Lý thuyết ôn tập và nâng cao chuyên đề Sinh học tế bào Sinh học 10

LÝ THUYẾT ÔN TẬP VÀ NÂNG CAO

CHUYÊN ĐỀ: SINH HỌC TẾ BÀO SINH HỌC 10

Khái quát: Tế bào là đơn vị cơ bản cấu tạo nên cơ thể sống.  Bao gồm:

*  Cấu tạo hoá học:

• Các nguyên tử:
  • Các nguyên tố vi lượng
  • Các nguyên tố đa lượng
• Các phân tử:
  • Vô cơ: H₂O, . . .
  • Hữu cơ: Cacbohidrat, lipit, protein, axit nucleic

*  Cấu tạo sinh học:

• Màng                       
• Tế bào chất với các bào quan.   
• Nhân

A. CẤU TẠO HOÁ HỌC

I. CẤU TẠO TỪ CÁC NGUYÊN TỬ -  nguyên tố hoá học

Trong 92 nguyên tố hoá học có trong thiên nhiên, có khoảng 25 nguyên tố (O, C, H, N, Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg, Fe…) cấu thành nên các cơ thể sống. 
→ Như vậy, ở cấp độ nguyên tử, giới vô cơ và giới hữu cơ là thống nhất.

1. Nguyên tố vi lượng:

• Các nguyên tố mà lượng chứa ít hơn 10^{- 4} (hay 0,01%). 
• VD: Mn, Zn, Cu, Mo… 

2. Nguyên tố đa lượng:

• Các nguyên tố mà lượng chứa trong khối lượng chất sống của cơ thể lớn hơn 10^{- 4}
• Ví dụ: C, H, O, N, P, K, S, Ca, Na…
• Cacbon có lớp vỏ electron vòng ngoài cùng có 4 electron nên nguyên tử cacbon cùng một lúc có thể có 4 liên kết cộng hoá trị với các nguyên tố khác, nhờ đó đã tạo ra một số lượng lớn các bộ khung cacbon của các phân tử và đại phân tử hữu cơ khác nhau.

3. Vai trò: Cấu trúc nên tế bào:

• C, H, O, N là những nguyên tố chủ yếu của các hợp chất hữu cơ xây dựng nên cấu trúc tế bào.
• Trong chất nguyên sinh các nguyên tố hoá học tồn tại dưới dạng các anion (PO₄^3- , SO₄^2- , Cl^- , NO₃^- ) và cation (Ca²⁺ , Na⁺ , K⁺ ) hoặc có trong thành phần các chất hữu cơ (như Mg trong chất diệp lục…). 
• Nhiều nguyên tố vi lượng (Mn, Cu, Zn, Mo…) là thành phần cấu trúc bắt buộc của hàng trăm hệ enzym xúc tác các phản ứng sinh hoá trong tế bào .
• VD:  Cơ thể chúng ta chỉ cần một lượng rất nhỏ iôt nhưng nếu thiếu iôt chúng ta có thể bị bệnh bướu cổ. Mo chiếm tỉ lệ 1/16. 000. 000 nguyên tử hydro nhưng thiếư Mo cây trồng khó phát triển, thậm chí bị chết.

II. CẤU TẠO TỪ CÁC PHÂN TỬ -  Chất

1. Cấu tạo từ các chất vô cơ: H₂O

{-- Nội dung phần 1: Cấu tạo từ các chất vô cơ của tài liệu Lý thuyết ôn tập và nâng cao chuyên đề Sinh học tế bào Sinh học 10​ các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

2. Cấu tạo từ các chất hữu cơ:

Các hợp chất hữu cơ trong cơ thể sống thường có cấu tạo rất phức tạp, khối lượng phân tử lớn và rất đa dạng.  Có 4 đại phân tử hữu cơ quan trọng cấu tạo nên mọi loại tế bào cơ thể là cacbohidrat, lipit, protein và các axit nucleic.

a. Cacbohidrat (saccarit): là các chất hữu cơ được cấu tạo từ C, H, O theo nguyên tắc đa phân.  Công thức chung C_n(H₂O)_m, trong đó tỉ lệ giữa H và O là 2 : 1 (giống như tỉ lệ trong phân tử H₂O → hydrat). 
(Với n,m \( \ge \) 3 và n,m \(\in \)N)

Ví dụ: Glucozo, fructozo, galactozo có công thức là C₆H₁₂O₆

*  Cấu trúc của cacbohidrat.

Tuỳ theo số lượng các đơn phân trong phân tử mà Cacbohiđrat được chia thành: đường đơn, đường đôi và đường đa.
- Cấu trúc các monosaccarit (đường đơn)
Gồm các loại đường có từ 3 – 7 nguyên tử cacbon trong phân tử.  Phổ biến và quan trọng nhất là:

• Hexozo (6C): Glucozo (đường nho), fructozo (đường quả), galactozo.  Các đường đơn này có tính khử mạnh. 
• Pentozo (5C): gồm đường ribozo (C₅H₁₀O₄) và deoxyribozo (C₅H₁₀O₅).

                         
 

- Cấu trúc các disaccarit (đường đôi)
Hai phân tử đường đơn (Glucozo, fructozo, galactozo) liên kết với nhau bằng mối liên kết glicozit và loại đi 1 phân tử nước tạo thành đường disaccarit.

VD: saccarozo (đường mía) = Glucozo +  Fructozo;
        mantozo (đường mạch nha) = Glucozo +  Glucozo;
        lactozo (đường sữa) = Glucozo +  Galactozo. 

 

- Cấu trúc các polysaccarit (đường đa)
Nhiều phân tử đường đơn bằng các phản ứng trùng ngưng và loại nước tạo thành các polysaccarit, có dạng mạch:

• Mạch thẳng: xenlulozo, kitin.
• Mạch phân nhánh: tinh bột ở thực vật và glicogen ở động vật. 

Tinh bột được hình thành do rất nhiều phân tử Glucozo liên kết với nhau dưới dạng phân nhánh và không phân nhánh.  Glicogen được hình thành do rất nhiều phân tử Glucozo liên kết với nhau thành một phân tử có cấu trúc phân nhánh phức tạp.
*  Chức năng

• Nguồn cung cấp năng lượng chính: thông qua phân giải thành Glucozo cung cấp cho quá trình hô hấp tế bào. 
• Dự trữ năng lượng:  Glicogen ở t.bào đ.vật và tinh bột ở t.bào th.vật đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng.
• Thành phần xây dựng nên nhiều bộ phận của tế bào
• VD:
  • Xenlulozo là thành phần cấu trúc nên thành tế bào thực vật. 
  • Pentozo là loại đường tham gia cấu tạo ADN, ARN. 
  • Sacrozo là loại đường vận chuyển trong cây.
  • Thành tế bào của nhiều loại nấm cũng được cấu tạo từ kitin. 
• Chức năng vận chuyển các chất qua màng: Khi một số polysaccarit kết hợp với protein (glicoprotein) có vai trò vận chuyển các chất qua màng sinh chất và góp phần “nhận biết” các vật thể lạ lúc qua màng. 

b.  Lipit (chất béo)
*  Đặc điểm chung:

• Không tan trong nước (vì thế nó là chất kị nước), chỉ tan trong các dung môi hữu cơ như ete, benzen, clorofooc.
• Không cấu tạo theo nguyên tắc đa phân.

*  Cấu trúc:

- Mỡ, dầu và sáp (lipit đơn giản): chứa các nguyên tố hoá học C, H, O giống như cacbohidrat nhưng lượng oxy ít hơn đặc biệt trong mỡ.  VD mỡ bò có công thức là C₅₇H₁₁₀O₆. 

• Mỡ và dầu: Mỗi phân tử gồm 1 glyxerol kết hợp với 3 axit béo.  Mỡ chứa nhiều axit béo no còn dầu lại chứa nhiều axit béo không no. 
• Mỗi axit béo thường gồm từ 16 đến 18 nguyên tử cacbon.  Các liên kết không phân cực C – H trong axit béo làm cho mỡ và dầu có tính kị nước.  Mỗi phân tử sáp chỉ chứa một đơn vị nhỏ axit béo liên kết với một rượu mạch dài thay cho glyxerol.

- Các Photpholipit và Steroit (lipit phức tạp):

• Photpholipit: Gồm 1 phân tử glyxerol liên kết với hai phân tử axit béo và một nhóm Photphat, nhóm Photphat nối glyxerol với một ancol phức → có tính lưỡng cực: đầu ancol phức ưa nước và đuôi kị.
• Steroit:
  • Gồm các mạch cacbon vòng liên kết với nhau. 
  • Một số Steroit quan trọng là colesterol, các axit mật, ostrogen, progesteron …

- Sắc tố và vitamin:

• Sắc tố: Carotenoit.
• Vitamin: A, D, E, K

* Chức năng của lipit

• Cấu trúc nên hệ thống các màng sinh học: Photpholipit, colesterol.
• Dự trữ năng lượng (mỡ và dầu): Mang nhiều năng lượng. 
• Tham gia vào nhiều chức năng sinh học khác: Ostrogen là loại hoocmôn có bản chất là Steroit; các loại sắc tố như diệp lục, một số loại vitamin A, D, E, K cũng là một dạng lipit).

c. Protein:

{-- Nội dung Mục c: Protein của tài liệu Lý thuyết ôn tập và nâng cao chuyên đề Sinh học tế bào Sinh học 10​ các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

d. Axit nucleic:
*  Cấu trúc:

- Cấu trúc hoá học

Cấu trúc	ADN	ARN
1. Đơn phân	Nucleotit: Gồm 3 thành phần: - Đường 5C – Deoxyribozo (C5H10O4) - Bazo nitrogenous (A, T, G, X) - Nhóm Photphat -  H3PO4 →Có 4 loại nucleotit: A, T, G, X	Ribonucleotit: Gồm 3 thành phần: - Đường 5C – Ribozo (C5H10O5) - Bazo nitrogenous (A, U, G , X) - Nhóm Photphat -  H3PO4 →Có 4 loại ribonucleotit: rA, rU, rG, rX
2. Một mạch	- Các nucleotit liên kết với nhau theo một chiều xác định ( 5’ -  3’) tạo thành chuỗi polynucleotit. - Mạch polynucleotit có các liên kết hoá trị giữa đường và axit Photphoric giữa 2 nucleotit kết tiếp.	- Các ribonucleotit liên kết với nhau theo một chiều xác định (5’ -  3’) tạo thành chuỗi polyribonucleotit. - Mạch polyribonucleotit có các liên kết hoá trị giữa đường và axit Photphoric giữa 2 ribonucleotit kết tiếp.
3. Hai mạch	- 2 chuỗi polynucleotit liên kết với nhau bằng các liên kết hydrogen:             +  A = T bằng 2 liên kết hydrogen.             +  G º X bằng 3 liên kết hydrogen.

Đơn phân: Có khối luợng là 300đvC

• Cấu trúc không gian

ADN tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào và cũng có ở ti thể, lạp thể trong tế bào chất.  Đó là một axit hữu cơ, có chứa các nguyên tố C, H, O, N và P mà mô hình cấu trúc của nó được hai nhà bác học J. Watson và F. Crick công bố vào năm 1953.

ADN

ARN

-  ADN có 2 chuỗi polynucleotit xoắn kép song song quanh trục, tạo nên xoắn kép đều và giống 1 cái cầu thang xoắn. -  Mỗi bậc thang là một cặp bazo liên kết bổ sung với nhau, tay thang là phân tử đường và axit Photphoric của 2 nucleotit kế tiếp liên kết cộng hoá trị với nhau. -  Khoảng cách giữa 2 cặp bazo là 3,4 A0. -  Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotit, -  Đường kính vòng xoắn là 20A0

Gồm một mạch polyribonucleotit. Có 3 loại polyribonucleotit : - mARN: Là một chuỗi polyribonucleotit dưới dạng mạch thẳng, có trình tự ribonucleotit đặc biệt để ribozo có thể nhận biết ra chiều thông tin di truyền và tiến hành dịch mã. - tARN: Là một chuỗi polyribonucleotit cuộn xoắn, gồm từ 80 – 100 đơn phân, có đoạn các cặp bazo liên kết theo nguyên tắc bổ sung (A – U; G – X) → 3 thuỳ.  Có 2 đầu: Một đầu mang axit amin, một đầu mang bộ ba đối mã (một trong các thuỳ tròn) và đầu mút tự do. - rARN: Là một chuỗi polyribonucleotit chứa hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân trong đó 70% số riboucleotide có liên kết bổ sung tạo nên vùng xoắn kép cục bộ.

Chú ý: Phân tử ADN ở các tế bào nhân sơ thường có cấu trúc dạng vòng còn phân tử ADN ở các tế bào nhân thực lại có cấu trúc dạng thẳng.
* Chức năng của ADN

• Quy định tính đa dạng và đặc thù của các loài sinh vật: Do ADN được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, từ 4 loại nucleotit → làm ADN vừa đa dạng lại vừa đặc thù.  Mỗi loại ADN có cấu trúc riêng, phân biệt với nhau ở số lượng, thành phần, trật tự các nucleotit. 
• Lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền ở các loài sinh vật: Trình tự nucleotit trên mạch polynucleotit chính là thông tin di truyền, nó quy định trình tự các nucleotit trên ARN từ đó quy định trình tự các axit amin trên phân tử protein.

* Chức năng của ARN

• mARN: truyền đạt thông tin di truyền.
• tARN: vận chuyển các a.a tới ribozo để tổng hợp protein.  Mỗi loại tARN chỉ vận chuyển một loại a.a.
• rARN là thành phần chủ yếu của ribozo, nơi tổng hợp protein.     

⇒ Các phân tử ARN thực chất là những phiên bản được đúc trên một mạch khuôn của gen trên phân tử ADN nhờ quá trình phiên mã.  Sau khi thực hiện xong chức năng của mình, các phân tử mARN thường bị các enzym của các tế bào phân giải thành các ribonucleotit còn rARN và tARN tương đối bền vững được tái sử dụng lại.
Chú ý: Ở một số loại virut, thông tin di truyền không lưu giữ trên ADN mà được lưu giữ trên ARN.  VD: Virus dại, HIV…