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
Năm 1839, hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jakob Schleiden và Theodor 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.
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.
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.
▸ Phân loại theo hàm lượng
| Tiêu chí | Đa lượng | Vi lượng |
|---|---|---|
| Hàm lượng | $\geq 0{,}01\%$ khối lượng chất khô | $< 0{,}01\%$ khối lượng chất khô |
| Đại diện | C, H, O, N, Ca, P, K, S, Mg, Na, Cl | Fe, Cu, Zn, I, Mo, B, Mn, Co |
| Vai trò | Cấu tạo tế bào & các đại phân tử hữu cơ (carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid); điều tiết trao đổi chất | Cấu tạo enzyme, hormone; hoạt hoá enzyme tham gia hoạt động sống |
▸ Tỉ lệ các nguyên tố trong cơ thể người (SGK)
▸ Một số bệnh khi thiếu nguyên tố ở người
| Nguyên tố thiếu | Bệnh / Triệu chứng |
|---|---|
| Iodine (I) – vi lượng | Bướu cổ, thiểu năng tuyến giáp, chậm phát triển trí tuệ ở trẻ em |
| Calcium (Ca) – đa lượng | Loãng xương, còi xương, tăng nguy cơ gãy xương |
| Sắt (Fe) – vi lượng | Thiếu máu, mệt mỏi, hoa mắt, suy giảm miễn dịch |
| Kẽm (Zn) – vi lượng | Chậm phát triển, rối loạn ăn uống, tóc rụng |
• 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.
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).
Nước chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể người. Không có nước thì không có sự sống.
▸ A. Cấu trúc phân tử $\text{H}_2\text{O}$
- $1$ 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.
▸ 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 chất | Giải thích | Ý nghĩa sinh học |
|---|---|---|
| Sức căng bề mặt | Phân tử nước ở bề mặt liên kết chặt với nhau | Sinh vật nhỏ có thể di chuyển trên mặt nước |
| Nhiệt dung riêng cao | Cần nhiệt lượng lớn mới làm tăng nhiệt độ | Sinh vật trên cạn dễ điều chỉnh nhiệt độ cơ thể |
| Nhiệt bay hơi cao | Khi bay hơi lấy đi lượng nhiệt lớn | Toát mồ hôi → giảm nhiệt độ cơ thể |
| Nở ra khi đông đặc | Nước đá có thể tích lớn hơn nước lỏng | Không bảo quản rau quả tươi ở ngăn đá (đá phá vỡ tế bào) |
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:
Học thuyết tế bào, nguyên tố đa lượng – vi lượng, vai trò đặc biệt của carbon, cấu trúc & vai trò của nước, sơ đồ tư duy & sai lầm thường gặp.
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!
Cùng luyện Bài 4 – Các nguyên tố hoá học & nước!
23 câu: 18 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!

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
