích thước, các base được chia thành hai nhóm:

+ Purine gồm Adenine và Guanine;

+ Pyrimidine gồm Cytosine, Thymine và Uracil. Do các loại nucleotide khác nhau ở các base nên người ta dùng tên của các base để đặt tên cho nucleotide.

- Nucleic acid được chia thành hai loại: deoxyribonucleic acid (DNA) và ribonucleic acid (RNA). Trong đó, DNA được cấu tạo từ bốn loại nucleotide là A, T, G, C; còn RNA được cấu tạo từ A, U, G, C.

b. cấu tạo và chức năng của DNA

- Cấu trúc: xoắn kép, gồm 2 mạch polynucleotide song song và ngược chiều nhau, xoắn đều từ trái sang phải quanh một trục tưởng tượng theo chu kì. Hai mạch polynucleotide liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung.

- Tĩnh chất: Có tính đa dạng và đặc thù do các phân tử DNA khác nhau về số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp các nucleotide.

- Một phân tử DNA mang rất nhiều gene. Phân tử DNA ở sinh vật nhân sơ có cấu trúc xoắn kép, dạng vòng; ở sinh vật nhân thực, DNA có cấu trúc xoắn kép, dạng không vòng.

- Chức năng: lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền.

- Ứng dụng: xác định quan hệ huyết thống, truy tìm tội phạm, nghiên cứu phát sinh loài thông qua việc so sánh mức độ tương đồng giữa các phân tử DNA của các đối tượng sinh học.

c. Cấu tạo và chức năng của RNA

- Cấu tạo: gần tương tự như DNA, tuy nhiên hầu hết các phân tử RNA đều có mạch đơn, dạng thẳng hoặc xoắn kép cục bộ.

- Phân loại: gồm 3 lại chính

+ RNA thông tin (mRNA): được dùng làm khuôn cho quá trình dịch mã (tổng hợp protein), truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến ribosome.

+ RNA vận chuyển (tRNA): vận chuyển các amino acid đến ribosome để dịch mã, từ trình tự các

nucleotide trên mRNA được dịch thành trình tự các amino acid trên protein.

+ RNA ribosome (rRNA): là thành phần chủ yếu cấu tạo nên ribosome (là nơi tổng hợp protein trong tế bào).

- Ở một số virus, RNA đóng vai trò là vật chất di truyền mang thông tin quy định các đặc điểm cấu tạo của chúng.

V. LIPID

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Hoạt động nhóm

• Nhóm 1, 2, 3: Tìm hiểu về Lipid đơn giản.

• Nhóm 4, 5, 6: Tìm hiểu về Lipid phức tạp.

Sản phẩm dự kiến:

a. Đặc điểm chung của lipid

- Được cấu tạo từ ba nguyên tố chính là C, H, O. 

- Không có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, không tan trong nước 

- Dựa vào cấu trúc phân tử, người ta chia thành lipid đơn giản và lipid phức tạp.

b. Lipid đơn giản

- Gồm ba loại: mỡ (ở động vật); dầu (ở thực vật và một số loài cá); sáp có ở mặt trên của lớp biểu bì lá, mặt ngoài vỏ của một số trái cây, bộ xương ngoài của côn trùng, lông chim và thú.

c. Lipid phức tạp

- Cấu tạo: một phân tử glycerol liên kết với hai phân tử acid béo và một nhóm phosphate (nhóm này liên kết với một alcol phức) => có tính lưỡng cực (một đầu ưa nước và một đầu kị nước.)

- Steroid có cấu tạo gồm phân tử alcol mạch vòng liên kết với acid béo. 

- Một số steroid có trong cơ thể sinh vật như cholesterol, estrogen, testosterone, dịch mật, carotenoid và một số vitamin (A, D, E, K).

d. Vai trò của Lipid

- Vai trò chính của lipid là nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng cho cơ thể (mỡ và đầu). 

- Lipid còn là thành phần cấu tạo màng sinh chất (phospholipid, cholesterol), tham gia vào nhiều hoạt động sinh lí của cơ thể như quang hợp ở thực vật (carotenoid), tiêu hoá (dịch mật) và điều hoà sinh sản ở động vật (estrogen, testosterone).

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Người ta dựa vào đặc điểm nào sau đây để chia saccarit ra thành ba loại là đường đơn, đường đôi và đường đa?

A. Số lượng đơn phân có trong phân tử

B. Khối lượng của phân tử

C. Số loại đơn phân có trong phân tử

D. Độ tan trong nước

Câu 2: Loại đường cấu tạo nên vỏ tôm, cua được gọi là

A. Saccarozo

B. Kitin

C. Glucozo

D. Fructozo

Câu 3: Thuật ngữ dùng để chỉ tất cả các loại đường là

A. Cacbohyđrat

B. Đường lối

C. Xenlulôzơ

D. Tinh bột

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: A

Câu 2: B

Câu 3: A

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Tại sao các loài động vật ở vùng cực thường có lớp mỡ dưới da dày hơn so với các loài sống ở vùng nhiệt đới?

Câu 2: Hãy tìm hiểu và giải thích tại sao một số vi sinh vật sống được ở trong suối nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 100 độ C mà protein của chúng không bị biến tính. Cho ví dụ về các loài vi sinh vật đó?