bài giảng sinh hóa đại cương

BÀI GIẢNG MƠN HỌC SINH HĨA ĐẠI CƯƠNG MỤC LỤC MỤC LỤC Bài 1: GLUCIDE 1- GIỚI THIỆU CHUNG : 2- PHÂN LOẠI : .4 - CẤU TẠO HÓA HỌC 4 – Tính chất: 23 Bài 2: PROTEINE 25 - GIỚI THIỆU CHUNG : .25 - PHÂN LOẠI : 25 - CẤU TẠO HÓA HỌC : .26 - CẤU TRÚC CỦA PROTEINE: 36 – SỰ biẾn tính cỦa proteine : 38 – Các phẢn Ứng hóa hỌc đẶc biỆt: 40 – CÁC PHẢN ỨNG MÀU ĐẶC TRƯNG CỦA ACID AMIN : 41 Bài 3: ENZYME .43 1- GIỚI THIỆU CHUNG: .43 - BẢN CHẤT HÓA HỌC: 43 - Tác dỤng cỦa enzyme: 44 – PHÂN LỌAI ENZYME 51 – SỰ mẤt hỌat tính cỦa enzyme: 55 Bài 4: COENZYME 57 – NHỮNG COENZYME LIÊN QUAN ĐẾN CÁC PHẢN ỨNG OXID HÓA KHỬ: .57 - COENZYME VẬN CHUYỂN : 60 Bài 5: LIPIDE 63 -GIỚI THIỆU CHUNG : 63 - PHÂN LOẠI : 63 - CẤU TẠO HÓA HỌC: 63 Bài 6: ACIDE NUCLEIQUE 76 1/ GIỚI THIỆU CHUNG : 76 2/ THÀNH PHẦN HÓA HỌC: .77 / CẤU TẠO CỦA ACID NUCLEIC : 83 - TÌNH CHẤT CỦA DNA 87 Bài 7: VITAMINE 90 -GIỚI THIỆU CHUNG : 90 - TÊN GỌI CỦA VITAMINE 90 – PHÂN LỌAI VITAMINE: 91 – Kháng vitamine ( antivitamine ) : 101 Bài : HỢP CHẤT THỨ CẤP 102 / ACID HỮU CƠ: 102 / TINH DẦU: .104 / CAO SU : 108 Bài 9: SẮC TỐ THỰC VÂT 112 / Đại cương : .113 2/ PHÂN LỌAI SẮC TỐ: .114 Bài 10: Hormone thực vật .116 / Đại cương : .116 / Các lọai chất hormone thực vật : 116 Bài 1: GLUCIDE 1- GIỚI THIỆU CHUNG : Glucide thành phần cấu tạo thực vật ( 80%), thành phần dự trữ Ngoài glucide chất cung cấp lượng cho hoạt động sống sinh vật Glucide thường gọi chất đường Glucide tạo thành từ trình quang hợp thực vật xanh AÙ NH SAÙ NG 6CO2 6H2O C6H12 O6 6O2 DIỆ P LỤC TỐ ( CÂ Y XANH ) 2- PHÂN LOẠI : Dựa vào khối lượng phân tử glucide có dạng sau : Đường đa : thường gọi polysaccharide có khối lượng phân tử lớn, thành phần cấu tạo chất dự trữ sinh vật cellulose, tinh bột, glycogen Đường nhỏ : thường gọi oligosaccharide có khối lượng phân tử nhỏ hơn, sản phẩm phân cắt chưa hồn tồn polysaccharide Đó dạng trung gian trình trao đổi chất Đường đơn : thường gọi monosaccharide có khối lượng phân tử nhỏ nhất, sản phẩm phân cắt hồn tồn polysaccharide, ví dụ glucose, fructose,… - CẤU TẠO HÓA HỌC 3.1– ĐƯỜNG ĐƠN ( MONOSACCHARIDE ) : 3.1.1/ Định nghĩa : Đường đơn rượu đa có chứa nhóm carbonyl ( C=O ), thường có vị ngọt, sinh vật đường đơn thường có từ đến đơn vị carbon H H H C O H C OH H C OH H H C OH C O C OH H 3.1.2/ Tên gọi : Có cách gọi tên cho đường đơn a/ Gọi tên theo chiều dài dây carbon - Nếu có C gọi triose - Nếu có C gọi tetrose - Nếu có C gọi pentose - Nếu có C gọi hexose - Nếu có C gọi heptose b/ Gọi tên theo chức hố học nhóm C=O - Nếu chức aldehid ( CHO ) gọi aldose - Nếu chức ceton (CO ) gọi cetose c/ Gọi tên theo chiều dài dây carbon theo chức hố học nhóm C=O - Nếu có C chức aldehid ( CHO ) gọi aldotriose - Nếu có C chức ceton (CO ) gọi cetotriose H H C H H C C H ALDOSE (ALDOTRIOSE) O H OH OH H C OH C O C OH H CETOSE (CETOTRIOSE) H H H H C O C OH C H H OH H C OH C O C OH H CETOSE (CETOTRIOSE) ALDOSE (ALDOTRIOSE) 3.1.3/ Dạng D & L : Đồng phân D & L đường đơn dựa vào vị trí nhóm OH carbon áp chót ( đánh số từ nhóm C=O ) cơng thức chiếu Fischer phân tử - Nếu bên phải gọi dạng D - Nếu bên trái gọi dạng L H C1 O H H C2 OH HO C2 H H C3 OH H H D - ALDOSE C1 O C3 OH H L - ALDOSE 3.1.4/ Dạng vòng cấu hình α & β : Liên kết nhóm CO OH phân tử đường đơn tạo thành vòng hemiacetal, tạo thành vòng cạnh gọi dạng pyranose, tạo thành vòng cạnh gọi dạng furanose Khi tạo thành dạng vòng xuất nhóm OH C CO ban đầu gọi OH oside, nhóm OH bên mặt phẳng phân tử gọi cấu hình α , bên mặt phẳng phân tử gọi cấu hình β H C OH H C OH H C OH O H C OH H C H H H H H H C OH H H C4 OH C5 C O H C H OH C H C H C H C H C H C OH OH OH O OH OH H OH C H2 H H H H HO CH2 H C O C OH C OH C OH C OH C OH C OH OH (OH oside) OH C H C4 H O H C H H C C OH (OH oside) OH OH Vò ng cạnh Vò ng5 cạnh (PYRANOSE) (FURANOSE) 6 HO H c4 OH c H2 c H HO OH H c3 OH O H c1 H c2 c H2 H c5 o H c4 H H H c1 OH c3 c OH OH OH OH Dạng vò ngcó cấ u hình α Dạng thẳ ng HO H cH2 c5 o c4 H H H H c3 c2 OH OH c1 H OH Dạng vò ng có cấ u hình β 3.1.5/ Các đường đơn thường gặp sinh vật : 3.1.5.1/ carbon ( pentose ) : - Ribose & Desoxyribose: thường diện acide nucleique ( ADN, ARN ) - Arabinose: thường diện chất nhày ( gomme arabique ) thân vài loại thực vật - Xylose: thường diện vỏ đậu phọng, cùi bắp, khơng có giá trị dinh dưỡng H C O H C O HO C H OHCH2 C H C OH C H C OH C H C OH H C OH C C HO C H H C O OHCH2 O C C H C OH C H C OH H C OH H C α - D - ARABINOSE D- ARABINOSE H C OH C H H H C O O C C C C H α - D - XYLOSE ( furan ) D- XYLOSE C O C C C C α - D- XYLOSE ( pyran ) 3.1.5.2/ carbon ( hexose ): - Glucose: thành phần cấu tạo nhiều loại đường đa khác đường mía, đường sữa, tinh bột, cellulose.Glucose tan nước, methanol không tan etanol - Manose : glucose thường dạng manane, tìm thấy gỗ, hạt - Galactose: thành phần cấu tạo Agar-agar, thường dạng galactane - Fructose: thành phần chất trái, có vị đường mía, thành phần cấu tạo Inuline đường đa Fructose có nhiều mật ong, mật hoa H H HO H H H HOCH2 C O C OH C H C OH C OH C OH H C4 OH H C4 O HO H HO H H α- D- GLUCOSE (pyran) OH OH H OH OH OH CH 5 C2 α- D- GLUCOSE (pyran) C HO H2 OH C H OH C H D- GLUCOSE H H H H O C5 O H OH H C C H OH C OH α - D- GLUCOSE (furan) 10 Acid oxalic & acid α – cetoglutaric diện thực vật chúng chuyển hóa thành chất khác ví dụ acid amin Acid α – cetoglutaric chuyển hóa thành acid glutamic, alanin Acid oxalic dạng tự hay muối oxalat calci Acid aconitic diện với lượng đáng kể mía, sản phẩm trung gian q trình chuyển hóa glucide Acid acetic sản phẩm lên men dấm Acid butyric diện thực vật ; dạng tự có mùi hắc khó chịu dạng ester có mùi thơm đặc trưng nên ester acid butyric sử dụng rộng rãi kỹ nghệ bánh kẹo ví dụ butyrat methil có mùi táo ; butyrat ethil có mùi dứa Acid lactic sản phẩm qúa trình lên men lactic thực vật ; ứng dụng lên men muối dưa Acid pyruvic sản phẩm trung gian trình trao đổi glucid, lipid, acid amin Các acid hữu liên quan đến trình sống thực vật : * Tạo nên mùi vị đặc trưng * Sản phẩm trung gian trình tổng hợp acid amin, glucid, lipid / TINH DẦU: Nhiều loại có mùi đặc trưng có mặt terpene dẫn suất chúng Các terpen sản phẩm oxid hóa chúng tạo thành tinh dầu Terpen hydrocarbon có số nguyên tử carbon bội số 5; nói cách khác terpen chất trùng hợp isopren ( C5 H8 ) Monoterpen : n=1 thành phần cấu tạo tinh dầu thực vật Dạng hidrocarbon: gồm có 104 Myrcene : tinh dầu hoa cần sa.(andropogon citratus ) CH2 CH3 C CH CH2 CH2 C CH CH2 CH3 Myrcen ( tinh daà u hoa caà n sa) Ocimene : tinh dầu é quế ( ocimum bacilicum ) CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 C CH C CH CH2 Ocimen ( tinh dầ u câ y équế ) Dạng rượu : gồm có Geraniol : cấu tử tinh dầu hoa hồng CH3 CH3 C CH CH2 CH2 CH CH CH2 OH CH3 Geraniol ( tinh daà u hoa hồ ng) (C10H18O) Linalol : có tinh dầu chanh, cam CH3 CH3 C CH3 CH CH2 CH2 C CH CH2 OH Linalol ( tinh daà u chanh, cam) (C10H18O) 105 Citronellol: có tinh dầu hoa hồng CH3 CH3 C CH CH2 CH2 CH3 CH CH CH2 OH Citronellol ( tinh dầ u hoa hồ ng) (C10H20O) Nhóm biến đổi thành dạng vòng dễ dàng; ví dụ Geraniol thành Limonene geraniol limonene Dạng aldehide : gồm có Citral : có tinh dầu chanh, cam CH3 CH3 C CH CH2 CH2 C CH CHO CH3 Citral ( tinh daà u cam, chanh) (C10H16O ) 106 CH2 CH3 C CH2 CH2 CH2 CH3 CH CH2 CHO Citronellal ( tinh dầu chanh, quýt) (C10H18O ) Dạng ceton: gồm có Menthon có tinh dầu bạc hà O Menthon (tinh dầ u bạc hà ) Carvon có tinh dầu hồi hoang ( carum carvi ) thìa ( anethum graveolens ) O Carvon (tinh dầ u câ y hồ i, thìa ) Camphor có nhiều tinh dầu khác nhau, nhiều thân gỗ long não ; ngày camphor trích chủ yếu từ hương nhu ( arteminia astra chamica ) 107 O Camphor (tinh daà u câ y longnã o, hươngnhu) / CAO SU : Vài loại hệ thống mạch có tế bào chứa nhựa ( latex) nhựa thành phần cao su màu trắng sữa ; ngồi cao su có chất khác bao bọc phân tử cao su che chở phân tử : proteine, glucide, phospholipide, muối khoáng ( nhiều KCl ), quebrachitol ( ester metil inositol ), acid béo, sáp Cao su khơng có đơn tử diệp lõa tử, song tử diệp su diện vài họ như:Moraceae,Asclepiadaceae,Apocynaceae,Euphorbiaceae Papaveraceae, Compotaceae Thành phần cao su nhựa ( latex ) tỉ lệ nghịch với tinh dầu resine ; tỉ lệ thay đổi theo phát triển tiền chất nên điều kiện thích hợp cho chất tổng hợp nên chất Cao su chất trùng hợp nhiều đơn vị isoprene (C 5H8) n polyisoprenoid, cao su Havea brasiliensis gồm 500 – 5000 hay gốc isoprene Latex tên dùng để nhựa giống sữa Resine tên để hỗn hợp phức tạp chất oxid hóa hydrocarbon thường tan nước dung môi chất béo Isoprene 108 Cao su Chuổi isoprene dài hay ngắn tùy theo tuổi cây, già chuổi isoprene dài ; chuổi xoắn lại tạo cấu trúc chiều theo kiểu cấu proteine tạo nên tính đàn hồi cao su / ALKALOIDE : Alkaloid hợp chất chứa Nitro ( N ) thực vật có tính độc ( hay nhiều ) chúng tác động vào hệ thần kinh trung ương ; chất thường gặp song tử diệp, loại có chứa alkaloide thường có alkaloide chủ yếu vài alkaloide nồng độ Ví dụ : Thuốc có Nicotine ( ) Nornicotine Thuốc phiện có Morphine ( ) Codeine, Thelsavine Các loại alkaloide : A/ Alkaloide nhóm piridine Nicotine thuốc ( nicotiana tabacum ) Areoline trái cau ( Areca catachu ) Piperine hạt tiêu ( piper nigra ) khơng độc , gây cảm giác nóng Ricinine thầu dầu ( ricinus communis ) độc nhân piridine ricinine 109 Piperine Nicotine B/ Alkaloide nhóm tropane Thuộc nhóm có Atropine ( Atropa belladona ) tác động lên hệ thần kinh , chủ yếu làm co dãn ngươi, dùng làm chất giải độc Cocaine làm tê liệt đầu dây thần kinh, dùng để gây tê phận Atropine nhân tropan Cocaine 110 C / Alkaloide nhóm isoquinoleine Đây nhóm alkaloide thuốc phiện Morphine : tác dụng lên hệ thần kinh trung ương ngọai vi; chất an thần, giảm đau Codeine : dùng làm thuốc ho, khơng có tác dụng gây mê Quinine : dùng làm thuốc chữa bệnh sốt rét morphine codeine Quinine D / Alkaloide dẫn suất từ Indole : Nhóm có hạt lòai Strychnos muxvomica họ Loganiaceae có tên chung Curare Strychnine 111 nhân Indol E / Alkaloide dẫn suất từ purine : Cafeine kích thích hệ thần kinh trung ương họat động tim Tác dụng cafeine làm mạch máu bị co tăng huyết áp Theobromine có hạt cà phê nhân Purine Cafeine Theobromine Sinh tổng hợp Alkaloide Bằng nhiều thí nghiệm ( tháp thân cà chua vào rễ thuốc ) người ta chứng minh nicotine thuốc tổng hợp rễ từ glucide chuyển xuống với nitơ vô hấp thụ rễ sau chuyển đến tích tụ Tiền chất để tổng hợp alkaloide thường acid amine diaminoacide chuyển hóa phenyl propane Bài 9: SẮC TỐ THỰC VÂT ( Anthocyanine hợp chất liên quan ) 112 / Đại cương : Mặc dù anthocyanine hợp chất liên hệ lipide thường chúng xếp với carotenoide chlorophyl nhóm sắc tố thực vật Ở xanh chlorophyl diện hạt grana diệp lạp (chloroplast) với carotenoide Còn sắc tố khác thường tan tự nước thường tìm thấy dịch không bào tế bào thực vật Những màu đỏ, xanh lam ( blue) tím glucoside chứa hay đơn vị glucide với aglycone gọi anthocyanidine Anthocyanidine dẫn suất 3,5,7 – trihydroxyflavilyum hydroxide (2 – phenyl – 3, 5, trihydroxybenzopyrylium hydroxide ) B A Anthocyanidine Ba nhóm anthocyanidine phân chia dựa nhóm thêm nhân B Phần lớn anthocyanidine chứa từ đến nhóm OH vài nhóm OH thay CH3 ; số đơn vị glucid thay đổi từ đến ( vị trí aglycone) Màu sắc sắc tố tùy thuộc vào số nhóm OH chiều dài nhóm methoxyl thay nhóm OH ( CH3 O ) Ngòai màu sắc tố tùy thuộc pH, pH acid màu đỏ, pH trung tính màu tím ( đỏ thẩm ), pH kiềm xanh lơ (blue) 113 2/ PHÂN LỌAI SẮC TỐ: 1/ Anthocyanine sắc tố hoa trái 2/ Flavone sắc tố phụ hoa, trái 3/ Flavonoide ( Chalcone & Aurones ) 2.1/ Anthocyanine Là sắc tố hoa trái, chúng làm cho hoa trái có màu xanh, đỏ sắc tố khác Chúng glucoside anthocyanidine Sự diện nhóm metoxy OCH3 làm cho đỏ Các nhóm OH vòng B yếu tố điều hòa màu sắc ; nhóm OH tăng màu đỏ giảm, màu xanh tăng 2.2/ Flavone & Flavonol Là nhóm sắc tố diện phổ biến thực vật liên hệ đến anthocyanidine, chúng có màu vàng phần lớn chuyển hóa hydroxy flavone, flavonol flavanone có màu vàng OH Flavone Flavonol 2.3/ Chalcone & Aurone 114 Thường có màu vàng ; dạng tự hay liên kết với glucide Chalcone Aurone Sinh tổng hợp : Aglycone sắc tố thực vật có sườn C6 – C3 – C6 ; nên theo Seshadri Peach nên sườn phenylpropan kết hợp với polyphenol sườn C6 – C3 – C6 , phenylpropan acide –p- coumarique acide caffeique HOOC - CH = CHAcid -p-coumaric - OH HOOC - CH = CHAcid caffeic - OH OH 115 Bài 10: Hormone thực vật / Đại cương : Ở thực vật có diện số chất kích thích sinh trưởng gọi phytohormone tác động liều lượng thấp ; tác động chúng liên quan đến tượng quang hướng động, địa hướng động tượng sinh trưởng, phát dục / Các lọai chất hormone thực vật : 2.1/ Kích thích sinh trưởng ( growth hormone ) Là chất có khả kích thích dãn tế bào, thành lập phần cuối thực vật, đặc biệt diệp tiêu ( đầu bao mầm ) chúng tác động đến tế bào bên Thuộc nhóm auxine IAA ( indolyl – – acetic acid ) IAA phân bố khắp nơi ( đầu bao mầm, chồi ngọn, non, đầu rễ …vv ) IAA thực vật tổng hợp từ tryptophane Tác dụng auxine giải thích tượng quang hướng động (phototropisme ), địa hướng động (geotropisme).Hiện tượng địa hướng động nghịch (negative geotropisme) chồi quay hướng phía kết tập trung nồng độ auxine tế bào cạnh bên chồi làm cho tế bào cạnh chồi dãn dài nhanh tế bào cạnh trên, chồi hướng lên Tương tự rễ để tư nằm ngang tế bào cạnh tích tụ auxine với hạt Calci ngăn cản dãn dài tế bào cạnh làm cho rễ hướng địa thuận (positive geotropisme) IAA cho rễ sinh nhanh chóng cành giâm giải thích di chuyển IAA từ chồi xuống tập trung vùng gốc cành bị cắt Tế bào thực vật có chứa indolyl – – acetaldehide có tác động auxine yếu chúng sẳn sàng bị oxyd hóa thành IAA Ngòai có indolyl – – acetonitril ( - CH CN ) diện nhiều thực vật hữu hiệu IAA 116 IAA 2.2/ Kích thích phân chia tế bào ( cell division hormone ) Khi vết thương gây cho mơ thực vật vết thương có hình thành mơ sẹo ( wound callus ) Sự hình thành mơ sẹo kích thích phân chia tế bào trưởng thành vùng bị thương tác động hormone ; auxine, hai kích thích tố thương tích acid traumatic ly trích từ tế bào bị thương HOOC – CH = CH – ( CH 2)8 – COOH Một số dicarboxylic acid tương tự cấu trúc traumatic acid có tác dụng tương tự ; ngòai nước dừa có chứa chất có khả kích thích phân chia tế bào 1,3 – diphenylurea C H5 NHCONHC6 H5 2.3/ Kích thích hoa ( flower forming hormone ) Acid gibberellic tác động giống auxine nghĩa kích thích dãn dài tế bào, kích thích hoa ; nẩy mầm khoai tây 117 2.4/ Cytokinin Nhóm kích thích phân chia tế bào ; đặc biệt kích thích phát sinh chồi, (tác động trái ngựợc với auxine) Thuộc nhóm có Kinetine 2.5/ Chất kìm hãm sinh trưởng : Khi thực vật vào trạng thái nghỉ có kèm theo tích lũy chất ức chế sinh trưởng Hiện tượng ức chế biểu rụng lá; chất ức chế Acid abscisic 118 ... 108 Bài 9: SẮC TỐ THỰC VÂT 112 / Đại cương : .113 2/ PHÂN LỌAI SẮC TỐ: .114 Bài 10: Hormone thực vật .116 / Đại cương : ... tính cỦa enzyme: 55 Bài 4: COENZYME 57 – NHỮNG COENZYME LIÊN QUAN ĐẾN CÁC PHẢN ỨNG OXID HÓA KHỬ: .57 - COENZYME VẬN CHUYỂN : 60 Bài 5: LIPIDE 63... - PHÂN LOẠI : 63 - CẤU TẠO HÓA HỌC: 63 Bài 6: ACIDE NUCLEIQUE 76 1/ GIỚI THIỆU CHUNG : 76 2/ THÀNH PHẦN HÓA HỌC: .77 / CẤU TẠO CỦA ACID