Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Các nguyên tố hoá học và nước

a. Các nguyên tố hoá học có trong tế bào

Hiện nay, có khoảng 25 nguyên tố được biết là có vai trò quan trọng đối với sự sống. Mỗi nguyên tố chiếm tỉ lệ khác nhau, trong đó các nguyên tố C, H, O, N chiếm khoảng 96,3 % khối lượng chất khô của tế bào.

Dựa vào tỉ lệ có trong cơ thể mà các nguyên tố hoá học được chia thành hai loại là nguyên tố đa lượng và nguyên tố vi lượng (mỗi nguyên tố chiếm tỉ lệ nhỏ hơn 0,01 %).

Hình 5.1. Tỉ lệ phần trăm về khối lượng của một số nguyên tố hoài học có trong cơ thể người

b. Vai trò của nguyên tố carbon

Nguyên tử carbon có bốn electron ở lớp ngoài cùng (có hoá trị bốn) nên có thể cho đi hoặc thu về bốn electron để có đủ tám electron ở lớp ngoài cùng, do đó, nó có thể hình thành liên kết với các nguyên tử khác (C, H, O, N, P, S). Nhờ đặc điểm này, carbon có thể hình thành các mạch carbon với cấu trúc khác nhau, là cơ sở hình thành vô số hợp chất hữu cơ.

Hình 5.2. Cấu trúc nguyên tử carbon

c. Vai trò của các nguyên tố hoá học

Nguyên tố đa lượng tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như nucleic acid, protein, carbohydrate, lipid; góp phần xây dựng nên cấu trúc tế bào và cơ thể sinh vật. Một số nguyên tố đa lượng là thành phần của các hợp chất hữu cơ tham gia các hoạt đến thực vật? động sống của tế bào (ví dụ: Mỹ cấu tạo nên diệp lục,...)

Nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng đối với sinh vật vì chúng là thành phần cấu tạo nên hầu hết các enzyme, hoạt hoá enzyme và nhiều hợp chất hữu cơ tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể (hormone, vitamin, hemoglobin,...). Ví dụ: Fe là thành phần cấu tạo nên hemoglobin có chức năng vận chuyển. oxygen, nếu thiếu Fe sẽ dẫn đến thiếu mẫu; I là thành phần cầu tạo của hormone thyroxine có chức năng kích thích chuyển hoá thiếu I sẽ gây ra bệnh bướu cổ.

a. Cấu tạo và tính chất của nước

Nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxygen liên kết với hai nguyên tử hydrogen bằng liên kết cộng hoá trị (là liên kết được hình thành do dùng chung cặp electron).

Trong phân tử nước, oxygen có khả năng hút electron mạnh hơn nên cặp electron dùng chung có xu hướng lệch về phía oxygen. Do đó, đầu oxygen của phân tử nước sẽ mang điện tích âm, còn đầu hydrogen sẽ mang điện tích dương. Điều này đã tạo nên tính phân cực của phân tử nước. Nhờ có tính phân cực mà các phân tử nước có thể liên kết với nhau hoặc liên kết với các phân tử phân cực khác bằng liên kết hydrogen. Do đó trong tế bào, nước tồn tại ở hai dạng: nước tự do và nước liên kết (là dạng nước liên kết với các phân tử phân cực hoặc nằm trong các liên kết hoá học).

Hình 5.3. Cấu trúc phân tử nước (a) và sự hình thành liên kết hydrogen (b)

Nhờ sự liên kết giữa các phân tử nước với nhau và khả năng liên kết của nước vào thành tế bào đã tạo nên cột nước liên tục giúp cho quá trình vận chuyển nước trong thân cây; cũng như tạo ra sức căng bề mặt nhờ đó một số loài sinh vật nhỏ (nhận nước) có thể đứng và di chuyển trên mặt nước.

Nước có thể hấp thụ nhiệt từ không khí khi quá nóng hoặc thải nhiệt dự trữ khi quá lạnh, nhờ đó mà nước tham gia điều hoà nhiệt độ môi trường và cơ thể sinh vật.

b. Vai trò sinh học của nước trong tế bào

Nước có nhiều vai trò quan trọng đối với tế bào: là thành phần chính cấu tạo nên tế bào, là dung môi hoà tan nhiều chất cần thiết, vừa là nguyên liệu vừa là môi trường cho nhiều phản ứng sinh hoá xảy ra trong tế bào để duy trì sự sống. Ngoài ra, nước còn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự cân bằng và ổn định nhiệt độ của tế bào và cơ thể.

Hình 5.4. Hoạt động hòa tan tinh thể NaCl của nước