bài giảng sinh học đại cương về công nghệ hóa dầu và công nghệ hóa hữu cơ

1 SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Công nghệ hóa dầu Công nghệ hóa hữu cơ 2 Khái niệm về công nghệ sinh học Sinh học phân tử Hóa sinh Phôi học Sinh học tế bào Di truyền học CNSH Nghiên cứu về sự phát triển của phôi Là ngành khoa học nghiên cứu tính di truyền và sự biến dị trong các cơ thể sống Nghiên cứu tế bào về đặc tính hóa lý, cấu trúc, các cơ quan trong tế bào, các môi tương quan giữa tế bào với môi trường, chu trình sống, phân chia và chết đi Nghiên cứu về các quá trình hóa học trong các cơ thể sống, đặc biết quan tâm đến cấu trúc và chức năng của các thành phần tế bào Nghiên cứu về sinh học ở cấp độ phân tử, mối tương quan giữa các hệ thống khác nhau của tế bào, bao gồm các tương tác giữa DNA, RNA và protein; điều hòa các mối tương tác Công nghệ sinh học: bất cứ một kỹ thuật nào sử dụng các hệ thống sinh học, các cơ thể sống hoặc các dẫn xuất của nó để tạo ra hoặc thay đổi các sản phẩm hoặc các quá trình cho mục đích riêng được xem là công nghệ sinh học. 3 Mối quan hệ giữa công nghệ sinh học và dầu mỏ  Quá trình khai thác và sản xuất dầu mỏ: xác định và mô tả tính chất của các nguồn hydrocacbon một cách đặc hiệu.  Nâng cấp chất lượng dầu: - Tăng giá trị năng lượng của dầu - Tăng khả năng vận chuyển của dầu - Giảm khả năng ô nhiễm khi sử dụng các sản phẩm từ dầu - Tăng khả năng tách và recovery dầu  Xử lý giếng dầu: - Giảm quá trình đóng cặn - Giảm quá trình hydrate hóa - Giảm quá trình ăn mòn  Xử lý rò rỉ, ô nhiễm và tràn dầu  Các ứng dụng mới của các vi sinh chịu được các môi trường khắc nghiệt 4 Ưu - nhược điểm  Ưu điểm: - Thân thiện với môi trường - Tiến hành trong các điều kiện làm việc nhẹ nhàng (áp suất, nhiệt độ, pH) - Rẻ tiền  Nhược điểm: - Các họat động sinh học trong các nguồn dầu chưa được nghiên cứu một cách sâu sắc. - Các con đường năng lượng và tốc độ phản ứng. - Tốc độ phản ứng cần thiết đạt được trong các lò phản ứng sinh học để đủ tiêu chuẩn cho các sản phẩm thương mại. 5 SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Chương I: Khái niệm chung về tế bào và vi sinh vật (VSV) 6 Khái niệm về tế bào  Khái niệm: tế bào - là đơn vị cơ bản của tất cả các vật liệu sống - là một hệ thống sống Chuyển hóa Sinh sản Biệt hóa Trao đổi thông tin Tiến hóa  Chức năng của tế bào - Nhà máy hóa học - Phương tiện mã hóa  Cấu trúc tế bào - Màng tế bào - Thành tế bào - Tế bào chất: nước, các đại phân tử, ribosome, các phân tử hữu cơ nhỏ (tiền chất của các đại phân tử) và các ion vô cơ. 7 Các đặc tính phổ biến của tế bào sống 8 Tế bào nhân sơ (Prokaryot) Tế bào nhân chuẩn (Eukaryot) 9 Phân loại tế bào 10 a- Lactococcus lactics e- Tế bào tảo xanh b- Methanosarcina f- Tế bào thần kinh của tiểu não c- Tế bào máu g- Tế bào biểu mô d- Trứng h- Tế bào thực vật [...].. .SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Chương II: Các đại phân tử 11 Các liên kết trong các phân tử sinh học Các liên kết đồng hóa trị + Khái niệm: các điện tử được chia sẻ nhiều hoặc ít cân bằng giữa các nguyên tử + Đặc tính: liên kết manh và ở trạng thái bền vững  Các tương tác không đồng hóa trị Liên kết hydro + Khái niệm: liên kết được hình thành giữa các nguyên tử hydro và các nguyên tố mang... màng và dự trữ năng lượng  Polysaccarit: polyme của đường Đóng vai trò dự trữ năng lượng và cacbon, ngoài ra còn tham gia vào cấu trúc thành tế bào  Nước: các đại phân tử cũng như tất cả các phân tử trong tế bào ngập trong nước Nước có đầy đủ các đặc tính để trở thành một dung môi sinh học lý tưởng 14 Đặc tính quan trọng của nước đối với tế bào  Phân cực: giúp hòa tan tốt các phân tử sinh học vốn... tử ra và vào tế bào thông qua màng tế bào chất  Phân cực: thúc đẩy hình thành các liên kết hydro giữa các phân tử và nguyên tử  Phân cực: có vai trò quan trọng trong việc giúp tế bào đẩy các cơ chất không phân cực tụ họp lại với nhau  Phân cực: làm nước có tính kết dính cao Có nghĩa các phân tử nước có xu hướng có ái lực cao với các phân tử khác và hình thành, sắp xếp, bẻ gãy và tái tạo hóa học liên... enzym với cơ chất, kiểm soát việc liên kết các dưới đơn vị của protein để hình thành phân tử dạng họat động  12 Tổng quan về thành phần tế bào  Phân tử Nước Phân trăm trọng lượng khô Phân tử/tế bào Các loại khác nhau Các đại phân tử   Các đại phân tử: 96% trọng lượng khô của tế bào, trong đó protein là đại phân tử phong phú nhất Các monomer (tiền chất tạo nên đại phân tử) Các ion vô cơ 24.610.000... 255.500 660 Các monomer 3.0 350 Axit amin và các tiến chất 0.5 100 Đường và các tiền chất 2 50 Nucleotit và các tiền chất 0.5 200 Các ion vô cơ 1 18 Tổng số 100% 13 Tổng quan về thành phần tế bào (cont.)  Protein: polyme từ các monomer axit amin  Axit nucleic: polyme từ các monomer nucleotit (DNA và RNA) Phong phú sau protein do hàng nghìn ribosome trong mỗi tế bào và các dạng RNA khác (mRNA, tRNA, rRNA)... sau biến tính + Giảm khả năng hòa tan + Giảm khả năng giữ nước + Tăng khả năng tấn công của enzym + Tăng độ nhớt nội tại + Giảm sức căng bề mặt - Các tác nhân làm biến tính Protein + Tác nhân vật lý: nhiệt độ, tia cực tím, + Tác nhân cơ học: nhào, trộn, cán, kéo, dập + Tác nhân hóa học: pH, ion kim loại, dung môi hữu cơ 28 29 Protein (cont.) – Phân loại  - Protein đơn giản: cấu tạo chỉ chứa các axit... với nhiều liên kết được hình thành giữa các phân tử sẽ làm tăng tính ổn định đáng kể và ảnh hưởng đến cấu trúc   Liên kết Van der Waal + Khái niệm:liên kết giữa các nguyên tử có khoảng cách giữa các nguyên tử từ 3-4 A + Đặc tính: đóng vai trò quan trọng trọng liên kết enzym và cơ chất và trong tương tác giứa protein và axit nucleic  Tương tác kị nước + Khái niệm: tồn tại khi các phân tử không phân... Bản chất dung môi + Nồng độ muối trung tính + Nhiệt độ và pH 26 Protein (cont.) – Tính chất  -     Dung dịch keo và sự kết tủa Protein khi hòa tan vào trong nước tạo dung dịch keo Kết tủa protein xảy ra khi: Mất lớp vỏ nước Mất lớp vỏ điện tích Phân loại dạng kết tủa Thuận nghịch: là kết tủa khi tách tác nhân gây kết tủa thì protein quay trở về trạng thái ban đầu (tác nhân: muối trung tính) Bất... tính) Bất thuận nghịch: là kết tủa khi tách tác nhân gây kết tủa thì protein không quay trở về trạng thái ban đầu (tác nhân: ion kim loại nặng) 27 Protein (cont.) – Tính chất  Biến tính - Định nghĩa: Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý (như tia cực tím, sóng siêu âm, các chuyển đông cơ học mạch ), các tác nhân hoá học (như axit, bazơ, tanin ), làm cấu trúc bậc 2,3,4 bị phá huỷ nhưng vẫn giữ nguyên cấu... phần chủ yếu và quyết định trong khẩu phần thức ăn 18 Protein (cont.)- Thành phần  Thành phần: C, H, O, N (1 lượng nhỏ S và các nguyên tố vi lượng Fe, Mn, Mg )  Đơn vị đo: Dalton (Da) = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử cacbon 12  Thành phần cơ bản: axit amin 19 Protein (cont.) – Axit amin  Định nghĩa axit amin:là hợp chất mạch thẳng hoặc mạch vòng, có chứa ít nhất 1 nhóm amin (NH2) và 1 nhóm cacboxyl . 1 SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Công nghệ hóa dầu Công nghệ hóa hữu cơ 2 Khái niệm về công nghệ sinh học Sinh học phân tử Hóa sinh Phôi học Sinh học tế bào Di truyền học CNSH Nghiên cứu về sự phát. trình cho mục đích riêng được xem là công nghệ sinh học. 3 Mối quan hệ giữa công nghệ sinh học và dầu mỏ  Quá trình khai thác và sản xuất dầu mỏ: xác định và mô tả tính chất của các nguồn. sống, phân chia và chết đi Nghiên cứu về các quá trình hóa học trong các cơ thể sống, đặc biết quan tâm đến cấu trúc và chức năng của các thành phần tế bào Nghiên cứu về sinh học ở cấp độ phân