David L Nelson and Michael M Cox LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Sixth Edition BÀI NƯỚC © 2016 PGS.TS BÙI VĂN LỆ Nước chiếm 50 –95% trọng lượng tế bào, ion Na+, K+ Ca2+ chiếm khoảng 1% 2.1 Các tương tác yếu hệ dung dịch nước Nước có điểm đơng đặc, độ sôi nhiệt bốc cao hầu hết dung mơi khác Sự tích điện khác H O làm cho nước trở thành phân tử phân cực cao, có khả hình thành liên kết hydro với với chất tan khác Các liên kết hydro yếu, chủ yếu liên kết tỉnh điện (electrostatic) yếu liên kết cộng hóa trị Hydrogen bond Ice: Hydrogen bonds are stable Liquid water: Hydrogen bonds break and re-form Nối hydrogen nước đá Các liên kết hydrogen hệ thống sinh học Nước đá: 4H-nối/ phân tử H2O Nước lỏng: 3.4 H-nối/ phân tử H2O Các liên kết hydrogen sinh học quan trọng oriented to maximize electrostatic interaction can hold two H-bonded molecules or groups in a specific geometric arrangement Directionality of the hydrogen bond Tính chất phân cực điện tích số phân tử sinh học nước Đệm phosphate: Chứa cặp acid -base liên hợp yếu H2PO4- / HPO42H2PO4- H+ + HPO42Với pKa = 7,2, đệm phosphate đệm tốt cho máu Mặc dù pH máu 7,4 tốt khả hệ thống đệm nồng độ H2PO4- HPO42- máu thấp để có ảnh hưởng chủ đạo Thay vào hệ thống phosphate đệm quan trọng chất lỏng nội bào, dịch ngoại bào Do pH bình thường dịch tế bào xấp xỉ 7,2 nên diện hỗn hợp H2PO4- HPO42- cân phân tử Mặc dù tế bào chứa acid khác chất không quan trọng đệm phosphaste Đệm bicarbonate Đây đệm quan trọng máu, phổi thận gồm có ba thành phần: Trước hết CO2 phản ứng với nước để hình thành acid carbonic: CO2 + H2O H2CO3 Sau H2CO3 phân ly thành ion H+ HCO3H2CO3 H+ + HCO3Trong máu, nồng độ H2CO3 thấp nên phương trình viết lại đơn giản sau: CO2 + H2O H+ + HCO3Đệm bicarbonate có pKa = 6,1 Tỉ lệ [HCO3-] / [CO2] cần để trì đệm pH=7,4 Ngồi ra, đệm bicarbonate cịn điều hịa thận Nếu nồng độ bicarbonate giảm thận loại bỏ H+ khỏi máu, thay đổi cân phía bên phải làm tăng [HCO3-] Acid carbonic trình cung cấp thêm cách hydrate hóa CO2, sản phẩm thải trình biến dưỡng tế bào Khi lượng HCO3- thừa nhiều [HCO3-] giảm CO2 hình thành Vì CO2 thừa tỏa nên tỷ lệ HCO3- / CO2 trì khơng đổi Đệm protein: protein nguồn khả đệm đáng kể cấu tạo amino acid liên kết với liên kết peptide Protein chứa số nhóm có khả ion hóa chuỗi bên cho nhận proton (Histidine) Phân tử protein có mặt với nồng độ đáng kể thể sinh vật nên chúng đệm mạnh Ví dụ: Hemoglobin protein vận chuyển oxygen, có nhiều hồng cầu Nhờ vào cấu trúc nồng độ cao tế bào mà hemoglobin đóng vai trị ổn định pH máu Ngồi máu cịn có albumin huyết protein khác histidine pKa = 6.0 pH tối ưu vài enzym 2.4 Nước tác nhân • Nước vừa dung môi cho phản ứng biến dưỡng diễn vừa tác nhân nhiều q trình sinh hóa học bao gồm thủy phân, kết hợp phản ứng oxy hóa khử Water as a reactant 2.5 Sự thích nghi mơi trường nước sinh vật ... cặp acid -base liên hợp yếu H2PO4- / HPO42H2PO4- H+ + HPO42Với pKa = 7 ,2, đệm phosphate đệm tốt cho máu Mặc dù pH máu 7,4 tốt khả hệ thống đệm nồng độ H2PO4- HPO 42- máu thấp để có ảnh hưởng... ba thành phần: Trước hết CO2 phản ứng với nước để hình thành acid carbonic: CO2 + H2O H2CO3 Sau H2CO3 phân ly thành ion H+ HCO3H2CO3 H+ + HCO3Trong máu, nồng độ H2CO3 thấp nên phương trình... + A- HA + H2O H3O+ + A- Strong acids completely dissolve in H2O (H+Cl-) Weak acids don’t completely dissolve in H2O [A-] [H+] K= O [HA] H2PO4(acid) O HPO 42- + H+ (base) P OH [HPO 42- ] [H+] = 1.51