Tế bào, các nguyên tố và nước

Học thuyết tế bào hiện đại gồm ba nội dung chính: - Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào; các quá trình chuyển hoá và di truyền diễn ra trong tế bào. - Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản của cơ thể sống. - Tế bào chỉ được sinh ra từ sự phân chia của tế bào có trước. Ở cơ thể đơn bào, một tế bào đảm nhiệm mọi hoạt động sống. Ở cơ thể đa bào, các tế bào chuyên hoá phối hợp với nhau để tạo nên hoạt động của cơ thể.

Trong tự nhiên có nhiều nguyên tố hoá học, nhưng tế bào chỉ cần một số nguyên tố thiết yếu. Dựa vào lượng cơ thể cần, các nguyên tố được chia thành hai nhóm: | Nhóm | Đặc điểm | Vai trò minh hoạ | |---|---|---| | Đa lượng | Cơ thể cần với lượng tương đối lớn | C, H, O, N tham gia cấu tạo phần lớn phân tử sinh học; P có trong nucleotide | | Vi lượng | Cơ thể cần với lượng rất nhỏ | Nhiều nguyên tố tham gia cấu tạo hoặc hỗ trợ hoạt động của enzyme | C, H, O và N chiếm phần lớn khối lượng vật chất sống. Nguyên tố vi lượng có hàm lượng nhỏ nhưng vẫn cần thiết; thiếu iodine, chẳng hạn, có thể làm hoạt động của tuyến giáp bị rối loạn.

Nguyên tử carbon có bốn electron hoá trị nên có thể tạo bốn liên kết cộng hoá trị. Các nguyên tử carbon liên kết với nhau thành mạch thẳng, mạch nhánh hoặc mạch vòng, đồng thời liên kết với nhiều nhóm chức khác nhau. Nhờ đặc điểm đó, carbon tạo nên bộ khung của rất nhiều hợp chất hữu cơ như carbohydrate, lipid, protein và nucleic acid. Cùng số lượng nguyên tử nhưng cách sắp xếp khác nhau cũng có thể tạo ra các phân tử có tính chất khác nhau.

Trong một phân tử nước, oxygen nối với hai hydrogen bằng liên kết cộng hóa trị O–H. Electron dùng chung bị hút lệch về oxygen, tạo các phần điện tích $\delta^-$ và $\delta^+$. Giữa các phân tử nước có thể hình thành liên kết hydrogen.

Tính phân cực và khả năng tạo liên kết hydrogen làm nước có nhiều tính chất quan trọng đối với sự sống: | Tính chất | Ý nghĩa sinh học | |---|---| | Hoà tan được nhiều chất ion và chất phân cực | Tạo môi trường cho phản ứng và vận chuyển chất | | Nhiệt dung riêng cao | Góp phần ổn định nhiệt độ của tế bào và cơ thể | | Bay hơi cần nhiều nhiệt | Nước bay hơi lấy nhiệt, giúp làm mát bề mặt | | Các phân tử nước hút nhau | Tạo sức căng bề mặt và duy trì cột nước | Nước còn là thành phần chủ yếu của tế bào, là nguyên liệu của một số phản ứng và góp phần duy trì cấu trúc của nhiều phân tử sinh học. Ví dụ một mẫu tươi nặng 25 g, sau khi làm khô hoàn toàn còn 5 g. Nếu giả sử phần mất đi chỉ là nước và toàn bộ nước đã được loại bỏ: $$m_{\text{nước}}=25-5=20\text{ g}.$$ $$\text{Tỉ lệ nước}=\frac{20}{25}\times100\%=80\%.$$ Mẫu số là khối lượng mẫu tươi ban đầu, không phải khối lượng chất khô.