THÀNH PHẦN HOÁ học của tế bào

THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA TẾ BÀO Tổ sinh trường THPT chuyên Thái Nguyên. A. Một số vấn đề lý thuyết cơ bản về thành phần hóa học của tế bào. Thế giới quanh ta, từ viên đá nhỏ vô tri đến viên kim cương rực rỡ, từ thanh thép bé nhỏ đến tòa nhà to lớn, từ loài côn trùng sặc sỡ đến con người thông mình, tất thảy đều được cấu thành từ các nguyên tố hóa học. Toàn bộ sinh giới đa dạng được cấu tạo từ khoảng 25 nguyên tố, trong đó có nguyên tố cơ bản như C, H, O, N…. Mấu chốt của sự đa dạng tuyệt vời của sinh giới là sự sắp xếp linh hoạt của các nguyên tố. Tựu chung lại, các đại phân tử sinh học cấu trúc nên thế giới sống như Prôtein, Axit nucleic, Lipit, Cacbohydrat… đều cấu tạo từ những nguyên tố chung, và sự sai khác giữa các loài về cấu trúc là không đáng kể - nhưng đủ tinh tế để tạo nên từng loài khác nhau. Tất cả hoạt động của thế giới sống đều diễn ra ở mức độ phân tử. Do đó sự hiểu biết về cấu trúc hóa học của đơn vị sống cơ bản – tế bào – là vô cùng cần thiết. Từ đó ta có thể giải thích thấu đáo về mọi hiện tượng xảy ra trong sinh giới, cũng như điều khiển được các hiện tượng đó theo hướng có lợi nhất cho con người. 1. Các nguyên tố của tế bào: 1.1. Các nguyên tố của tế bào: Trong số 92 nguyên tố hoá học cấu tạo nên vỏ trái đất, có khoảng 25 nguyên tố là cần thiết cho sự sống, người ta gọi chúng là các nguyên tố cơ bản của tế bào. Như vậy ở cấp độ nguyên tử giới vô cơ và hữu cơ là thống nhất. Các nguyên tố hoá học thường tồn tại dưới dạng muối hay hợp chất với các chất hữu cơ. Ví dụ: Fe có trong hemoglobin; Mg có trong chlorophil; Cu có trong hemocyanin. Tuỳ từng tế bào, từng loại mô, cơ thể các nguyên tố hoá học có hàm lượng đặc trưng. + Các nguyên tố có hàm lượng ≥ 0,01% đến hàng chục % trọng lượng khô của tế bào được gọi là các nguyên tố đa lượng. Ví dụ: C, H, O, N, S, P, Ca, Mg, Na, Cl. + Các nguyên tố có hàm lượng nhỏ hơn 0,01% đến 0,001% được gọi là các nguyên tố vi lượng. Ví dụ: Cu, Zn, Mn, F... + Các nguyên tố có hàm lượng cực nhỏ có vật chất di truyền ADN mạch đơn. - Loài IV : Do vật chất di truyền không có T => Vật chất di truyền của loài này là ARN, do G = X = 29, A= U = 21 có thể là ARN sợi kép. - Loài V : Do vật chất di truyền không có T => Vật chất di truyền của loài này là ARN, do A ≠ U, G ≠ X => ARN mạch đơn. Kết luận: Loài I có ADN sợi kép, tỷ lệ G - X cao hơn A -T nên cấu trúc bền vững và có nhiệt nóng chảy cao nhất. Câu 27. Hãy giải thích tại sao ADN ở các sinh vật có nhân thường bền vững hơn nhiều so với các loại ARN? Hãy cho biết các loại ADN có cấu trúc như thế nào thì có nhiệt độ nóng chảy cao và ngược lại? Hướng dẫn trả lời: * ADN ở các sinh vật có nhân bền vững hơn nhiều so với các loại ARN vì: - ADN được cấu tạo từ 2 mạch, còn ARN được cấu tạo từ một mạch - ADN thường có dạng chuỗi kép phức tạp, ổn định còn ARN có cấu trúc xoắn đơn giản hơn nhiều - ADN có một số lượng lớn liên kết hiđrô nên dù chuyển động nhiệt có phá vỡ các liên kết nằm 2 đầu của phân tử, hai mạch đơn vẫn được gắn với nhau bởi các liên kết ở vùng giữa 23 - Chỉ trong trường hợp những điều kiện rất khắc nghiệt (nhiệt độ cao hơn hẳn nhiệt độ sinh lý) mới có sự phá vỡ đồng thời quá nhiều liên kết hiđrô khiến phân tử không còn giữ được cấu hình ban đầu, phân tử bị biến tính. Còn ARN có ít liên kết hiđrô (nhiều nhất rARN chỉ có 70% ) nên kém bền hơn ADN. - ADN mang điện tích âm thường gắn kết với các prôtein mang điện tích dương (H1, H2A, H3B, H4) nên được bảo vệ tốt hơn ARN không được bảo vệ - ADN được bảo quản trong nhân, ở đó thường không có enzim phân hủy chúng, trong khi đó ARN thường tồn tại ở ngoài nhân - nơi có nhiều enzym phân hủy axit nuclêic * Những đoạn ADN có nhiệt độ nóng chảy cao là những đoạn ADN có số cặp bazơ G-X nhiều hơn so với đoạn ADN có cùng chiều dài nhưng ít cặp G-X, những đoạn này có nhiều liên kết hiđrô hơn => khó bị biến tính hơn. Câu 28. Có 3 ống nghiệm chứa các thành phần sau: ống nghiệm A chứa ADN; ống nghiệm B chứa amilaza; ống nghiệm C chứa glucozơ. Đun nóng 3 ống nghiệm rồi đưa về nhiệt độ phòng. Sự thay đổi về mặt cấu trúc sắp xếp theo trật tự nào? Giải thích. a) A > B > C b) B > A > C c) C > B > A d) B > C > A Hướng dẫn trả lời: Chọn b. Giải thích: +/ Chất trong ống B biến đổi mạnh nhất do có bản chất hoá học là prôtein nên chỉ cần nhiệt độ thay đổi ít (do đun nóng) đã có sự biến tính và khi đưa về nhiệt độ phòng thì khả năng hồi tính của prôtein là rất thấp, gần như là biến đổi hoàn toàn cấu trúc không gian. +/ Chất trong ống A có bản chất hoá học là ADN cũng dễ dàng biến đổi bởi nhiệt độ nhưng khi đưa về nhiệt độ phòng khả năng hồi tính của ADN là lớn (hơn prôtein) nhưng sự hồi tính này không hoàn toàn và không theo trật tự xác định nên cấu trúc của ADN cũng bị biến đổi khá lớn. +/ Chất trong ống C là glucozo một loại monosaccarit nên khả năng biến đổi khi nhiệt độ tăng thấp. Khi đun nóng nhiệt độ khoảng 70-100 0C thì glucozo gần như không bị biến đổi nhiều về mặt cấu trúc và khi đưa về nhiệt độ phòng thì cấu trúc của glucozo cũng không có sự biến đổi. Câu 29. Cho vào ống nghiệm 1ml glucozơ 1% và 1ml NaOH 10%, sau đó nhỏ từ từ CuSO4 5% đến khi bắt đầu xuất hiện vẩn. Đun sôi và quan sát. 24 Hãy nhận xét hiện tượng và giải thích? Nếu cho CuSO 4 vào trước khi cho NaOH vào thì kết quả có thay đổi gì không? Hướng dẫn trả lời: *Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch *Giải thích: Glucozơ có tính khử, tác dụng với Cu 2+ trong môi trường kiềm. Trong phản ứng Cu2+ bị khử thành Cu2O màu đỏ gạch. CH2OH-(CHOH)4-CHO + Cu2+ +OH-  CH2OH-(CHOH)4-COOH + Cu2O + H2O Nếu CuSO4 dư: CuSO4 + NaOH  Cu(OH)2 + Na2SO4 Cu(OH)2  H2O + CuO (đen) Câu 30. Cho 3 ống nghiệm đựng 3 hợp chất hữu cơ khác nhau: - Ống 1: 1ml dung dịch Glucozơ 1% - Ống 2: 1ml dung dịch Mantozơ 1% - Ống 1: 1ml dung dịch Saccarozơ 1% Cho vào mỗi ống nghiệm 1 ml thuốc thử Fehling, đun sôi 3 phút. Hãy so sánh màu sắc ở 3 ống nghiệm và giải thích? Hướng dẫn trả lời: * So sánh màu ở 3 ống nghiệm: Ống 1 : Xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch, màu đậm nhất Ống 2: Xuất hiện kết tủa đỏ gạch, nhưng nhạt hơn ống 1 Ống 3: Không thấy xuất hiện kết tủa * Giải thích: Glucozơ có tính khử mạnh nhất, Mantozơ có tính khử nhưng bằng 1/2 so với glucozơ; Sacaôzơ không có tính khử. Câu 31. Cho 2 ống nghiệm: Ống 1: Cho vào 1g bột gạo nghiền nhỏ, cho thêm nước cất, khuấy đều, đun sôi, để nguội Ống 2: 5g gan động vật đã nghiền nhỏ, lọc qua vải, đun sôi, để nguội sau đó thêm 1ml cồn 960 Nhỏ vào mỗi ống nghiệm vài giọt dung dịch iot. So sánh màu ở 2 ống nghiệm? Cho biết sự giống nhau và khác nhau giữa tinh bột và glycogen? Hướng dẫn trả lời: * So sánh màu: Ống 1: Màu xanh. Ống 2: Màu nâu đỏ * Giải thích: Ống 1: Tinh bột phản ứng với iot cho màu xanh. Ống 2: Dịch lọc gan lợn chứa nhiều Glycogen nên cho màu nâu đỏ khi phản ứng với iốt * So sánh tinh bột và glycogen 25 - Giống nhau: - Đều là các đại phân tử, đa phân, đơn phân là Glucozơ, các đơn phân liên kết với nhau bởi liên kết glucozit. - Đều không có tính khử - Đều không tan, khó khuếch tán - Khác nhau: - Tinh bột là hỗn hợp chuỗi mạch thẳng amilozơ và amilopectin phân nhánh (24-30 đơn phân thì có một nhánh). - Glicogen mạch phân nhánh dày hơn (8-12 đơn phân thì phân nhánh) Câu 32. Tinh bột và Glicogen là các chất dự trữ chủ yếu trong tế bào thực vật và tế bào động vật. Hãy nêu những điểm giống nhau và khác nhau về cấu tạo và tính chất giữa chúng? Cách phân biệt chúng? Hướng dẫn trả lời: *Giống nhau: - Đều là các đại phân tử, đa phân, đơn phân là Glucozơ, các đơn phân liên kết với nhau bởi liên kết gluczit. - Không có tính khử, không tan, khó khuếch tán *Khác nhau: - Tinh bột là hỗn hợp chuỗi mạch thẳng amilozơ và amilopectin phân nhánh (24-30 đơn phân thì có một nhánh) - Glicogen mạch phân nhánh dày hơn (8-12 đơn phân thì phân nhánh) *Nhận biết: Dùng dung dịch iot: - Tinh bột : Tạo dung dịch xanh tím - glicogen : Tạo dung dịch đỏ nâu 26 [...]... Hiện tượng đóng thành mảng là do prtêin cua bị vón cục lại - Trong môi trường nước của tế bào, protein thường giấu kín phần kỵ nước ở bên trong là lộ phần ưu nước ở bên ngoài 19 - Khi có nhiệt độ cao, các phân tử chuyển động hỗn loạn làm cho các phần kỵ nước ở bên trong bộc lộ ra ngoài nhưng do bản chất kỵ nước nên các phần kỵ nước của phân tử này ngay lập tức lại liên kết với phần kỵ nước của phân tử... chủ yếu của nước trong các thành phần cấu trúc sau:Trong tế bào chất, không bào, lục lạp b Nước có vai trò như thế nào đối với sự sống? Tính chất nào của phân tử nước quyết định vai trò đặc biệt của nó đối với sự sống Hướng dẫn trả lời: a - Trong tế bào chất: Nước chủ yếu đóng vai trò cấu trúc - Trong không bào: Nước là dung môitốt và là môi trường cho các phản ứng sinh hoá xảy ra - Trong lục lạp: Nước... mặt nước nồi canh Câu 22 Mô tả hình vẽ sau, chỉ rõ thành phần cấu trúc, các mối liên kết giữa các thành phần và ý nghĩa của các mối liên kết đó ? Hướng dẫn trả lời: - Hình vẽ mô tả cấu trúc các loại nuclêôtit của ADN gồm 4 loại A, T, G, X - Các nuclêôtit đều gồm 3 thành phần: Đường C 5H10O4, axit photphoric và bazơ nitric Các nuclêôtit khác nhau ở thành phần thứ 3 là bazơ có 4 loại A, T, G, X +/ Bazơ... 1sấp, 1 ngửa, làm thành một mạch thẳng không có sự phân nhánh 14 - Sự giống và khác nhau: + Giống: * Cấu trúc: - Đều là đại phân tử gồm nhiều đơn phân glucôzơ - Các đơn phân được liên kết với nhau bằng liên kết glucôzit bền chắc * Chức năng: Thành phần cấu trúc của tế bào + Khác nhau: Nội dung Liên kết Xenlulôzơ Tinh bột β-1,4 glucozit Dạng mạch Mạch thẳng Chức năng Cấu trúc thành tế bào α-1,4 glucôzit... tử glucozo liên kết với nhau bằng liên kết 1β - 4 glicozit thành mạch thẳng không phân nhánh a, Tên của loại pôlysaccarit này? b, Ở tế bào nấm, chất hóa học nào thay thế vai trò của loại polysaccarit Hãy cho biết đơn phân cấu tạo nên chất hóa học này? Hướng dẫn trả lời: a, Loại polysaccarit này là Xenlulozo b, Chất hóa học thay thế vai trò của loại polysaccarit trên là Kitin Đơn phân cấu tạo nên Kitin... các axit béo của tế bào cần tiêu tốn nhiều oxi hơn Khi hoạt động thể chất mạnh thì lượng oxi mang đến tế bào bị giới hạn bởi khả năng hoạt động của hệ tuần hoàn Vì thế, mặc dầu phân giải mỡ tạo ra nhiều năng lượng hơn so với phân giải glucozo nhưng tế bào cơ lại không thể sử dụng mỡ trong truờng hợp oxi không cung cấp đầy đủ Câu 10 Steroit là chất gì? Hãy nêu một số chất steroit và vai trò của chúng?... Prôtêin chuyển Prôtêin thụ thể Giúp tế bào nhận tín hiệu Các prôtêin thụ thể trên màng sinh hoá học chất Prôtêin co dãn Co cơ, vận chuyển, phân Actin và miôzin trong cơ bào Sợi tubulin trong thoi phân bào Prôtêin bảo vệ Chống bệnh tật Các kháng thể, intefêron chống lại sự xâm nhập của virut và vi khuẩn Câu 17 Hãy chỉ ra các bậc cấu trúc và liên kết trong các bậc cấu trúc của phân tử prôtein trong hình vẽ... - Dễ bị thủy phân - Tan trong dung môi hữu cơ - Cung cấp và dự trữ năng lượng - Tham gia cấu trúc màng, thành Vai trò phần của vitamin, hoocmon - Cấu trúc tế bào - Dự trữ năng luợng và nhiều chức năng sinh học khác Câu 9 Tại sao khi chúng ta hoạt động thể chất như tập thể dục thể thao thì các tế bào cơ lại sử dụng đuờng glucoza trong hô hấp hiếu khí mà lại không dùng mỡ để hô hấp nhằm tạo ra nhiều... phân cực C-H trong axit béo làm cho đầu mang axit béo có tính kị nước, còn đầu ancol phức ưa nước, vì thế chúng có thể tạo thành lớp màng mỏng trên mặt nước nên tế bào mới sử dụng chúng để tạo nên các dạng màng ngăn, ngăn cách tế bào với môi trường, hệ thống màng ngăn cách các tế bào thành từng ô b) Dầu, mỡ, sáp đều là các dạng lipit đơn giản thường gặp trong các cơ thể sống.Trong điều kiện thường: - Dầu:... tròn của phân tử tARN có chức năng gì ? b Từ hình vẽ về cấu trúc của các loại ARN hãy thử dự đoán về thời gian tồn tại của mỗi loại trong tế bào, giải thích tại sao? Hướng dẫn trả lời: a) Hình vẽ: * Chức năng các thuỳ tròn của phân tử tARN: Một thuỳ mang bộ ba đối mã khớp với mARN Một thuỳ liên kết với ribôxôm Một thuỳ liên kết với enzim b) Thời gian tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ bền vững của phân ... nguyên tố vi lượng thành phần thiếu enzyme - Các chất khoáng hoà tan định áp suất thẩm thấu tế bào, dó chi phối khả hút nước tế bào theo chế thẩm thấu Nước vai trò nước tế bào Nước cấu tạo từ... thể Bởi hoạt động sinh lí tế bào trình hô hấp, tiêu hoá tiêu tốn lượng nước đáng kể Để đảm bảo trạng thái cân nước tế bào cần thiết có bổ sung nước từ vào tế bào Nước tế bào trạng thái tự hay liên... với phân tử vô hữu Hàm lượng nước tế bào tiêu thể mức hoạt động sinh lý tế bào Ví dụ: tế bào già (lá già, hạt khô ) lượng nước ít, hoạt động sinh lí yếu; tế bào non (mô phân sinh, đỉnh sinh trưởng,