Các Phân Tử Sinh Học
Carbohydrate · Lipid · Protein · Nucleic acid (DNA & RNA) – Cấu trúc & chức năng
▸ Đặc điểm chung
- Thành phần hoá học chủ yếu là C và H liên kết tạo bộ khung hydrocarbon đa dạng.
- Bộ khung hydrocarbon liên kết với các nhóm chức khác nhau (–NH₂, –COOH,…) → tạo vô số hợp chất với tính chất khác nhau.
- Protein, Carbohydrate, Nucleic acid là đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân (polymer) – gồm nhiều đơn phân (monomer) hợp thành.
• Lipid KHÔNG cấu tạo theo nguyên tắc đa phân — đây là điểm khác biệt với 3 loại phân tử sinh học còn lại.
• Protein là đại phân tử chiếm tỉ lệ nhiều nhất trong cơ thể sinh vật.
Carbohydrate được cấu tạo từ 3 nguyên tố C, H, O, có công thức tổng quát $\text{C}_n(\text{H}_2\text{O})_m$. Chia thành 3 nhóm theo số đơn phân:
▸ A. Đường đơn (Monosaccharide)
Đường đơn phổ biến có 6 carbon, công thức $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$. Có vị ngọt, dễ tan, dễ lên men.
| Đường đơn | Đặc điểm | Nguồn phổ biến |
|---|---|---|
| Glucose | Đường nho; nguồn năng lượng chính cho hô hấp tế bào | Quả nho, hoa quả chín, máu |
| Fructose | Đường quả, ngọt hơn glucose | Mật ong, quả chín |
| Galactose | Thường ở dạng liên kết trong lactose | Sữa động vật |
▸ B. Đường đôi (Disaccharide)
Hình thành khi 2 phân tử đường đơn liên kết bằng liên kết glycosidic, đồng thời loại đi 1 phân tử nước.
| Đường đôi | Thành phần | Nguồn / Vai trò |
|---|---|---|
| Maltose (mạch nha) | Glucose + Glucose | Mầm lúa, sản phẩm thuỷ phân tinh bột |
| Sucrose (mía) | Glucose + Fructose | Mía, củ cải đường; đường vận chuyển ở thực vật |
| Lactose (sữa) | Glucose + Galactose | Sữa động vật; dinh dưỡng cho con non |
▸ C. Đường đa (Polysaccharide)
Polymer gồm hàng trăm – nghìn đơn phân đường đơn (chủ yếu glucose) liên kết bằng liên kết glycosidic. Công thức tổng quát $(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n$.
| Đường đa | Cấu trúc | Chức năng |
|---|---|---|
| Tinh bột | Hàng trăm – nghìn glucose, ít phân nhánh (amylose + amylopectin) | Dự trữ năng lượng ở thực vật |
| Glycogen | Nhiều glucose, phân nhánh rất mạnh | Dự trữ năng lượng ở động vật & nấm (gan, cơ) |
| Cellulose | Glucose mạch thẳng, tạo bó sợi song song vững chắc | Cấu tạo thành tế bào thực vật |
| Chitin | Glucose có gắn nhóm amino (glucosamine) | Bộ xương ngoài giáp xác, thành tế bào nấm |
Lipid KHÔNG cấu tạo theo nguyên tắc đa phân.
▸ A. Mỡ & dầu (Triglyceride)
Cấu tạo: 1 phân tử glycerol + 3 phân tử acid béo.
| Đặc điểm | Dầu (thực vật) | Mỡ (động vật) |
|---|---|---|
| Trạng thái (nhiệt độ phòng) | Lỏng | Rắn |
| Loại acid béo | Acid béo không no | Acid béo no |
| Ví dụ | Dầu lạc, dầu oliu, dầu vừng | Mỡ lợn, mỡ bò |
Vai trò: dự trữ năng lượng (lâu dài), cách nhiệt giữ ấm (mỡ dưới da), dung môi hoà tan vitamin A, D, E, K.
▸ B. Phospholipid
Cấu tạo: 1 glycerol + 2 acid béo + 1 nhóm phosphate. Có tính lưỡng cực: đầu phosphate ưa nước, hai đuôi acid béo kị nước.
▸ C. Steroid & carotenoid
- Steroid: không chứa acid béo, các C tạo $4$ vòng. Ví dụ: cholesterol (cấu tạo màng tế bào động vật, tiền chất hormone), testosterone (sinh dục nam), estrogen (sinh dục nữ), vitamin D.
- HDL = cholesterol "tốt" (về gan); LDL = cholesterol "xấu" (về mạch máu → xơ vữa nếu cao).
- Carotenoid: sắc tố vàng cam ở thực vật (cà chua, cà rốt) → vào cơ thể → chuyển hoá thành vitamin A tốt cho thị giác.
▸ A. Cấu trúc
- Đơn phân: amino acid. Có $20$ loại amino acid cấu tạo protein, trong đó $9$ loại không thay thế phải lấy từ thức ăn.
- Mỗi amino acid gồm: 1 C trung tâm + nhóm amino (–NH₂) + nhóm carboxyl (–COOH) + 1 nguyên tử H + 1 chuỗi bên (R). Các amino acid khác nhau ở nhóm R.
- Liên kết peptide: 2 amino acid liên kết bằng phản ứng loại đi 1 phân tử nước. Nhiều amino acid liên kết → chuỗi polypeptide.
- Tính đa dạng & đặc thù do: số lượng – thành phần – trình tự sắp xếp amino acid và các bậc cấu trúc.
▸ B. 4 bậc cấu trúc protein
Trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide
Cuộn xoắn $\alpha$ hoặc gấp nếp $\beta$
Cấu trúc không gian 3 chiều đặc trưng
Hai hay nhiều chuỗi bậc 3 liên kết
▸ C. Chức năng (đa dạng nhất)
Nucleic acid được cấu tạo từ $5$ nguyên tố: C, H, O, N, P. Có $2$ loại: DNA và RNA. Đơn phân là nucleotide.
▸ A. DNA (Deoxyribonucleic acid)
- Cấu trúc: $2$ chuỗi polynucleotide song song, ngược chiều (3'→5' và 5'→3'); xoắn kép (Watson – Crick, $1953$).
- Nguyên tắc bổ sung (NTBS): $A$ liên kết $T$ bằng $2$ liên kết hydrogen; $G$ liên kết $C$ bằng $3$ liên kết hydrogen.
- Hệ quả: $A = T$, $G = C$ (về số lượng).
- Chức năng: mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
• Mỗi nucleotide dài $3{,}4$ Å, đường kính DNA $20$ Å.
• Một chu kì xoắn = $10$ cặp nucleotide = $34$ Å (KHÔNG phải $3{,}4$ Å).
• Đường kính DNA luôn $= 20$ Å vì $1$ purin (A/G – lớn) luôn ghép với $1$ pyrimidine (T/C – nhỏ).
▸ B. RNA (Ribonucleic acid)
Chủ yếu gồm $1$ chuỗi polynucleotide (khác DNA – $2$ chuỗi). Đường là ribose; base có U (uracil) thay cho T.
| Loại RNA | Cấu trúc | Chức năng |
|---|---|---|
| mRNA (thông tin) | Mạch thẳng, $1$ chuỗi | Khuôn tổng hợp protein ở ribosome |
| tRNA (vận chuyển) | $1$ mạch tự bắt đôi → hình lá chẻ ba | Vận chuyển amino acid đến ribosome |
| rRNA (ribosome) | Cấu trúc phức tạp | Tham gia cấu tạo ribosome |
▸ C. So sánh DNA & RNA
| Tiêu chí | DNA | RNA |
|---|---|---|
| Số mạch | $2$ (mạch kép) | $1$ (mạch đơn) – đa số |
| Đường $5$C | Deoxyribose | Ribose |
| Base | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Chức năng | Mang, bảo quản, truyền đạt TTDT | Khuôn dịch mã, vận chuyển AA, cấu tạo ribosome |
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm sơ đồ tư duy, các dạng bài tập mở rộng (tính số nucleotide, % base, công thức đường đa,…) và bảng sai lầm thường gặp, các em đọc bài viết bên dưới:
Carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid; cấu trúc – chức năng – ví dụ chi tiết, sơ đồ tư duy & bảng sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 25 câu bám sát SGK Sinh Học 10!
Cùng luyện Bài 5 – Các phân tử sinh học!
25 câu: 20 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