David L Nelson and Michael M Cox LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Sixth Edition BÀI.1 CƠ SỞ SINH HĨA HỌC © 2016 PGS.TS BÙI VĂN LỆ Sự sống chia thành giới (Kingdoms) Sinh vật sống đa dạng chia sẻ đặc tính hóa học phổ biến -Sinh hóa học mơn học khảo sát phân tử phản ứng hóa học sống - Sinh hóa học dùng ngơn ngử hóa học giải thích sinh học mức độ phân tử - Cơ sở sinh hóa học dựa tảng: tế bào, hóa học, vật lý, di truyền tiến hóa 1.1 Cơ sở tế bào Tế bào đơn vị cấu trúc chức sinh vật sống Tính chất chung tế bào sống Tất tế bào bao quanh màng sinh chất ; có dung dịch bào tương chứa chất biến dưỡng, coezyme, ion vơ enzyme ; có gen chứa chứa nhân (tế bào eukaryote) thể hạch nhân (vi khuẩn cổ vi khuẩn) Có ba lĩnh vực phân biệt sống Các sinh vật tự dưỡng (Phototrophs) sử dụng ánh sáng mặt trời để hoạt động ; sinh vật hóa dưỡng (Chemotrophs) oxi hóa dạng nhiên liệu, chuyển điện tử đến chất nhận điện tử: hợp chất vô cơ, hữu oxy phân tử Các phân tử DNA đơn đảm nhiệm liên tục mặt di truyền Sự bắt cặp bổ sung mạch DNA A: deoxyadenylate G: deoxyguanylate C: deoxycytidylate T: deoxythymidylate Một phân tử DNA đơn vi khuẩn E coli chứa khoảng 10 triệu đơn phân (deoxyribonucleotides) Cấu trúc DNA cho phép chép sửa chữa cách trung thục gần hồn hảo Thơng tin di truyền mã hóa trình tự loại deoxyribonucleotide DNA Phân tử DNA xoắn đôi chứa mẫu bên dùng để nhân đơi sửa sai cho thân Các trình tự acid amin protein, mã hóa DNA gen cho protein đó, tạo cấu trúc khơng gian ba chiều - q trình phụ thuộc vào điều kiện môi trường Các đại phân tử riêng lẻ với lực đặc hiệu với đại phân tử khác tự tập hợp thành phức hợp phân tử Mạch thẳng DNA mã hóa cho protein có cấu trúc chiều Sự gấp cuộn protein vào cấu trạng phù hợp chúngđược hỗ trợ phân tử chaperone, có vai trị xúc tác cho trình cách giảm thiểu gấp cuộn sai Một cấu trạng phù hợp, protein liên kết với protein khác, hay với acid nucleic hay lipid, để tạo nên phúc hợp đại phân tử nhiễm sắc thể, ribosome, màng DNA to RNA to protein (hexokinase) 1.5 Cơ sở tiến hóa Những đột biến khơng di truyền tạo sinh vật thích nghi tốt tổ sinh thái hệ sau ưu tiên chọn lọc Quá trình đột biến chọn lọc tảng thuyết tiến hóa Darwin Thuyết dẫn dắt từ tế bào đến thể sinh vật đại giải thích giống tất sinh vật sống Các biến đổi thông tin di truyền cho phép diễn q trình tiến hóa Các đột biến có hại hay chí gây chết sinh vật Đơi đột biến lại giúp sinh vật tế bào tồn tốt môi trường Sự tồn cá thể thích nghi áp lực chọn lọc Sự sống có nguồn gốc từ 3,5 tỷ năm trước, hầu hết với hình thành ngăn bao bọc màng có chứa phân tử RNA tự chép Những ngăn tế bào sinh gần lỗ thoát nhiệt đáy đại dương phản ứng sét nhiệt độ cao lên phân tử đơn giản bầu khí CO2, NH3 Vai trò xúc tác di truyền thực genom RNA thực protein DNA Các phân tử sinh học xuất từ q trình tiến hóa hóa học RNA tiến chất có liên quan gen chất xúc tác To simulate lightening To simulate primitive atmospheric conditions Sự tổng hợp vô sinh phân tử sinh học A possible “RNA world” scenario Các tế bào eukaryote có khả quang hợp phosphoryl hóa oxy hóa trừ vi khuẩn nội cộng sinh Trong sinh vật đa bào, kiểu tế bào biệt hóa chuyên hóa nhiều chức cần thiết cho sống sinh vật Kiến thức trình tự nucleotide hồn chỉnh gen sinh vật từ nhánh khác phát sinh loài cho thấy hiểu biết thấu đáo q trình tiến hóa tạo nhiều hội y học chữa bệnh cho người Landmarks of evolution of life on earth Tế bào eukaryote tiến hóa từ tế bào prokaryote qua nhiều giai đoạn Sự tiến hóa tế bào eukaryote theo thuyết nội cộng sinh ... Cơ sở sinh hóa học dựa tảng: tế bào, hóa học, vật lý, di truyền tiến hóa 1. 1 Cơ sở tế bào Tế bào đơn vị cấu trúc chức sinh vật sống Tính chất chung tế bào sống Tất tế bào bao quanh màng sinh. .. racemic mixtures 1. 3 Cơ sở vật lý Các tế bào sinh vật sống cần phải hoạt động để tồn sinh sản (các trình cần phải cung cấp lượng) Some energy interconversions in living organisms Các sinh vật sống... tế bào bị 1. 2 Cơ sở hóa học Các nguyên tố thiết yếu sống Chính nhờ vào linh hoạt liên kết mà carbon sinh dãy rộng carbon - khung carbon với nhóm chức khác nhau; nhóm tạo cho phân tử sinh học tính