bài giảng hóa sinh chương 1 sinh học tế bào và hóa sinh

Các nguyên tố sinh học Nước và vai trò trong cơ thể sống Axit, Bazơ và pH Các hợp chất Carbon... Các nguyên t ố sinh h ọ c• Nguyên tố sinh học là những nguyên tố có trong thành phần hó

Các nguyên tố sinh học

Nước và vai trò trong cơ thể sống

Axit, Bazơ và pH

Các hợp chất Carbon

Các nguyên t ố sinh h ọ c

• Nguyên tố sinh học là những nguyên tố có trong thành phần hóa

học của cơ thể sống và có vai trò sinh học nhất định

• Trong số 92 nguyên tố có trong tự nhiên, có 16 nguyên tố thường

được sử dụng để tạo cơ thể Trong số 16 nguyên tố đó có 6 nguyên

tố chiếm 99% khối lượng cơ thể

• Các nguyên tố này trong cơ thể tồn tại với tỷ lệ rất khác nhau, mặc

• Các nguyên tố này trong cơ thể tồn tại với tỷ lệ rất khác nhau, mặc

dù chúng có rất nhiều trong môi trường tự nhiên

• Chia làm 2 nhóm lớn

– Nguyên t ố l ươ ng l ớ n ( đ a l ượ ng): chi ế m t ỉ l ệ cao trong c ơ th ể , tham gia xây d ự ng t ế bào và mô; các quá trình chuy ể n hóa.

– Nguyên t ố l ượ ng nh ỏ (vi l ươ ng): chi ế m t ỉ l ệ th ấ p, đ ôi khi ch ỉ ở d ạ ng v ế t;

đ óng vai trò quan tr ọ ng trong các ho ạ t độ ng s ố ng Vd: Zn ++ ho ạ t hóa

m ộ t s ố enzyme; I tham gia vào t ạ o hormon giáp tr ạ ng; Fe ++ tham gia t ạ o helmoglobin c ủ a h ồ ng c ầ u, …

O

C

18%

10%

3% 2%

Hàm lượng các

nguyên tố (%)

30

40

50

60

70

C

N Ca

P H

10%

3% 2%

1%

10

20

30

• Các nguyên t ố hĩa h ọ c khác chi ế m kho ả ng 1%; K: 0.35%; S: 0.24%; Cl: 0.16%; Mn: 0.15%; Mg: 0.05%; Fe: 0.04%; Cu, Zn,

I ố t o dang 5 v ế t

Hinh Thành ph ầ n và t ỉ l ệ các nguyên t ố sinh h ọ c

Các nguyên t ố hóa h ọ c trong c ơ th ể không ph ả i là t ậ p h ợ p ng ẫ u nhiên mà

m ỗ i nguyên t ố đề u có tính ch ấ t đặ c bi ệ t thích h ợ p làm c ơ s ở cho s ự s ố ng.

N ướ c

• Phần lớn H và O trong

cơ thể sống tồn tại ở

dạng H22O

• H2O chiếm khoảng 70%

của cơ thể

• H2O là phân tử đặc biệt,

đóng vai trò sinh lý

quan trọng

N ướ c - C ấ u t ạ o & Tính ch ấ t

• N ướ c c ấ u t ạ o t ừ 2

nguyên t ử H và 1 nguyên

t ử O

• Liên k ế t c ộ ng hóa tr ị

– Góc liên kết 104.5

• Phân t ử phân c ự c

N ướ c – C ấ u t ạ o và Tính ch ấ t

• Liên k ế t Hydro

– Là một loại tương tác đặc biệt

hình thành giữa một nguyên tử

âm điện và một nguyên tử H

liên kết với một nguyên tử âm

điện khác

– Là liên kết được hình thành

– Là liên kết được hình thành

giữa các phân tử giống nhau

(intermolecularly)hay giữa các

phần khác nhau trong cùng

một phân tử (intramolecularly)

– Mạnh hơn lực val der Vaals,

nhưng yếu hơn lk cộng hóa trị

và liên kết ion

– Tạo cấu trúc không gian cho

các đại phân tử, nhất là

protein và acid nucleic

• N ướ c là dung môi c ự c t ố t: có th ể t ạ o liên k ế t hydro v ớ i các phân c ủ a ch ấ t không tan trong dung môi không

phân c ự c (chloroform, hexan,…)

Tr ạ ng thái N ướ c Đ á

• Các phân t ử phân b ố trong m ộ t c ấ u

trúc m ạ ng l ướ i chu ẩ n.

– Hai nguyên t ử Oxy cách đề u nhau

0.267nm – 1 phân t ử n ướ c liên k ế t v ớ i 4 phân t ử

n ướ c xung quanh  (H2O)5

• N ướ c đ á có t ỷ tr ọ ng nh ẹ h ơ n n ướ c

l ỏ ng

N ướ c đ á

• N ướ c ở 4 o C có t ỉ tr ọ ng l ớ n nh ấ t,

1g/cm 3

N ướ c l ỏ ng

N ướ c ở

4 o C

N ướ c trong c ơ th ể s ố ng

• Dung môi hòa tan nhiều hợp

chất của tế bào, kể cả những

đại phân tử như protein

– Phân t ử n ướ c bao quanh các

đạ i phân t ử  tr ạ ng thái sol

– Khi các đạ i phân t ử liên k ế t

v ớ i nhau t ạ o nên mang l ướ i

v ớ i nhau t ạ o nên mang l ướ i

th ư a h ạ n ch ế s ự chuy ể n độ ng

c ủ a các phân t ử tan  trang

thái gel

• Sol ↔Gel

– Hi ệ n t ượ ng đ ông máu

• Nguyên sinh chất tế bào là

dạng gel

S ự hòa tan các đạ i phân t ử trong n ướ c

Vitamin A

Axit, Baz ơ và pH

• Axit là ch ấ t cho H +

HCl → H + + Cl

-• Baz ơ là ch ấ t nh ậ n H +

NaOH → Na + + OH

-NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH

-• pH = -lg[H + ]

[H + ]: n ồ ng độ ion H + trong dung d ị ch, mol/L

• pH bi ế n thiên t ừ 0 -14

– N ướ c tinh khi ế t: pH = 7 – Dung d ị ch axit: pH < 7 – Dung d ị ch baz ơ : pH > 7

• Axit m ạ nh phân ly hoàn toàn; axit

• H2O là phân t ử l ưỡ ng tính

H2O ↔ H + + OH

-H + + H2O → H3O + (ion hydroxon)

• N ướ c tuy ệ t đố i: [H + ] ~ [OH - ]; khi

có ion hòa tan s ẽ làm m ấ t cân

b ằ ng gi ữ a các ion H + và OH

-• Axit làm t ă ng H +

• Baz ơ làm t ă ng OH

-• Axit m ạ nh phân ly hoàn toàn; axit

y ế u phân ly không hòa toàn

– HNO3  H + + NO3

-– H2CO3 ↔ H + + HCO3

-• H ằ ng s ố phân li axit

HA(aq) + H2O(l) ⇌ H3O + (aq) + A - (aq)

Dung d ị ch đệ m

• Dung d ị ch đệ m là dung d ị ch ch ứ a các ch ấ t có kh ả n ă ng

gi ữ pH c ủ a dung dich không thay đổ i ngay ca khi thêm axit ho ặ c baz ơ

– Hỗn hợp {Axit yếu + muối bazơ liên hợp} (thường gặp)

• Quá trình sinh h ọ c ph ụ thu ộ c vào pH c ủ a môi tr ườ ng

 xu th ế gi ữ pH t ế bào ổ n đị nh t ạ i giá tr ị t ố i ư u  h ệ

đệ m sinh h ọ c

• M ộ t s ố dung d ị ch đệ m có m ặ t trong c ơ th ể s ố ng

Các h ợ p ch ấ t Carbon

• Carbon chiếm 85% khối lượng Từ nguuyên tố carbon tạo ra hàng

trăm hợp chất khác nhau, đóng vai trò đặc trưng quan trọng trong

mọi sự chuyển hóa gọi là hệ thống nền carbon

• Các hợp chất carbon trong cơ thể là hợp chất hữu cơ; có > 2000 HCHC

• Mỗi nguyên tử carbon góp 4e ở lớp ngoài cùng để tạo liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử H, O, N, C

hóa trị với các nguyên tử H, O, N, C

• Năng lượng liên kết của C với các hợp chất khác rất lớn nên tạo nên các hợp chất bền vững

• Các đại phân tử trong tế bào có thành phần như sau:

C H O N P S Hydratcacbon

Lipid, axit nucleic

Protein

Hydrocarbon

Phân t ử Methan, CH4

Nguyên t ử C có 1

proton và 6 electron

Nguyên t ử H có 1

proton và 1 electron

proton và 6 electron

Phân t ử Ethan, C2H4

Phân t ử Acetylen, C2H2