Thành phần hóa học của tế bào: Nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng

1. Các nguyên tố hóa học có trong tế bào

  • Các nguyên tố hóa học cấu tạo nên tế bào của các cơ thể sống là các nguyên tố có trong tự nhiên, trong đó có khoảng 25 – 30 nguyên tố phổ biến và cần thiết. Các nguyên tố này liên kết với nhau tạo nên các chất vô cơ và chất hữu cơ.
  • Các nguyên tố cấu tạo nên tế bào có hàm lượng và và vai trò không giống nhau. Người ta phân biệt làm 2 loại: nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng.
  • Các nguyên tố chủ yếu là C, H, O, N chúng chiếm 96% khối lượng cơ thể, là những nguyên tố đóng vai trò quyết định xây dựng nên các chất hữu cơ.
  • Các chất vô cơ trong tế bào có thể ở dạng các muối vô cơ và nước.

Bảng 1 : Phân biệt những nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng

Nguyên tố hóa học
Nguyên tố đại lượng
Nguyên tố vi lượng

Hàm lượng
≥ 0,01% khối lượng chất khô
< 0,01% khối lượng chất khô Vai trò Cấu tạo nên những đại phân tử hữu cơ và vô cơ cấu tạo nên tế bào . Tham gia những hoạt động giải trí sinh lý . Hoạt hóa các enzim Ví dụ C, H, O, N, Ca, S, P, Mg… Cu, Fe, Co, Mn, Zn…

Bảng 2.1: Các nguyên tố đại lượng cấu tạo nên ~96% trọng lượng cơ thể người (Nguồn: Biology, 8th)

Kí hiệu
Nguyên tố
Tỉ lệ %

O
Ôxi
65%

C
Cacbon
18,5%

H
Hiđrô
9,5%

N
Nitơ
3,3%

Bảng 2.2 : Các nguyên tố đại lượng cấu trúc nên ~ 4 % khối lượng khung hình người ( Nguồn : Biology, 8 th )

Kí hiệu
Nguyên tố
Tỉ lệ %

Ca
Canxi
1,5%

P
Phôtpho
1,0%

K
Kali
0,4%

S
Lưu huỳnh
0,3%

Na
Natri
0,2%

Cl
Clo
0,2%

Mg
Magiê
0,1%

Cơ thể chỉ cần một lượng nguyên tố vi lượng rất nhỏ. Tuy nhiên, nếu thiếu chúng, những quy trình trong khung hình sẽ bị rối loạn và dẫn đến bệnh tật .
( a ) Sự thiếu vắng nitơ
Thành phần hóa học của tế bào 1
Hình 1.1: Các cây ngô cao bên trái sinh trưởng trong môi trường giàu nitơ; còn các cây thấp bên phải sinh trưởng trên đất nghèo nitơ.

( b ) Bệnh bướu cổ do thiếu iôt
Thành phần hóa học của tế bào 2
Hình 1.2: Bệnh bướu cổ ở người phụ nữ trên có thể được chữa bằng cách bổ sung iôt.

2. Các chất vô cơ có trong tế bào

2.1 Nước

Cấu trúc và đặc tính lí hóa của nước
Mỗi phân tử nước gồm có : 1 nguyên tử oxi tích hợp với 2 nguyên tử hiđrô bằng những link cộng hóa trị .
Thành phần hóa học của tế bào 3
Hình 2.1. Cấu trúc hóa học của phân tử nước

Phân tử nước có tính phân cực do đôi electron trong mối link bị kéo lệch về phía ôxi nên phân tử nước có 2 đầu tích điện trái dấu. Nhờ đó, những phân tử nước có năng lực link với nhau bằng link hiđrô hoặc link với những phân tử phân cực khác .
Thành phần hóa học của tế bào 4
Hình 2.2. Khả năng liên kết giữa các phân tử nước với nhau

Vai trò của nước so với tế bào

  • Là thành phần chủ yếu trong mọi cơ thể sống, chiếm tỉ lệ rất lớn trong tế bào.
  • Là dung môi hòa tan nhiều chất cần thiết cho các hoạt động sống.
  • Là môi trường cho các phản ứng sinh hóa, tham gia điều hòa thân nhiệt. Vì vậy, tế bào không thể tiến hành chuyển hóa vật chất để duy trì sự sống nếu không có nước.

2.2. Muối vô cơ

Các muối vô cơ sống sót trong khung hình ở 2 dạng

  • Dạng muối: muối canxi, muối sillic, muối magiê…
  • Dạng ion.

3. Chất hữu cơ có trong tế bào

3.1. Cacbohiđrat

Cacbohiđrat là hợp chất hữu cơ được cấu trúc đa phần từ 3 nguyên tố C, H, O theo công thức chung ( CH2O ) n
Cacbohiđrat được cấu trúc theo nguyên tắc đa phân tử, đơn phân là những đường đơn ( hầu hết là đường đơn 6C ) .
Tùy theo số lượng đơn phân, cacbohiđrat được chia thành 3 nhóm :
Đường đơn ( mônôsaccarit ) : pentôzơ, glucôzơ, fructôzơ, galactôzơ …
Thành phần hóa học của tế bào 5
Hình 3.1. Mô hình cấu trúc phân tử đường đơn

Đường đôi ( đisaccarit ) : gồm 2 phân tử đường đơn cùng loại hoặc khác loại. Ví dụ : saccarôzơ, lactôzơ, matôzơ …
Thành phần hóa học của tế bào 6
Hình 3.2. Mô hình cấu trúc phân tử đường đôi

Đường đa ( pôlisaccarit ) : gồm nhiều phân tử đường đơn. Ví dụ : glicôgen, tinh bột, xenlulôzơ, kitin …
Thành phần hóa học của tế bào 7
Hình 3.3. Mô hình cấu trúc phân tử đường đa

Chức năng của Cacbohiđrat
Là nguồn nguồn năng lượng dự trữ cho tế bào và khung hình ( Vd : glucôzơ, tinh bột … ) .
Là thành phần cấu trúc nên tế bào và những bộ phận của khung hình ( Vd : xenlulôzơ là thành phần cấu trúc của thành tế bào thực vật … ) .

3.2. Lipit

Lipit là hợp chất hữu cơ được cấu trúc từ 3 nguyên tố là C, H, O .
Lipit không tan trong nước mà chỉ tan trong dung môi hữu cơ .
Lipit không được cấu trúc theo nguyên tắc đa phân tử mà có thành phần hóa học rất phong phú .
a. Lipit đơn thuần : mỡ

  • Được hình thành từ 1 phân tử glixêrol kết hợp với 3 phân tử axit béo.
  • Mỡ động vật thường chứa axit béo no.
  • Dầu thực vật và mỡ một số loài cá thường chứa axit béo không no.
  • Chức năng chính là dự trữ năng lượng cho tế bào và cơ thể.

Thành phần hóa học của tế bào 8
Hình 4. Mô hình cấu trúc phân tử lipit đơn giản

b. Lipit phức tạp

  • Phôtpholipit: được cấu tạo từ 1 phân tử glixêrol kết hợp với 2 phân tử axit béo và 1 nhóm phôtphat, tham gia cấu tạo nên các loại màng tế bào.
  • Stêrôit: bao gồm cholesterôn (thành phần cấu tạo nên màng sinh chất của tế bào người và động vật) các loại hoocmon giới tính như testostêrôn, ơstrôgen…
  • Sắc tố như diệp lục, carôtenôit…và vitamin như A, D, E, K…

Thành phần hóa học của tế bào 9
Hình 5.1. Mô hình cấu trúc 
phân tử phôpholipit

Thành phần hóa học của tế bào 10
Hình 5.2. Mô hình cấu trúc phân tử stêrôit

Chức năng

  • Là thành phần cấu trúc màng sinh chất (photpholipit…).
  • Là nguồn dự trữ năng lượng cho tế bào (mỡ, dầu…).
  • Tham gia điều hòa quá trình trao đổi chất (hoocmôn…).

4. Kiểm tra kiến thức

Câu 1. Hoàn thành bảng sau bằng cách điền các nguyên tố hóa học vào ô trống cho phù hợp:

Nhóm

Các nguyên tố có trong tế bào
 

Các nguyên tố hầu hết

 

Các nguyên tố đại lượng

 

Các nguyên tố vi lượng

 

Câu 2. Sắt (Fe) là nguyên tố vi lượng rất cần đối với hêmôglôbin. Hêmôglôbin là phân tử vận chuyển ôxi và cacbonic trong các tế bào hồng cầu, hoạt động chức năng hoàn hảo. Theo em, ở người có những biểu hiện như thế nào khi thiếu hụt Fe?

Câu 3. Quan sát hình 3.2 (b) và cho biết hậu quả gì có thể xảy ra khi ta đưa các tế bào sống vào ngăn đá ở trong tủ lạnh?

Câu 4. Khi cho một thìa muối vào nước, hiện tượng gì sẽ xảy ra? Giải thích nguyên nhân của hiện tượng đó.

( Gợi ý : quan sát hình dưới để tìm cách lý giải, Dự kiến điện tích của ion Na và Cl )
Thành phần hóa học của tế bào 11
 

Câu 5. Hãy điền một vài đại diện của các loại phân tử cacbohiđrat vào bảng dưới đây và cho biết vai trò sinh học của chúng.

Loại cacbohiđrat
Ví dụ
Vai trò

Đường đơn
 
 

Đường đôi
 
 

Đường đa
 
 

Câu 6. Vì sao cơ thể người không thể tiêu hóa được xenlulôzơ nhưng chúng ta vẫn cần phải ăn rau xanh hằng ngày?

Câu 7. Phân biệt cấu trúc và chức năng của các phân tử sau: Mỡ động vật, dầu thực vật, phôtpholipit.

Câu 8. Giải thích tại sao người già không nên ăn nhiều mỡ?

5. Hướng dẫn trả lời

Câu 1.

Nhóm
Các nguyên tố có trong tế bào
Các nguyên tố hầu hết

C, H, O, N (96% khối lượng cơ thể)

Các nguyên tố đại lượng

C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg…

Các nguyên tố vi lượng

Fe, Cu, Fe, I, B, Mo …

Câu 2.

Khi thiếu vắng sắt, khung hình không tổng hợp được hemôglôbin sẽ gây bệnh thiếu máu, hàm lượng ôxi trong máu thấp ⇒ bộc lộ những triệu chứng : người xanh tươi, dễ chóng mặt, dễ căng thẳng mệt mỏi, sức chịu đựng kém …

Câu 3.

Khi ta đưa những tế bào sống vào trong ngăn đá, nước trong tế bào sẽ bị đông cứng, làm thể tích nước tăng lên ( do khoảng cách của những phân tử nước khi ở dạng rắn lớn hơn ở dạng lỏng ) ⇒ làm vỡ tế bào ⇒ tế bào sẽ bị chết .

Câu 4.

Hiện tượng : Muối ăn tinh thể sẽ bị hòa tan trong nước
Nguyên nhân :

  • Nước có tính phân cực ⇒ có thể liên kết với các ion dương lẫn ion âm.
  • Khi cho vào nước, các phân tử nước sẽ liên kết với ion Na+ (mang điện dương, được liên kết với đầu O (điện âm) của phân tử nước) và ion Cl- (mang điện âm, được liên kết với đầu H (điện dương) của phân tử nước) ⇒ Na+ và Cl- bị tách nhau khỏi mạng tinh thể muối ăn ⇒ muối ăn được hòa tan

Câu 5.

Loại cacbohiđrat
Ví dụ

Vai trò

Đường đơn

Glucôzơ
Pentôzơ
Cung cấp nguồn năng lượng cho những hoạt động giải trí trong tế bào
Cấu tạo nên axit nuclêic .

Đường đôi

Lactôzơ
Saccarôzơ
Đường sữa, phân phối nguồn năng lượng cho con non .
Đường mía, phân phối nguồn năng lượng .

Đường đa

Tinh bột
Xenlulôzơ
Chất dự trữ trong củ, hạt
Cấu tạo nên thành tế bào thực vật

Câu 6.

Cơ thể người không tiêu hóa được xenlulôzơ vì không có enzim phân giải ( xenlulaza )
Tuy nhiên vẫn cần phải ăn rau xanh hằng ngày, vì rau xanh là nguồn cung ứng :

  • Các chất xơ, tạo môi trường tốt cho hệ lợi khuẩn ruột, giúp tiêu hóa tốt thức ăn.
  • Vitamin (A, B, C) giúp cho các quá trình chuyển hóa trong cơ thể.

Câu 7 .

 
Mỡ động vật
Dầu thực vật
Phôtpholipit

Cấu trúc

1 phân tử glixêrol
3 phân tử axit béo ( no )
1 phân tử glixêrol
3 phân tử axit béo ( không no )
1 phân tử glixêrol
2 phân tử axit béo
1 nhóm phôtphat

Chức năng
Dự trữ năng lượng
Dự trữ năng lượng
Cấu tạo màng tế bào

Câu 8.

Người già ăn nhiều lipit (đặc biệt là cholesterone) ⇒ hình thành những mảng xơ vữa đóng ở trong lòng mạch ⇒ dễ dẫn đến xơ vữa động mạch ⇒ gây cao huyết áp và các biến chứng có hại cho sức khỏe.

TRƯỜNG THCS – THPT NGUYỄN KHUYẾN

Người biên soạn:

NGUYỄN THỊ THANH THÚY

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *