Nội dung chính sinh học 10 cánh diều Bài 6: Các phân tử sinh học

BÀI 6: CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC

I. KHÁI QUÁT VỀ PHÂN TỬ SINH HỌC

- 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.

II. CARBOHYDRATE

- 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 

- Loại carbohydrate đơn giản nhất. Công thức phân tử:  CnH2n On (thường có 3-7 nguyên tử carbon), còn gọi là đường đơn. Phổ biến là các triose, pentose và hexose. 

- Các monosaccharide đều là chất khử nên còn được 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

Polysaccharide là polymer (hợp chất có cấu trúc đa phân) của các monosaccharide kết hợp với nhau bằng liên kết glycoside, được hình thành qua nhiều phản ứng ngưng tụ. 

- Polysaccharide có thể gồm một hoặc một số loại monosaccharide

III. PROTEIN

1. Amino acid

- Có khoảng 20 loại amino acid chính tham gia câu 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 nên 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, kết hợp với nhau 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, Cu, Mg,...

- 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 l 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 nép 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: 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 nhiêu chuỗi polypeptide có câu trúc không gian ba chiêu đặc trưng, các chuỗi này tương tác với nhau tạo thành cầu trúc bậc 4. Ví dụ: Phân tử hemoglobin có bốn bậc cấu trúc.

IV. NUCLEIC ACID

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.

V. 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 (dầu, mỡ)

- 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. 

- Triglyceride còn là dung môi

hoà tan nhiều vitamin như A, D, E, K nên cân 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 chât của các hormone steroid như cortisol, estrogen, testosterone tham gia điều hoà sự trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản của cơ thể.