Cùng là chất hữu cơ nhưng vai trò khác nhau
Hạt gạo chứa nhiều tinh bột, dầu lạc chứa nhiều lipid, còn thành tế bào thực vật có cellulose. Tìm hiểu cấu tạo của mỗi nhóm phân tử sẽ giúp giải thích vì sao chúng đảm nhiệm những chức năng khác nhau.
Ba nhóm carbohydrate
Carbohydrate thường chứa C, H, O. Dựa vào số đơn vị đường, ta chia thành:
| Nhóm | Ví dụ | Điểm cần nhớ |
|---|---|---|
| Đường đơn | Glucose, fructose, galactose | Không thủy phân thành đường đơn nhỏ hơn |
| Đường đôi | Sucrose, maltose, lactose | Hai đơn vị đường đơn nối bằng liên kết glycosidic |
| Đường đa | Tinh bột, glycogen, cellulose, chitin | Nhiều đơn vị đường liên kết thành phân tử lớn |
Glucose là nguồn nguyên liệu quan trọng cho hô hấp tế bào. Sucrose gồm glucose và fructose, maltose gồm hai glucose, lactose gồm glucose và galactose. Sucrose còn là dạng đường vận chuyển phổ biến trong cây. Không phải mọi carbohydrate đều có vị ngọt hay tan tốt trong nước.
Maltose gồm hai đơn vị glucose. Vì vậy, thủy phân hoàn toàn 15 phân tử maltose tạo $15\times2=30$ phân tử glucose.
Cùng từ glucose vẫn có thể khác chức năng
| Chất | Cấu trúc khái quát | Vai trò chính |
|---|---|---|
| Tinh bột | Gồm amylose chủ yếu không nhánh và amylopectin có nhánh | Dự trữ ở thực vật |
| Glycogen | Phân nhánh nhiều | Dự trữ ở động vật và nấm |
| Cellulose | Mạch không nhánh; nhiều mạch liên kết thành sợi | Thành tế bào thực vật |
Cả ba đều được tạo từ các đơn vị glucose, nhưng kiểu liên kết và cách tổ chức mạch khác nhau. Vì vậy, không thể suy ra chúng có cùng tính chất hoặc chức năng. Chitin cũng là đường đa, có đơn phân là dẫn xuất của glucose chứa nitrogen; gặp ở thành tế bào nấm và bộ xương ngoài của nhiều động vật chân khớp.
Nhận ra chất qua chức năng
Đề cho ba chất X, Y, Z đều là đường đa: X dự trữ trong hạt cây; Y dự trữ trong tế bào gan động vật; Z tạo sợi bền trong thành tế bào thực vật.
Ta nhận ra X là tinh bột, Y là glycogen, Z là cellulose. Dữ kiện “đều là đường đa” chỉ xác định nhóm chung; dữ kiện về nơi dự trữ và vai trò cấu trúc mới giúp phân biệt từng chất.
Thủy phân maltose
Mỗi phân tử maltose gồm hai đơn vị glucose. Nếu 15 phân tử maltose được thủy phân hoàn toàn, có bao nhiêu phân tử glucose được tạo ra?
Kết quả không thể là nửa phân tử trong phép đếm này; tỉ lệ đã bị đảo.
Mỗi maltose tạo hai glucose, không phải một glucose.
Đúng. Số glucose bằng hai lần số maltose đã thủy phân hoàn toàn.
Một maltose không tạo ba glucose.
Lời giải
Phản ứng khái quát là maltose $+\ H_2O\rightarrow 2$ glucose. Vì vậy:
$$15\times2=30$$
phân tử glucose được tạo ra. Chọn C.
Lipid là một nhóm đa dạng
Lipid nhìn chung khó tan trong nước và có cấu trúc đa dạng. Không xếp mọi lipid vào loại polymer gồm một đơn phân lặp lại như protein hay DNA. Dầu và mỡ chỉ là những loại lipid quen thuộc, không đại diện cho mọi cấu trúc lipid.
Ba nhóm lipid thường gặp
| Nhóm | Cấu tạo khái quát | Chức năng |
|---|---|---|
| Triglyceride, thành phần chính của dầu và mỡ | Glycerol liên kết với ba acid béo | Dự trữ năng lượng; mỡ còn góp phần cách nhiệt, bảo vệ |
| Phospholipid điển hình trong SGK | Glycerol, hai acid béo và nhóm chứa phosphate | Thành phần quan trọng của màng tế bào |
| Steroid | Bộ khung bốn vòng carbon nối nhau | Cholesterol tham gia màng tế bào động vật; một số hormone có bản chất steroid |
Acid béo no không có liên kết đôi C=C trong mạch carbon; acid béo không no có một hoặc nhiều liên kết đôi C=C. Dầu thường giàu acid béo không no hơn mỡ rắn. Đây là xu hướng khái quát, không phải quy tắc tuyệt đối chỉ dựa vào nguồn thực vật hay động vật.
Nhóm lipid còn có các sắc tố như carotenoid. Khi gặp một phân tử mới, đọc đặc điểm cấu trúc và vai trò trong đề, không mặc định nó chỉ dự trữ năng lượng.
Vì sao phospholipid phù hợp tạo màng?
Phospholipid có đầu phân cực ưa nước và đuôi acid béo kị nước. Trong lớp kép phospholipid, các đầu hướng về môi trường nước ở hai phía; các đuôi quay vào nhau, hạn chế tiếp xúc với nước. Cách sắp xếp ấy tạo cơ sở cho cấu trúc màng.
Ta không giải thích rằng cả phân tử hoàn toàn ưa nước hoặc hoàn toàn kị nước: chính hai phần có tính chất khác nhau giúp nó sắp xếp như vậy.
Đọc cấu trúc lớp kép phospholipid
Trong lớp kép phospholipid tiếp xúc với nước ở cả hai phía, cách sắp xếp và giải thích nào đúng?
Hướng đầu và đuôi đã bị đảo; triglyceride cũng khác phospholipid về cấu tạo.
Đúng. Hai phần có tính chất khác nhau tạo nên cách sắp xếp đặc trưng của lớp kép.
Đuôi acid béo kị nước nên không thuận lợi khi tiếp xúc trực tiếp với nước.
Đầu chứa nhóm phân cực ưa nước hướng về môi trường nước.
Lời giải
Đầu phân cực ưa nước hướng ra môi trường nước ở hai phía; các đuôi acid béo kị nước quay vào nhau ở giữa lớp kép. Triglyceride có ba acid béo và không có đầu chứa phosphate ưa nước như phospholipid điển hình nên không được thay tên tùy ý trong giải thích này. Chọn B.
Đọc phép thử đường và lipid
Trong phép thử Benedict theo điều kiện SGK, mẫu glucose tạo kết tủa đỏ gạch khi được xử lí phù hợp. Đây là dấu hiệu phản ứng của đường khử; trong mẫu chưa biết, không chỉ từ kết quả dương tính mà khẳng định duy nhất glucose.
Phép thử nhũ tương lipid dùng tính chất hòa tan trong dung môi phù hợp rồi xuất hiện nhũ trắng khi thêm vào nước. Mẫu đối chứng không có lipid giúp so hiện tượng. Hai phép thử dựa trên cơ sở khác nhau, nên không tráo thuốc thử và kết luận. Khi làm ở trường, theo hướng dẫn giáo viên về hóa chất và gia nhiệt.
Giới hạn của phép thử Benedict
Một mẫu chưa biết cho kết quả dương tính trong phép thử Benedict được thực hiện đúng điều kiện. Kết luận nào phù hợp?
Benedict dương tính không xác định duy nhất glucose và không chứng minh độ tinh khiết.
Đúng. Kết quả nhận biết một đặc điểm phản ứng trong điều kiện thử, với giới hạn rõ.
Kết quả dương tính phù hợp với sự hiện diện của chất khử, không chứng minh vắng carbohydrate.
Muốn định lượng và phân biệt từng chất cần dữ liệu hoặc phương pháp phù hợp khác.
Lời giải
Phép thử Benedict dương tính cho biết mẫu có chất khử phản ứng trong điều kiện khảo sát. Nhiều chất có thể cho dấu hiệu này, và mẫu có thể là hỗn hợp. Vì vậy chưa thể khẳng định mẫu chỉ chứa glucose hay xác định độ tinh khiết. Chọn B.
Nhớ theo cấu trúc và chức năng
Đường đa có thể dự trữ hoặc tham gia cấu trúc. Cùng đơn phân chưa chắc cùng chức năng. Với lipid, phân biệt triglyceride dự trữ, phospholipid tạo màng và steroid có bộ khung vòng; đừng gộp mọi lipid thành dầu mỡ.
Đang học