Giải sinh 10 bài 5 kết nối tri thức: Các phân tử học đầy đủ

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn học sinh cách giải sinh 10 bài 5 kết nối tri thức, giúp học sinh hiểu rõ về các phân tử sinh học quan trọng như đường, lipid, protein, và axit nucleic, từ đó nâng cao khả năng làm bài và ứng dụng kiến thức.

Câu hỏi mở đầu bài 5 Sinh học 10

Thừa cân, béo phì là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến bệnh tiểu đường, tim mạch cùng nhiều bệnh nguy hiểm khác cho con người. Vậy làm thế nào có thể giảm thiểu nguy cơ này để có được cuộc sống khỏe mạnh?

Trả lời:

Để giảm thiểu nguy cơ thừa cân, béo phì thì cần phải cân bằng giữa lượng năng lượng hấp thụ và lượng năng lượng sử dụng bằng cách:

– Điều chỉnh lối sống và ăn uống cụ thể sử dụng lượng tinh bột, protein, lipid, chất béo một cách phù hợp.

– Thực hiện vận động cơ thể thường xuyên (tập thể dục vừa sức, lao động vừa sức) để có được một cơ thể khỏe mạnh.

Dừng lại và suy ngẫm trang 28 Sinh học 10

Câu hỏi 1: Phân tử sinh học là gì?

Trả lời:

Khái niệm phân tử sinh học: Phân tử sinh học là những phân tử hữu cơ được tổng hợp và tồn tại trong các tế bào sống. Các phân tử sinh học chính bao gồm protein, lipid, carbohydrate, nucleic acid.

Câu hỏi 2: Nêu những đặc điểm chung của các phân tử sinh học.

Trả lời:

– Kích thước và khối lượng của các phân tử này thường rất lớn.

– Chúng thường được hình thành theo nguyên tắc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân kết hợp lại, do đó được gọi là các polymer.

– Thành phần hóa học chính của các phân tử sinh học gồm các nguyên tử carbon và hydrogen, chúng kết hợp với nhau tạo thành bộ khung hydrogen phong phú. Bộ khung này có khả năng liên kết với các nhóm chức khác nhau, tạo nên các hợp chất có đặc tính đa dạng.

Bài tập dừng lại và suy ngẫm trang 31

Câu hỏi 1: Nêu đặc điểm cấu trúc và chức năng chính của các loại carbohydrate.

Trả lời:

Đặc điểm cấu trúc của carbohydrate:

– Là hợp chất hữu cơ được cấu tạo từ ba nguyên tố là C, H, O với tỉ lệ 1 : 2 : 1 và công thức cấu tạo chung là Cn(H2O)m.

– Được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với đơn phân chủ yếu là glucose, fructose và galactose.

– Dựa theo số lượng đơn phân trong phân tử mà người ta chia carbohydrate thành 3 loại:

Chức năng của carbohydrate:

– Carbohydrate đóng vai trò là nguồn năng lượng cho tế bào và cơ thể, đồng thời giúp dự trữ năng lượng. Chẳng hạn, đường glucose và lactose là nguồn năng lượng ngắn hạn, trong khi tinh bột là nguồn dự trữ năng lượng ở thực vật, còn glycogen là dạng dự trữ năng lượng trong cơ thể động vật và một số loại nấm.

– Ngoài ra, carbohydrate còn tham gia vào việc cấu tạo nên các phân tử sinh học khác, tế bào và các bộ phận trong cơ thể. Ví dụ, cellulose là thành phần cấu tạo nên thành tế bào của thực vật; chitin tạo nên thành tế bào của nấm và bộ xương ngoài của nhiều loài côn trùng, giáp xác. Carbohydrate cũng kết hợp với protein để hình thành các phân tử glycoprotein, là thành phần cấu tạo của nhiều cấu trúc khác nhau trong tế bào.

Câu hỏi 2: Con người thường ăn những bộ phận nào của thực vật để lấy tinh bột?

Trả lời:

Tinh bột là chất dữ trữ năng lượng ở các loài thực vật. Do đó, để lấy tinh bột từ thực vật, con người thường ăn các bộ phận là cơ quan dự trữ của thực vật như rễ, củ, hạt, quả,…

Câu hỏi 3: Tại sao nên ăn nhiều loại rau xanh khác nhau trong khi thành phần chính của các loại rau là cellulose – chất mà con người không thể tiêu hóa được?

Trả lời:

Con người không thể tiêu hóa cellulose, nhưng cellulose lại rất hữu ích trong quá trình tiêu hóa thức ăn. Cellulose kích thích các tế bào niêm mạc ruột tiết ra dịch nhầy, giúp thức ăn di chuyển một cách trơn tru trong đường ruột, đảm bảo cho quá trình tiêu hóa diễn ra thuận lợi và hiệu quả. Ngoài ra, cellulose còn có khả năng cuốn trôi các chất cặn bã bám trên thành ruột. Do đó, nếu khẩu phần ăn thiếu cellulose, nguy cơ bị táo bón sẽ tăng lên đáng kể.

Giải bài tập dừng lại và suy ngẫm trang 33

Câu hỏi 1: Chất béo là gì? Nêu một số chức năng của dầu, mỡ, phospholipid và steroid.

Trả lời:

Khái niệm về chất béo

Chất béo là một nhóm chất có cấu trúc rất đa dạng, nhưng đều có đặc điểm chung là kị nước.

Một số chức năng của dầu, mỡ, phospholipid và steroid:

– Chức năng của mỡ và dầu:

• Chúng hoạt động như nguồn dự trữ năng lượng cho tế bào và cơ thể. Cơ thể người và động vật lưu trữ mỡ trong các tế bào và nhiều khu vực khác nhau.
• Đóng vai trò là dung môi hòa tan nhiều loại vitamin quan trọng đối với cơ thể, như vitamin A, D, E và K.
• Giúp ổn định nhiệt độ cơ thể: Lớp mỡ dưới da hoạt động như một lớp cách nhiệt, giữ ấm cho cơ thể người và nhiều loài động vật sống ở vùng lạnh.
• Là nguồn dự trữ và cung cấp nước cho một số loài: Ví dụ, những động vật sống ở sa mạc như lạc đà sử dụng mỡ trong các bướu làm nguồn cung cấp nước.

– Chức năng của phospholipid: Tham gia vào việc cấu tạo các loại màng tế bào.

– Chức năng của steroid:

• Tham gia vào cấu trúc màng sinh chất của tế bào (cholesterol).
• Đóng vai trò trong việc hình thành đặc điểm giới tính và điều hòa quá trình sinh trưởng, sinh sản ở con người (hormone giới tính như estrogen và testosterone).

Câu hỏi 2: Đặc điểm nào về mặt cấu trúc hóa học khiến phospholipid là một chất lưỡng cực?

Trả lời:

Phospholipid là một loại chất béo phức tạp, được cấu tạo từ một phân tử glycerol liên kết với hai acid béo ở một đầu, đầu còn lại liên kết với nhóm phosphate (-PO).

Nhóm phosphate thường liên kết với một nhóm, được gọi là choline, tạo thành phosphatidylcholine.

=> Phospholipid được xem là một phân tử lưỡng cực, một đầu có phosphatidylcholine có tính ưa nước và hai đuôi acid béo kị nước.

Câu hỏi 3: Khi ăn cà chua hoặc hành chưng trong mỡ, cơ thể người có thể hấp thụ được những loại vitamin gì? Giải thích.

Khi tiêu thụ cà chua hoặc hành được chế biến với mỡ, cơ thể có khả năng hấp thụ các vitamin tan trong chất béo như A, D, E và K.

Giải thích: Cà chua chứa sắc tố carotenoid, một loại sắc tố có bản chất lipid, trong khi hành chưng với mỡ cũng chứa nhiều lipid. Những lipid này đóng vai trò như dung môi hòa tan, giúp cơ thể hấp thụ các vitamin không hòa tan trong nước. Hơn nữa, carotenoid cũng cung cấp vitamin A cho cơ thể: khi con người và động vật tiêu thụ carotenoid, chúng sẽ được chuyển hóa thành vitamin A, chất này sau đó được chuyển đổi thành sắc tố võng mạc, rất có lợi cho thị lực.

Dừng lại và suy ngẫm trang 36

Câu hỏi 1: Các amino acid khác nhau ở những đặc điểm nào?

Trả lời:

Khác biệt về cấu trúc: Tất cả các amino acid đều có cấu trúc gồm một nguyên tử carbon trung tâm liên kết với một nhóm amino (-NH2), một nhóm carboxyl (-COOH), một nguyên tử H và một chuỗi bên được gọi là nhóm R. Do đó, sự khác biệt giữa các amino acid nằm ở nhóm R.

Khác biệt về chức năng trong cơ thể: Trong số 20 loại amino acid, có 9 loại amino acid không thay thế (cơ thể không thể tự tổng hợp mà cần phải hấp thụ từ thực phẩm) và 11 loại amino acid thay thế (cơ thể có khả năng tự tổng hợp).

Câu hỏi 2: Protein có những chức năng gì? Đặc điểm cấu trúc nào giúp protein có chức năng rất đa dạng?

Trả lời:

Các chức năng của protein:

• Cấu trúc: Nhiều loại protein tham gia vào việc hình thành các bào quan và bộ khung tế bào.
• Xúc tác: Protein tạo nên các enzyme, đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng hóa học.
• Bảo vệ: Kháng thể, có bản chất là protein, thực hiện chức năng chống lại các phân tử kháng nguyên từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào cơ thể
• Vận động: Protein giúp tế bào thay đổi hình dạng và di chuyển.
• Tiếp nhận thông tin: Protein cấu tạo nên các thụ thể, giúp tiếp nhận thông tin từ bên ngoài.
• Điều hòa: Nhiều hormone có cấu trúc là protein, đóng vai trò điều hòa hoạt động của các gene trong tế bào và chức năng sinh lý của cơ thể.

Đặc điểm cấu trúc giúp protein có chức năng đa dạng:

Protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, trong đó đơn phân là 20 loại amino acid. Từ 20 loại amino acid này, có thể tạo ra vô số chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các amino acid.

Protein có sự đa dạng về cấu trúc với bốn bậc cấu trúc: bậc 1, bậc 2, bậc 3 và bậc 4.

Câu hỏi 3: Bậc cấu trúc nào đảm bảo protein có được chức năng sinh học? Các liên kết yếu trong phân tử protein có liên quan gì đến chức năng sinh học của nó?

Trả lời:

Protein chỉ thực hiện được chức năng sinh học khi nó có cấu trúc không gian (cấu trúc bậc 3, cấu trúc bậc 4).

Chức năng của protein còn phụ thuộc vào các bậc cấu trúc không gian của nó. Các bậc cấu trúc không gian được duy trì nhờ các liên kết yếu. Do đó, các liên kết yếu có vai trò quan trọng quyết định khả năng thực hiện chức năng sinh học của protein. Khi điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, áp suất, nồng độ ion trong dung dịch thay đổi đến một mức độ nào đó sẽ làm đứt gãy các liên kết yếu làm cho cấu trúc không gian ba chiều bị thay đổi, khi đó, protein bị biến tính và mất chức năng sinh.

Câu hỏi 4: Tại sao chúng ta nên bổ sung protein cho cơ thể từ nhiều loại thức ăn khác nhau mà không nên chỉ ăn một vài loại thức ăn dù những loại đó rất bổ dưỡng?

Trả lời:

Chúng ta nên bổ sung protein cho cơ thể từ nhiều loại thực phẩm khác nhau, thay vì chỉ tập trung vào một vài loại, dù chúng có thể rất bổ dưỡng, vì những lý do sau:

–  Cơ thể con người lấy nguyên liệu để xây dựng các loại protein từ thực phẩm.
– Việc sử dụng đa dạng các nguồn thực phẩm giàu protein sẽ đảm bảo cung cấp đủ cả về số lượng và loại amino acid cần thiết để tổng hợp protein cho cơ thể.

Giải sinh 10 bài 5 kết nối tri thức – câu hỏi dừng lại và suy ngẫm trang 37

Câu hỏi 1: Quan sát hình 5.10, nêu và giải thích các đặc điểm cấu trúc khiến DNA đảm nhận được chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Cấu trúc xoắn kép của DNA (a) và một chuỗi polynucleotide (b) cùng các base của DNA (c)

Trả lời:

Đặc điểm cấu trúc giúp DNA thực hiện chức năng mang thông tin di truyền:

DNA là một đại phân tử hữu cơ, được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, với đơn phân là 4 loại nucleotide. Nhờ sự kết hợp khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của 4 loại nucleotide, DNA tạo ra nhiều dạng khác nhau, vừa đa dạng vừa đặc thù, đảm bảo khả năng chứa đựng một lượng lớn thông tin di truyền.

Đặc điểm cấu trúc giúp DNA bảo quản thông tin di truyền:

– Trên mỗi mạch đơn của DNA, các nucleotide liên kết với nhau thông qua các liên kết cộng hóa trị bền vững, giúp duy trì sự ổn định của DNA (thông tin di truyền) qua nhiều thế hệ.

– Các cặp nucleotide của hai mạch liên kết với nhau bằng nhiều liên kết hydrogen, tạo nên chiều rộng ổn định cho DNA. Các vòng xoắn của DNA dễ dàng kết hợp với protein, giúp cấu trúc DNA trở nên ổn định, từ đó điều hòa và bảo quản thông tin di truyền.

– Hơn nữa, với hai mạch của DNA liên kết theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – C), nếu một mạch xảy ra hỏng hóc, mạch còn lại có thể được sử dụng làm khuôn để tiến hành sửa chữa.

Đặc điểm cấu trúc giúp DNA truyền đạt thông tin di truyền:

– Hai mạch của DNA liên kết theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – C), cho phép từ một mạch làm khuôn tổng hợp ra mạch bổ sung, giúp tế bào nhân đôi phân tử DNA một cách chính xác, đảm bảo thông tin di truyền được truyền đạt.

– Trong mạch kép, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen. Những liên kết này không bền vững, do đó dễ dàng bị cắt đứt trong quá trình nhân đôi DNA.

Câu hỏi 2: Những thông số nào về DNA là đặc trưng cho mỗi loài?

Trả lời:

Những thông số về DNA là đặc trưng cho mỗi loài:

– Số lượng các phân tử DNA trong tế bào.

– Trình tự sắp xếp các nucleotide (trình tự các gene) trong mỗi phân tử DNA.

Giải câu hỏi dừng lại và suy ngẫm trang 39 sinh học 10

Câu hỏi 1: Quan sát hình trong mục II.4b, phân biệt các loại RNA về cấu trúc và chức năng.

Câu hỏi 2: Trình bày sự khác biệt về mặt cấu trúc giữa DNA và RNA.

Trả lời:

Bài luyện tập và vận dụng Sinh học 10 trang 40

Câu 1: Phân tử glucose có công thức cấu tạo là \(C_6H_{12}O_6\). Nếu 10 phân tử glucose liên kết với nhau tạo nên một phân tử đường đa thì phân tử này sẽ có công thức cấu tạo như thế nào? Giải thích?

Trả lời:

– 10 phân tử glucose liên kết với nhau tạo thành đường đa, thì sẽ có công thức cấu tạo như sau: \((C_6H_{10}O_5)_{10}\)

– Giải thích: Đường đa được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nhiều đường đơn giống hoặc khác nhau. Trong phân tử đường đa này, các phân tử đường glucose liên kết với nhau (sau khi loại đi một phân tử nước) bằng một liên kết cộng hóa trị (được gọi là liên kết glycosidic). Bởi vậy:

\(10 C_6H_{12}O_6 \rightarrow (C_6H_{10}O_5)_{10} + 10 H_2O\)

Câu 2: Tại sao cùng có chung công thức cấu tạo \(C_6H_{12}O_6\) nhưng glucose và fructose lại có vị ngọt khác nhau?

Trả lời:

Cùng có chung công thức cấu tạo \(C_6H_{12}O_6\) nhưng glucose và fructose lại có vị ngọt khác nhau bởi vì chúng có cấu trúc khác nhau:

– Glucose là phân tử đường có nhóm chức – CHO và có 5 nhóm – OH ở vị trí liền kề.

– Fructose là phân tử đường có nhóm chức – CO – và có 4 nhóm – OH ở vị trí liền kề.

Câu 3: Tại sao cùng được cấu tạo từ các phân tử đường glucose nhưng tinh bột và cellulose lại có đặc tính vật lí và chức năng sinh học khác nhau?

Trả lời:

Tinh bột và cellulose đều được hình thành từ đường glucose, nhưng chúng có những đặc tính vật lý và chức năng sinh học khác nhau do cách liên kết các đơn phân khác nhau, dẫn đến cấu trúc phân tử không giống nhau:

– Tinh bột: Các gốc α-glucose liên kết với nhau qua liên kết α-1,4-glycosidic, tạo ra mạch thẳng (amylose) hoặc kết hợp cả liên kết α-1,4-glycosidic và α-1,6-glycosidic để hình thành mạch nhánh (amylopectin).

– Cellulose: Các gốc β-glucose liên kết

Câu 4: Trong số các phân tử sinh học, protein có nhiều loại chức năng nhất. Tại sao?

Trả lời:

Protein có nhiều chức năng nhất vì chúng có độ đa dạng sinh học cao nhất:

– Protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, trong đó đơn phân là 20 loại amino acid. Từ 20 loại amino acid này, có thể hình thành vô số chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các amino acid.

– Protein cũng có sự đa dạng về cấu trúc, với 4 bậc cấu trúc bao gồm cấu trúc bậc 1, bậc 2, bậc 3 và bậc 4.

Nhờ vào độ đa dạng sinh học này, nhiều phân tử protein khác nhau được tạo ra, mỗi loại đảm nhận những chức năng riêng biệt.

Câu 5: Để giảm béo, nhiều người đã cắt bỏ hoàn toàn chất béo trong khẩu phần ăn. Theo em điều này nên hay không nên? Dưới góc độ sinh học, chúng ta cần làm gì để duy trì cân nặng với một cơ thể khỏe mạnh?

Trả lời:

– Để giảm béo, nhiều người đã cắt bỏ hoàn toàn chất béo trong khẩu phần ăn. Điều này không nên, bởi vì:

+ Chất béo không chỉ là nguồn sinh năng lượng quan trọng mà còn đóng vai trò là dung môi để hòa tan các vitamin thiết yếu cho cơ thể như A, D, E, K,… và các acid béo như omega 3, omega 6,… Bên cạnh đó, chất béo cũng tham gia vào cấu tạo các tế bào, đặc biệt là các tổ chức não bộ.

+ Bởi thế, nếu thiếu hụt chất béo trong chế độ dinh dưỡng thì việc hấp thu các vitamin tan trong dầu bị ảnh hưởng đồng thời thiếu hụt nguyên liệu để xây dựng cấu trúc tế bào,… dẫn đến ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe.

– Dưới góc độ sinh học, chúng ta cần duy trì cân nặng bằng cách cân bằng giữa lượng năng lượng hấp thu và lượng năng lượng sử dụng. Cụ thể, nên:

+ Theo dõi cân nặng và lượng năng lượng tiêu thụ

+ Ăn uống lành mạnh, cân đối

+ Tạo thói quen ăn đúng giờ, không thức quá khuya

+ Tập thể dục thường xuyên để duy trì cân nặng

+ Kiểm soát stress để tránh tăng cân

+ Hạn chế uống rượu, bia để duy trì cân nặng

Câu 6: Tại sao khi luộc trứng thì protein của trứng lại bị đông đặc lại?

Trả lời:

Khi luộc trứng thì protein của trứng lại bị đông đặc lại vì: Lòng trắng trứng hầu hết được cấu tạo bởi protein. Protein có cấu trúc không gian phức tạp và bị thay đổi do tác động của nhiệt độ cao. Khi đun nóng cấu trúc không gian của protein này bị phá vỡ gây nên các hiện tượng như thay đổi màu sắc, đông tụ.

Câu 7: Giải thích vì sao khi khẩu phần thức ăn thiếu protein thì cơ thể, đặc biệt là trẻ em, thường gầy yếu, chậm lớn, hay bị phù nề và dễ mắc bệnh truyền nhiễm.

Trả lời:

Khẩu phần ăn thiếu protein sẽ khiến cơ thể, đặc biệt là trẻ em, thường trở nên gầy yếu, phát triển chậm, dễ bị phù nề và dễ mắc bệnh truyền nhiễm vì những lý do sau:

– Protein tham gia vào việc cấu tạo các bào quan và bộ khung tế bào, đồng thời là thành phần của các enzyme xúc tác cho các phản ứng trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng trong tế bào. Do đó, khi thiếu protein, cơ thể sẽ không có đủ nguyên liệu và năng lượng để phát triển, dẫn đến tình trạng gầy yếu và chậm lớn.

– Là thành phần cấu tạo của tế bào và các cơ quan, protein cũng giúp duy trì lượng dịch cần thiết cho cơ thể. Nếu chế độ ăn không cung cấp đủ protein, những cấu trúc này có thể bị tổn hại, cho phép chất lỏng rò rỉ ra ngoài, gây ra tình trạng phù nề hoặc tích tụ dịch trong cơ thể.

– Các kháng thể, vốn là protein, có chức năng bảo vệ cơ thể khỏi các phân tử kháng nguyên từ môi trường bên ngoài. Vì vậy, khi thiếu protein, cơ thể sẽ thiếu kháng thể, dẫn đến nguy cơ cao mắc bệnh truyền nhiễm.

Bài viết đã giúp học sinh hiểu rõ hơn về các phân tử sinh học và vai trò của chúng trong cơ thể sống. Hãy tiếp tục luyện tập và nắm chắc kiến thức này để áp dụng vào các bài tập Sinh học và thi cử một cách hiệu quả.

<<Xem thêm>> Lý thuyết Sinh bài 4 Các nguyên tố hóa học và nước lớp 10