Bài tập các nguyên tố hóa học và nước
Kiến thức cần nhớ
Khái quát về học thuyết tế bào
Học thuyết tế bào hiện đại bao gồm ba nội dung sau:
Tất cả mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hay nhiều tế bào. Sự sống được tiếp diễn do có sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào.
Tế bào là đơn vị nhỏ nhất, đơn vị cấu trúc và chức năng cấu tạo nên mọi cơ thể sinh vật.
Tế bào chỉ được sinh ra từ sự phân chia các tế bào có trước.
Các nguyên tố hóa học trong tế bào
Nguyên tố thiết yếu là nguyên tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của các sinh vật.
VD: 3 nguyên tố chiếm hàm lượng cao nhất trong cơ thể là C, H, O.
Các nguyên tố khác mặc dù có thể chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ nhưng không có nghĩa là chúng không có vai trò quan trọng đối với sự sống.
Tùy theo lệ các nguyên tố có trong cơ thể sống mà các nhà khoa học chia các nguyên tố thành hai loại : đại lượng và vi lượng.
| Nhóm nguyên tố | Hàm lượng trong cơ thể người | Vai trò | Đại diện |
| Đa lượng | 99,4% |
- Tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như protein. - Cacbohidrat, lipit và các acid nucleic là những chất hóa học chính cấu tạo nên tế bào. |
- O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Mg, Cl QUẢNG CÁO
|
| Vi lượng | 0,4% | - Tham gia vào quá trình cấu tạo các enzyme cũng như các hợp chất quan trọng, tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể. |
- Zn, Fe, I,...
|
Nước và vai trò của nước đối với sự sống
Nước chiếm khoảng 70% khối lượng cơ thể người và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống.
1. Cấu trúc và tính chất vật lí, hoá học của nước
Nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxygen liên kết với hai nguyên tử hydrogen bằng hai liên kết cộng hoá trị.
Trong phân tử nước, phía các nguyên tử hydrogen tích điện dương (6+), còn phía nguyên tử oxygen tích điện âm (-) vậy nên phân tử nước là phân tử phân cực giống như thanh nam châm.
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.
Các phân tử nước ở nơi bề mặt tiếp xúc với không khí liên kết chặt với nhau hơn là với 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.
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.
Nhờ có nhiệt bay hơi cao nên nước bay hơi sẽ lấy một lượng lớn nhiệt độ từ cơ thể sinh vật giúp làm giảm nhiệt độ cơ thể cũng như nhiệt độ của môi trường.
2. Vai trò sinh học của nước đối với tế bào
Nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với tế bào do:
Nước là thành phần chủ yếu cấu tạo nên các tế bào và cơ thể.
Nhờ có tính phân cực nên nước khả năng 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 hoá 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, đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể.
Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: Nguồn carbon cung cấp cho các tế bào trong cơ thể chúng ta được lấy từ đâu? Giải thích?
Phương pháp giải:
- Cơ thể của chúng ta không thể tự tạo ra carbon để phục vụ cho các hoạt động sống, cơ thể cần nguồn cacbon từ môi trường dẫn vào cơ thể.
- Con đường đưa carbon vào cơ thể cũng như con đường cơ thể hấp thu các chất đó là qua đường tiêu hóa.
- Chúng ta sử dụng các bậc dinh dưỡng thấp hơn làm thức ăn từ đó hấp thu các chất cần thiết và chuyển hóa năng lượng phục vụ cho hoạt động sống của cơ thể.
Trả lời:
Nguồn carbon cung cấp cho các tế bào trong cơ thể chúng ta được lấy từ đâu môi trường thông qua con đường tiêu hóa (ăn thức ăn).
- Carbon là thành phần quan trọng trong Carbohydrate, Carbohydrate là một thành phần cơ bản trong thức ăn của chúng ta, cùng với protein, lipid, vitamin và khoáng chất, carbohydrate giúp con người duy trì sự sống, sinh trưởng và phát triển.
- Nhờ quá trình tiêu hóa (ăn uống) chúng ta hấp thu các chất cần thiết vào cơ thể thông qua việc phân giải các chất hữu cơ từ các bậc dinh dưỡng thấp hơn.
Ví dụ 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?
Phương pháp giải:
Mọi sinh vật đều có thành phần các nguyên tố hóa học trong tế bào về cơ bản giống nhau. điều này chứng minh có một học thuyết tiến hóa đó là “mọi loài sinh vật dường như đều bắt nguồn từ một tổ tiên chung duy nhất”- Học thuyết tiến hóa hiện đại - Darwin.
Trả lời:
Mọi sinh vật đều có thành phần các nguyên tố hóa học trong tế bào về cơ bản giống nhau. Điều này nói lên mối quan hệ tổ tiên sau xa của các loài sinh vật.
- > Mọi sinh vật trên trái đất đều tiến hóa lên từ một tổ tiên chung.
Ví dụ 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:
+ 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.
- Ngoài ra, 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.
→ Như vậy, có thể thấy rằng 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
Bài tập tự luyện
Bài 1: 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?
Trả lời:
- Trong số 92 nguyên tố tự nhiên có khoảng 20% - 25% nguyên tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của các sinh vật, được gọi là nguyên tố thiết yếu.
- Trong số đó các nguyên tố C, H, N, O lại chiếm khoảng 96% khối lượng cơ thể sống. Các nguyên tố khác mặc dù có thể chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ nhưng không có nghĩa là chúng không có vai trò quan trọng đối với sự sống.
- Tùy theo lệ các nguyên tố có trong cơ thể sống mà các nhà khoa học chia các nguyên tố thành hai loại : đại lượng và vi lượng.
Bài 2: Học thuyết tế bào hiện đại có những nội dung gì?
Phương pháp giải:
- Năng 1839, Hai nhà sinh học người Đức là Matthias Jakob.Schleiden và Theodor Schwann đã đưa ra học thuyết tế bào đầu tiên.
Học thuyết tế bào hiện đại bao gồm ba nội dung sau:
- Tất cả mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hay nhiều tế bào. Sự sống được tiếp diễn do có sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào.
- Tế bào là đơn vị nhỏ nhất, đơn vị cấu trúc và chức năng cấu tạo nên mọi cơ thể sinh vật.
- Tế bào chỉ được sinh ra từ sự phân chia các tế bào có trước.
Trả lời:
Học thuyết tế bào hiện đại bao gồm ba nội dung sau:
- Tất cả mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hay nhiều tế bào. Sự sống được tiếp diễn do có sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào.
Bài 3: Vì sao tế bào được xem là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống? Cùng xem lại nội dung của học thuyết tế bào hiện đại.
Trả lời:
Tế bào được xem là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống vì:
- Tất cả mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hay nhiều tế bào.
- Sự sống được tiếp diễn do có sự chuyển hóa và sự di truyền xảy ra bên trong các tế bào.
- Tế bào có khả năng thực hiện đầy đủ các quá trình sống cơ bản như sinh trưởng, sinh sản, trao đổi vật chất và năng lượng.
Bài 4: Hoàn thành bảng theo mẫu sau:
Phương pháp giải:
Quan sát hình sau và hoàn thành bảng:
Nguyên tố đại lượng:
- Các nguyên tố đại lượng chính như C, H, O, N chiếm khối lượng lớn trong tế bào (96%).
- Các nguyên tố Ca, P, K, S và một số nguyên tố đại lượng còn lại chiếm khoảng 3,4% khối lượng tế bào.
- Các nguyên tố đại lượng tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như prôtêin. Cacbohidrat, lipit và các acid nucleic là những chất hóa học chính cấu tạo nên tế bào.
Nguyên tố vi lượng:
- Các nguyên tố vi lượng là những nguyên tố chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ hơn 0.01% khối lượng cơ thể sống.
- Nguyên tố vi lượng tham gia vào quá trình cấu tạo các enzyme cũng như các hợp chất quan trọng tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể.
Trả lời:
|
Nhóm nguyên tố |
Hàm lượng trong cơ thể người |
Vai trò |
|
Đại lượng |
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. |
|
Vi lượng |
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. |
Bài 5: Tại sao các phân tử có cùng số lượng nguyên tử carbon nhưng lại có đặc tính hóa học khác nhau?
Phương pháp giải:
Nguyên tố Carbon:
- Nguyên tử carbon có 4 electron hóa trị ở vòng ngoài nên có thể nên có thể đồng thời tạo bốn liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử carbon khác, hình thành nên bộ khung carbon đa dạng với kích thước lớn và cấu hình không gian đa dạng.
Trả lời:
- Nguyên tử carbon có 4 electron hóa trị ở vòng ngoài nên có thể nên có thể đồng thời tạo bốn liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử carbon khác, hình thành nên bộ khung carbon đa dạng với kích thước lớn và cấu hình không gian đa dạng.
- Nguyên tử carbon linh hoạt có thể tạo nên các phân tử có cấu trúc và tính chất hoá học khác nhau từ cùng một số lượng nguyên tử (cùng công thức hoá học).
Bài 6: Cấu trúc hóa học của nước quy định các tính chất vật lí nào?
Phương pháp giải:
Nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxygen liên kết với hai nguyên tử hydrogen bằng hai liên kết cộng hoá trị.
- Nguyên tử oxygen có khả năng hút điện tử cao hơn nhiều so với hydrogen nên các electron trong liên kết lệch về phía oxygen. Trong phân tử nước, phía các nguyên tử hydrogen tích điện dương (6+), còn phía nguyên tử oxygen tích điện âm (-) => Phân tử nước là phân tử phân cực giống như thanh nam châm.
- 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.
Trả lời:
Cấu trúc hóa học của nước quy định các tính chất vật lí như:
- Sức căng bề mặt của nước.
- Nhiệt dung cao của nước.
- Khả năng hòa tan các dung môi của nước.
Bài 7: Nước có vai trò như thế nào trong tế bào?
Trả lời:
Trong tế bào nước đóng vai trò là:
- Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên các tế bào và cơ thể.
- Nhờ có tính phân cực nên nước khả năng 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 hoá 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, đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng sinh học, góp phần điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể.
Bài 8: Tại sao hằng ngày chúng ta cần phải uống đủ nước?
Trả lời:
Nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong tế bào đơn vị cấu tạo cơ bản của sự sống, nước là dung môi, là môi trường cho các phản ứng, hoạt động trao đổi trao đổi chất trong cơ thể.
- Vì vậy ta cần uống đủ nước để duy trì hoạt động ổn định của cơ thể, giúp có thể khỏe mạnh và phát triển tốt nhất.
Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:
50 Bài tập thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật (2024) có đáp án
30 bài tập về Hô hấp tế bào (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 bài tập về Thông tin giữa các tế bào (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 bài tập về lý thuyết trao đổi chất qua màng tế bào (2024) có lời giải chi tiết nhất
30 bài tập về nguyên phân và giảm phân (2024) có đáp án chi tiết nhất
