Đáp án: Thành phần nguyên tố:

Trong tế bào có thể có mặt hầu hết các nguyên tố trong tự nhiên (92 nguyên tố). Trong đó, 25 nguyên tố đã được nghiên cứu kỹ là C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B, Cl, Na, Si, Co… là cần thiết cho sự sống. Trong đó, C, H, O và N chiếm 96% trọng lượng chất khô của tế bào, các nguyên tố còn lại chiếm 5%.

Các nguyên tố trong tế bào có thể được chia thành 3 nhóm: cấu tạo chất hữu cơ, các ion và nguyên tố vi lượng (đại lượng, vi lượng và siêu vi lượng)

Tỉ lệ và vai trò của từng nguyên tố trong tế bào cũng khác nhau.

Thành phần hợp chất

Các hợp chất cơ bản của tế bào: Nước, các hợp chất vô cơ, các hợp chất hữu cơ, khí hòa tan.

Nước

Nước là thành phần bắt buộc của tế bào và chiếm một tỉ lệ cao chẳng hạn ở sứa là 70-80%, ở người là 60%.

Tính chất của nước:

Là một chất phân cực: Hδ+ - Oδ- - Hδ+

Có thể tạo liên kết hydrogen giữ các phân tử nước và với các phân tử chất khác.

Nhiệt dung riêng lớn (1cal/g/OC)

Vai trò của nước:

Là một dung môi tốt.

Tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học (phản ứng thủy phân).

Là nguyên liệu cho hoạt động của tế bào (cung cấp proton H+ cho các phản ứng)

Điều hòa trạng thái của nguyên sinh chất: (sol, coacevate và gel).

Tạo sức căng bề mặt tế bào.

Ổn định cấu trúc tế bào.

Điều hòa nhiệt độ tế bào.

Các chất vô cơ

Trong tế bào ngoài nước còn có nhiều chất vô cơ khác: acid, base, các ion có vai trò quan trọng trong cấu trúc và hoạt động sinh lý của tế bào.

Ví dụ: Fe. Cu, Mn là thành phần của các enzyme; Các muối hòa tan là yế tố quan trọng trong sự hấp thu nước của tế bào.

Các khí hòa tan

Trong nguyên sinh cất của tế bào có chứa các khí hoa tan: CO2, O2,

Các hợp chất hữu cơ

Carbohydrate

Bao gồm cả các đường và polymer của chúng: monosaccharide, disaccharide và polysaccharide.

Công thức chung: CnH2nOn

Carbohydrate là nguyên liệu cấu trúc và nhiên liệu của tế bào.

Monosaccharide

Monosaccharide là những đường có 3 ≤ n ≤ 7

Tiêu chí phân loại: Phân loại dựa vào:

Vị trí gốc carbonyl (C=O): đường có thể là aldose (aldehyde) hay ketose (ketone).

Số lượng nguyên tử carbon (hình 2.1 a).

Vị trí của nhóm OH gắn vào C1 trong cấu trúc vòng: α-glucose hay β-glucose (hình 2.1 b).

Sự sắp xếp trong không gian của 4 loại nhóm thế quanh carbon bất đối xứng (chiral carbon): đường dạng D hay L (đồng phân quang học).

Trong dung dịch, glucose và hầu hết các monosacchride khác hình thành dạng vòng. Để thuận tiện người ta đánh số carbon trong vòng bắt đầu từ carbon (C1) liên kết với oxygen gắn với carbon. (hình 2.2)

Tất cả đường đơn là đường khử (C5).

Disaccharide

Một disaccharide được cấu thành từ hai monosaccharide nhờ liên kết glycoside - một liên kết cộng hóa trị bởi phản ứng dehydrate hóa giữa hai monosaccharide (hình 2.3).

Các đơn phân của sucrose và maltose được xếp như những đồng tiền ngửa.

Các đơn phân của lactose (β-1,4 glycoside) được xếp như những đồng tiền ngửa-sấp.

Polysaccharide

Polysaccharide là những polymer của monosaccharide.

Cấu trúc và chức năng của polysaccharide phụ thuộc vào các monomer của nó và vị trí của liên kết glycoside.

Tinh bột (starch)

Tinh bột là chất dự trữ ở thực vật, được tìm thấy trong lục lạp (chloroplast), củ (khoai tây…), mầm.

Đơn phân cấu trúc của tinh bột là alpha-glucose liên kết với nhau bởi liên kết alpha-1,4 hay 1,6 glycoside.

Một phân tử tinh bột có khoảng 280-300 phân tử glucose.

Tinh bột có hai dạng: amylose và amylopectin.

Amylose

Mạch thẳng.

Trong amylose các phân tử glucose liên kiết với nhau bằng kiên kết alpha-1,4 glycoside.

Amylopectin

Mạch phân nhánh.

Cấu trúc tương tự như amylose. Tuy nhiên, bắt đầu của mỗi nhánh là liên kết alpha-1,6 glycoside.

Cứ 24-30 đơn phân glucose lại có một nhánh.

Glycogen

Glycogen là chất dự trữ ở động vật, được tìm thấy ở gan, cơ.

Đơn phân của glycogen là alpha-glucose.

Cấu trúc của glycogen tương tự như amylopectin nhưng phân nhánh sau 8-12 phân đơn phân glucose

Cellulose

Cellulose là nguyên liệu chính của vách tế bào thực vật, có đơn phân cấu trúc là β-glucose.

Các monomer liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glycoside.

Sự khác nhau trong liên kết của các monomer trong cellulose, tinh bột dẫn đến sự khác nhau trong cấu trúc không gian 3 chiều (3D) của chúng:

Tinh bột có cấu trúc xoắn, mỗi bước xoắn có 6 đơn vị glucose được được ổn định nhờ liên kết hydrogen giữa các vòng xoắn kề nhau.