BÀI

4

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA
HỌC VÀ NƯỚC

Tìm hiểu sự tương tác giữa các thành phần hóa học của tế bào tạo nên sự sống
không chỉ đáp ứng sự tò mò, ham hiểu biết của con người mà còn đem lại nhiều
ứng dụng thiết thực/ vậy các loại nguyên tố hóa học cấu tạo nên tế bào có gì đặc
biệt?

I
KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

I

KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

VIDEO 2

Năm 1839, hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jokob. Schleiden và Theodor Schwann
sau khi quan sát cấu tạo của nhiều loại tế bào thực vật và động vật đã nhận thấy các sinh
vật đều có cấu trúc tế bào giống nhau và họ đưa ra các học thuyết tế bào đầu tiên.

Matthias Jokob. Schleiden
1804 – 1881

Theodor Schwann
1810 – 1882

I
?

KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

Học thuyết tế bào hiện đại gồm những nội dung gì?
Trả lời

01

Tất cả mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào. Sự sống được tiếp diễn
do có sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào

02

Tế bào là đơn vị nhỏ nhất, đơn vị cấu trúc và chức năng cấu tạo nên mọi cơ thể sinh vật.

03

Tế bào chỉ được sinh ra từ sự phân chia các tế bào có trước

I
?

KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

Vì sao tế bào được xem là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống?
Trả lời
Do thành phần hóa học của tế bào. Sự tương tác
đặc biệt của các phần tử hóa học trong tế bào đã
làm xuất hiện các đặc tính nổi trội như khả năng
sinh trưởng, sinh sản, cảm ứng,...

I

KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

VIDEO 3

Năm 1839, hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jokob. Schleiden và Theodor Schwann
sau khi quan sát cấu tạo của nhiều loại tế bào thực vật và động vật đã nhận thấy các sinh
vật đều có cấu trúc tế bào giống nhau và họ đưa ra các học thuyết tế bào đầu tiên.

Matthias Jokob. Schleiden
1804 – 1881

Theodor Schwann
1810 – 1882

II
CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Trong số 92 nguyên tố hóa học có trong tự
nhiên, chỉ có khoảng 20% – 25% nguyên tố
hóa học cần thiết cho sự tồn tại, sinh
trưởng và phát triển của các sinh vật, được
gọi là các nguyên tố thiết yếu

I

KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

VIDEO 4

Năm 1839, hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jokob. Schleiden và Theodor Schwann
sau khi quan sát cấu tạo của nhiều loại tế bào thực vật và động vật đã nhận thấy các sinh
vật đều có cấu trúc tế bào giống nhau và họ đưa ra các học thuyết tế bào đầu tiên.

Matthias Jokob. Schleiden
1804 – 1881

Theodor Schwann
1810 – 1882

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Các nguyên tố vi lượng thường cấu tạo nên các enzyme cũng như nhiều hợp chất quan
trọng khác tham gia vào các hoạt động sống của tế bào và cơ thể, do đó, dù chỉ chiếm
một lượng rất nhỏ nhưng thiếu chúng, các hoạt động sống sẽ bị rối loạn.

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Tế bào của các loại sinh vật khác nhau đều có thành phần các nguyên tố hóa học cơ bản
giống nhau. Tuy nhiên hàm lượng, thành phần các nguyên tố hóa học ở các tế bào cũng
có sự khác biệt nhất định.

I

KHÁI QUÁT VỀ HỌC THUYẾT TẾ BÀO

VIDEO 5

Năm 1839, hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jokob. Schleiden và Theodor Schwann
sau khi quan sát cấu tạo của nhiều loại tế bào thực vật và động vật đã nhận thấy các sinh
vật đều có cấu trúc tế bào giống nhau và họ đưa ra các học thuyết tế bào đầu tiên.

Matthias Jokob. Schleiden
1804 – 1881

Theodor Schwann
1810 – 1882

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO
Khác

Phosphorus (P) 1.1%
Calcium (Ca) 1.5%

K, S, Na, Mg, Cl 0.8%

Nitrogen (N) 3%

Các nguyên tố vi lượng 0.6%
)
(H
n
e
og %
r
d 0
Hy 1

Oxygen (O)
65%

Carbon (C)
18%

Tỉ lệ các nguyên tố hóa học trong cơ thể người

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Tham khảo thêm

II
?

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Đọc thông tin mục II và hoàn thành bảng theo mẫu sau:
Nhóm nguyên tố
Đa lượng

Vi lượng

Hàm lượng trong cơ thể

Vai trò

Đại diện

Chiếm tỉ lệ lớn. Trong đó, các
nguyên tố C, H, O, N chiếm 96%
khối lượng trong cơ thể người,
còn lại các nguyên tố như Ca, P,
K, S chiếm 3,4%.

Có vai trò chủ chốt cấu
tạo nên mọi phân tử sinh
học cũng như mọi thành
phần hóa học của tế bào.

C, H, O, N, Ca, P, K,
S,…

Chỉ chiếm một lượng nhỏ trong
cơ thể nhưng nếu thiếu chúng
các hoạt động sống sẽ bị rối
loạn.

Tham gia cấu tạo enzim,
vitamin,… có vai trò điều
tiết các quá trình trao đổi
chất trong toàn bộ hoạt
động sống của cơ thể.

Cu, Zn, Fe, Bo,
Molipden, Clo,…

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Trong số các nguyên tố cấu tạo nên tế bào,
nguyên tố Carbon có vai trò đặc biệt quan
trọng vì:
Carbon có 4 electron hóa trị ở vòng ngoài nên
có thể đồng thời tạo 4 liên kết cộng hóa trị
với các nguyên tử carbon khác.

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Bộ khung carbon liên kết với nguyên tử hydrogen tạo thành bộ khung hydrocarbon, từ đó
liên kết với các nhóm chức khác nhau tạo nên các hợp chất hữu cơ chủ yếu của tế bào như
carbohydrate, lipid, protein và nucleic acid.

Mạch thẳng

Mạch nhánh

Mạch vòng

Mạch vòng kết hợp mạch nhánh

II

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Nguyên tử carbon linh hoạt có thể tạo nên các
phân tử có cấu trúc và tính chất hóa học khác
nhau từ cùng một công thức hóa học.

II
?

CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TẾ BÀO

Tại sao các phân tử có cùng số lượng nguyên tử carbon nhưng lại có đặc tính hóa
học khác nhau?
Trả lời
- Nguyên tử carbon có 4 electron hóa trị ở vòng ngoài nên có thể tạo nên bốn liên kết cộng hóa trị với các
nguyên tử carbon khác  tạo nên khung carbon đa dạng về cấu hình không gian.
- Bộ khung carbon liên kết với các nguyên tử hydrogen tạo khung hydrocarbon đa dạng như dạng mạch
thẳng hoặc mạch vòng, phân nhánh hoặc không phân nhánh.
- Nguyên tử carbon linh hoạt có thể tạo nên các phân tử có cấu trúc và tính chất khác nhau từ cùng một số
lượng nguyên tử (cùng công thức hóa học).

III
NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI SỰ SỐNG

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

70%

Nước chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể người và có vai trò đặc
biệt quan trọng đối với sự sống. Có thể nói, không có nước sẽ
không có sự sống. Các nhà thiên văn học tìm kiếm sự sống ngoài
hành tinh cũng bắt đầu bằng việc tìm kiếm nước

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hóa học của nước
+
Liên kết hydrogen

-

+

Liên kết cộng hóa trị

Nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxygen liên
kết với hai nguyên tử hydrogen bằng hai liên kết
cộng hóa trị
Khi các phân tử nước tiếp xúc gần với nhau hay với
phân tử phân cực khác, lực hút giữa các phần
mang điện tích trái dấu của các phân tử hình thành
nên các liên kết hydrogen

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hóa học của nước

Khoảng cách giữa các phân tử trong nước đá và nước ở trạng thái lỏng

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hóa học của nước
Các phân tử nước ở nơi bề mặt tiếp xúc với không khí liên
kết chặt với nhau hơn là các phân tử không khí tạo nên
sức căng bề mặt.

Các phân tử nước liên kết với nhau bằng rất nhiều liên kết
hydrogen nên phải được cung cấp một nhiệt lượng lớn
mới có thể làm tăng nhiệt độ của nước.

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hóa học của nước

?

Cấu trúc hóa học của nước quy định các tính chất vật lý nào?
Trả lời
- Sức căng bề mặt lớn: Nhờ tính phân cực, các phân tử nước có thể liên kết với nhau bằng liên kết
hydrogen nên các phân tử nước ở nơi bề mặt tiếp xúc với không khí liên kết chặt với nhau tạo nên sức
căng bề mặt.
- Nhiệt dung riêng cao: Các phân tử nước liên kết với nhau bằng rất nhiều liên kết hydrogen nên phải
cung cấp một lượng nhiệt lớn mới có thể làm tăng nhiệt độ của nước.

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hóa học của nước
Nhiệt dung

4200J/Kg.K

Vì nước có nhiệt dung đặc trưng cao nên các sinh vật trên
cạn có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ tế bào và cơ thể
cũng như tránh được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ môi
trường sống

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

2. Vai trò sinh học của nước đối với tế bào
Nước là thành phần chủ yếu cấu tạo nên các tế bào và cơ thể
Nhờ có tính phân cực nên nước có khả hòa tan nhiều chất cần
thiết cho các hoạt động sống của tế bào
Nước là nguyên liệu của nhiều phản ứng và là môi trường cho các phản ứng sinh hóa
diễn ra trong tế bào
Nước góp phần định hình cấu trúc không gian đặc trưng của nhiều phân tử hữu cơ trong tế
bào, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

2. Vai trò sinh học của nước đối với tế bào

?

Nước có vai trò thế nào trong tế bào?
Trả lời
- Nước là thành phần chủ yếu cấu tạo nên tế bào và cơ thể.
- Nhờ có tính phân cực nên nước có khả năng hòa tan nhiều chất cần thiết cho hoạt động
sống của tế bào.
- Nước là nguyên liệu và môi trường của nhiều phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào.
- Nước góp phần định hình cấu trúc không gian của nhiều phân tử hữu cơ trong tế bào, đảm
bảo cho chúng thực hiện các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ
thể.

III

NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI SỰ SỐNG

2. Vai trò sinh học của nước đối với tế bào

?

Tại sao hằng ngày chúng ta cần phải uống đủ nước?
Trả lời
- Nước có vai trò quan trọng đối với cấu tạo và sự hoạt động chức
năng của cơ thể. Cơ thể luôn phải duy trì một mức cân bằng
nước ổn định
- Lượng nước khi lấy vào cơ thể sẽ được tế bào sử dụng hoặc
đào thải ra ngoài bởi các hoạt động bài tiết qua nước tiểu, phân,
mồ hôi,… dẫn đến tình trạng thiếu hụt nước trong cơ thể.
 Bởi vậy, để đảm bảo cân bằng nước ổn định, chúng ta cần uống
đủ nước mỗi ngày.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG
1. Nguồn carbon cung cấp cho các tế bào trong cơ thể chúng ta được lấy từ đâu? Giải
thích.
Trả lời
Nguồn carbon cung cấp cho tế bào trong cơ thể chúng ta được lấy từ các
chất dinh dưỡng có trong các loại thức ăn như carbohydrate, lipid, protein
và nucleic acid. Khi thức ăn được đưa vào trong cơ thể, thức ăn sẽ được
phân giải để trở thành các chất dinh dưỡng đơn giản rồi được hấp thụ
vào máu đưa đến các tế bào. Ở các tế bào, sẽ diễn ra hàng loạt các phản
ứng sinh hóa để sử dụng nguồn carbon và các chất khác trong các chất
dinh dưỡng này để tổng hợp nên các chất đặc trưng cho cơ thể.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG
2. Mọi sinh vật đều có thành phần các nguyên tố hóa học trong tế bào về cơ bản giống
nhau. Điều này nói lên điều gì về mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật trên Trái Đất?
Trả lời
Mọi sinh vật đều có thành phần các nguyên tố
hóa học trong tế bào về cơ bản giống nhau cho
thấy các loài sinh vật trên Trái Đất đều có chung
nguồn gốc tổ tiên (sinh vật tổ tiên).

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG
3. Tại sao khi tìm kiếm sự sống trong vũ trụ, các nhà thiên văn học lại tìm kiếm ở những
hành tinh có dấu vết của nước?
Trả lời
- Nước có vai trò quan trọng đối với sự sống của tế bào và
cơ thể
- Theo lịch sử phát sinh và phát triển của sự sống trên Trái
Đất, nước là môi trường sống ban đầu của mọi sự sống
trên một hành tinh.
 Nước là yếu tố rất cần thiết cho sự sống. Bởi vậy, khi tìm
kiếm sự sống trong vũ trụ, các nhà thiên văn học lại tìm
kiếm ở những hành tinh có dấu vết của nước