Chuyên đề Sinh học: Tế bào

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THẾ GIỚI SỐNG I CÁC CẤP TỔ CHỨC CỦA THẾ GIỚI SỐNG Cấp tế bào: Tế bào đơn vị cấu trúc chức sống vì: + TB đơn vị cấu trúc: (+) Trừ virut, sinh vật cấu tạo từ tế bào (+) Thể thức cấu tạo chung tế bào sinh vật giống gồm thành phần là: màng sinh chất, tế bào chất nhân (hoặc vùng nhân) (+) Các thành phần tế bào cấu tạo từ phân tử, đại phân tử + Tế bào đơn vị chức năng: Trên thể sinh vật, hoạt động sống trao đổi chất, hô hấp, tiết, sinh trưởng, cảm ứng, sinh sản xảy TB Cơ thể - Cơ thể cấp tổ chức tồn thích nghi với điều kiện định môi trường - Gồm thể đơn bào thể đa bào - Cơ thể thể thống cấu tạo chức năng: + Thống cấu tạo: (+) Trừ virut, thể sống có cấu tạo từ tế bào (+) Trong thể, tế bào có hình thái, chức khác thể thức cấu tạo chung giống gồm: màng sinh chất, tế bào chất bào quan, nhân + Thống chức năng: thể có nhiều có quan, hệ quan, quan có chức riêng chúng hoạt động có phối hợp, thống với qua điều hoà, điều chỉnh chung, tạo cho thể có phản ứng thống thích nghi với mơi trường sống thường xun thay đổi ( lấy ví dụ thực vật, ví dụ động vật) Cấp quần thể- lồi - Các cá thể thuộc loài, sống chúng với vùng địa lí định, có khả giao phối sinh hữu thụ tạo nên quần thể sinh vật - QT xem đơn vị sinh sản tiến hố lồi Cấp quần xã: gồm nhiều quần thể thuộc loài khác chung sống vùng địa lí định Trong quần xã, sinh vật giữ cân mối tương tác lẫn để tồn Cấp hệ sinh thái- sinh - Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật khu vực sống quần xã - Sinh quyển: tập hợp tất hệ sinh thái khí quyển, thuỷ quyển, địa tạo nên sinh Trái Đất II ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CÁC CẤP TỔ CHỨC SỐNG Tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc: Thế giới sống tổ chức theo cấp bậc với đặc tính trội ( đặc tính có cấp mà cấp thấp khơng có được), TB, thể, QT, quần xã hệ sinh thái cấp tổ chức Hệ thống mở tự điều chỉnh: - Hệ thống mở tức không ngừng trao đổi vật chất lượng với môi trường - Mọi cấp tổ chức sống có chế tự điều chỉnh đảm bảo trì điều hồ cân động hệ thống sống giúp tổ chức sống tồn phát triển Thế giới sống liên tục tiến hố: liên tục sinh sơi nảy nở khơng ngừng tiến hố nhờ truyền thơng tin ADN từ tế bào sang TB khác, từ hệ sang hệ khác III PHÂN LOẠI SINH GIỚI Hệ thống phân loại giới đặc điểm giới (theo Whittaker Margulis) Giới Đ.điểm Đặc điểm cấu tạo Đặc điểm dinh dưỡng Các nhóm điển hình Khởi sinh (Monera) - TB nhân sơ - Cơ thể đơn bào - Dị dưỡng - Tự dưỡng Nguyên sinh (Protista) - TB nhân thực - Cơ thể đơn bào, đa bào - Dị dưỡng - Tự dưỡng Vi khuẩn ĐVNS, tảo, nấm nhầy Nấm (Fungi) - TB nhân thực - Cơ thể đa bào phức tạp - Dị dưỡng hoại sinh - Sống cố định Nấm Thực vật (Plantae) - TB nhân thực - Cơ thể đa bào phức tạp - Tự dưỡng quang hợp - Sống cố dịnh Thực vật Động vật (Animalia) - TB nhân thực - Cơ thể đa bào phức tạp - Dị dưỡng - Sống chuyển động Động vật Nấm (Fungi) Động vật (Animalia) * Cơ sở phân loại: - Loại tế bào nhân sơ hay nhân thực - Mức độ tổ chức thể: đơn bào hay đa bào - Phương thức dinh dưỡng: tự dưỡng hay dị dưỡng Hệ thống phân loại Lãnh giới (theo Domain) Giới Lãnh giới Vi khuẩn (Bacteria) Vi khuẩn (Bacteria) Vi sinh vật cổ (Archaea) Nguyên sinh (Protista) Thực vật (Plantae) Vi sinh vật cổ (Vi khuẩn cổ) Archaea Sinh vật nhân thực (Eukarya) Tổ tiên chung - Như giới Monera tách thành lãnh giới Lãnh giới Vi khuẩn Lãnh giới Vi sinh vật cổ - Cơ sở để tách Vi sinh vật cổ (Vi khuẩn cổ) khỏi Vi khuẩn chúng có nhiều điểm khác nhau: Đặc điểm Vi khuẩn Vi sinh vật cổ ( Vi khuẩn cổ) Thành tế bào Chứa peptiđôglican hỗn hợp gồm pôlisaccarit, prôtêin glicôprôtêin Màng sinh chất Chứa lipit có chuỗi bên axit béo Chứa lipit có chuỗi bên cacbohiđrô phân nhánh Axit amin N- foocminmêtiônin (N-fMet) Mêtiônin (Met) pôlipeptit Hệ gen Gen không phân mảnh, tức gen Gen phân mảnh, tức gen có chứa khơng chứa intron ( đoạn nuclêơtit intron khơng dịch mã) Điều kiện mơi trường khắc nghiệt Rất khắc nghiệt nhiệt độ, độ muối sống Về mặt tiến hoá Đứng xa giới Sinh vật nhân thực Đứng gần giới Sinh vật nhân thực IV GIỚI THỰC VẬT Các ngành giới thực vật Rêu (Bryophyta) - Chưa có hệ mạch - Tinh trùng có roi - Thu tinh nhờ nước - Đại diện: rêu, địa tiền Hạt kín (Angiospermatophyta) - Tinh trùng khơng roi - Thụ phấn nhờ gió, nước, côn trùng - Thụ tinh kép - Hạt bảo vệ - Lớp mầm (ngô ) lớp hai mầm ( đậu ) Hạt trần (Gymnospermatop hyta) - Có hệ mạch - Tinh trùng khơng roi - Thụ phấn nhờ gió - Hạt khơng bảo vệ - Đại diện: Thông, tuế Quyết (Pteridophyta) - Có hệ mạch - Tinh trùng có roi - Thụ tinh nhờ nước - Đại diện: dương xỉ Tổ tiên thực vật ( từ tảo lục đa bào nguyên thuỷ) Đặc điểm thích nghi với đời sống cạn - Lớp cutin phủ bên ngồi có tác dụng chống nước, biểu bì có chứa khí khổng để trao đổi khí nước - Phát triển hệ mạch dẫn để dẫn truyền nước, chất vô chất hữu - Thụ phấn nhờ gió, nước, côn trùng Thụ tinh kép tạo hợp tử tạo nội nhũ để nuôi phôi phát triển - Sự tạo thành hạt để bảo vệ, nuôi phôi trì hệ V GIỚI ĐỘNG VẬT Các nghành giới động vật Nhóm: Động vật khơng xương sống - Khơng có xương - Bộ xương ngồi (nếu có) kitin - Hơ hấp thẩm thấu qua da ống khí - Thần kinh dạng hạch chuỗi hạch mặt bụng - Gồm ngành: Thân lỗ, Ruột khoang, Giun dẹp, Giun tròn, Thân mềm, Giun đốt, Chân khớp, Da gai Nhóm: Động vật có xương sống - Bộ xương sụn xương với dây sống cột sống làm trụ - Hô hấp mang phổi - Hệ thần kinh dạng ống mặt lưng - Chỉ có ngành động vật có xương sống bao gồm lớp: Nửa dây sống, Cá miệng tròn, Cá sụn, Cá xương, Lưỡng cư, Bò sát, Chim, Thú Động vật Vị trí lồi người hệ thống phân loại Loài Chi Họ Bộ Người Người Người Linh trưởng (Homo (Homo) (Homonidae) (Primates) sapiens) Lớp Động vật có vú (Mammalia) Ngành Động vật có dây sống (Chordata) Giới Động vật (Animalia) VI ĐA DẠNG SINH HỌC Đa dạng sinh học ? - Đa dạng sinh học (theo quỹ bảo tồn thiên nhiên giới): phồn thịnh sống Trái Đất; hàng triệu loài thực vật, động vật vi sinh vật; gen chứa đựng loài hệ sinh thái vô phức tạp tồn môi trường - Đa dạng sinh học xem xét mức độ: + Sự đa dạng loài + Sự đa dạng gen (đa dạng di truyền) + Sự đa dạng quần xã- đa dạng hệ sinh thái Trong đa dạng lồi biểu biểu đa dạng sinh học, mức độ phong phú mức độ loài; quan trọng đa dạng gen (đa dạng di truyền) Tầm quan trọng đa dạng sinh học đời sống người - Đa dạng sinh học cung cấp nguồn thức ăn cho người thuộc nhiều chủng loại Tạo nguồn thức ăn dự trữ vô tận chế biến từ nguyên liệu vốn có tự nhiên - Đa dạng sinh học điều kiện đảm bảo, phát triển ổn định tính bền vững mơi trường - Đa dạng sinh học sở hình thành hệ sinh thái đảm bảo cho chu chuyển ôxi nguyên tố khác, kiềm chế xói mòn, điều tiết dòng chảy, trì ổn định màu mỡ đất đai, tạo sở cho tồn sống Trái Đất - Đa dạng sinh học tạo sở vật chất khác làm nguyên liệu tạo công cụ sản xuất, nhà ở, nguyên liệu qúi để xuất Những nguyên nhân làm suy thoái đa dạng sinh học - Sự khai thác mức + Sự khai thác lạm dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên người + Sự gia tăng dân số mức tạo sức ép ngày tăng lên nguồn tài nguyên thiên nhiên - Nạn ô nhiễm môi trường rác thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất công nghiệp làm thái hoá, huỷ diệt sinh cảnh -> làm tính đa dạng sinh học - Tập quán sống du canh du cư đồng bào dân tộc thiểu miền núi tất vùng giới phát sinh nhu cầu đốt nương, phát rẫy - Xã hội phát triển, công công nghiệp hố, giao thơng hố, thị hố phát triển theo -> đòi hỏi diện tích sản phẩm rừng để xây dựng phát triển sở hạ tầng Do diện tích rừng bị dần, kéo theo đa dạng sinh vật Biện pháp bảo vệ đa dạng sinh học - Khai thác sư dụng nguồn tài nguyên (thuỷ, hải sản; động thực vật rừng ) mức độ hợp lí có kết hợp với việc ni trồng bảo vệ có hiệu Không sử dụng biện pháp đánh bắt bị ngăn cấm để không làm ảnh hưởng đến môi trường sống sinh sản sinh vật - Giữ gìn xanh mơi trường sống, vận động người tham gia bảo vệ môi trường chống ô nhiễm mơi trường để trì mơi trường sống thuận lợi cho sinh vật người - Tham gia trồng gây rừng để góp phần điều hồ khí hậu, điều hoà cân sinh thái mở rộng điều kiện sống tự nhiên cho động, thực vật - Xây dựng thực chiến lược phát triển kinh tế gắn với ổn định bền vững môi trường sinh thái V GIẢI ĐỀ THI, TRẢ LỜI CÂU HỎI Câu 1: So sánh cấu tạo thể động vật khơng xương sống với động vật có xương sống ? Đặc điểm ĐVKXS ĐVCXS Khơng có xương Bộ xương Có xương sụn xương Cơ thể có xương ngồi chất kitin Có thể có vẩy sừng bao bọc bên ngồi có vỏ đá vơi thể HTK dạng hạch chuỗi hạch mặt bụng dạng ống mặt lưng Phương thức HH hô hấp da, ống khí hơ hấp mang, phổi Đại diện Nhiều ngành: thân lỗ, ruột khoang giun dẹp, giun tròn, thân mền, giun đốt, chân khớp, da gai.- Gồm ngành với lớp: dây sống, cá miệng tròn, cá sun, cá xương, lững cư, bò sát, chim, thú PHẦN II: THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA TẾ BÀO I CÁC NGUYÊN TỐ CẤU TẠO NÊN TẾ BÀO - Các nguyên tố cấu tạo nên tế bào thể sống nguyên tố có tự nhiên (khoảng 25-30/92 nguyên tố tự nhiên có mặt thể sống) - Chia thành nhóm Nguyên tố đại lượng - Hàm lượng 0,01 ( % so với khối lượng thể): C, N, H, , Ca Na Mg, K, S Trong nguyên tố chủ yếu C, H, O, N - Vai trò: + Cấu tạo nên chất hữu tế bào + Tham gia hoạt động sống Nguyên tố vi lượng (nguyên tố vết) - Hàm lượng 0,01 VD: Fe, Mn, Cu - Vai trò: Tham gia hoạt động sống (VD thông qua hoạt động enzim ) II CÁC CHẤT VÔ CƠ Muối vo - Dạng muối nhiều hồ tan nước, thường có mô cứng xương, vỏ ốc: muối canxi, muối silic, muối magiê - Dạng ion như: Na+, K+, Ca+, Cl- => Vai trò: Rất cần thiết cho hoạt động sống tế bào thể, tham gia phản ứng, trì cân nội môi Nước a Cấu tạo: Một phân tử nước gồm nguyên tử hiđrô liên kết với nguyên tử ơxi liên kết cộng hố trị b Đặc tính nước * Tính phân cực: Do đơi e- dùng chung bị kéo lệch phía ơxi nên phân tử nước phân cực thể vùng ôxi mang điện tích âm (-) vùng hiđrơ mang điện tích dương (+) * Tính liên kết nước: Do tính phân cực phân tử nước nên: - Các phân tử nước liên kết với nhờ liên kết hiđrô tạo nên cột nước liên tục tạo nên màng phin bề mặt khối nước (Lưu ý: liên kết hiđrơ thẳng góc với trục OH kiên kết mạnh, cong liên kết khác liên kết yếu hơn) - Các phân tử nước liên kết với phân tử khác => nước dung mơi phổ biến * Tính điều hồ nhiệt nước - Nước điều hồ nhiệt độ khơng khí cách hấp thụ nhiệt từ khơng khí nóng thải nhiệt dự trữ lạnh -> Bề mặt Trái Đất bao phủ nhiều bề mặt nước, nước điều hoà nhiệt độ MT giới hạn, cho phép thể sống thích nghi - Nước điều hoà nhiệt độ thể cách lạnh giữ nhiệt nóng giải thoát nhiệt cách bốc nước (VD mồ hơi) * Tính cách li nước nhờ trạng thái đá đông Ở nhiệt độ thấp nước bị đơng thành đá khơng chìm mà bề mặt tạo nên tầng nước cách li, trạng thái lỏng sinh vật sống c Vai trò nước tế bào thể - Là môi trường sống sinh vật thuỷ sinh - Là dung môi môi trường khuếch tán (bào tương, máu ) - Tham gia vào phản ứng trao đổi chất ( phản ứng thuỷ phân, phản ứng quang hợp ) - Độ pH dung dịch gây ảnh hưởng đến hoạt động sống tế bào: Độ pH nước trung tính (pH=7, liên quan đến nồng độ H+ OH-) Sự thay đổi độ pH ảnh hưởng đến hạot động sống tế bào, thể VD: Máu người có độ pH = 7,4; độ pH máu bị giảm xướng hay tăng lên 7,8 gây nguy hiểm đến tính mạng => tế bào thể có chế điều chỉnh độ pH chất đệm VD: axit cacbonic (H2CO3) H2CO3→ H+ + HCO3Nếu pH máu tăng lên 7,8 axit cacbonic bị phân li cung cấp H+ để điều chỉnh pH mức 7,4 Nếu pH giảm xướng ion HCO3- nhận H+ tạo thành axit cacbonic để điều chỉnh pH mức 7,4 - Vai trò điều hồ nhiệt III CÁC CHẤT HỮU CƠ TRONG TẾ BÀO Cacbohiđrat (saccarit = đường) - Được cấu tạo từ C, H, O theo công thức chung (CH2O)n - Gồm: Cacbohiđrat Đường đơn Đường đôi ( saccarôzơ, mantôzơ) lactôzơ Đường đa (tinh bột, glicôgen, xenlulôzơ) kitin Hecxôzơ Pentôzơ (glucôzơ, fructôzơ) (ribôzơ, đêôxiribôzơ) galactôzơ a Đường đơn (mơnốaccarit): gồm tử – cacbon/phân tử * Tính chất: - Là chất kết tinh có vị tan nước - Có đặc tính khử mạnh - Dùng dung dịch Phêlinh để thử tính khử tạo kết tủa Cu2O màu đỏ gạch Glucôzơ + 2CuO → Cu2O ↓ + ½ O2 * Vai trò: - Cung cấp lượng cho tế bào VD: glucôzơ - Làm nguyên liệu để tạo đường đôi, đường đa; tham gia tạo thành phần TB VD đường pentôzơ tham gia cấu tạo ADN, ARN b Đường đôi (đisaccarit) : gồm phân tử đường đơn loại hay khác loại liên kết với nhờ liên kết glicôzit loại phân tử nước * Tính chất: - Có vị tan nước * Vai trò: Là đường dạng vận chuyển thể dùng làm chất dự trữ cacbon lượng c Đường đa (pôlisaccarit): Gồm nhiều đường đơn liên kết với * Tính chất: Là chất đa phân, khơng tan nước * Các dạng thường gặp - Tinh bột: + Gồm nhiều phân tử glucôzơ liên kết với theo kiểu phân nhánh + Là dạng dự trữ cacbon lượng thực vật nguồn lương thực chủ yếu người Có nhiều củ, hạt - Glicôgen: + Nhiều phân tử glucôzơ liên kết với thành phân tử có cấu trúc phân nhánh phức tạp + Là dạng dự trữ cacbon lượng thể động vật Có nhiều gan - Xenlulôzơ: + Gồm nhiều đơn phân glucôzơ glucôzơ liên kết với liên kết 1-4 glucôzit tạo nên đan xen sấp ngửa Các phân tử xenlulôzơ nằm băng duỗi thẳng, khơng có phân nhánh Các liên kết hiđrơ phân tử nằm song song hình thành nên bó dài dạng sợi, bền Lipit a Đặc tính: - Cấu tạo từ C, H, O có tỉ lệ O thấp cacbohiđrat - Khơng tan nước tan dung môi hữu axêtôn, clorofooc - Cho nhiều lượng cacbohiđrat - Khơng có cấu trúc đa phân ( pôlime) b Phân loại: * Lipit đơn giản (dầu, mỡ, sáp) - Cấu trúc: + Một phân tử dầu, mỡ gồm glixêrol liên kết với axit béo (mỡ chứa nhiều axit béo no, dầu chứa nhiều axit béo không no) + Một phân tử sáp gồm axit béo liên kết với rượu mạch dài - Chức năng: Nguyên liệu dự trữ lượng chủ yếu tế bào * Lipit phức tạp - Phôtpholipit: + Một phân tử glixêrol liên kết với phân tử axit béo nhóm phốt phát có gắn ancol phức + Phân tử phơtpholipit có tính lưỡng cực: đầu ancol ưa nước đuôi kị nước (mạch cacbua hiđrô dài axit béo) + Chức năng: cấu trúc màng sinh chất (màng sinh học nói chung) * Stêrơit: + Phân tử stêrơit có chứa ngun tử kết vòng + Các stêrơit quan trọng: Cơlestêrơn, hoocmơn sinh dục testosterôn (ở nam) ơstrôgen (ở nữ), số vitamin A, D, E K Prôtêin a Cấu trúc prơtêin * Cấu trúc hố học: - Prơtêin có cấu trúc đa phân mà đơn phân axit amin + axit amin chứa nguyên tử C liên kết với nhóm: nhóm amin (-NH2), nhóm cacboxin (COOH), nhóm -H gốc R + Có khoảng 20 loại axit amin khác gốc R - Các axit amin liên kết với liên kết peptit nhóm amin axit amin với nhóm cacboxin axit amin (loại phân tử nước cho liên kết) tạo nên chuỗi pôlipeptit - Một phân tử prôtêin gồm hay nhiều chuỗi pôlipeptit loại hay khác loại - Phân tử prôtêin đặc trưng số lượng, thành phần trình tự xếp axit amin chuỗi pôlipeptit * Cấu trúc khơng gian: Prơtêin có cấu trúc khơng gian gồm bậc - Cấu trúc bậc : Các aa nối với LK peptit nên chuỗi polipeptit đầu mạch nhóm amin, cuối mạch nhóm cacbơxyl - Cấu trúc bậc hai : Chuỗi polipeptit co xoắn  nếp gấp  nhờ liên kết H aa gần - Cấu trúc bậc : hình dạng Prơtêin khơng gian chiều xoắn bậc cuộn xếp theo kiểu đặc trưng cho loại Prôtêin tạo nên khối cầu nhờ liên kết đisunphua hay liên kết H, liên kết ion - Cấu trúc bậc : Prơtein có hay nhiều chuỗi polypeptit có cấu trúc bậc phối hợp với b Chức prôtêin : chức chủ yếu Loại prôtêin Chức VD Prôtêin cấu trúc - Cấu trúc nên TB thể - Kêratin cấu tạo nên lơng, tóc, móng tay Prôtêin enzim - Xúc tác phản ứng - ainilaza thủy phân tinh bột Prơtêin hoocmơn - Điều hòa vận chuyển vật chất TB - InSulin điều chỉnh lượng gllucôzơ thể hg máu Prôtêin dự trữ - Dự trữ aa - Albumin, prô sừa Prôtêin vận chuyển - Vận chuyển chất - Hg vận chuyển O2 CO2 prôtêin thụ thể - Giúp TB nhận biết tín hiệu hóa học - Các P thụ thể màng sinh chất prôtêin co dãn - Co cơ, vận chuyển - Actin miôzin prôtêin bảo vệ - Chống bệnh tật - Các kháng thể * Lưu ý : - Sự tạo thành cấu trúc không gian từ chuỗi pôlipeptit nhờ tham gia loại prơtêin gọi chaperon - Prơtêin bị biến tính ( trở cấu trúc bậc 1) tác động yếu tố nhiệt độ, pH mơi trường Nếu bị biến tính prơtêin chức Prơtêin hồi tính (trờ lại cấu trúc khơng gian) điều kiện định - Sự sai lệnh số lượng, thành phần, trình tự xếp axit amin chuỗi pơlipeptit dẫn đến biến đổi cấu trúc hoạt tính prơtêin gây nên bệnh tật cho thể VD : Bệnh thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm người sai lệch trình tự axit amin vị trí số số 146 axit amin chuỗi  hêmôglôbin ADN (axit đêôxiribô nuclêic) a Cấu trúc ADN * Cấu trúc hoá học : - ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân nuclêôtit + Mỗi nuclêôtit gồm thành phần: phân tử đường đêơxiribơzơ, nhóm photphat loại bazơ A, T, G, X + Các loại nuclêôtit khác thành phần bazơ nitơ - Các nuclêôtit LK với liên kết cộng hoá trị (LK phôtphođieste) axit phôtphoric nuclêôtit với đường nuclêôtit tạo nên chuỗi pôli nuclêôtit - Phân tử ADN đặc trưng số lượng, thành phần trình tự xếp nuclêơtit chuỗi pơlinuclêơtit * Cấu trúc không gian dạng B ( theo J.Watson F.Crick) - Mỗi ptử ADN gồm chuỗi polinuclêôtit ngược chiều xoắn quanh trục, nuclêôtit hai mạch liên kết với lk hiđrô theo nguyên tắc bổ sung (A lk với T = lk hiđrô, G lk với X = lk hiđrô) giống cầu thang xoắn: + Các bậc thang cặp bazơ nitơ + Tay thang ptử đường nhóm photphat xen kẽ - Đường kinh chuỗi xoắn kép 2nm, vòng xoắn gồm 10 cặp nuclêơtit dài 3,4nm (1nm = 10A0) b Chức ADN: - ADN vật chất mang thông tin di truyền lưu giữ mã ba Trình tự mã ba ADN quy định trình tự axit amin chuỗi pôlipeptit - Truyền thông tin di truyền qua hệ thông qua nhân đôi phân tử ADN mẹ thành phân tử ADN TB phân bào - ADN có chức phiên mã cho ARN, từ dịch mã tạo prôtêin đặc thù thông qua prôtêin tạo nân tính trạng đa dạng sinh vật * Lưu ý: ADN có tính chất biến tính hồi tính Dưới tác động yếu tố nhiệt độ tăng cao, yếu tố hoá học gây biến tính kìêm, urê , ADN sợi kép tách thành mạch đơn Nhiệt độ tách ADN thành mạch đơn gọi nhiệt độ nóng chảy Khi hạ nhiệt độ từ từ ADN sợi đơn lại kết hợp trở thành sợi kép (hồi tính) Hiện tượng biến tính ứng dụng để lai ADN Cho phân tử ADN khác biến tính, sau cho hồi tính có kết hợp kết hợp tạo ADN lai ARN ( axit ribô nuclêic) a Cấu trúc hoá học: - ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân nuclêôtit + Mỗi nuclêôtit gồm thành phần: phân tử đường ribôzơ, nhóm photphat loại bazơ A, U, G, X + Các loại nuclêôtit khác thành phần bazơ nitơ - Các nuclêôtit LK với liên kết cộng hố trị (LK phơtphođieste) axit phôtphoric nuclêôtit với đường nuclêôtit tạo nên chuỗi pôli nuclêôtit - Mỗi phân tử ARN gồm mạch pôlinuclêôtit b Cấu trúc không gian chức năng: Có nhiều loại ARN khác nhau, có cấu trúc khác Ở nêu cấu trúc loại ARN chủ yếu Nd mARN tARN rARN Cấu trúc mạch pơlinu (hàng trăm đến hàng nghìn đơn phần) Chức Truyền đạt TTDT mạch polinu (80 – 100 nu) quấn trở lại đầu tạo mạch polinu (hàng thuỳ tròn, có đoạn cặp nu liên kết theo NTBS (A nghìn nu), 70% – U; G – X) Mỗi phân tử ARN có đầu mang aa, số nu có liên kết bổ sung đầu mang ba đối mã Vận chuyển aa đến ribôxôm đề tổng hợp prô Thành phần chủ yếu ribôxôm * Lưu ý: - Đối với số virut, ARN dùng vật chất mang thơng tin di truyền - Ngồi loại ARN tren có loại ARN có khối lượng bé có chức xúc tác gọi ribơzim loại ARN điều chỉnh hoạt động gen - Các ba mARN gọi ba mã hố Có 64 ba mã hố khác nhau, ba mỡ đầu AUG ( mã hố cho axit a mêtiơnin SV nhân thực axit amin foocmin mêtiônin sinh sinh vật nhân sơ) ba ba làm nhiệm vụ kết thúc phiên mã khơng mã hố cho axit amin UAA, UAG, UGA Các đặc tính vật chất mang thông tin di truyền Vật chất mang thông tin di truyền cần có đặc tính sau: - Có khả lưu giữ thơng tin dạng bề vững cần cho việc cấu tạo, sinh sản hoạt động TB - Có khả chép xác để thơng tin di truyền truyền từ hệ sang hệ - Thông tin chứa đựng vật chất di truyền phải dùng để tạo phân tử cần cho cấu tạo hoạt động TB - Vật liệu có khả biến đổi, thay đổi (đột biến) xảy tần số thấp IV CÁC LIÊN KẾT HỐ HỌC VÀ VAI TRỊ CỦA CHÚNG TRONG CƠ THỂ SƠNG Các liên kết hố học - Liên kết bề vững: liên kết cộng hoá trị - Liên kết yếu: + Liên kết hiđrô + Liên kết ion + Liên kết Vanđe- Van + Liên kết kị nước Vai trò liên kết hoá học - Nhờ liên kết bền vững nên phân tử, phức hợp phân tử cấu trúc TB trì ổn định bền vững môi trường thay đổi VD: Các liên kết cộng hố trị như: Lk glicơzit, LK peptit, LK este có vai trò quan trọng thành lập đa hợp phân tử trì cấu trúc chúng - Các liên kết yếu sở tính mềm dẻo cấu trúc phản ứng VD: Các LK yếu tạo nên cấu trúc không gian prôtêin, axit nuclêic GIẢI ĐỀ, TRẢ LỜI CÂU HỎI Câu 1: (đề đề nghị ơlympic 15) - Tại có số VSV sống suối nước nóng t o  100oC mà Prôtêin chúng lại không bị hư hỏng (biến tính) ? Prơtêin có cấu trúc đặc biệt khơng bị biến tích to cao - Tại nấu canh cua thịt cua lên mảng ? Trong môi trường nước TB, Prôtêin dấu phần kị nước bên bộc lộ phần ưa nước bên to cao, bên bộc lộ bên chất kị nước phân tử liên kết lại với  Prôtein vốn cục, mảng mặt nước PHẦN III: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO NHÂN THỰC I ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC - Màng sinh học xuất màng sinh chất bao quanh khối tế bào chất - Trong trình tiến hoá, màng sinh chất phân hoá vào khối tế bào chất tạo nên hệ thống màng nội bào, phân chia tế bào chất thành nhiều ô, xoang tạo nên hệ bào quan phức tạp -> đảm bảo thực chức sống cách có trật tự hiệu cao theo không gian thời gian - Hệ thống màng sinh học (màng sinh chất màng nội bào) giống màmg lipơprơtêin cấu trúc khảm động Tuy nhiên, hàm lượng lipit, prôtêin cacbohiđrat cách xếp chúng màng tuỳ thuộc vào chức màng II MÀNG SINH CHẤT Cấu trúc khảm động a Cấu trúc khảm: + Là màng lipơprơtêin có độ dày 7-10nm, có thành phần hố học gồm lipit (25-75%) prơtêin (25-75%) Ngồi có cacbohiđrat (5-10%) + Lipit chủ yếu phôtpholipit tạo thành lớp kép xếp theo kiểu đầu ưa nước quay vào trong, đầu kị nước quay lại với + Prôtêin phân bố đa dạng linh hoạt lớp kép + Cacbohiđrat thường liên kết với lipit prôtêin mặt ngồi màng b Cấu trúc động: Lipit prơtêin chuyển động lắc ngang xoay tròn chỗ tạo nên tính mềm dẻo màng * Màng có tính động do: - Trạng thái no hay chưa no phân tử photpholipit - Tỉ lệ photpholipit / colesterol - Tính linh hoạt phân tử phơtpholipit - Tính linh hoạt prơtêin * Tính mềm dẻo màng làm cho màng thay đổi tính thấm để đáp ứng hoạt động thích nghi cao tế bào Chức màng sinh chất a Vận chuyển vật chất qua màng (3 phương thức) * Vận chuyển thụ động: (vận chuyển chiều nồng độ) - Điều kiện: + Có chênh lệch nồng độ hai bên màng + Các chất có kích thước nhỏ + Khơng tiêu tốn lượng ATP - Có hai đường: + Khuếch tán trực tiếp qua lớp kép phôtpholipit : với chất nhỏ không phân cực (O2, CO2 ), chất tan lipit, có chất lipit ( rượu êtylic, ơstrơgen ) + Khuếch tán nhờ prơtêin màng mang tính chọn lọc (pecmêaza): kênh prôtêin ion prôtêin mang chất khác glucôzơ, axit amin , nước thẩm thấu nhờ loại prrôtêin mang có tên aquaporin 10 (+) Ngồi phân huỷ có mặt enzim thuỷ phân có dịch nhân tế bào chất không thuộc lizôxôm Sự tự tiêu góp phần giải độc cho tế bào, phương thức tế bào “dọn sạch” khơng cần thiết tế bào c Các thể lại: Các bóng tồn dư chất chưa bị phân giải enzim lizơxơm xuất ngồi d Các bệnh liên quan đến lizôxôm: - Màng lizôxôm thường bảo vệ khỏi tác động enzim nhờ lớp glicơprơtêin phủ phía - Khi có nhân tố: sốc, co giật, ngạt ôxi, nội độc tố, vi rut, kim loại nặng -> màng lizôxôm bị hư hỏng -> enzim lizơxơm giải phóng tiêu huỷ tế bào VD: bệnh viêm phổi nhiễm kim loại nặng Perôxixôm Tồn chủ yếu tế bào gan thận động vật có vú; nấm men, động vật nguyên sinh;trong lá, hạt số thực vật a Cấu trúc: - Bào quan có màng đơn - Bên chất đồng chứa hạt nhỏ sợi phân nhánh, có chứa enzim ơxi hố đặc trưng như: + catalaza: phân giải H2O2 thành H2O O2, enzim có tất perơxixơm + D.amino –oxidda za có tác động lên D.axit amin cách đặc trưng + urat-ôxiđaza (uricaza) định khu thể đặc hình ống perơxixơm tế bào động vật ( trừ linh trưởng người): phân giải axit uric thành allantơin ( người nước tiểu axit uric) b Chức perôxixôm: - Phân giải chất độc H2O2 - Tham gia điều chỉnh chuyển hố glucơzơ - Tham gia q trình chuyển hố axit nuclêic khâu oxi hoá axit uric ( sản phẩm chuyển hoá purin) c Nguồn gốc perôxixôm: - Các enzim tổng hợp ribơxơm tự - Màng có nguồn gốc từ lưới nội chất trơn Gliôxixôm: - Bào quan tế bào thực vật, số động vật bậc thấp - Thực chu trình gliơxilat: chuyển hố lipit thành gluxit Khung xương tế bào a Vi sợi: * Vi sợi actin: - cấu tạo từ prơtêin actin - Vai trò: + Liên quan đến vận động tế bào: vận động dòng tế bào chất, vận động chân giả, vận động bào quan + tham gia tạo thành cấu trúc có trật tự tơ tế bào + Tăng cường mối liên kết tế bào cạnh nhau- tham gia tạo liên kết cầu nối tế bào + Sự trùng hợp giải trùng hợp vi sợi actin mà tế bào chất có chuyển đổi từ trạng thái gel (sệt) sang trạng thái sol (lỏng) ngược lại * Vi sợi miôzin: - cấu tạo từ prôtêin miôzin - Vai trò: + Liên kết với vi sợi actin bảo đảm hoạt tính vận động tế bào + Tạo nên sợi dày tơ tế bào * Vi sợi trung gian: - Có độ dày vi sợi actin bé vi sợi miôzin, cấu tạo từ nhiều loại prôtêin khác - Có vai trò học, giữ cho tế bào có độ vững định => phát triển tế bào động vật tế bào đảm nhiệm vai trò học b Vi ống: * Cấu trúc: Là cấu trúc hình trụ rỗng có đường kính 25 nm * Vai trò: - Làm chuyển động nhiễm sắc thể hai cực ( vi ống thoi phân bào) 16 - Vận tải nội bào: vận chuyển bào quan, bóng nội bào từ nơi đến nơi khác - Duy trì hình dạng tế bào - Tham gia vào hình thành, vận chuyển bóng nhập bào, xuất bào, trì tính ổn định màng sinh chất, tạo tính phân cực cho tế bào * Nguồn gốc vi ống: từ trung tâm tổ chức vi ống trung tử 10 Trung thể: Gồm trung tử chất quanh trung tử với thành phần chủ yếu prôtêin ARN (2%), cacbohiđrat (2%) a Trung tử: - Chỉ có tế bào động vật - Có xếp thẳng góc - Trung tử có cấu tạo hình trụ chứa nhóm vi ống ( ba vi ống A, B, C), thành vi ống cấu tạo 13 vi sợi b Chất quanh trung tử:Gồm - Các thể kèm có cấu trúc hình cầu có cuống đính với vi ống trung tử - Hệ thống vi ống tự xếp phóng xạ quanh trung tử C Vai trò trung thể - Ở tế bào động vật, trung tử đóng vai trò quan trong phân bào ( hình thành điều chỉnh máy phân bào (thoi phân bào, phân bào)) - Tế bào thực vật khơng có trung tử, thoi phân bào hình thành tử phần tế bào chất đặc biệt tương ứng với chất quanh trung tử khơng có phân bào ( phân bào khơng sao) => Nếu ngun phân khơng hình thành thoi phân bào NST nhân đơi khơng phân chia hai cực tạo đột biến đa bội thể - Tạo thể cấu trúc nằm gốc lông roi 11 Không bào: - tạo từ lưới nội chất máy Gôn gi - Có nhiều tế bào thực vật, lớn tế bào trưởng thành - Bào quan có màng đơn, bên chủ yếu nước hoà tan chất hữu cơ, ion khoáng tạo nên áp suất thẩm thấu cao ( sức trương nước) cho tế bào thực vật - Vai trò: + có vai trò quan trọng hoạt động sinh lí sinh trưởng, hấp thụ vận chuyển nước muối khoáng + Tham gia vào sinh sản thực vật có hoa ( không bào chứa nhiều chất sắc tố quyến rũ côn trùng thụ phấn) + tạo sức đề kháng thực vật ( tích chứa chất độc sâu bọ) - Ở động vật nguyên sinh không bào co rút có vai trò tích nước bơm nước thể để giữ cân áp suất thẩm thấu cho thể 12 Nhân: - Phần lớn tế bào có nhân, ngồi tế bào có đa nhân ( tế bào gan, tuyến nước bọt động vật có vú khơng có nhân ( tế bào hồng cầu) - Hình dạng phức tạp: hình cầu, hình khối, phân thuỳ, thay đổi hình dạng Vn - Kích thước: NP = NP: Chỉ số nhân, tế bào chất Vc  Vn Vn: Thể tích nhân Vc: Thể tích tế bào a Cấu trúc: * Màng nhân: - Là màng kép dày khoảng 40nm, xoang gian màng chiếm 10-20nm, bị phá vỡ khơng có khả hàn gắn lại màng sinh chất - Màng ngồi nối với mạng lưới nội chất khe, bể chứa - Trên màng nhân có lỗ phân bố tương đối đồng với khoảng cách 50-100nm Lỗ cấu tạo từ vòng nhẫn giới hạn, phía có mảnh chắn sáng nhơ vào lòng ống, giới hạn khe trung tâm hẹp khoảng 10nm - Chức màng nhân: + Phân tách nhân với tế bào chất + Trao đổi chất nhân với tế bào chất: vận chuyển chủ động qua màng qua hệ thống lỗ nhân ( vận chuyển mARN, prôtêin, ribôxôm qua lỗ nhân) 17 + Tham gia tổng hợp, chuyên chở chất + Lỗ màng nhân có chức nâng đỡ * Chất nhiễm sắc nhiễm sắc thể - Chất nhiễm sắc: ADN (40%) liên kết với prôtêin (60%) ( histôn prôtêin axit) dạng sợi mảnh xoắn với Trong ADN vật chất mang thơng tin di truyền, prơtêin có vài trò bảo vệ điều chỉnh - Bước vào kì đầu phân bào, chất nhiễm sắc xoắn, co ngắn lại, tách thành thể có kích thước từ vài đến chục micron gọi nhiễm sắc thể ( crômatit) - Bộ nhiễm sắc thể nhân phân hoá thành nhiễam sắc thể thường, nhiễm sắc thể giới tính, nhiễm sắc thể kèm - Trong nhiễm sắc thể phân hố thành cấu trúc có vai trò nhân định như: + Vùng chất nhiễm sắc thực: Trong kì trung gian, vùng chất nhiễm sắc thực gồm sợi nhiễm sắc co xoắn thường dạng sợi nuclêôxôm, chúng chứa gen hoạt động + Vùng chất dị nhiễm sắc : chiếm 90% chất nhiễm sắc, thường biểu dạng búi đậm đặc nhân kì trung gian, chứa đoạn ADN khơng hoạt động ( khơng phiên mã) giàu histơn H1, có dạng: (+) dạng ổn định: dạng chứa ADN lặp cấu trúc gen (khơng chứa mã di truyền) đoạn hay NST suốt chu kì tế bào không tháo xoắn (+) dạng tạm thời: dạng gen bị đóng + Vùng trung tiết ( tâm động): Gồm đoạn ADN khơng có cấu trúc nuclêơxơm Có chức năng: nơi liên kết NST với thoi vô sắc vậnc huyển nhiễm sắc tử hai cực tế bào + Vùng tận ( tiết mút): Gồm đoạn lặp nuclêôtit VD: người động vật có xương sống, đọng lặp TTAGGG có chức năng: (+) Giữ cho nhiễm sắc thể nhiễm sắc thể khơng kết dính với (+) Ngăn cản không cho enzim đêôxiribônuclêaza phân giải đầu tận phân tử ADN (+) Tạo thuận lợi cho nhân đôi ADN phần đầu cuối phân tử * Hạch nhân ( nhân con) - Thành phần cấu trúc hạch nhân gồm: + ADN hạch nhân: chứa chất nhiễm sắc quanh hạch nhân + rARN: có sợi hạt ribơnuclêơprơtêin q trình chín để tạo thành rARN ribơxơm + Prơtêin: gồm có histơn, prơtêin ribơxơm + Enzim gồm: enzim ARN- pôlimeraza (để tổng hợp rARN), enzim xử lí q trình chín rARN - Vai trò hạch nhân: + Tổng hợp rARN, đóng gói tích luỹ ribôxôm + Điều chỉnh vận chuyển mARN từ nhân tế bào chất điều chỉnh trình phân bào - Nguồn gốc hạch nhân: từ vùng NOR NST kèm Khi phân bào hạch nhân biến thành phần khơng bị phân huỷ, sau hình thành lại * Dịch nhân: - Thành phần loại prôtêin: nuclêôprôtêin, glicôprôtêin, enzim nhân - Nơi diễn trình tổng hợp nhân: tổng hợp ADN, ARN b Chức nhân: Điều khiển hoạt động sống tế bào III CÁC CẤU TRÚC BÊN NGOÀI MÀNG SINH CHẤT Thành tế bào a Cấu trúc: - Thành tế bào thức vật xenlulôzơ: chất đa phân gồm nhiều phân tử glucôzơ liên kết với tạo thành sợi vững - Thành tế bào nấm, động vật chân khớp ki tin chất pơlisaccarit có thấm thêm nitơ b Chức năng: + Giữ hình dạng bảo vệ tế bào + Tạo sức trương cho tế bào + Tạo cầu nối sinh chất để tế bào cạnh trao đổi chất cho 18 Chất ngoại bào - chủ yếu sợi glicôprôtêin kết hợp với chất vô hữu khác - Giứp tế bào liên kết với tạo nên mô, giúp tế bào thu nhận thông tin IV MỘT SỐ CÂU HỎI So sánh tế bào động vật với tế bào thực vật Rút kết luận từ điểm giống khác ? * Giống nhau: Đều tế bào nhân thực có thành phần: - Màng sinh chất - Tế bào chất với bào quan: ti thể, máy Gôngi, lưới nội chất, lizôxôm - Nhân với nhận chất nhiễm sắc * Khác nhau: Tế bào thực vật Tế bào động vật - Có thành xenlulơzơ bao ngồi màng sinh chất - Khơng có thành xenlulơzơ - Có lục lạp, quang tự dưỡng - Khơng có lục lạp, hoá dị dưỡng - Chất dự trữ tinh bột - Chất dự trữ glicôgen - Không có trung tử - Có trung tử - Phân bào khơng có phân tế bào chất vách - Phân bào có phân chia tế bào chất ngang trung tâm eo thắt trung tâm - Hệ khơng bào phát triển - Ít có khơng bào * Giống tế bào đơn vị cấu trúc, chức thể sống => chứng tỏ thực vật động vật có chung nguồn gốc * Khác hoạt động sống khác => chứng tổ giới Thực vật giối Động vật kết hướng tiến hoá khác từ nguồn gốc chung Một hướng dị hoá, di chuyển hình thành giới Động vật, hướng tự dưỡng, cố định hình thành giưói Thực vật Ở tế bào thực vật có hai bào quan tổng hợp ATP Đó bào quan ? So sánh hai bào quan * Hai bào quan ti thể lục lạp * Giống nhau: - Đều bào quan có màng kép, màng ngồi trơn - Chứa ribơxơm ADN riêng => có khả tổng hợp prơtêin đặc thù - Có khả tổng hợp ATP - Tham gia chuyển hoá vật chất, lượng tế bào - Là hệ thống di truyền nhân - Có nguồn gốc cộng sinh từ vi khuẩn * Khác nhau: Ti thể Lục lạp - Màng gấp nếp - Màng trơn - Trên mào có hạt oxyxôm chứa enzim hô hấp - Trên bề mặt tilacôit có chứa quang tơxơm, hệ sắc tố - Tổng hợp ATP phơtphoryl hố - Tổng hợp ATP đường quang phơtphoryl chất phơtphoryl hố oxi hoá dùng cho hoạt hoá cung cấp cho pha tối quang hợp động sống tế bào - Chuyển hoá quang thành hoá chất - Chuyển hoá lượng chất hữu thành hữu hố ATP PHẦN IV: CHUYỂN HỐ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở TẾ BÀO I CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG Ở TẾ BÀO Khái niệm lượng - Năng lượng đại lượng đặc trưng cho khả sinh công - Hai dạng lượng: + Thế dạng lượng tiềm ẩn 19 + Động dạng lượng sẵn sàng sinh công - Trong hệ sống lượng dự trữ liên kết hoá học Chuyển hoá lượng - Chuyển hoá lượng biến đổi lượng từ dạng sang dạng khác cho hoạt động sống - Dòng lượng sinh học dòng lượng tế bào, dòng lượng từ tế bào sang tế bào khác từ thể sang thể khác ATP ( Ađênôzin tri phôtphat) a Cấu trúc: Gồm thành phần: phân tử đường ribôzơ liên kết với bazơ nitơ ađênin nhóm phơtphat b ATP coi đồng tiền lượng tế bào vì: ATP có chứa liên kết cao ( liên kết cao nhóm phơtphat), có đặc điểm mang nhiều lượng lại có lượng hoạt hố thấp nên dễ bị phá vỡ giải phóng lượng ATP cung cấp lượng cho tất trình cần lượng tế bào c Sử dụng lượng tế bào: - ATP cung cấp lượng để : + Tổng hợp chất cần thiết + Vận chuyển chủ động chất qua màng (hoạt tải) + Thực dẫn truyền xung thần kinh + Thực hoạt động co - Khi tế bào sử dụng ATP chất cung cấp lượng ATP bị phân giải nhờ enzim thành ADP P, nhóm phơtphat khơng mà kết hợp với chất thực chức hoạt động chức hồn thành nhóm phơtphat lại liên kết với ADP để tạo thành ATP nhờ nguồn lượng tạo từ phản ứng giải phóng lượng - Sơ đồ chuyển hoá lượng sử dụng lượng tế bào < Vận động < < Sinh tổng hợp < < -Dẫn truyền thần kinh < -< Vận chuyển chủ động chất qua màng < ATP ADP +P Chất hữu + O2 Ti thể CO2 + H2O d Tổng hợp ATP tế bào: Các tế bào phơtphỏyl hố ADP để tạo thành ATP theo cách đặc thù: - Sự phơtphoryl hố mức độ chất: chuyển phơtphat từ hợp chất hữu phơtphoryl hố tới ADP VD đường phân - Sự photphoryl hố ơxi hoá: lượng từ phản ứng oxi hoá khử hô hấp sử dụng để gắn photphat vơ vào ADP - Sự quang photphoryl hố : lượng ánh sáng sử dụng để photphoryl hoá ADP photphat vơ Chuyển hố vật chất tế bào Chuyển hoá vật chất tế bào bao gồm tất phản ứng diễn tế bào thể sống Các phản ứng bao gồm hai q trình: đồng hố dị hố; có tham gia xúc tác enzim a Đồng hố: q trình tổng hợp chất phức tạp đặc trưng từ chất đơn giản, đồng thời tích luỹ b Dị hố: q trình phân giải chất phức tạp thành chất đơn giản hơn, đồng thời chuyển thành động Enzim a Khái niệm: Enzim chất xúc tác sinh học tạo thể sống, hoạt động điều kiện sinh lí bình thường thể sống 20 b Thành phần cấu tạo enzim - Enzim có thành phần: prơtêin - Enzim có nhiều thành phần gồm: + apơenzim: prơtêin + côfactor: chất vô ( thường ion kim loại) chất hữu thường vitamin gọi coenzim c Cấu trúc enzim - Mỗi loại enzim có cấu trúc khơng gian đặc thù - Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc khơng gian đặc biệt chuyên liên kết với chất gọi trung tâm hoạt động - Cấu hình khơng gian trung tâm hoạt động phù hợp với cấu hình khơng gian chất mà xúc tác - Nhiều enzim, ngồi trung tâm hoạt động, có thêm trung tâm điều chỉnh có tác dụng điều chỉnh hình thù trung tâm hoạt động d Cơ chế tác động enzim - Enzim làm giảm lượng hoạt hoá phản ứng sinh hoá cách: + Tạo nhiều phản ng trung gian + Khi chất tham gia phản ứng liên kết với enzim trung tâm hoạt động, chất đưa vào gần định hướng cho chúng dễ dàng phản ứng với nhau, mối liên kết định chất kéo căng vặn xoắn chúng dẽ bị phá vỡ nhiệt độ, áp suất bình thường, tạo điều kiện hình thành liên kết + Cấu trúc vùng trung tâm hoạt động tạo vi môi trường có độ pH thấp so với tế bào chất nên enzim dễ dàng truyền H+ cho chất, bước cần thiết trình xúc tác - Enzim kết hợp với chất theo nguyên tắc “ổ khố- chìa khố” tạo hợp chất trung gian enzim- chất Cuối tạo sản phẩm thu hồi enzim nguyên vẹn, enzim giải phóng lại xúc tác phản ứng với chất loại * Đối với enzim có trung tâm điều chỉnh đòi hỏi có nhân tố điều chỉnh, nhân tố liên kết với trung tâm điều chỉnh làm cho trung tâm hoạt động biến đổi cấu hình phù hợp với chất * Đối với enzim có thành phần cơfactor cơfactor liên kết với enzim cấu hình enzim phù hợp với chất => Bằng cách sư dụng côfactor trung tâm điều chỉnh, hoạt động enzim điều hoà ling hoạt đáp ứng tình hướng tế bào đ Sự điều hoà hoạt động enzim Hoạt động enzim điều hoà chế sau: * Sự định khu phân bố hoạt động enzim - Mỗi loại enzim có tác động đặc thù cho loại chất loại phản ứng, chúng cần định khu phân bố hoạt động vị trí cần thiết, khơng gây hại cho tế bào - VD: + enzim pepsin ( phân giải prôtêin) hoạt động dày chúng lại sản sinh tế bào chúng phá huỷ tế bào Để ngăn chặn điều đó, tế bào tạo chúng dạng tiền enzim pepsinơgen khơng có hoạt tính, tiết vào dày nơi có độ pH axit chúng biến thành pepsin dạng hoạt tính + Trong tế bào nhiều enzim phân vùng hoạt động cách định khu bao gói lại VD: enzim thuỷ phân lizơxơm * Điều hồ hoạt động theo mối liên hệ ngược Nhiều enzim hoạt động phối hợp theo kiểu dây chuyền nối tiếp Các sản phẩm trung gian sản phẩm cuối dây chuyền nhân tố hoạt hoá ức chế enzim phản ứng trước sau dây chuyền ( ức chế ngược) VD: Hoạt động hệ enzim màng ti thể lục lạp * Điều hoà dị hình khơng gian - Điều hồ thơng qua thay đổi cấu hình khơng gian trung tâm hoạt động thông qua trung tâm điều chỉnh cách tiên kết với nhân tố điều chỉnh 21 - Đây cách enzim kiểm soát tần số phản ứng chủ yếu trình trao đổi chất tế bào e Tính chất enzim ( đặc tính enzim) * Hoạt tính mạnh: - Hoạt tính mạnh thường biểu số vòng quay ( tức số phân tử chất chuyển hoá thời gian giây phân tử enzim VD: enzim catalaza xúc tác phản ứng H2O2 �� � H2O + O2 có số vòng quay 4x107 tức phân tử enzim catalaza có khả chuyển hố x 107 phân tử H2O2 thành H2O + O2 giây - Enim có hoạt tính xúc tác mạnh so với chất xúc tác vô VD: Một phân tử catalaza cần giây phân giải lượng H2O2 mà phân tử sắt phải phân giải thời gian 300 năm * Tính chuyên hố: - Đa số enzim có tính chun hố tuyệt đối: loại enzim xác tác cho chất VD: urêaza xúc tác phản ứng phân giải urê - Một số enzim có tính chun hố tương đối: enzim tác dụng lên nhiều chất có cấu trúc gần giống VD Lipaza thuỷ phân nhiều loại este khác * Sự phối hợp hoạt động enzim Amilaza Mantaza VD: tinh bột ���� mantôzơ ���� glucôzơ f Nguồn gốc định khu enzim - Enzim tổng hợp tế bào ribôxôm + Được sử dụng tế bào gọi enzim nội bào + Được tiết khỏi tế bào vào môi trường ngoại bào gọi enzim ngoại bào VD: enzim người tiết vào ống tiêu hố; vi khuẩn tiết enzim vào mơi trường để tiêu hố ngoại bào - Enzim dạng hoà tan bào tương định khu bào quan, định khu màng sinh chất g Vai trò enzim trao đổi chất - Xúc tác phẩn ứng sinh hoá - Kiểm soát phản ứng hoá học đặc biệt h Những nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzim * Nhiệt độ: - Đa số enzim hoạt động nhiệt độ tối ưu 40-450C (tại nhịet độ hoạt tính enzim mạnh nhất), số enzim hoạt động điều kiện nhiệt độ bất thường 00 1000 C ( vi khuẩn cổ) - Enzim khơng có hoạt tính nhiệt độ thấp, nhiệt độ tăng lên hoạt tính enzim tăng theo (nhiệt độ tăng 100C hoạt tính enzim tăng gấp đôi) đạt nhiệt độ tối ưu - Trên nhiệt độ tối ưu, hoạt tính enzim giảm dần điểm D enzim hoạt tính hồn tồn (điểm D đa số enzim khoảng 600C) enzim khơng cấu trúc khơng gian * Độ pH - Mỗi loại enzim có độ pH tối ưu, pH hay ngưỡng tối ưu làm cho hoạt tính enzim bị giảm hoạt tính - Nếu mơi trường hoạt động enzim độ pH tối ưu bị thay đổi dẫn đến kìm hãm phá huỷ enzim * Nồng độ chất - Cơ chất chất mà enzim tác động xúc tác - Nồng độ chất tăng hoạt tính enzim tăng đến mức định dù nồng độ có chất có tăng hoạt tính enzim khơng tăng lúc tất phân tử enzim no hoẵ sử dụng hết thời gian * Các chất ức chế enzim - Các chất ức chế cạnh tranh: chất thường có cấu tạo hố học hình dạng gần giống chất, chúng liên kết với trung tâm hoạt động tạo thành phức hệ enzim - chất ức chế bề vững khơng trung tâm hoạt động cho chất VD: Axit malônic chất ức chế cạnh tranh chất axit xucxinic phản ứng 22 Phân giải axit xucxinic thành axit fumaric nhờ enzim xucxinatđêhiđrôgenaza - Các chất ức chế không cạnh tranh: chất kết hợp với phân tử enzim làm biến đổi cấu hình khơng gian hoạt động enzim làm cho khơng phù hợp với cấu hình chất => khơng liên kết với chất VD: tác động ion kim loại năng, ion thuỷ ngân, bạc, mối arsan, xianit i Một số ứng dụng enzim đời sống sản xuất - Enzim sử dụng nông nghiệp, y dược công nghiệp: công nghiệp thực phẩm, dệt, làm giấy, hoá chất, mĩ phẩm, bột giặt, xử lí rác - Sử dụng nghiên cứu sinh học y dược: công nghệ chuyển gen, kỹ thuật PCR để nhân ADN, chẩn đoán bệnh * Sản xuất enzim: đựoc sản xuấ quy mô cơng nghiệp q trình ni cấy vi sinh vật dây chuyềntự động lò phản ứng sinh học II HÔ HẤP TẾ BÀO Khái niệm hơ hấp tế bào - Q trình chuyển hố lượng chất hữu thành lượng ATP sử dụng cho hoạt động sống cần lượng - Chất hữu cung cấp lượng cacbohiđrat, lipit, prôtêin đa số tế bào, glucôzơ nhiên liệu phổ biến => phân giải glucơzơ xem mơ hình chung hơ hấp tế bào - Q trình phân giải glucơzơ q trình ơxi hố -khử, bao gồm phản ứng hố học có chuyền electron từ chất phản ứng sang chất phản ứng khác Ba giai đoạn hô hấp tế bào a Đường phân - Diễn bào tương - Nguyên liệu: glucôzơ, ADP, NAD+ - Diến biến: gồm giai đoạn: + Hoạt hố phân tử đường glucơzơ: glucơzơ kết hợp với ATP thành fructôzơ 1,6 điphôtphat + Cắt mạch cacbon: fructôzơ 1,6 điphôtphat bị cắt thành phân tử cacbon (glixêralđêhit phôtphat đihiđrôxiaxêton – phôtphat) + Sản phẩm tạo ra: 2NADH + ATP + C3H4O3 (axit piruvic) ( 2ATP sử dụng mặt lượng tạo 2ATP) * Giai đoạn trung gian: axit piruvic �� � axêtyl cơenzimA + NADH + CO2 Sau axêtyl côenzimA vận chuyển vào chất ti thể để tham gia chu trình Crep b Chu trình Crep -Xảy chất ti thể ( vi khuẩn xảy tế bào chất) - Nguyên liệu: axêtyl côenzimA , ADP, NAD+, FAD - Diễn biến: gồm giai đoạn: + Từ axêtyl côenzimA kết hợp với ôxalôaxêtic tạo axit xitric (6C) + Từ axit xitric (6C) qua phản ứng, loại CO2 tạo NADH axit xêtôglutaric (5C) + Từ axit xêtôglutaric (5C) lạo 1CO2 tạo 1NADH axit (4C) + Từ axit (4C) qua phản ứng tạo 1ATP, qua phản ứng tạo 1FADH2 + Cuối qua phản ứng tạo 1NADH axit ôxalôaxêtic (4C) - Sản phẩm: phân tử axêtyl cơenzimA vào chu trình cho 3NADH + 1ATP + 1FADH2 + 2CO2 - Ý nghĩa chu trình Crep: + Phân giải chất hữu giải phóng lượng phần tích luỹ ATP, phần tạo nhiệt cho tế bào + Tạo nhiều NADH, FADH2 đóng vai trò dự trữ lượng cho tế bào + Tạo nguồn cacbon cho q trình tổng hợp + Có nhiều hợp chất hữu sản phẩm trung gian cho trình chuyển hố 23 c Chuỗi chuyền electron ( chuỗi vận chuyển điện tử) - Bao gồm phức hệ đa prôtêin định vị màng ti thể gọi theo thứ tự từ I- IV ( vi khuẩn định vị màng sinh chất) - Màng ti thể gấp khúc làm tăng số lượng chuỗi chuyền electron - Diễn biến: + NADH chuyền electron cho flavơprơtêin FMN có phức hệ I Trong phức hệ I, FMN chuyền e- cho prôtêin Fe- S, prôtêin Fe- S chuyền e- cho ubikinon Q ( prôtêin nằm màng không thuộc phức hệ + FADH2 chuyền e- cho prôtêin Fe- S phức hệ II, prôtêin Fe- S chuyền e- cho ubikinon Q + Dòng e- từ ubikinon Q chuyền cho phức hệ III (gồm xitôcrôm b, c1) chuyền cho xitôcrôm c ( prơtêin hồ tan chất cạnh màng) chuyền cho phức hệ IV (gồm xitôcrôm a a 3) + Cuối xitôcrôm a3 chuyền e- cho ôxi Ôxi liên kết với hiđrô tạo nên H2O + Qúa trình chuyền e-, lượng giải phóng từ từ phần tích luỹ vào ATP nhờ phức hệ prôtêin – enzim ATP- sintêtaza ( phức hệ Fo- F1) khu trú màng ti thể (đối với vi khuẩn màng sinh chất) theo chế hố thẩm (+) ATP –sitêtaza có dạng hình nấm với kích thước khoảng 11nm gồm hai đơn vị cấu thành (hình 24.1 trang 81 SGK sinh 10) Một đơn vị tạo nên cuống nằm màng, đơn vị tạo nên mũ nằm nhô xoang (+) Cơ chế hoá thẩm: chuyền e- qua chuỗi tạo nên lực vận chuyển H+ từ chất sang xoang gian màng => tạo nên chêch lệch nồng độ H+ hai bên màng ti thể (tạo điện màng) Lực điện tạo nên dòng H+ từ xoang gian màng trả lại chất cách xuyên qua ATP- sintêtaza tạo nên lực làm xoay phần cuống, đồng thời làm xoay phần mũ thu hút ADP P liên kết với tạo nên ATP - Vài trò chuỗi chuyền electron: kìm hãm tốc độ “rơi lượng” e- từ NADH, FADH2 đến ơxi, từ lượng e- giải phóng từ từ phần nhỏ qua nhiều chặng chuỗi Nếu lượng e- giải phóng từ NADH, FADH2 chuyền cho ơxi xảy “bùng nổ nhiệt” đốt cháy tế bào Hiệu suất sử dụng lượng hô hấp tế bào - Phân giải glucôzơ qua nhiều giai đoạn lượng giải phóng tích luỹ vào ATP: 2ATP ( từ đường phân) + 2ATP (từ chu trình Crep) + 32 34 (từ chuỗi chuyền electron tổng hợp ATP nhờ ATP-sintêtaza) = 36 38 ATP ( đạt hiệu suất 36 hay 38 tuỳ loại tế bào VD: Tb nơron 36 ATP, TB gan tim 38 ATP) - Hiệu suất chuyển hố lượng hơ hấp: mol glucơzơ bị phân giải giải phóng 686 kcal Số lượng cần tích luỹ vào ATP 7,3 kcal/mol 38 ATP tích 38 x 7,3 = 277,4kcal Hiệu suất chuyển hoá lượng: 277,4 / 686 �0,4 (40% lượng chuyển hố từ glucơzơ sang ATP, 60% lượng lại chuyển thành nhiệt giúp giữ thân nhiệt bị thất mơi trường) Lên men a Khái niệm: - Lên men trình phân giải cacbohiđrat (chủ yếu glucôzơ) điều kiện khị khí, chất nhận êlectron cuối chất hữu - Có nhiều dạng tế bào oxi hố chất hữu để tích luỹ ATP khơng cần đến oxi ( VD tế bào thể người, thiếu oxi lên men lactic Khi piruvat chuyển thành axit lactíc chất đơhc tích luỹ nhiều thể gây mệt mỏi, đau đớn, bình thường chúng chuyển đến gan chuyển hoá thành piruvat để thể sử dụng b Các dạng lên men phổ biến a Lên men rượu: axit piruvic bị loại CO2 thành axêtalđêhit sau oxi hố thành rượu etylic CO2 NADH + H+ NAD+ 2 TPP , Mg ������� C2H5OH ������� � C2H3O ������� C3H4O3 ������� � pyruvate decarboxylase ethanol dehydrogense ( enzim pyruvat decarboxylase cần Mg2+ có coenzim TPP) b Lên men lăctic: axit piruvic bị khử thành axit lactic chủ yếu NADH + H+ 24 NAD+ ... với prôtêin màng sinh chất người Sau tạo tế bào lai, người ta thấy phân tử prôtêin tế bào chuột tế bào người nằm xen kẽ III TẾ BÀO CHẤT VÀ BÀO QUAN * Một số khái niệm: - Tế bào chất khối dung... nhau: Đều tế bào nhân thực có thành phần: - Màng sinh chất - Tế bào chất với bào quan: ti thể, máy Gôngi, lưới nội chất, lizôxôm - Nhân với nhận chất nhiễm sắc * Khác nhau: Tế bào thực vật Tế bào. .. CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO NHÂN THỰC I ĐẠI CƯƠNG VỀ MÀNG SINH HỌC - Màng sinh học xuất màng sinh chất bao quanh khối tế bào chất - Trong q trình tiến hố, màng sinh chất phân hố vào khối tế bào chất tạo