Bài tập Sinh 10 Bài 4: Các nguyên tố hóa học và nước (23 bài tập)

Lớp 10 · Sinh Học Bài 4

Các Nguyên Tố Hoá Học & Nước

Học thuyết tế bào · Nguyên tố đa lượng & vi lượng · Vai trò của carbon · Cấu trúc & vai trò của nước

1
Học thuyết tế bào

Năm 1839, hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jakob SchleidenTheodor Schwann đã đề xuất học thuyết tế bào đầu tiên sau khi quan sát cấu tạo nhiều loại tế bào thực vật và động vật.

3 NỘI DUNG HỌC THUYẾT TẾ BÀO HIỆN ĐẠI
① Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào.
② Tế bào là đơn vị nhỏ nhất, đơn vị cấu trúc & chức năng.
③ Tế bào chỉ được sinh ra từ tế bào có trước.

Tại sao tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống?

  • Đơn vị cấu trúc: mọi cơ thể sống đều được xây dựng từ tế bào – đơn vị cấu tạo nhỏ nhất.
  • Đơn vị chức năng: bốn đặc trưng cơ bản của sự sống (trao đổi chất, sinh trưởng, sinh sản, di truyền) đều được thực hiện ở cấp độ tế bào.
⚠ Lưu ý quan trọng: Phát biểu "Mọi tế bào đều có cấu trúc gồm màng sinh chất, tế bào chất và nhân" KHÔNG phải nội dung của học thuyết tế bào, vì tế bào nhân sơ (như vi khuẩn) không có nhân hoàn chỉnh.
2
Nguyên tố đa lượng & nguyên tố vi lượng

Trong $92$ nguyên tố tự nhiên, chỉ khoảng 20–25% là cần thiết cho sự tồn tại, sinh trưởng và phát triển của sinh vật – gọi là nguyên tố thiết yếu. Nguyên tố thiết yếu không thể thay thế bằng bất kì nguyên tố nào khác và trực tiếp tham gia chuyển hoá vật chất trong cơ thể.

Tế bào của các loài khác nhau có thành phần nguyên tố cơ bản giống nhau, nhưng hàm lượng & số loại nguyên tố có thể khác biệt. Ví dụ: cơ thể người cần $25$ loại nguyên tố, thực vật chỉ cần $17$ loại.

▸ Phân loại theo hàm lượng

Tiêu chíĐa lượngVi lượng
Hàm lượng$\geq 0{,}01\%$ khối lượng chất khô$< 0{,}01\%$ khối lượng chất khô
Đại diệnC, H, O, N, Ca, P, K, S, Mg, Na, ClFe, Cu, Zn, I, Mo, B, Mn, Co
Vai tròCấu tạo tế bào & các đại phân tử hữu cơ (carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid); điều tiết trao đổi chấtCấu tạo enzyme, hormone; hoạt hoá enzyme tham gia hoạt động sống

▸ Tỉ lệ các nguyên tố trong cơ thể người (SGK)

Oxygen (O)
65%
Carbon (C)
18%
Hydrogen (H)
10%
Nitrogen (N)
3%
Ca
1,5%
P
1,1%
K, S, Na, Mg, Cl
0,8%
Vi lượng
0,6%
💡 Ghi nhớ: Riêng 4 nguyên tố C, H, O, N đã chiếm khoảng 96% khối lượng vật chất sống.

▸ Một số bệnh khi thiếu nguyên tố ở người

Nguyên tố thiếuBệnh / Triệu chứng
Iodine (I) – vi lượngBướu cổ, thiểu năng tuyến giáp, chậm phát triển trí tuệ ở trẻ em
Calcium (Ca) – đa lượngLoãng xương, còi xương, tăng nguy cơ gãy xương
Sắt (Fe) – vi lượngThiếu máu, mệt mỏi, hoa mắt, suy giảm miễn dịch
Kẽm (Zn) – vi lượngChậm phát triển, rối loạn ăn uống, tóc rụng
⚠ Hiểu đúng về vi lượng:
• Vi lượng chiếm lượng rất nhỏ nhưng không thể thiếu – nếu thiếu sẽ gây rối loạn nghiêm trọng.
• Chức năng chính là hoạt hoá enzyme (xúc tác), không phải làm vật liệu cấu trúc đại phân tử.
• Cần thiết ở mọi giai đoạn đời sống, không chỉ một vài giai đoạn.
3
Vai trò đặc biệt của nguyên tố carbon
VÌ SAO CARBON QUAN TRỌNG?
Nguyên tử C có $4$ electron hoá trị ở lớp ngoài cùng → có thể đồng thời tạo $4$ liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử khác (kể cả với C khác).

Nhờ khả năng tạo $4$ liên kết, carbon tạo nên:

  • Bộ khung carbon đa dạng: mạch thẳng, mạch vòng, mạch phân nhánh, mạch vòng kết hợp nhánh.
  • Khung hydrocarbon: bộ khung C liên kết với H, sau đó liên kết tiếp với các nhóm chức khác nhau.
  • $\Rightarrow$ Tạo nên 4 loại hợp chất hữu cơ chủ yếu: carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid.
  • Cùng một số lượng nguyên tử (cùng công thức hoá học) nhưng C có thể sắp xếp tạo ra các phân tử có cấu trúc và tính chất hoá học khác nhau (đồng phân).
📘 Ví dụ — Vì sao cùng số nguyên tử C nhưng tính chất khác nhau?
Glucose ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$) và Fructose ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$) cùng công thức phân tử nhưng cấu trúc khác → tính chất khác.
C có thể liên kết kiểu mạch thẳng (như acid béo no), mạch vòng (như glucose dạng vòng), mạch nhánh.
Khi kết hợp với các nhóm chức khác nhau (–OH, –COOH, –NH₂, –CHO,…) → tạo ra hàng triệu hợp chất hữu cơ.
Sự linh hoạt của C là nền tảng cho sự đa dạng của vật chất sống
4
Cấu trúc & tính chất của nước

Nước chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể người. Không có nước thì không có sự sống.

▸ A. Cấu trúc phân tử $\text{H}_2\text{O}$

O δ⁻ H δ⁺ H δ⁺ Phân tử nước phân cực · liên kết cộng hoá trị O–H
  • $1$ nguyên tử O liên kết với $2$ nguyên tử H bằng liên kết cộng hoá trị.
  • Nguyên tử O hút electron mạnh hơn H → electron lệch về phía O.
  • $\Rightarrow$ Phía H tích điện dương ($\delta^+$), phía O tích điện âm ($\delta^-$).
  • $\Rightarrow$ Phân tử nước là phân tử phân cực.
⚠ Đừng nhầm: Liên kết O–H trong phân tử $\text{H}_2\text{O}$ là liên kết cộng hoá trị (mạnh). Liên kết hydrogen là loại liên kết yếu hình thành giữa các phân tử nước với nhau (hoặc với phân tử phân cực khác).

▸ B. Liên kết hydrogen

Khi các phân tử nước tiếp xúc gần nhau, lực hút giữa phần $\delta^+$ (H) và $\delta^-$ (O) của phân tử khác hình thành nên liên kết hydrogen. Mỗi phân tử nước có thể tạo tối đa 4 liên kết hydrogen với các phân tử khác.

▸ C. Tính chất vật lí đặc biệt nhờ liên kết hydrogen

Tính chấtGiải thíchÝ nghĩa sinh học
Sức căng bề mặtPhân tử nước ở bề mặt liên kết chặt với nhauSinh vật nhỏ có thể di chuyển trên mặt nước
Nhiệt dung riêng caoCần nhiệt lượng lớn mới làm tăng nhiệt độSinh vật trên cạn dễ điều chỉnh nhiệt độ cơ thể
Nhiệt bay hơi caoKhi bay hơi lấy đi lượng nhiệt lớnToát mồ hôi → giảm nhiệt độ cơ thể
Nở ra khi đông đặcNước đá có thể tích lớn hơn nước lỏngKhông bảo quản rau quả tươi ở ngăn đá (đá phá vỡ tế bào)
5
Vai trò sinh học của nước đối với tế bào
① Thành phần cấu tạoNước là thành phần chủ yếu cấu tạo nên tế bào và cơ thể (~70%). Nước trong tế bào luôn được đổi mới.
② Dung môiNhờ tính phân cực, nước hoà tan nhiều chất cần thiết cho hoạt động sống.
③ Môi trường & nguyên liệuLà môi trường cho các phản ứng sinh hoá, đồng thời là nguyên liệu tham gia trực tiếp vào nhiều phản ứng.
④ Định hình cấu trúcGóp phần định hình cấu trúc không gian đặc trưng của nhiều phân tử hữu cơ → đảm bảo chức năng sinh học.
⑤ Điều hoà nhiệt độGóp phần điều hoà nhiệt độ tế bào và cơ thể (nhờ nhiệt dung riêng & nhiệt bay hơi cao).
⚠ Lưu ý: Nước KHÔNG cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. Năng lượng đến từ các chất hữu cơ (glucose, lipid,…). Nước chỉ tham gia vào quá trình chuyển hoá vật chất để duy trì sự sống.
📘 Ví dụ — Vì sao phải uống đủ nước hằng ngày?
Nước chiếm tỉ lệ lớn (~70%) trong cơ thể, tham gia hầu hết hoạt động sống.
Cơ thể liên tục mất nước qua bài tiết, hô hấp, bay hơi → cần bổ sung thường xuyên.
Khi thiếu nước: phản ứng sinh hoá đình trệ, mất cân bằng nội môi.
Biểu hiện: mệt mỏi, khô da, giảm huyết áp, suy giảm chức năng cơ quan.
Uống đủ nước = duy trì các phản ứng sống ổn định
6
Xem đầy đủ lý thuyết & phương pháp giải

Để xem lý thuyết đầy đủ kèm sơ đồ tư duy, các dạng bài tập mở rộng và bảng sai lầm thường gặp, các em đọc bài viết bên dưới:

Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát SGK Sinh Học 10!

1
Điểm: 0/23
🧬

Cùng luyện Bài 4 – Các nguyên tố hoá học & nước!

23 câu: 18 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận

💡 Gợi ý
Cô Nguyễn Ngọc Châu

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú