BÁO CÁO SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG CƠ SỞ HÓA SINH HỌC CỦA SỰ SỐNG

BÁO CÁO SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG CƠ SỞ HÓA SINH HỌC CỦA SỰ SỐNG

BÁO CÁO SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG

CƠ SỞ HÓA SINH HỌC CỦA SỰ SỐNG

GVHD : Cô Trần Thị Phương Nhung

Chương 1: Khoa học của sự sống.

Thực vật

-Thực vật trong thiên nhiên rất đa dạng và phong phú.

- Tuy đa dạng nhưng chúng có một số đặc điểm chung:

+ Tự tổng hợp chất hữu cơ

+ Phần lớn không có khả năng di chuyển

+ Phản ứng chậm với các kích thích từ bên ngoài

Động vật.

• Thế giới động vật xung quanh chúng ta vô cùng

đa dạng, phong phú Chúng đa dạng về số loài,

kích thước cơ thể, lối sống và môi trường sống Nhờ sự thích nghi cao với điều kiện sống, động vật phân bố ở khắp các môi trường

• Qua vài tỉ năm tiến hóa, giới động vật vô cùng đa dạng và phong phú với khoảng 1,5 triệu loài đã được phát hiện Bên cạnh những động vật đơn

bào có kích thước hiển vi, còn có các động vật rất lớn như: trai tượng( vỏ dài 1,4m, nặng 250 kg), voi Châu Phi(nặng 4 tấn, cao 3m), cá voi xanh ( nặng 150 tấn, dài 33m)

Vi khuẩn

- Vi khuẩn (tiếng Anh và tiếng La Tinh là bacterium,

số nhiều bacteria) đôi khi còn được gọi là vi trùng,

nó thuộc loại ký sinh trùng.

- Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích

thước nhỏ (kích thước hiển vi) và thường có cấu trúc

tế bào đơn giản không có nhân, bộ khung tế bào

(cytoskeleton) và các bào quan như ty thể và lục lạp.

- Vi khuẩn là nhóm hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới Chúng hiện diện khắp nơi trong đất, nước và ở dạng cộng sinh với các sinh vật khác.

- Hầu hết vi khuẩn có kích thước nhỏ, thường chỉ khoảng 0.5-5.0 μm, có vách tế bào, như ở tế bào thực vật và

nấm, nhưng với thành phần cấu tạo rất khác biệt

(peptidoglycan).

- Nhiều vi khuẩn di chuyển bằng tiên mao (flagellum) có

cấu trúc khác với tiên mao của các nhóm khác

Nấm

• Giới Nấm (tên khoa học: Fungi) bao gồm những sinh

vật nhân chuẩn tự dưỡng có thành tế bào bằng kitin (chitin)

• Phần lớn nấm phát triển dưới dang các sợi đa bào

được gọi là sợi nấm (hyphae) tạo nên hệ sợi

(mycelium), một số nấm khác lại phát triển dưới

dạng đơn bào, Quá trình sinh sản (hữu tính hoặc vô tính) của nấm thường qua bào tử, được tạo ra trên

những cấu trúc đặc biệt hay thể quả Một số loài lại mất khả năng tạo nên những cấu trúc sinh sản đặc

biêt và nhân lên qua hình thức sinh sản sinh dưỡng.

• Những đại diện tiêu biểu của nấm là nấm mốc, nấm men

và nấm lớn (nấm quả thể) Đa phần các nấm đều không thể nhìn thấy được bằng mắt thường

Nhiệm vụ của sinh học:

- Các sinh vật đều có mối quan hệ với đời sống con

Những vấn đề của sinh học:

- Nghiên cứu về di truyền học.

- Tìm hiểu về các định luật di truyềnvà biến dị.

- Học thuyết tiến hóa, nguồn gốc của sự sống.

+ Con người dân số và môi trường.

+Bảo vệ môi trường.

Những nghiên cứu sinh học

• Menden đã nghiên cứu đã nghiên cứu và đưa ra 3

định luật:

• Định luật đồng tính F1: Khi lai 2 bố mẹ khác nhau về một cặp tính trạng thuần chủng tương phản thì F1

đồng tính.

• Định luật phân tính F2: Khi lai 2 bố mẹ khác nhau về

1 cặp tính trạng thuần chủng tương phản thì F2 theo tỉ

lệ trung bình 3 trội 1 lặn,

• Định luật phân li độc lập: Khi lai 2 bố mẹ khác nhau

về 2 cặp tính trạng thuần chủng tương phản di truyền độc lập thì F2 có tỉ lệ kiểu hình bằng tích các tỉ lệ tính trạng hợp thành nó.

• Đối tượng nghiên cứu: Cây đậu Hà Lan.

• Di truyền liên kết của Morgan

- Di truyền liên kết giới tính: Di truyền liên kết giới tính là hiện tượng di truyền các tính trạng

mà trên các gen xác định chúng nằm trên NST giới tính

- Đối tượng nghiên cứu: Ruồi giấm

• Louis Pasteur và vacxin phòng bệnh dại, ngoài

ra ông còn nghiên cứu bệnh than và sự nhiễm trùng máu, công bố lý thuyết về mầm bệnh và việc ứng dụng chúng trong y học, về sự hoại thư và về sốt hậu sản

• Kính lúp hoạt động nhờ tạo ra một ảnh ảo nằm đằng sau kính, cùng phía với vật thể cần phóng đại Để thực hiện được điều này, kính phải đặt

đủ gần vật thể, để khoảng cách giữa vật và kính nhỏ hơn tiêu cự của kính

• Kính thường phục vụ trong việc đọc chữ hay

quan sát các vật thể nhỏ, và dùng trong một số thí nghiệm khoa học đơn giản ở các trường học, hay cho các chuyên gia trinh thám

• Kính hiển vi điện tử: Là nhóm kỹ thuật hiển vi

mà ở đó nguồn bức xạ ánh sáng được thay thế

bằng các chùm điện tử hẹp được tăng tốc dưới

hiệu điện thế từ vài chục kV đến vài trăm kV

Thay vì sử dụng thấu kính thủy tinh, kính hiển vi điện tử sử dụng các thấu kính từ để hội tụ chùm điện tử, và cả hệ được đặt trong buồng chân

không cao

• Có nhiều loại kính hiển vi điện tử khác nhau, tùy thuộc vào cách thức tương tác của chùm điện tử với mẫu vật như kính hiển vi điện tử truyền qua

sử dụng chùm điện tử chiếu xuyên qua vật

• Có nhiều loại kính hiển vi điện tử khác nhau, tùy

thuộc vào cách thức tương tác của chùm điện tử với mẫu vật như kính hiển vi điện tử truyền qua sử dụng chùm điện tử chiếu xuyên qua vật

Chương II: Cơ sở hóa sinh học của sự

sống

I.Các hợp chất hóa học tự nhiên :

- Phenol – acid phenol và dẫn xuất

- Sterol và metyl sterol

- Flavonit

- Tinh dầu

- Glycozit

- Ancaloit và carotenoit

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

• Giới thiệu các hợp chầt Phenol và dẫn xuất.

• Phenol có nhiều dẫn xuất phụ thuộc vào nhóm thế gắn lên vòng hương

• phương của Phenol Các dẫn xuất họ Phenol vừa do các phản ứng phân huỷ của

• thực vật, các hợp chất hữu cơ có trong tự nhiên , vừa do hoạt động sản suất của các nhà máy tạo ra

• Theo Tổ chức bảo vệ môi trường của Mỹ - ( EPA ) hiện có 11 hợp chất

• Phenol gây ô nhiễm môi trường chủ yếu hiện nay là: 4-Cloro-3-Methylphenol,

• Clorophenol, 2,4-Diclorophenol, 2,4-Dimethylphenol, 2,4-Dinitrophenol,

2-Methyl-4,6-Dinitrophenol, 2-Nitrophenol, 4-Nitrophenol, Pentaclorophenol,

2,4,6-• Triclorophenol và Phenol

• Ngoài ra, còn nhiều dẫn xuất họ Phenol khác như : Pyrocatechol, Resorcinol,

• 3-NitroPhenol, 1,3-Diclorophenol, 2,3,4,6-Tetraclorophenol … Các dẫn xuất họ

• Phenol đều rất độc, chỉ một lượng rất nhỏ trong nước ( > 1 ppb ) cũng đã ảnh

hưởng rất lớn đến sức khoẻ của con người cũng như các loài sinh vật sống trong môi trường nước Khi nồng độ của Phenol và các dẫn xuất nhỏ hơn 1 ppb tuy có độc tính thấp cũng ảnh hưởng nhiều đến mùi vị, màu sắc của nước và đời sống của các loài sinh vật trong nước

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

• Tính chất vật lí và tính chất hóa học của các hợp chất Phenol

• - Tính chất vật lí của các hợp chất Phenol

• Phenol có công thức phân tử là C6H5OH Đa số các hợp chất Phenol tồn tại

• dạng rắn ở nhiệt độ phòng như Phenol, Nitrophenol, các dẫn xuất Clorophenol (

• gồm 2 nhóm thế –Cl trở lên) …, một số hợp chất Phenol khác tồn tại ở dạng lỏng

• như Cresol, mono-Clorophenol ( gồm chỉ một nhóm thế –Cl )

• - Tính Chất Hoá Học Của Các Hợp Chất Phenol

• Phenol là dẫn xuất của Hydrocarbon thơm do sự thế một nguyên tử -H trong

• nhân bằng một nhóm -OH Tuỳ theo các nhóm thế gắn lên vòng hương phương của

• Phenol mà có các dẫn xuất khác nhau Hầu hết các hợp chất Phenol đều có tính

• acid.

• Các nhóm thế thường được gắn lên vòng hương phương của Phenol là: nhóm

• –Nitro, nhóm – Methyl hoặc nhóm –Cloro … Vòng hương phương của Phenol có

• thể gắn đồng thời nhiều nhóm thế giống nhau hoặc khác nhau

• Một vài loại phản ứng mà các hợp chất Phenol thường tham gia :

• - Phản ứng Eter hoá

• - Phản ứng Ester hoá

• - Phản ứng tạo thành muối trong môi trường kiềm

• - Phản ứng trên vòng hương phương như phản ứng Nitro hoá, Halogen hoá,

• Alkil hoá, Sulfon hóa …

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

Phân bố:

• Phenol và dẫn xuất có trong các ngành công nghiệp như dệt, nhuộm, nhựa, thuốc, thuốc trừ sâu, chất chống oxi hoá, giấy, công nghệ dầu hoả … Ngoài ra, hợp chất Phenol cũng được sinh ra tự nhiên như sự phân hủy của thực vật, các hợp chất hữu cơ … Hầu hết các hợp chất Phenol khi được thải rửa từ các nhà máy đều đi vào môi trường nước Chúng không

những gây ô nhiễm môi trường sinh thái mà còn gây hại đến con người và các loài sinh vật sống trong nước Con người nếu tiếp xúc trong thời gian dài với các hợp chất Phenol có thể bị bệnh ung thư

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

• Chiết xuất bằng cách chiết pha rắn SPE

• Kỹ thuật chiết pha rắn đã được phát triển mạnh trong thời gian gần đây để

• tách làm giàu trước khi xác định các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại trong môi trường

• Cơ sở lý thuyết của kỹ thuật chiết pha rắn chính là sự kết hợp giữa chiết lỏng và

• tách sắc ký

• Khi nồng độ chất phân tích trong mẫu thật nhỏ, việc làm giàu là rất quan

• trọng Kỹ thuật SPE có ưu điểm so với phương pháp chiết lỏng-lỏng cổ điển là ít

• tiêu tốn dung môi, qui trình chiết nhanh, đơn giản, hiệu suất chiết cao, độ chọn lọc

• tốt hơn

• Để đảm bảo quá trình chiết pha rắn cho kết quả phân tích tốt, quá trình chuẩn

• bị chiết pha rắn cần được thực hiện qua 5 giai đoạn cơ bản sau:

• Tính chất của chất phân tích như độ phân cực, kích thước phân tử … cần

• phải được biết rõ để lựa cho cột chiết pha rắn phù hợp

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

• Chất phân tích tồn tại trong môi trường: nước, dung môi hữu cơ hay một

• môi trường khác để lựa cho cột chiết phù hợp

• Cột chiết pha rắn được hoạt hoá bằng dung môi hữu cơ phân cực và

• được cân bằng bằng nước hay đệm Sau đó, cho dung dịch mẫu cần phân tích qua cột

• Rửa tạp chất có trong mẫu bằng nước, đệm hay dung môi hữu cơ phân cực

• Rửa giải chất phân tích bằng dung môi hữu cơ phân cực hay không phân cực.

• Trong cột chiết pha đảo, nước là dung môi rửa giải yếu nhất Một số dung

• môi hữu cơ thường được dùng để rửa giải là: Methylenchloride,

EthylAcetate,

• Acetonitril, Methanol…

• Hiện nay có 2 cách làm giàu trên cột chiết pha rắn là làm giàu trực tiếp và

• làm giàu gián tiếp

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

• Kỹ thuật chiết pha rắn gián tiếp

• Các hợp chất phenol phân cực trong nước thường được chiết và làm giàu

• trên pha tĩnh các loại pha tĩnh khác nhau như C18, Carbopack,

Polydivinylbenzen,

• Polydivinylbezen-N-vinylpyrolidon HLB Oasis , hoặc trên pha tĩnh Polyme

• Styren-divinylbezen như EnviChrom P, LiChrolut EN… Gần đây, việc

• nghiên cứu chế tạo các pha tĩnh mới như Polystyren-divinylbenzen có bổ sung

• nhóm phân cực carboxylic nhằm nâng cao hiệu suất chiết các chất Phenol

có độ

• phân cực cao Sau khi rửa giải với dung môi thích hợp như Acetonitril,

• Methanol, Dicloromethan, các hợp chất Phenol định lượng bằng phương pháp sắc

• ký với đầu dò UV, khối phổ, điện hóa…

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

• Kỹ thuật chiết pha rắn trực tiếp

• Kỹ thuật này cho phép làm giàu trực tiếp và xác định đồng thời các hợp chất

• phenol trong quá trình phân tích Mẫu sau khi được làm giàu trên pha tĩnh SPE, pha

• động rửa giải và vận chuyển các chất này đến cột phân tích để tách và định lượng

• các chất cần phân tích bằng đầu dò thích hợp Phương pháp này có ưu điểm hơn so

• với phương pháp chiết pha rắn thông thường là ít tiêu tốn dung môi, đơn giản và

• việc phân tích có thể tiến hành hoàn toàn tự động Tuy nhiên, kỹ thuật này có thể

• dẫn đến sự bành rộng của các mũi phân tích trên sắc ký đồ nếu pha tĩnh dùng trong

• SPE có tính chất khác với pha tĩnh dùng để chế tạo cột phân tích Gần đây việc chế

• tạo pha tĩnh thích hợp cho kỹ thuật này là một lĩnh vực nghiên cứu rất được quan

• tâm Pha tĩnh polyme có bổ sung nhóm Benzoyl được dùng để làm giàu và xác

• định trực tiếp hàm lượng vết các hợp chất Phenol cũng như thuốc trừ sâu trong

• nước.

Phenol – acid phenol và dẫn xuất

Một sồ phương pháp được dùng để xác định các hợp chất Phenol và dẫn xuất.

• Phương pháp quang

Phương pháp Trắc quang

Phương pháp Hoá phát quang

• Phương pháp cực phổ xung vi phân

• Phương pháp sắc kí

Phương pháp sắc ký khí với đầu dò khối phổ (GC-MS)

Phương pháp sắc ký lỏng với dầu dò khối phổ (LC-MS

Phương pháp sắc ký lỏng với đầu dò UV

Phương pháp sắc ký lỏng với đầu dò điện hóa

Sterol và metyl sterol

Cấu trúc và nguồn gốc:

• Sterol ở thể rắn có nguồn gôc động vật hoặc thực vật,cấu trúc 27-29 nguyên tử C, nhưng đều có khung sườn cơ bản là cyclopentanoperhyrophenantren Và một nhóm thế ankyl

mạch nhánh ở C17 Chúng được tìm thấy trong động vật có xương sống,không xương sống

và sau đó tìm thấy trong thực vật.

Nhóm sterol động vật (zoosterol ):Cholesterol , Cholestan-3β-ol,Coprostan-β-ol,

α-Cấu trúc phân tử của các sterol và các dẫn xuất

Các sterol đều có nhóm hydroxy ở C3,nhóm thế metyl ở C10 và C13 , và dây cacbon ở C17 Sterol có dây nối đôi ở C=C gọi là stenol

Sterol bão hòa hydro gọi là stanol

Một số sterol có nhóm metyl ở C4 hoặc C14 gọi là metylsterol

Sterol và metyl sterol

Chiết xuất

• Đặc tính của sterol là không phân cực ,nên rất kém tan trong nước nhưng tan trong dầu béo và các dung môi hữu cơ không phân cực như eter, dầuhỏa , vebzen, cloroform, aceton…nên dùng các chất này để chiết chúng.(Đối với các sterol glycosid

Sterol và metyl sterol

1 Phương pháp tách chiết

• - Sắc ký lớp mỏng (TLC) được thực hiện trên bản mỏng tráng sẵn DC-Alufolien 60 F254 và RP18 F254 (Merck-Đức) Các vết chất được phát hiện bằng đèn tử ngoại ở hai bước sóng 254 và

368 nm hoặc dùng thuốc thử là dung dịch H2SO4 10% phun

đều lên bản mỏng rồi sấy ở nhiệt độ cao cho đến khi hiện màu.

• - Sắc ký cột (CC) được tiến hành với chất

• hấp phụ pha thường (Silica gel 240-430 mesh, Merck) hoặc pha đảo (ODS-60-14/63, Fujisilisa-Nhật Bản).

2 Các phương pháp phổ

• - Phổ cộng hưởng từ nhân (NMR) được đo

• trên máy Bruker AM500 FT-NMR Spectrometer, Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Sterol và metyl sterol

Các phản ứng định tính sterol và steroid thường dùng là :

Phản ứng lierberman Burchard :

-Cách thử : mẫu thử là dịnh chiết hòa tan trong cloroform cho vào vài giọt thuốc thử đã pha,nếu xuất hiện màu xanh lục,hồng ,cam,đỏ

và màu bền là phản ứng dương tính

Phản ứng Tortelli-Jaffe : Hòa tan 0,5mg chất thử với 0,2ml acid

acetic và 11 giọt cloroform ,cho vào ống nghiệm Cho dọc thành ống nghiệm vài giọt dung dịch Brom hòa trong cloroform Nếu có sterol với 1 nối đôi sẽ xuất hiện vòng màu lục giữa 2 lớp chất lỏng Thuốc thử dùng nhận diện sterol ,dù với lượng rất nhỏ khi phân tích sắc ký các thuốc thử này sau khi phun lên mẫu sắc ký ,đun nhẹ

sẽ hiện màu của vết

Dung dịch SbCl2 10-20% trong cloroform

Dung dịch H2SO4 20% pha trong etanol hoặc dung dịch H2SO4 : H2O = 1:1

Flavonoid là gì ?

- Flavonoid là một nhóm hợp chất lớn thường gặp trong thực vật Hơn một nửa rau quả thường dùng có chứa flavonoid Flavnoid cũng là thành phần hay gặp trong dược liệu nguồn gốc thực vật.

- Cấu trúc hóa học của Flavonoid:

- Người ta xếp vào nhóm flavonod những chất có cấu tạo khung theo kiểu

C6-C3-C6 hay nói cách khác là khung cơ bản gồm 2 vòng benzen A với B nối với nhau qua một mạch 3 carbon

PHÂN LOẠI FLAVONOID

Dựa vào vị trí của các gốc aryl (vòng B) và các mức

độ oxy hóa của mạch 3C mà người ta chia Flavonoid thành các loại sau:

1.Euflavonoid

2.Isoflavonoid

3.Neoflavonoid

4.Biflavonoid và Triflavonoid

Phân tích định tính.

• Các chất thuộc nhóm leuco-anthocyanidin do không có nối đôi liên hiệp giữa vòng B với nhóm carbonyl nên không màu

• Các dẫn xuất anthocyanidin thì màu thay đổi tùy theo pH của môi trường

Flavonoid là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thực vật, phần lớn có màu vàng

• Có thể dùng các thuốc thử sau:

+ Hơi amoniac : Vết flavonoid cho màu vàng

Có thể quan sát ở ánh sáng thường hoặc dưới đèn tử ngoại (bước sóng 366nm) trước và sau khi hơ amoniac

+ Sắt III clorid 3% trong ethanol : Tuỳ theo số lượng và vị trí của nhóm OH phenol mà cho màu lục , xanh hoặc nâu

+ Thuốc thử Diazo : Các dẫn chất flavonoid có nhóm OH ở vị trí 7 có thể kết hợp với muối diazoni tạo thành chất màu azoic màu vàng cam đến đỏ