Giả sử bạn có một mẫu thức ăn không xác định. Làm thế nào để biết nó được tạo thành từ những gì? Sinh học có một mẹo tuyệt vời: thêm hóa chất phù hợp, và màu sắc sẽ cho bạn biết…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp
2.1
Testing for biological molecules · Kiểm tra các phân tử sinh học
Syllabus · Chương trình
English
describe and carry out the Benedict’s test for reducing sugars, the iodine test for starch, the emulsion test for lipids and the biuret test for proteins
describe and carry out a semi-quantitative Benedict’s test on a reducing sugar solution by standardising the test and using the results (time to first colour change or comparison to colour standards) to estimate the concentration
describe and carry out a test to identify the presence of non-reducing sugars, using acid hydrolysis and Benedict’s solution
Tiếng Việt
mô tả và thực hiện thử nghiệm Benedict cho đường khử, thử nghiệm iốt cho tinh bột, thử nghiệm nhũ tương cho lipid và thử nghiệm biuret cho protein
mô tả và thực hiện thử nghiệm Benedict bán định lượng trên dung dịch đường khử bằng cách chuẩn hóa thử nghiệm và sử dụng kết quả (thời gian xảy ra màu đầu tiên hoặc so sánh với tiêu chuẩn màu) để ước lượng nồng độ
mô tả và thực hiện phép thử để xác định sự có mặt của đường không khử, sử dụng thủy phân axit và dung dịch Benedict
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Living things are built from four main kinds of large molecule 分子: carbohydrates 碳水化合物, lipids 脂质, proteins 蛋白质 and nucleic acids 核酸. You can use simple chemical tests to find out which kinds are present in a sample.
Test
What it finds
Method
Positive result
Benedict's test
reducing sugar 还原糖
add Benedict's solution and heat in a water bath
blue changes to green, yellow, orange, then brick-red precipitate 沉淀
iodine test
starch 淀粉
add orange-brown iodine 碘 solution
colour changes to blue-black
emulsion test
lipid
mix sample with ethanol, then pour into water
a white, cloudy emulsion 乳浊液 forms
biuret 双缩脲 test
protein
add biuret solution at room temperature
blue changes to purple
Semi-quantitative Benedict's test
The normal Benedict's test only tells you "yes or no". A semi-quantitative 半定量 test gives a rough amount. First you standardise 标准化 the test: you run it on solutions of known concentration 浓度 and record the result for each. Then you can estimate an unknown by either:
the time to the first colour change (more sugar changes colour faster), or
comparing the final colour to your set of colour standards.
Testing for non-reducing sugars
Some sugars, such as sucrose, are non-reducing sugar 非还原糖: they give a negative Benedict's test. To detect them:
Do a normal Benedict's test first. It stays blue (no reducing sugar).
Take a fresh sample and add dilute hydrochloric acid 盐酸, then heat. This acid hydrolysis breaks the sugar into smaller reducing sugars.
Cool, then neutralise 中和 the acid with sodium hydrogencarbonate.
Now do the Benedict's test again. A brick-red colour shows a non-reducing sugar was present.
Worked example. A solution gives a negative Benedict's test. It is then boiled with dilute hydrochloric acid, neutralised with sodium hydrogencarbonate, and re-tested with Benedict's - now it turns brick-red. What was present, and why is each step needed? The first negative result rules out a reducing sugar. Boiling with acid hydrolyses the glycosidic bond, splitting a non-reducing sugar such as sucrose into its reducing monosaccharides. The neutralising step is essential because Benedict's only works in alkaline conditions - skip it and the test fails even when sugar is present. The positive re-test therefore shows a non-reducing sugar was there all along. Quote the first, negative test as part of the answer: without it, the final red colour cannot tell a non-reducing sugar from a reducing one.
Tiếng Việt
Các sinh vật được cấu tạo từ bốn loại phân tử lớn chính: carbohydrate, lipid, protein và axit nucleic. Bạn có thể sử dụng các phép thử hóa học đơn giản để xác định xem mẫu có chứa loại nào.
Phép thử Benedict: màu xanh dương chuyển sang xanh lá, sau đó cam, rồi kết tủa đỏ gạch khi lượng đường khử tăng lên
Phép thử
Phát hiện chất gì
Phương pháp
Kết quả dương tính
Phép thử Benedict
đường khử
thêm dung dịch Benedict và đun nóng trong bồn nước
màu xanh dương chuyển sang xanh lá, vàng, cam, rồi kết tủa đỏ gạch
Phép thử iốt
tinh bột
thêm dung dịch iốt màu cam nâu
màu sắc chuyển sang xanh đen
Phép thử nhũ tương
lipid
trộn mẫu với ethanol, sau đó đổ vào nước
hình thành nhũ tương màu trắng đục
Phép thử biuret
protein
thêm dung dịch biuret ở nhiệt độ phòng
màu xanh dương chuyển sang tím
Phép thử bán định lượng Benedict
Phép thử Benedict thông thường chỉ cho bạn biết "có hay không". Một phép thử bán định lượng sẽ cung cấp ước lượng về lượng chất. Trước tiên, bạn cần chuẩn hóa phép thử: tiến hành trên các dung dịch có nồng độ đã biết và ghi nhận kết quả cho từng loại. Sau đó, bạn có thể ước lượng một mẫu chưa biết bằng cách:
thời gian đến khi xuất hiện màu thay đổi đầu tiên (nhiều đường hơn sẽ đổi màu nhanh hơn), hoặc
so sánh màu cuối cùng với bộ chuẩn màu của bạn.
Kiểm tra đường không khử
Một số loại đường, chẳng hạn như sucrose, là đường không khử: chúng cho kết quả âm tính với phép thử Benedict. Để phát hiện chúng:
Thực hiện phép thử Benedict bình thường trước. Dung dịch giữ nguyên màu xanh dương (không có đường khử).
Lấy một mẫu mới và thêm axit hydrocloric loãng, sau đó đun nóng. Quá trình thủy phân axit này sẽ phá vỡ đường thành các đường khử nhỏ hơn.
Làm nguội, sau đó trung hòa axit bằng natri hiđrocacbonat.
Bây giờ thực hiện lại phép thử Benedict. Màu đỏ gạch cho thấy đã có mặt đường không khử.
Kiểm tra đường không khử: thủy phân nó bằng axit trước, sau đó phép thử Benedict thứ hai chuyển sang màu đỏ
Ví dụ minh họa. Một dung dịch cho kết quả âm tính với phép thử Benedict. Sau đó nó được đun sôi với axit hydrocloric loãng, trung hòa bằng natri hiđrocacbonat, và kiểm tra lại với Benedict - lúc này nó chuyển sang màu đỏ gạch. Chất gì đã có sẵn, và tại sao mỗi bước lại cần thiết? Kết quả âm tính đầu tiên loại bỏ khả năng có đường khử. Đun sôi với axit thủy phân liên kết glycosid, tách một đường không khử như sucrose thành các monosaccharide khử của nó. Bước trung hòa là bắt buộc vì Benedict chỉ hoạt động trong điều kiện kiềm - bỏ qua bước này thì phép thử sẽ thất bại ngay cả khi có đường. Do đó, kết quả dương tính khi kiểm tra lại chứng tỏ rằng đường không khử vốn đã có mặt. Trích dẫn phép thử đầu tiên, mang tính âm tính vào câu trả lời: nếu không có nó, màu đỏ cuối cùng không thể phân biệt được đường không khử với đường khử.
Explore · Khám phá
Testing for a non-reducing sugar · Kiểm tra đường không khử
Step through the trick: a non-reducing sugar stays blue, so you hydrolyse it with acid, neutralise, then re-test. · Làm theo trình tự mẹo: đường không khử sẽ giữ nguyên màu xanh, vì vậy bạn thủy phân nó bằng acid, trung hòa, sau đó kiểm tra lại.
describe and draw the ring forms of α-glucose and β-glucose
define the terms monomer, polymer, macromolecule, monosaccharide, disaccharide and polysaccharide
state the role of covalent bonds in joining smaller molecules together to form polymers
state that glucose, fructose and maltose are reducing sugars and that sucrose is a non-reducing sugar
describe the formation of a glycosidic bond by condensation, with reference to disaccharides, including sucrose, and polysaccharides
describe the breakage of a glycosidic bond in polysaccharides and disaccharides by hydrolysis, with reference to the non-reducing sugar test
describe the molecular structure of the polysaccharides starch (amylose and amylopectin) and glycogen and relate their structures to their functions in living organisms
describe the molecular structure of the polysaccharide cellulose and outline how the arrangement of cellulose molecules contributes to the function of plant cell walls
state that triglycerides are non-polar hydrophobic molecules and describe the molecular structure of triglycerides with reference to fatty acids (saturated and unsaturated), glycerol and the formation of ester bonds
relate the molecular structure of triglycerides to their functions in living organisms
describe the molecular structure of phospholipids with reference to their hydrophilic (polar) phosphate heads and hydrophobic (non-polar) fatty acid tails
Tiếng Việt
mô tả và vẽ các dạng vòng của α-glucose và β-glucose
định nghĩa các thuật ngữ monomer, polymer, macromolecule, monosaccharide, disaccharide và polysaccharide
nêu vai trò của liên kết cộng hóa trị trong việc liên kết các phân tử nhỏ lại với nhau để tạo thành polymer
nêu rằng glucose, fructose và maltose là đường khử và sucrose là đường không khử
mô tả sự hình thành liên kết glycosidic thông qua phản ứng ngưng tụ, liên quan đến disaccharide, bao gồm sucrose, và polysaccharide
mô tả sự phá vỡ liên kết glycosidic trong polysaccharide và disaccharide bằng thủy phân, liên quan đến phép thử đường không khử
mô tả cấu trúc phân tử của các polysaccharide tinh bột (amylose và amylopectin) và glycogen cũng như mối liên hệ giữa cấu trúc của chúng với chức năng trong sinh vật sống
mô tả cấu trúc phân tử của polysaccharide cellulose và phác thảo cách sắp xếp các phân tử cellulose đóng góp vào chức năng của vách tế bào thực vật
nêu rằng triglyceride là các phân tử kỵ nước không phân cực và mô tả cấu trúc phân tử của triglyceride liên quan đến axit béo (bão hòa và không bão hòa), glycerol và sự hình thành liên kết este
liên hệ cấu trúc phân tử của triglyceride với chức năng của chúng trong sinh vật sống
mô tả cấu trúc phân tử của phospholipid liên quan đến đầu phosphatekính nước (phân cực) và đuôi axit béokỵ nước (không phân cực) của chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Monomers, polymers and macromolecules
a monomer 单体 is a small molecule that is a single unit.
a polymer 聚合物 is a long molecule made of many monomers joined together.
a macromolecule 大分子 is any very large molecule.
Sugars come in three sizes:
a monosaccharide 单糖 is a single sugar unit, such as glucose 葡萄糖 and fructose.
a disaccharide 二糖 is two units joined, such as maltose and sucrose.
a polysaccharide 多糖 is many units joined into a polymer.
Glucose, fructose 果糖 and maltose 麦芽糖 are reducing sugars. Sucrose 蔗糖 is a non-reducing sugar.
Two ring forms of glucose
Glucose has six carbon atoms and forms a ring. There are two ring forms. They differ only at carbon 1:
in α-glucose, the –OH group on carbon 1 points down, below the ring.
in β-glucose, the –OH group on carbon 1 points up, above the ring.
This small difference decides which polysaccharide the glucose can build.
Joining and breaking sugars
Monomers are joined by strong covalent bonds 共价键. When two sugars join, a glycosidic bond 糖苷键 forms between them. This happens by condensation 缩合: a molecule of water is removed each time a bond forms.
The reverse is hydrolysis 水解: a water molecule is added to break a glycosidic bond. This is why the non-reducing sugar test needs acid and heat — they hydrolyse sucrose into glucose and fructose.
Storage polysaccharides: starch and glycogen
Starch is the energy 能量 store in plants. It is made of two polymers of α-glucose:
amylose 直链淀粉 — a long, unbranched chain that coils into a spiral.
amylopectin 支链淀粉 — a chain with many side branches.
Glycogen 糖原 is the energy store in animals. It is like amylopectin but has even more branches, so it can be broken down quickly when energy is needed.
These stores suit their job well: they are compact, they are insoluble 不溶 (so they do not leave the cell), and they do not change the water potential 水势 of the cell (so they do not pull water in by osmosis 渗透). The many branches give many ends, so glucose can be added or removed fast.
Cellulose
Cellulose 纤维素 is made of β-glucose. Because of the β form, every other glucose is flipped over, so the chains are long and straight. Many straight chains lie side by side and are held together by hydrogen bonds 氢键 into strong bundles called microfibrils 微纤丝. These give the plant cell wall 细胞壁 its strength and stop the cell bursting.
Tiếng Việt
Monomer, polymer và macromolecule
một monomer là một phân tử nhỏ là một đơn vị riêng lẻ.
một polymer là một phân tử dài được tạo thành từ nhiều monomer nối với nhau.
một macromolecule là bất kỳ phân tử cực lớn nào.
Đường được chia theo ba kích thước:
một monosaccharide là một đơn vị đường riêng lẻ, chẳng hạn như glucose và fructose.
một disaccharide là hai đơn vị liên kết với nhau, ví dụ như maltose và sucrose.
một polysaccharide là nhiều đơn vị liên kết tạo thành một polymer.
Glucose, fructose và maltose là đường khử. Sucrose là đường không khử.
Hai dạng vòng của glucose
Glucose có sáu nguyên tử carbon và tạo thành vòng. Có hai dạng vòng. Chúng chỉ khác nhau ở carbon số 1:
trong α-glucose, nhóm –OH trên carbon 1 hướng xuống, bên dưới vòng.
trong β-glucose, nhóm –OH trên carbon 1 hướng lên, bên trên vòng.
Sự khác biệt nhỏ này quyết định polysaccharide mà glucose có thể xây dựng.
Hai dạng vòng chỉ khác nhau ở carbon 1: nhóm –OH hướng xuống trong α, hướng lên trong β
Liên kết và phá vỡ đường
Các monomer được liên kết bởi các liên kết cộng hóa trị mạnh. Khi hai đường liên kết với nhau, một liên kết glycosidic hình thành giữa chúng. Quá trình này xảy ra qua phản ứng ngưng tụ: mỗi lần liên kết hình thành sẽ loại bỏ một phân tử nước.
Phản ứng ngược lại là thủy phân: một phân tử nước được thêm vào để phá vỡ liên kết glycosidic. Đây là lý do tại sao thử nghiệm đường không khử cần axit và nhiệt độ — chúng thủy phân sucrose thành glucose và fructose.
Ngưng tụ loại bỏ nước để liên kết monomer; thủy phân thêm nước để tách chúng
Polysaccharide dự trữ: tinh bột và glycogen
Tinh bột là nguồn dự trữ năng lượng ở thực vật. Nó được cấu tạo từ hai polymer của α-glucose:
amylose — chuỗi dài, không nhánh, cuộn成螺旋状 (cuộn成螺旋状 -> cuộn成螺旋状).
amylopectin — chuỗi có nhiều nhánh phụ.
Glycogen là nguồn dự trữ năng lượng ở động vật. Nó giống amylopectin nhưng có nhiều nhánh hơn, nên có thể bị phân hủy nhanh chóng khi cần năng lượng.
Những kho lưu trữ này phù hợp tốt với chức năng của chúng: chúng nhỏ gọn, không tan (nên không rời khỏi tế bào), và không làm thay đổi thế nước của tế bào (nên không hút nước vào qua thẩm thấu). Nhiều nhánh tạo ra nhiều đầu cuối, giúp glucose có thể được thêm hoặc loại bỏ nhanh chóng.
Hạt tinh bột thật bên trong củ khoai tây, được nhuộm bởi iodine. Mỗi hạt là một gói đặc, không tan chứa amylose và amylopectin — hãy chú ý tỷ lệ: những hạt lớn nhất chỉ rộng khoảng 0,1 mm
Cellulose
Cellulose được làm từ β-glucose. Do dạng β, mỗi glucose thứ hai bị lật ngược, khiến các chuỗi dài và thẳng. Nhiều chuỗi thẳng nằm sát nhau và được giữ chặt bởi liên kết hydro thành các bó mạnh gọi là microfibrils. Những bó này mang lại sức mạnh cho thành tế bào thực vật và ngăn tế bào bị vỡ.
Hình dạng phù hợp với chức năng: amylose cuộn lại và amylopectin/glycogen phân nhánh (để lưu trữ compact), trong khi chuỗi cellulose thẳng xếp thành sợi chắc chắn
Explore · Khám phá
Condensation and hydrolysis · Phản ứng ngưng tụ và thủy phân
Step through how two sugars join. Condensation removes one water to make the bond; hydrolysis is the reverse — adding water splits it again. · Bước qua cách hai đường liên kết. Tạo liên kết loại bỏ một phân tử nước để tạo liên kết; thủy phân là quá trình ngược lại — thêm nước sẽ làm gãy nó ra.
A triglyceride 甘油三酯 is the main fat or oil. It is non-polar 非极性 and hydrophobic 疏水 (it does not mix with water). It is made from one glycerol 甘油 molecule joined to three fatty acids 脂肪酸 by ester bonds 酯键. Each ester bond forms by condensation, so three water molecules are removed.
Fatty acids are of two kinds:
saturated 饱和 — no carbon–carbon double bonds 双键; these fats are usually solid.
unsaturated 不饱和 — one or more double bonds; these oils are usually liquid.
Triglycerides make a good long-term energy store: they release about twice as much energy per gram as carbohydrates, they are insoluble, and they store little extra mass because they hold no water. Under the skin they also give insulation 隔热 and protect the organs.
Phospholipids
A phospholipid 磷脂 is like a triglyceride, but one fatty acid is replaced by a phosphate 磷酸 group. This gives the molecule two ends with different behaviour:
a hydrophilic 亲水 ("water-loving") polar 极性 phosphate head.
two hydrophobic ("water-fearing") fatty acid tails.
This split personality is why phospholipids form the membranes around cells.
Tiếng Việt
Triglycerides
Một triglyceride là chất béo hoặc dầu chính. Nó không phân cực và kỵ nước (không hòa tan trong nước). Nó được tạo thành từ một phân tử glycerol liên kết với ba axit béo bởi liên kết este. Mỗi liên kết este hình thành qua phản ứng ngưng tụ, vì vậy ba phân tử nước bị loại bỏ.
Một glycerol cộng ba đuôi axit béo; đuôi thẳng là bão hòa, đuôi có góc bẻ là không bão hòa
Axit béo có hai loại:
bão hòa — không có liên kết đôi carbon–carbon; các chất béo này thường ở thể rắn.
không bão hòa — có một hoặc nhiều liên kết đôi; các loại dầu này thường ở thể lỏng.
Triglyceride tạo thành nguồn dự trữ năng lượng lâu dài tốt: chúng giải phóng khoảng gấp đôi năng lượng mỗi gam so với carbohydrate, chúng không tan, và chúng dự trữ ít khối lượng dư thừa hơn vì không chứa nước. Dưới da chúng còn cung cấp sự cách nhiệt và bảo vệ các cơ quan.
Phospholipids
Một phospholipid giống như một triglyceride, nhưng một axit béo được thay thế bằng một nhóm phosphate. Điều này tạo cho phân tử hai đầu có hành vi khác nhau:
một đầu phosphate polarhydrophilic ("yêu nước").
hai đuôi axit béo hydrophobic ("e ngại nước").
Tính cách kép này là lý do phospholipid tạo thành màng bao quanh tế bào.
Các đầu hydrophilic hướng về phía nước; các đuôi hydrophobic ẩn bên trong, tạo thành lớp kép
Explore · Khám phá
Building a triglyceride · Xây dựng triglyceride
Watch one glycerol join three fatty acids. Each ester bond forms by condensation, removing one water — three bonds, three waters. · Xem một glycerol liên kết với ba acid béo. Mỗi liên kết ester hình thành qua quá trình tạo liên kết, loại bỏ một nước — ba liên kết, ba phân tử nước.
describe and draw the general structure of an amino acid and the formation and breakage of a peptide bond
explain the meaning of the terms primary structure, secondary structure, tertiary structure and quaternary structure of proteins
describe the types of interaction that hold protein molecules in shape: • hydrophobic interactions • hydrogen bonding • ionic bonding • covalent bonding, including disulfide bonds
state that globular proteins are generally soluble and have physiological roles and fibrous proteins are generally insoluble and have structural roles
describe the structure of a molecule of haemoglobin as an example of a globular protein, including the formation of its quaternary structure from two alpha (α) chains (α–globin), two beta (β) chains (β–globin) and a haem group
relate the structure of haemoglobin to its function, including the importance of iron in the haem group
describe the structure of a molecule of collagen as an example of a fibrous protein, and the arrangement of collagen molecules to form collagen fibres
relate the structures of collagen molecules and collagen fibres to their function
Tiếng Việt
mô tả và vẽ cấu trúc chung của một axit amin cũng như sự hình thành và phá vỡ của liên kết peptid
giải thích ý nghĩa của các thuật ngữ cấu trúc sơ cấp, cấu trúc thứ cấp, cấu trúc bậc ba và cấu trúc bậc bốn của protein
mô tả các loại tương tác giữ cho phân tử protein có hình dạng: • tương tác kỵ nước • liên kết hydro • liên kết ion • liên kết cộng hóa trị, bao gồm liên kết disulfide
nêu rằng protein cầu thường tan và có vai trò sinh lý, còn protein sợi thường không tan và có vai trò cấu trúc
mô tả cấu trúc của một phân tử hemoglobin như một ví dụ về protein cầu, bao gồm sự hình thành cấu trúc bậc bốn từ hai chuỗi alpha (α) (α-globin), hai chuỗi beta (β) (β-globin) và một nhóm heme
liên hệ cấu trúc của hemoglobin với chức năng của nó, bao gồm tầm quan trọng của sắt trong nhóm heme
mô tả cấu trúc của một phân tử collagen như một ví dụ về protein sợi, và sự sắp xếp của các phân tử collagen để tạo thành sợi collagen
liên hệ cấu trúc của các phân tử collagen và sợi collagen với chức năng của chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Amino acids and the peptide bond
Proteins are polymers of amino acids 氨基酸. Every amino acid has the same general structure around a central carbon atom: an amino group 氨基 (–NH₂), a carboxyl group 羧基 (–COOH), a hydrogen atom, and a variable side chain 侧链 (the R group). The R group is different in each amino acid.
Two amino acids join by condensation. The bond formed between the amino group of one and the carboxyl group of the next is a peptide bond 肽键, and a water molecule is removed. Many amino acids joined this way make a polypeptide 多肽. Adding water (hydrolysis) breaks a peptide bond.
Four levels of protein structure
Level
What it means
primary structure 一级结构
the order of amino acids in the chain
secondary structure 二级结构
local shapes — the α-helix 螺旋 and the β-pleated sheet 折叠片 — held by hydrogen bonds
tertiary structure 三级结构
the whole chain folded into a precise 3-D shape
quaternary structure 四级结构
two or more polypeptide chains joined into one protein
The folded shape is held together by four kinds of interaction between R groups:
hydrophobic interactions 疏水作用 (non-polar R groups cluster away from water).
hydrogen bonding.
ionic bonds 离子键 (between charged R groups).
covalent bonding, including strong disulfide bonds 二硫键.
Globular and fibrous proteins
globular proteins 球状蛋白质 fold into a rounded shape, are usually soluble 可溶, and do jobs in the body (for example enzymes and haemoglobin).
fibrous proteins 纤维状蛋白质 form long strands, are usually insoluble, and give structure and support (for example collagen).
Haemoglobin — a globular protein
Haemoglobin 血红蛋白 carries oxygen 氧气 in red blood cells. It has a quaternary structure made of four polypeptide chains: two alpha (α-globin) chains and two beta (β-globin) chains. Each chain holds a haem group 血红素. At the centre of each haem group is an iron 铁 atom, and this is where one oxygen molecule binds. Four chains mean one haemoglobin molecule can carry four oxygen molecules.
Collagen — a fibrous protein
Collagen 胶原蛋白 gives strength to skin, tendons 肌腱, bone and blood vessel walls. One collagen molecule is three polypeptide chains wound tightly around each other in a triple strand, held by hydrogen bonds. Many of these molecules lie side by side, slightly staggered, and are cross-linked into thick fibres 纤维. The staggered, cross-linked arrangement makes collagen very strong when pulled.
Tiếng Việt
Amino acids và liên kết peptide
Proteins là polymer của amino acids. Mọi amino acid đều có cùng cấu trúc tổng quát xung quanh một nguyên tử carbon trung tâm: một nhóm amino (–NH₂), một nhóm carboxyl (–COOH), một nguyên tử hydro, và một chuỗi bên biến đổi (nhóm R). Nhóm R khác nhau ở mỗi amino acid.
Hai amino acid liên kết bằng phản ứng ngưng tụ. Liên kết hình thành giữa nhóm amino của cái này và nhóm carboxyl của cái kia là liên kết peptide, và một phân tử nước bị loại bỏ. Nhiều amino acid liên kết theo cách này tạo thành polypeptide. Thêm nước (thủy phân) sẽ phá vỡ liên kết peptide.
Mỗi amino acid đều có một nhóm amin, một nhóm carboxyl và một nhóm R; hai amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptid
Bốn cấp độ cấu trúc protein
Cấp độ
Ý nghĩa
cấu trúc bậc nhất
thứ tự các amino acid trong chuỗi
cấu trúc bậc hai
hình dạng cục bộ — α-helix và tấm β gợn sóng — được giữ bởi liên kết hydro
cấu trúc bậc ba
toàn bộ chuỗi gấp lại thành hình dạng 3-D chính xác
cấu trúc bậc tư
hai hoặc nhiều chuỗi polypeptide liên kết để tạo thành một protein
Bốn cấp độ: cấu trúc bậc nhất → bậc hai → bậc ba → bậc tư
Hình dạng gấp được giữ chặt bởi bốn loại tương tác giữa các nhóm R:
tương kỵ nước (các nhóm R không phân cực tụ tập tránh xa nước).
liên kết hydro.
liên kết ion (giữa các nhóm R mang điện tích).
liên kết cộng hóa trị, bao gồm cả liên kết disulfide mạnh.
Protein cầu và protein sợi
protein cầu gấp lại thành hình dạng tròn, thường tan trong nước, và thực hiện các chức năng trong cơ thể (ví dụ: enzyme và hemoglobin).
protein sợi tạo thành các sợi dài, thường không tan trong nước, và cung cấp cấu trúc cũng như sự hỗ trợ (ví dụ: collagen).
Hemoglobin — một protein cầu
Hemoglobin vận chuyển oxy trong tế bào hồng cầu. Nó có cấu trúc bậc tư gồm bốn chuỗi polypeptide: hai chuỗi alpha (α-globin) và hai chuỗi beta (β-globin). Mỗi chuỗi chứa một nhóm heme. Ở trung tâm mỗi nhóm heme là một nguyên tử sắt, và đây là nơi một phân tử oxy liên kết. Bốn chuỗi có nghĩa là một phân tử hemoglobin có thể vận chuyển tối đa bốn phân tử oxy.
Một phân tử hemoglobin thực tế, được xác định từ dữ liệu tia X. Đếm số lượng: hai chuỗi alpha (màu đỏ), hai chuỗi beta (màu xanh lam), và mỗi chuỗi chứa một nhóm heme màu xanh lá — vậy tổng cộng có bốn phân tử oxy
Collagen — một protein sợi
Collagen mang lại sức mạnh cho da, gân, xương và thành mạch máu. Một phân tử collagen gồm ba chuỗi polypeptide quấn chặt lấy nhau thành một sợi ba, được giữ bởi liên kết hydro. Nhiều phân tử này nằm sát cạnh nhau, hơi lệch pha, và được liên kết chéo thành các sợi dày. Cấu trúc lệch pha và liên kết chéo làm cho collagen rất bền khi bị kéo.
Explore · Khám phá
The four levels of protein structure · Bốn cấp độ cấu trúc protein
Build a protein up one level at a time: sequence → local shapes → a folded 3-D shape → several chains joined. · Xây dựng protein từng cấp độ một: trình tự → cấu trúc cục bộ → hình dạng 3-D gấp cuộn → nhiều chuỗi liên kết.
explain how hydrogen bonding occurs between water molecules and relate the properties of water to its roles in living organisms, limited to solvent action, high specific heat capacity and latent heat of vaporisation
Tiếng Việt
giải thích cách liên kết hydro xảy ra giữa các phân tử nước và liên hệ các tính chất của nước với vai trò của nó trong sinh vật sống, giới hạn ở tính chất dung môi, nhiệt dung riêng cao và nhiệt bay hơi ẩn
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Water is a small molecule, but its two O–H bonds are polar: the oxygen end is slightly negative and the hydrogen ends are slightly positive. So one water molecule attracts its neighbours, forming weak hydrogen bonds between them. These hydrogen bonds explain water's useful properties:
solvent action — water is a good solvent 溶剂, so many substances dissolve in it. This lets reactions happen and lets substances be carried around the body.
high specific heat capacity 比热容 — water needs a lot of energy to warm up, so its temperature stays steady. This protects living things from quick temperature changes.
latent heat of vaporisation 汽化潜热 — water needs a lot of energy to evaporate 蒸发. So when water evaporates (for example as sweat dries), it carries away a lot of heat and cools the body.
Tiếng Việt
Nước là một phân tử nhỏ, nhưng hai liên kết O–H của nó là phân cực: đầu oxygen mang điện tích âm nhẹ và đầu hydro mang điện tích dương nhẹ. Vì vậy, một phân tử nước hút các phân tử lân cận, tạo ra các liên kết hydro yếu giữa chúng. Các liên kết hydro này giải thích các tính chất hữu ích của nước:
tính chất dung môi — nước là một dung môi tốt, nên nhiều chất tan trong đó. Điều này giúp các phản ứng xảy ra và giúp vận chuyển các chất khắp cơ thể.
nhiệt dung riêng lớn — nước cần nhiều năng lượng để tăng nhiệt độ, nên nhiệt độ của nó ổn định. Điều này bảo vệ sinh vật khỏi những thay đổi nhiệt độ nhanh chóng.
nhiệt bay hơi ẩn — nước cần nhiều năng lượng để bay hơi. Vì vậy, khi nước bay hơi (ví dụ: mồ hôi khô đi), nó mang theo nhiều nhiệt lượng và làm mát cơ thể.
Nước là phân cực (oxygen δ−, hydro δ+), nên các phân tử hút lẫn nhau qua liên kết hydro — lý do cho tất cả các tính chất nêu trên
Explore · Khám phá
Why water is polar · Tại sao nước có tính phân cực
Tap each part. Oxygen pulls the shared electrons closer, so it is slightly negative and the hydrogens slightly positive — and these opposite charges form hydrogen bonds. · Chạm vào từng phần. Oxygen kéo electron dùng chung lại gần hơn, nên nó mang điện tích âm nhẹ và hydro mang điện tích dương nhẹ — các điện tích trái dấu này tạo thành liên kết hydro.
Learn each food test as reagent + positive result + colour change (Benedict's → brick-red; iodine → blue-black; biuret → purple; emulsion → white).
Benedict's detects reducing sugars; for a non-reducing sugar you must hydrolyse with acid first, then re-test.
Name the bond precisely: glycosidic (carbohydrates), ester (lipids), peptide (proteins) — all made by condensation (water removed).
Link structure to function: cellulose (straight chains, H-bonds → strong), glycogen/starch (branched/coiled → compact store).
For proteins, name the bond at each level: primary (peptide), secondary (hydrogen), tertiary (R-group interactions), quaternary.
Tiếng Việt
Học từng kiểm nghiệm thức ăn theo công thức: thuốc thử + kết quả dương tính + sự thay đổi màu sắc (Benedict's → đỏ gạch; iodine → xanh đen; biuret → tím; nhũ tương → trắng).
Benedict's phát hiện đường khử; đối với đường không khử, bạn phải thủy phân bằng axit trước, sau đó kiểm tra lại.
Đặt tên chính xác cho liên kết: glycosidic (carbohydrate), ester (lipid), peptid (protein) — tất cả đều được tạo ra qua quá trình ngưng tụ (loại bỏ nước).
Liên kết cấu trúc với chức năng: cellulose (chuỗi thẳng, liên kết H → bền), glycogen/tinh bột (nhánh/xoắn → lưu trữ gọn gàng).
Đối với protein, đặt tên liên kết ở mỗi cấp độ: bậc nhất (peptid), bậc hai (hydro), bậc ba (tương tác nhóm R), bậc tư.
Interactive lessons on this topic · Bài học tương tác về chủ đề này
Work through it step by step, with instant-check exercises. · Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Chọn một môn và trang sẽ điều hướng theo — ghi chú, tài liệu, video và bài tập đều mở ở đó.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Nhập để tìm ghi chú, bài học, mã, từ vựng và câu hỏi đề thi cũ trên mọi môn học.
