Bồi dưỡng HSG Sinh học 10 Chương 1 Thành phần hoá học của tế bào

BD HSG Sinh 10 PHẦN I SINH HỌC TẾ BÀO CHƯƠNG I THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU I Các nguyên tố cấu tạo nên. Tài liệu dạy BD sinh học các cấp Cần full word xin liên hệ số 0982779200 để tặng cho quý Thầy Cô đồng nghiệp Trân trọng Zalo: 0982779200

PHẦN I SINH HỌC TẾ BÀO CHƯƠNG I THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU I Các nguyên tố cấu tạo nên tế bào - Tế bào tổ chức sống cấu trúc theo nguyên tắc thứ bậc mà bậc cấu trúc nhỏ nguyên tử Nguyên tử xây dựng thành phân tử, phân tử xây dựng thành bào quan, bào quan xây dựng thành tế bào - Có khoảng 25 đến 30 loại nguyên tố cấu trúc nên tế bào Dựa vào hàm lượng người ta chia thành loại nguyên tố đa lượng nguyên tố vi lượng - Nguyên tố đa lượng nguyên tố có hàm lượng 0,01% (so với hàm lượng chất khô) bao gồm nguyên tố C, H, O, N, P, Ca, Na, Mg, K, S,… chủ yếu C, H, O, N Vai trò chủ yếu nguyên tố đa lượng cấu tạo nên hợp chất hữu tế bào Ngoài nguyên tố đa lượng tham gia hoạt động sống tế bào - Nguyên tố vi lượng nguyên tố có hàm lượng 0,01% VD: Fe, Mn, Cu, Ag… Nguyên tố vi lượng tham gia hoạt động sống tế bào cách tham gia hoạt hóa enzym, enzym thực xúc tác cho phản ứng hóa sinh tế bào - Trong tế bào, nguyên tố không tồn cách riêng rẽ mà liên kết với theo cách định để hình thành nên phân tử vơ phân tử hữu Để hình thành phân tử hữu cơ, nguyên tử liên kết với liên kết cộng hóa trị bền vững - Trong tất tế bào sống, nguyên tử cacbon nguyên tố chúng cấu trúc nên đại phân tử hữu Chỉ có nguyên tử cacbon đủ điều kiện trở thành nguyên tố xây dựng nên tất hợp chất hữu nguyên tố cacbon có hóa trị 4, hình thành liên kết với nguyên tử khác Đặc điểm cho phép hình thành mạch cacbon dài tạo nên loại phân tử có mức độ phức tạp khác II Các chất vô tế bào Trong tế bào, chất vô gồm có O2, CO2, muối vơ cơ, ion, nước,… Nước vai trò nước: a Cấu tạo phân tử nước: - Phân tử nước (H2O) cấu tạo gồm nguyên tử oxi liên kết với nguyên tử hiđro liên kết cộng hóa trị phân cực Do độ âm điện nguyên tử oxi lớn độ âm điện nguyên tử hiđro nên cặp electron dùng chung bị kéo phí nguyên tử oxi làm cho nước có tính phân cực (vùng gần nguyên tử oxi tích điện âm, vùng gần nguyên tử hiđro tích điện dương) - Tính phân cực nước đặc tính quan trọng quy định chức phân tử nước tế bào b Vai trò nước Trang Sự hình thành liên kết hiđro Liên kết hiđro gắn kết phân tử nước với - Nhờ có tính phân cực nên phân tử nước dễ dàng hình thành liên kết hiđro với phân tử nước với phân tử phân cực khác Do có hình thành liên kết hiđro phân tử nước nên nước có khả giữ nhiệt ổn định nhiệt - Nhờ có tính phân cực nên nước trở thành dung môi lý tưởng để hòa tan hầu hết chất tan Khi chất tan vào nước phân tử nước hịa tan chất tan cách hình thành liên kết hiđro Đầu tích điện âm nguyên tử oxi liên kết với phân tử tích điện dương đầu tích điện dương nguyên tử hiđro liên kết với phân tử tích điện âm Do đặc tính nên tất ion bao quang lớp áo nước (mỗi ion có hàng chục phân tử nước bao quanh) làm cho ion trái dấu không liên kết với để trở thành phân tử muối Do nước hịa tan làm phân li hồn tồn muối NaCl, muối CaCl2, … - Nhờ có tính phân cực nên phân tử nước có khả liên kết với phân tử hữu bảo vệ phân tử hữu trước tác động học Những phân tử nước liên kết chặt với đại phân tử hữu gọi nước liên kết, phân tử nước làm nhiệm vụ dung mơi hịa tan chất gọi nước tự Sự hòa tan muối NaCl phân tử nước - Do tính phân cực phân tử nước nên phân tử nước liên kết với liên kết hiđro tạo nên cột nước liên tục tạo nên màng phin mặt khối nước - Khi nhiệt độ 00 C , phân tử nước hình thành liên kết hiđro với phân tử nước khác nên liên kết hiđro lúc thẳng góc với trục OH làm cho liên kết mạnh bề vững nên nước đóng băng có tính rắn Khi nước đóng băng, liên kết hiđro thẳng góc với trục OH phân tử nước nên kích thước phân tử nước giãn làm tăng thể tích khối nước Do vậy, nước đóng băng thể tích tăng làm giảm khối lượng riêng nước  Nước đóng băng lên phía có tác dụng cách nhiệt Nhờ đặc tính nên nhiệt độ khơng khí xuống 00 C có lớp nước bề mặt đóng băng ngăn cản cách nhiệt cho lớp nước phía dưới, loài động vật thủy sinh sinh trưởng bình thường phía lớp băng Trang - Nước điều hòa nhiệt độ khơng khí cách hấp thụ nhiệt từ khơng khí nóng thải nhiệt dự trữ lạnh  Bề mặt Trái Đất bao phủ nhiều bề mặt nước, nước điều hào nhiệt độ môi trường, cho phép thể sống thích nghi - Nước điều hòa nhiệt độ thể sinh vật cách lạnh giữ nhiệt nóng nhiệt cách bốc nước (Ví dụ: mồ hơi) - Nước thành phần tế bào (trong tế bào, nước chiếm khoảng 75% đến 90% khối lượng) Nước dung mơi hịa tan chất, môi trường diễn phản ứng hóa sinh, nguyên liệu phản ứng thủy phân,… Các muối vơ vai trị muối vô cơ: - Muối vô muối thường có tế bào chất tế bào thuộc mô cứng xương, răng, vỏ ốc, Thuộc nhóm chủ yếu muối nguyên tố canxi, silic, magiê Sự tích lũy muối tế bào chất tạo nên tính rắn cho tế bào mô - Ở chất nguyên sinh bào quan, muối vô phân li thành ion âm ion dương Các ion tham gia vào số hoạt động sống tế bào Ví dụ: ion Na +, K+, Ca2+, Cl-, … hòa tan tế bào chất tạo nên áp suất thẩm thấu tế bào chất Nhờ có áp suất thẩm thấu mà tế bào chất trì trạng thái no nước định Ngồi ion tế bào chất tham gia vào phản ứng, trì cân nội mơi tế bào với môi trường, quy định điện màng tế bào,… Các phân tử khí - Các phân tử khí O2 thành phần tham gia vào hơ hấp tế bào, chất nhận điện tử cuối chuỗi truyền điện tử màng ti thể (Được trình bày kỹ phần hơ hấp tế bào) - Các phân tử khí CO2 hịa tan tế bào chất tạo thành axit H 2CO3 phân li thành H+ HCO- Ion H+ H2CO3 tạo làm giảm độ pH tế bào III Các chất hữu tế bào - Trong tế bào có nhiều loại hợp chất hữu khác chủ yếu có loại hợp chất chủ yếu cacbohiđrat, lipit, protein axit nucleic Cả loại hợp chất hữu đại phân tử, chúng có kích thước khối lượng lớn Trong loại đại phân tử protein axit nucleic có tính đa dạng cao có tính đặc trưng cho lồi Trong protein có tính đa dạng cao - Trong đại phân tử sinh học hầu hết hoạt động sống tế bào protein quy định Cacbohidrat (hay gọi saccarit) Được cấu tạo từ loại nguyên tốc C, H, O theo công thức chung (CH2O)n Cacbohidrat Đường đơn Hecxozơ Pentozơ (Glucozơ, Fructozơ) (Ribozơ, Đeoxiribozơ) Đường đôi (Saccarozơ, galactozơ, mantozơ) Đường đa (Tinh bột, glicogen, xenlulozơ, kitin) Trang a Đường đơn (Monosaccarit): Mỗi phân tử có từ đến nguyên tử cacbon - Tính chất: + Là chất kết tinh có vị tan nước + Có tính khử mạnh + Dùng dung dịch Phêling để thử tính khử đường đơn Khi sử dụng Phêling tạo kết tủa Cu2O có màu đỏ gạch ½ O2 - Vai trị: + Cung cấp lượng cho tế bào, ví dụ glucozơ + Là nguyên liệu để tạo đường đôi, đường đa; tham gia cấu tạo thành phần tế bào Ví dụ đường pentozơ (đường deoxiribozơ đường ribozơ) tham gia cấu tạo ADN, ARN b Đường đôi (đissaccarit) Gồm phân tử đường đơn loại hay khác loại liên kết với nhờ liên kết glicozit phân tử nước - Tính chất: Có vị tan nước - Vai trò: đường dạng vận chuyển thể dùng làm chất dự trữ cacbon lượng c Đường đa (polisaccarit) Gồm nhiều đường đơn liên kết với - Tính chất: chất đa phân, không tan nước - Các dạng thường gặp + Tinh bột: gồm nhiều phân tử glucozơ liên kết với theo kiểu phân nhánh Là dạng dự trữ cacbon lượng thực vật nguồn lương thực chủ yếu người Có nhiều củ, hạt + Glicogen: Gồm nhiều phân tử glucozơ liên kết với thành phân tử có cấu trúc phân nhánh phức tạp Là dạng dự trữ cacbon lượng thể động vật Có nhiều gan + Xenlulozơ: Gồm nhiều đơn phân glucozơ liên kết với liên kết − glucozit tạo nên đan xen sấp ngửa Các phân tử xenlulozơ duỗi thẳng, khơng có phân nhánh Các liên kết hiđro phân tử nằm song song hình thành nên bó dài dạng sợi, bền Lipit a Đặc tính: - Được cấu tạo từ loại nguyên tố C, H, O có tỷ lệ O thấp cacbohiđrat - Không tan nước tan dung môi hữu axeton, clorofooc,… - Cho nhiều lượng cacbohiđrat - Khoohng có cấu trúc đa phân (không phải pôlime) b Phân loại: - Lipit đơn giản (dầu, mỡ, sáp) + Cấu trúc: Mỗi phân tử dầu, mỡ cấu túc từ glixerol liên kết với axit béo (mỡ chứa nhiều axit béo no, dầu chứa nhiều axit béo không no) Một phân tử sáp gồm axit béo liên kết với rượu mạch dài Trang + Chức năng: Lipit nguồn nguyên liệu dự trữ lượng chủ yếu tế bào - Lipit phức tạp (Photpholipit, steroit) * Photpholipit: + Một phân tử glixerol liên kết với phân tử axit béo nhóm photphat có gắn ancol phức + Phân tử photpholipit có tính lưỡng cực: đầu ancol ưa nước đuôi kị nước (mạch cacbua hiđro dài axit béo) + Chức năng: cấu trúc màng sinh chất (màng sinh học nói chung) * Steroit: + Phân tử steroit có chứa nguyên tử kết vòng + Các steroit quan trọng: Colesteron, hoocmon sinh dục testosteron (ở nam) ostrogen (ở nữ), số vitamin A, D, E K… Protein a Cấu trúc protein * Cấu trúc hóa học: Protein có cấu trúc đa phân mà đơn phân axit amin Trong tự nhiên có 20 loại axit amin cấu trúc nên protein Cấu trúc chung axit amin: - Các axit amin khác gốc R Nếu gốc R cacbuahiđro axit amin thuộc nhóm khơng phân cực; Nếu gốc R có nhóm –COOH axit amin có tính axit: Nếu gốc R có nhóm –NH axit amin có tính kiềm,… - Các axit amin liên kết với liên kết peptit nhóm cacboxit ( −COOH) cỉa axit amin với nhóm amin (−NH2) axit amin (mỗi liên kết loại phân tử nước) tạo nên chuỗi polipeptit - Một phân tử protein gồm hay nhiều chuỗi polipeptit loại hay khác loại - Phân tử protein đặc trưng số lượng, thành phần trình tự xếp axit amin chuỗi polipeptit * Cấu trúc không gian: Protein có cấu trúc khơng gian tối đa bậc - Cấu trúc bậc 1: Các axit amin nối với liên kết peptit nên chuỗi polipeptit đầu mạch nhóm amin, cuối mạch nhóm cacboxil - Cấu trúc bậc hai: Chuỗi polipeptit có xoắn α nếp gấp β nhờ liên kết hiđro axit amin gần - Cấu trúc bậc 3: hình dạng Protein không gian chiều xoắn bậc cuộn xếp theo kiểu đặc trưng cho loại Protein tạo nên khối cầu nhờ liên kết đisunphua hay liên kết hiđro, liên kết ion,… Trang - Cấu trúc bậc 4: Khi Protein có hay nhiều chuỗi polipeptit có cấu trúc bậc phối hợp với cấu trúc phối hợp gọi bậc Do phân tử protein cấu trúc nhiều chuỗi polipeptit có cấu trúc không gian bậc b Chức protein: (Các chức chủ yếu) Loại protein Chức Ví dụ Protein cấu trúc - Cấu trúc nên TB thể - Keratin cấu tạo nên lơng, tóc, móng tay Protein enzym - Xúc tác phản ứng - Amilaza thủy phân tinh bột Protein hoocmon - Điều hòa vận chuyển vật chất - Insulin điều chỉnh lượng glucozơ tế bào thể máu Protein dự trữ - Dự trữ axit amin - Albumin, cazein Protein vận chuyển - Vận chuyển chất - Hb vận chuyển O2 CO2 Protein thụ thể - Giúp tế bào nhận biết tín hiệu - Các protein thụ thể màng sinh chất hóa học Protein co dãn - Co cơ, di chuyển tế bào,… - Actin miôzin tế bào Protein bảo vệ - Chống bệnh tật - Các kháng thể * Lưu ý: - Sự tạo thành cấu trúc không gian từ chuỗi polipeptit nhờ tham gia loại protein gọi chaperon - Protein bị biến tính (trở cấu trúc bậc 1) tác động yếu tố nhiệt độ, pH… môi trường Nếu bị biến tính protein chức Protein hồi tính (trở lại cấu trúc khơng gian) điều kiện định - Sự sai lệch số lượng, thành phần, trình tự xếp axit amin chuỗi polipeptit dẫn đến biển đổi cấu trúc hoạt tính protein gây nên bệnh tật cho thể Ví dụ: Bệnh thiếu máu hồng cầu luỗi liềm người sai lệch trình tự axit amin vị trí số số 146 axit amin chuỗi β hemoglobin c Đặc tính protein: Protein có khả biến tính hồi tính - Biến tính protein tượng cấu hình khơng gian protein bị biến đổi (có bị cấu hình khơng gian) Khi có tác động nhiệt độ cao, độ pH thay đổi, ion kim loại nặng,… cấu hình khơng gian protein bị thay đổi dẫn tới bị chức - Hồi tính tượng sau bị biến tính trở trạng thái cấu hình khơng gian ban đầu Vì cấu hình khơng gian protein phức tạp nên chịu tác động nhiệt độ cao cấu hình khơng gian thay đổi lớn hầu hết protein bị biến tính nhiệt độ khơng có khả hồi tính Axit nucleic a ADN (Axit deoxiribo nucleic) * Cấu trúc hóa học: Trang - ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân nucleotit - Mỗi nucleotit gồm thành phần: + phân tử đường deoxiribozơ + nhóm photphat + bazơ nitơ Có loại bazơ nitơ ký hiệu A, T, G, X - Các loại nucleotit khác thành phần bazơ nitơ (cho nên người ta dùng tên bazơ nitơ để đặt tên cho nucleotit cấu trúc nên bazơ nitơ đó) - Các loại nucleotit liên kết với liên kết cộng hóa trị (liên kết photphodieste) axit photphoric nucleotit với đường nucleotit tạo nên chuỗi polinucleotit - Phân tử ADN đặc trưng số lượng, thành phần trình tự xếp nucleotit chuỗi polinucleotit * Cấu trúc không gian dạng B (theo J Watson F Crick) - Mỗi phân tử ADN gồm chuỗi polinucleotit ngược chiều xoắn quanh trục, nucleotit hai mạch liên kết với liên kết hiđro theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T liên kết hiđro, G liên kết với X liên kết hiđro) giống cầu thang xoắn: Các bậc thang cặp bazơ nito, tay thang phân tử đường nhóm photphat xen kẽ - Đường kính chuỗi xoắn kép 2nm, vịng xoắn gồm 10 cặp nucleotit dài 3,4nm (1nm=10 A0 ) * Chức ADN - ADN vật chất có chức lưu trữ, bảo quản truyền đạt thông tin di truyền Thông tin di truyền lưu trữ ADN dạng mã ba Trình tự mã ba ADN quy định trình tự axit amin chuỗi polipeptit - ADN thực truyền thông tin di truyền qua hệ tế bào nhờ nhân đôi phân tử ADN mẹ thành phân tử ADN con, hai phân tử phân tế bào phân bào - ADN có chức phiên mã cho ARN, từ dịch mã tạo protein đặc thù thơng qua protein tạo nên tính trạng đa dạng sinh vật * Đặc tính ADN: Phân tử ADN có khả biến tính hồi tính - Dưới tác động yếu tố nhiệt độ cao, yếu tố hóa học gây biến tính kiềm, ure, … Phân tử ADN sợi kép tách thành mạch đơn - Nhiệt độ làm tách ADN thành mạch đơn gọi nhiệt độ nóng chảy ADN Ở phân tử A+T thấp lượng liên kết hiđro lớn nên nhiệt độ nóng chảy lớn Nhiệt G+ X độ nóng chảy ADN tính theo cơng thức Tm = 69,3 + 0,41 (%G + %X) ADN có tỉ lệ - Khi hạ nhiệt độ từ từu ADN sợi đơn lại kết hợp trở lại (theo nguyên tắc bổ sung) thành ADN sợi kép Sự kết hợp trở lại gọi hồi tính Hiện tượng hồi tính ADN ứng dụng để lai phân tử (lai ADN với ARN, lai ARN với ARN) Khoa học sử dụng lai phân tử để xác định mối quan hệ họ hàng lồi, xác định vị trí gen NST,… Trang b ARN (Axit ribonucleic) - ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân ribonucleotit - Mỗi nucleotit gồm thành phần: phân tử đường ribozơ, nhóm photphat loại bazơ A, U, G, X Các loại nucleotit khác thành phần bazơ nito - Các nucleotit liên kết với liên kết cộng hóa trị (LK photphodieste) axit photphoric nucleotit với đường nucleotit tạo nên chuỗi poli nucleotit - Mỗi phân tử ARN gồm mạch polinucleotit * Các loại ARN chức loại: Có nhiều loại ARN khác nhau, có cấu trúc khác Ở nêu cấu trúc loại ARN chủ yếu mARN tARN Cấu trúc mạch polinu (hàng mạch polinu (80-100 nu) quấn trở lại trăm đến hàng nghìn đầu tạo thùy trịn, có đoạn cặp đơn phân) nu liên kết theo NTBS (A-U; G-X) Mỗi phân tử ARN có đầu mang aa, đầu mang ba đối mã Chức Truyền đạt TTDT rARN mạch polinu (hàng nghìn nucleotit), 70% số nucleotit có liên kết bổ sung Vận chuyển axit amin đến riboxom để Thành phần chủ yếu tổng hợp protein riboxom * Lưu ý: - Đối với số virus, ARN dùng làm vật chất mang thơng tin di truyền - Ngồi loại ARN cịn có loại ARN có khối lượng bé có chức xúc tác gọi lizơzym loại ARN điều hòa hoạt động gen Các đặc tính vật chất mang thơng tin di truyển Vật chất mang thơng tin di truyền cần có đặc tính sau: - Có khả lưu giữ thông tin dạng bền vững cần cho việc cấu tạo, sinh sản hoạt động tế bào - Có khả chép xác để thơng tin di truyền truyền từ hệ sang hệ - Thông tin chưa đựng vật chất di truyền phải dùng để tạo phân tử cần cho cấu tạo hoạt động tế bào - Vật liệu có khả biến đổi, thay đổi (đột biến) xảy tần số thấp đột biến phải có khả truyền lại đời sau Trong loại đại phân tử sinh học có ADN có đủ đặc điểm nêu Vì vậy, ADN sở vật chất tượng di truyền cấp phân tử IV Các loại liên kết hóa học vai trị chúng hoạt động sống Liên kết bền vững: - Đó liên kết cộng hóa trị Ví dụ liên kết nguyên tử O đường ribozơ nucleotit thứ với nguyên tử P gốc photphat nucleotit thứ hai chuỗi polinucleotit - Liên kết cộng hóa trị liên kết bền vững nên khó bị đứt tác động tác nhân vật lý nhiệt độ, độ pH, áp suất cao, … Trong điều kiện bình thường, liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ có tác dụng enzym đặc hiệu Trang - Trong phân tử sinh học, liên kết cộng hóa trị đảm bảo ổn định mặt cấu trúc hóa học phân tử hữu mơi trường ln thay đổi Ví dụ: Các liên kết cộng hóa trị như: liên kết glicozit, liên kết peptit, liên kết este, có vai trị quan trọng việc hình thành trì cấu trúc đại phân tử hữu Liên kết yếu - Là liên kết có lượng liên kết thấp, dễ dàng bị phá vỡ tác dụng nhiệt độ, độ pH, áp suất… - Liên kết yếu gồm có loại liên kết hiđro, liên kết ion, liên kết kị nước, liên kết Vande – Van a Liên kết hiđro: Được hình thành chất có khả nhường hiđro (kí hiệu DH) với chất có khả nhận hiđro (kí hiệu A) DH… A - Liên kết hiđro hình thành xuất cầu nối hiđro phân tử Nguyên tử hiđro không tách rời hẳn phân tử nhường H không nhập vào phân tử nhận H mà chuyển động phân tử hình thành nên liên kết yếu Liên kết hiđro hai phân tử nước - Liên kết hiđro có vai trị quan trọng việc hình thành trì cấu hình khơng gian đại phân tử hữu phân tử AND, phân tử protein,… Khi liên kết hiđro bị phá vỡ cấu hình khơng gian phân tử bị thay đổi (bị biến tính) Khi phân tử bị chức sinh học b Liên kết ion: hình thành nhóm chức tích điện trái dấu Ví dụ hình thành nhóm chức amin –NH2 với nhóm chức cacboxil (-COO) phân tử protein Liên kết ion có vai trị đặc biệt quan trọng việc trì ổn định cấu trúc khơng gian protein, tương tác trung tâm hoạt động enzyme với chất phản ứng,… c Liên kết Vande – Van: loại tương tác không đặc hiệu xuất hai nguyên tử kho chúng tiến đến gần (tương tự lực hấp dẫn) Liên kết Vande – Van kết lực hút lực đẩy, hai lực cân khoảng định Liên kết Vande – Van hình thành hai phân tử có cấu hình khơng gian bổ sung, bù trừ cho Ví dụ liên kết Vande – Van hình thành enzyme với chất, kháng nguyên kháng thể d Liên kết kị nước: loại liên kết hình thành nhóm kị nước chúng mơi trường nước Ví dụ liên kết kị nước hình thành lipit phân tử photpholipit Khi môi trường nước phân tử photpholipit có lipit kị nước nên quay vào bên để tránh nước dẫn tới tạo nên liên kết yếu phân tử Liên kết yếu xuất có nước, mơi trường khơng có nước kị nước tách Liên kết kị nước có vai trị đặc biệt quan trọng việc trì cấu trúc photpholipit kép màng sinh học - Như vậy, liên kết yếu sở hình thành nên tính mềm dẻo cấu trúc phản ứng sinh hóa tế bào Liên kết cộng hóa trị đảm bảo tính bền vứng phân tử cịn liên kết yếu đảm bảo trì cấu hình khơng gian hình thành tương tác phân tử để thực chức sống Các liên kết yếu không tác động cách riêng rẽ mà out có tham gia nhiều loại liên kết yếu Ví dụ phân tử protein có tham gia liên kết hiđro, liên kết Vande – Van, liên kết kị nước,, liên kết ion.Trong phản ứng hóa sinh, tương tác trung tâm hoạt động enzym nhờ liên kết ion nhóm bên tích điện trái dấu B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN LUYỆN Trang Câu Các tế bào nhận biết “dấu chuẩn” có màng sinh chất Theo em dấu chuẩn hợp chất hóa học nào? Chất tổng hợp vận chuyển đến màng sinh chất nào? Hướng dẫn giải: - Dấu chuẩn hợp chất glicoprotein (phức hợp cacbonhidrat liên kết với protein màng tế bào) - Protein tổng hợp riboxom mạng lưới nội chất hạt, sau đưa vào xoang mạng lưới nột chất hạt tạo thành bong tải Sau bong tải đưa đến máy Gơngi Ở máy Gơngi, protein hồn thiện cấu trúc gắn thêm hợp chất saccarit để tạo thành glycoprotein hồn chỉnh Sau glycoprotein đóng gói túi tiết đưa màng xuất bào Câu 2: a Nêu đặc điểm cấu tạo, vai trò loại đường đơn tế bào? b Biết đường aldose có nhóm chức aldehyde (-CHO), đường ketose có nhóm chức ketone (>C=O) Viết cơng thức đơn giản loại đường aldose đường ketose Hướng dẫn giải: a Đặc điểm cấu tạo, tính chất, vai trị loại đường đơn tế bào: - Cấu tạo: Từ nguyên tố C, H, O theo công thức C n(H2O)m với n từ đến 10 (có đến 10 ngun tử cacbon) - Tính chất: kết tinh, có vị ngọt, tan nước, có tính khử - Vai trò: + Là nhiên liệu cung cấp lượng cho tế bào (cá loại đường đơn nguyên liệu hô hấp) + Là nguyên liệu xây dựng nên đường đôi, đường đa a b b Công thức: Đường aldose đơn giản đường glyceraldehydes Đường ketose đơn giản đường dihydroxiaxetone Câu 2: Trong loại đại phân tử sinh hoc, cho biết: a Những đại phân tử có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân? b Những đại phân tử vừa có tính đa dạng, vừa có tính đặc thù? c Loại phân tử có tính đa dạng cao nhất? Vì sao? Hướng dẫn giải Trong tế bào có nhiều loại đa phân hữu khác chia thành loại đại phân tử sinh học cacbonhidrat, lipit, protein, axit nucleic a Trong loại đại phân tử protein, axit nucleic ( AND ARN), polisaccarit (tinh bột, xenlulôzơ,…) cấu tạo theo nguyên tắc đa phân - Đơn phân protein 20 loại axit amin - Đơn phân axit nucleic loại nucleotit - Đơn phân polisaccarit đường đơn glucozơ b Axit nucleic protein loại đại phân tử vừa có tính đa dạng, vừa có tính đặc thù cho lồi Trang 10 - Tính đa dạng axit nucleic thể thành phần, số lượng trật tự xếp loại nucleotit Tính đặc thù axit nucleic thể trình tự xếp nucleotit, tỉ lệ A+T hàm G+ X lượng AND nhân tế bào - Tính đa dạng protein thể thành phần, số lượng trật tự xếp axit amin Tính đặc thù protein thể trình tự xếp axit amin cấu trúc bậc cấu trúc không gian protein c Protein loại phân tử có tính đa dạng cao Nguyên nhân vì: - Protein cấu tạo từ 20 đơn phân khác Càng có nhiều loại đơn phân tính đa dạng cao - Protein có cấu trúc khơng gian bậc Các bậc cấu trúc khơng gian quy định tính đa dạng protein Câu 3: Trình bày cấu trúc bậc I phân tử protein Tại cấu trúc bậc I lại định bậc cấu trúc khác Hướng dẫn giải: a Cấu trúc bậc I phân tử protein - Cấu trúc bậc I: chuỗi polipeptit giữ vững liên kết peptit đầu có nhóm amin, đầu có nhóm cacbonxil b Cấu trúc bậc I định bậc cấu trúc khác do: - Cấu trúc bậc I đặc trưng trình tự xếp axit amin Trình tự xếp axit amin xác định vị trí hình thành liên kết yếu (liên kết H, liên kết ion, liên kết Vande – Van), liên kết đisunfit tương tác kị nước để tạo nên bậc cấu trúc cao Vì cần thay đổi axit amin cấu trúc bậc làm thay đổi cấu trúc không gian protein dẫn tới làm cho protein bị chức Câu 4: Về lipit cho biết: a Sự khác biệt cấu trúc chất béo (triglyceride) với cấu trúc photpholipid b Trong phần ăn, loại lipit khơng tốt cho sức khỏe người? Giải thích c Cụm từ “Dầu thực vật hyđrogen hóa” nhãn thức ăn có nghĩa có tác dụng gì? Hướng dẫn giải: a Sự khác biệt cấu trúc chất béo với cấu trúc photpholipid Glycerol mỡ gắn kết với ba acid béo, glycerol phospholipid gắn với hai acid béo nhóm phosphat b Các loại lipit khơng tốt cho sức khỏe: Cholestrol, chất béo no, chất béo không no dạng trans (có nhiều thức ăn nước thức ăn chế biến sẵn) Giải thích: Gây xơ vữa động mạch, chúng tích lũy thành mạch máu, tạo nên chỗ lồi vào trong, cản trở dòng máu, giảm tính đàn hồi thành mạch c Cụm từ “Dầu thực vật hydrogen hóa” nhãn thức ăn có nghĩa là: CHất béo khơng no chuyển thành chất béo no cách nhân tạo cách thêm hydrogen - Tác dụng: Bơ thực vật nhiều sản phẩm khác hydrogen hóa để đề phòng lipit tách dạng lỏng (dầu) Trang 11 Câu 5: Tại bệnh nhân bị tiêu chảy thường bác sĩ cho uống dung dịch Glucozơ muối với nồng độ cao? Hướng dẫn giải: - Bệnh nhân tiêu chảy vận động viên bị nhiều nước - Sử dụng dung dịch có loại chất tan chúng vận chuyển vào tế bào nhờ loại protein mang - Các chất tan protein đồng vận chuyển vào tế bào ruột  vào máu làm tăng áp suất thẩm thấu máu Khi áp suất thẩm thấu máu cao máu hút nước từ dịch mơ vào ruột gây dòng nước từ ruột non vào máu  bù nước cho bệnh nhân Câu 6: Dựa vào cấu tạo hóa học đặc tính nước, em giải thích tượng sau: a Rau củ muốn bảo quản lâu để ngăn mát tủ lạnh không để vào ngăn đá b Khi người mồ mà ngồi trước quạt cảm thấy mát lạnh c Giọt nước thường có hình cầu Hướng dẫn giải: - Cấu tạo hóa học nước: Là hợp chất hóa học phân cực tạo thành từ nguyên tử O nguyên tử H Mỗi ngun tử H góp 1e vào đơi e dùng chung với nguyên tử O tạo thành liên kết cộng hóa trị với góc liên kết 104,5° Do nguyên tử O có độ âm điện lớn  có xu hướng kéo điện tử phía  ngun tử O tích điện (-); nguyên tử H tích điện (+) - Đặc tính nước: Do tính phân cực nên nước dễ hình thành liên kết hiđro phân tử nước với phân tử khác Từ đặc tính dẫn tới đặc tính khác như: nước nhẹ nước thường, có nhiệt dung riêng nhiệt bay lớn, có sức căng bề mặt,… - Giải thích tượng: a Rau củ muốn bảo quản lâu phải để ngăn mát tủ lạnh khơng để vào tủ ngăn đá vì: Khi để rau củ ngăn đá, H 2O trạng thái đóng băng, tồn liên kết hiđro phân tử nước mạnh (các liên kết bị kéo căng) phân tử H2O phân bổ cấu trúc mạng lưới chuẩn làm cho thể tích nước đá tế bào tăng lên  phá vỡ tế bào  rau, củ, bị hỏng b Mồ tiết dạng lỏng, có gió, nhanh chóng bay hơi, q trình bay thu nhiệt lớn Sự thu nhiệt nước bay làm cho bề mặt thể giảm nhiệt độ  có cảm giác mát c Giọt nước có hình cầu vì: Nước có tính phân cực  phân tử nước có hình thành liên kết hiđro với tạo nên mạng lưới nước Các phân tử nước bề mặt tiếp xúc với không khí hút bị phân tử phía hút tạo nên lớp màng phim mỏng, liên tục bề mặt Câu 7: Loại ARN đa dạng nhất? Trong tế bào, loại ARN có số lượng nhiều nhất? Giải thích Hướng dẫn giải: - mARN đa dạng tế bào có nhiều gen mã hóa protein Mỗi loại mARN mang thơng tin quy định chuỗi polipeptit Trang 12 - rARN chiếm tỉ lệ nhiều tế bào nhân thực, gen mã hóa rARN thường lặp lại nhiều lần Số lượng riboxom tế bào lớn riboxom dùng để tổng hợp tất loại protein tế bào Câu 8: Đoạn mạch thứ gen có trình tự đơn phân (các nucleotit) 3' ATGTAXXGTAGGXXX 5' Hãy xác định: a Trình tự nucleotit đoạn mạch thứ hai b Số nucleotit loại đoạn gen c Tỷ lệ A+G đoạn mạch thứ nhất, đoạn mạch thứ hai gen T+X d Số liên kết hiđro đoạn gen e Số liên kết cộng hóa trị nucleotit đoạn gen Hướng dẫn giải: a Gen có cấu trúc mạch xoắn kép, liên kết bổ sung có chiều ngược Do mạch thứ hai bổ sung có chiều ngược lại với mạch thứ Đoạn mạch thứ gen: 3' ATGTAXXGTAGGXXX 5' Đoạn mạch thứ phải là: 'TAXATGGXATXXGGG 3' b Hai mạch gen liên kết bổ sung với số lượng A mạch số lượng T mạch  A1 = T2 , G1 = X T1 = A2 , X = G2 Số nucleotit gen tổng số nucleotit hai mạch Cho nên Agen = A1 + A2 Số nucleotit loại gen là: Agen = Tgen = A1 + A2 = A1 + T1 = + = Ggen = Xgen = G1 + G2 = G1 + X1 = + = c - Tỷ lệ A1 + G1 + A+G = = đoạn mạch thứ là: T1 + X + T+X - Ở đoạn mạch thứ hai: A2 + G2 T1 + X = (vì A1 = T2 G1 = X2) T2 + X A1 + G1 A2 + G2 T1 + X 1 = = = =  T2 + X A1 + G1 A1 + G1 7 T1 + X Hai mạch có chiều ngược nên tỉ lệ - Tỷ lệ A+G mạch thứ tỉ lệ nghịch với mạch thứ hai T+X A+G gen = tổng tỉ lệ hai mạch = + = T+X Trên gen, tỷ lệ A+G luôn T+X d Hai mạch gen liên kết bổ sung với liên kết hiđro, A mạch liên kết với T mạch liên kết hiđro Do tổng số liên kết hiđro đoạn mạch là: Trang 13 2T1 + A1 + 3G1 + X1 = 2.( A1 + T1 ) + 3.(G1 + X1 ) = 2.(3 + 3) + 3.(4 + 5) = 39 liên kết Vì A1 + T1 = Agen; G1 + X1 = Ggen Nên tổng số liên kết hiđro gen 2Agen + 3Ggen e Số liên kết cộng hóa trị nucleotit đoạn gen Trên mạch polinucleotit, hai nucleotit đứng liên kết với liên kết photphođieste (liên kết cộng hóa trị) nucleotit với nucleotit Do mạch có x nucleotit có (x-1) liên kết cộng hóa trị nucleotit Đoạn mạch có 15 nucleotit nên có 14 liên kết cộng hóa trị, mạch gen có 2.(15-1) = 28 liên kết Vậy gen có N nucleotit số liên kết cộng hóa trị nucleotit (N-2) - Hai mạch gen có chiều ngược liên kết theo nguyên tắc bổ sung, Agen = Tgen = A1 + T1 Nếu Ggen = Xgen = G1 + X1 A+G a b mạch thứ tỷ lệ mạch thứ hai T+X b a Số liên kết hiđro gen 2A + 3G - Số liên kết cộng hóa trị nucleotit gen (N-2) (N tổng số nucleotit gen) Câu 9: Một gen có tổng số 3000 nucleotit adenin (A) chiếm 20% Hãy xác định: a Chiều dài số chu kì xoắn gen b Số nucleotit loại gen c Số liên kết hiđro gen Hướng dẫn giải: a Gen đoạn phân tử ADN chu kì xoắn dài 34Å có 10 cặp nucleotit - Một chu kì xoắn có 10 cặp nucleotit (20 nucleotit)cho nên số chu kì xoắn = N 3000 = = 150 (chu kì xoắn) 20 20 - Một chu kì xoắn dài 34Å chiều dài gen số chu kì xoắn nhân với 34 N × 34 20 Chiều dài gen 150 x 34 = 5100 (Å) b Tổng số nucleotit gen A + T + G + X = 100% Vì A = T, G = X A + G = 50% G = 50% - A = 50% - 20% = 30% Số nucleotit loại gen: A = T = 3000 20% = 600 G = X = 3000 30% = 900 c Số liên kết hiđro gen: 2A + 3G = 2.600 + 3.900 = 3900 (liên kết) N L = 20 34 (N tổng số nucleotit, L chiều dài gen theo đơn vị Å) Số chu kì xoắn = Câu 10: Một phân tử mARN có 720 đơn phân, tỷ lệ A:U:G:X = 1:3:2:4 Trang 14 a Theo lý thuyết, phân tử mARN có tối đa ba? b Tính số nucleotit loại mARN Hướng dẫn giải a Cứ nucleotit quy định ba ba đọc liên tục, không gối lên có tối đa số ba rN 720 = = 240 3 Cần ý rằng, ba mở đầu ba kết thúc không nằm hai đầu mút mARN (sau trình tự nucleotit làm tín hiệu mở đầu đến ba mở đầu sau mã kết thúc cịn có nhiều nucleotit khác) Do phân tử mARN có 720 đơn phân tối đa có 240 ba b Theo ta có A U G X A + U + G + X 720 = = = = = = 72 I 1+ + + 10  A = 72 U =3.72 = 216; G = 2.72 = 144; X = 4.72 = 288 Cứ ba nucleotit đứng quy định ba Bộ ba mở đầu nằm đầu 5’ mARN, ba kết thúc nằm đầu 3’ mARN Câu 11: Một gen có tổng số 2128 lien kết hiđro Trên mạch gen có số nucleotit loại A số nucleotit loại T; số nucleotit loại G gấp lần số nucleotit loại A; số nucleotit loại X gấp lần số nucleotit loại T Hãy xác định: a Số nucleotit loại mạch gen b Số nucleotit loại A gen Hướng dẫn giải Khi toán cho nhiều ẩn số phải lập phương trình chuyển ẩn số để giải a Số nucleotit loại mạch gen - Tổng số liên kết hiđro gen 2Agen + 3Ggen = 2128 Mà Agen = A1 + T1, Ggen = G1 + X1 Nên ta có 2Agen + 3Ggen = (A1 + T1) + (G1 + X1) = 2128 - Trên mạch có A1 = T1; G1 = 2A1; X1 = 3T1  X1 = 3A1 - Nên ta có: (A1 + T1) + (G1 + X1) = (A1 + A1) + (2A1 + 3A1) = 2128 = 4A1 + 15A1 = 29 A1 = 2128  A1 = 2128 = 112 19 - Số nucleotit loại mạch là: A1 = 112; T1 = 112; G1 = 224; X1 = 336; b Số nucleotit loại A gen: Agen = A1 + T1 = 112 +112 = 224 Câu 12: Phân tích vật chất di truyền phân tử axit nucleotit cấu tạo loại đơn phân với tỷ lệ loại 23%A, 26%U, 25%G, 26%X Hướng dẫn giải - Axit nucleotit có loại ADN ARN Phân tử axit nucleotit cấu tạo loại đơn phân A, U, G, X chứng tỏ ARN khơng phải ADN Trang 15 - Ở phân tử ARN này, số lượng nucleotit loại A không số lượng nucleotit loại U số lượng nucleotit loại G không số lượng nucleotit loại X chứng tỏ phân tử ARN có cấu trúc mạch đơn Trang 16 ... + A1) + (2A1 + 3A1) = 212 8 = 4A1 + 15 A1 = 29 A1 = 212 8  A1 = 212 8 = 11 2 19 - Số nucleotit loại mạch là: A1 = 11 2; T1 = 11 2; G1 = 224; X1 = 336; b Số nucleotit loại A gen: Agen = A1 + T1 = 11 2... = 212 8 Mà Agen = A1 + T1, Ggen = G1 + X1 Nên ta có 2Agen + 3Ggen = (A1 + T1) + (G1 + X1) = 212 8 - Trên mạch có A1 = T1; G1 = 2A1; X1 = 3T1  X1 = 3A1 - Nên ta có: (A1 + T1) + (G1 + X1) = (A1 +... G1 + X1 = + = c - Tỷ lệ A1 + G1 + A+G = = đoạn mạch thứ là: T1 + X + T+X - Ở đoạn mạch thứ hai: A2 + G2 T1 + X = (vì A1 = T2 G1 = X2) T2 + X A1 + G1 A2 + G2 T1 + X 1 = = = =  T2 + X A1 + G1