Là polymer được thành từ monomer là các acid amin. Chiếm tỷ lệ cao trong các hợp chất hữu cơ. Có cấu tạo linh hoạt và có khả năng biệt hoá cao. Đảm nhận nhiều chức năng quan trọng và và có thể là nguyên liệu dự trữ. Các hydrat cacbon đơn nguồn cung cấp năng năng lượng • Các hydrat cacbon phức: nguồn dự trữ năng lượng hoặc nguyên liệu cấu trúcSự sống, Sống hay Cuộc sống là một đặc điểm phân biệt các thực thể vật chất có cơ chế sinh học, (ví dụ như khả năng tự duy trì, hay truyền tín hiệu), tách biệt chúng với các vật thể không có những cơ chế đó hoặc đã ngừng hoạt động, những vật đó được gọi là vô sinh hay vô tri thức. Nhiều dạng sự sống tồn tại như thực vật, động vật, nấm, nguyên sinh vật, vi khuẩn cổ và vi trùng. Các tiêu chí đôi khi có thể mơ hồ và có thể hoặc không thể xác định virút, viroids, hoặc sự sống nhân tạo tiềm ẩn là sống. Sinh học là khoa học chính yếu liên quan đến nghiên cứu về sự sống, mặc dù có nhiều khoa học khác đang tham gia.Khái niệm của sự sống rất phức tạp. Hiện nay sinh vật được định nghĩa là có khả năng cân bằng nội môi, tạo nên bởi các tế bào, thực hiện các quá trình trao đổi chất, phát triển và thích ứng vơi môi trường, phản ứng với tác động và sinh sản. Nhưng một số các cách định nghĩa khác cũng được đề cập vì những điều kiện trên không áp dụng cho một số loài như virút. Qua nhiều thời kì lịch sử, đã có nhiều nỗ lực để tìm ra định nghĩa của sự sống và nhiều lý thuyết về các đặc tính và sự xuất hiện của các sinh vật, như chủ nghĩa duy vật, niềm tin rằng mọi thứ đều được tạo ra từ vật chất và cuộc sống chỉ đơn thuần là một hình thức phức tạp của nó; Thuyết kỳ dị, niềm tin rằng tất cả mọi thứ là sự kết hợp của vật chất và hình thái, và hình dạng của một sinh vật là linh hồn của nó; Thế hệ tự phát, niềm tin rằng cuộc sống liên tục xuất hiện từ sự sống còn; Và Thuyết sức sống, một giả thuyết hiện đại đã mất uy tín rằng phần lớn các sinh vật sống có một lực lượng sống hoặc một tia lửa. Định nghĩa của sự sống trong thời hiện đại phức tạp hơn, với sự đóng góp từ sự đa dạng của các định nghĩa khoa học. Các nhà Lý sinh học đã đưa ra nhiều định nghĩa thông qua các hệ thống hóa học, ngoài ra còn có các định nghĩa dựa trên các lí thuyết về hệ thống sống, ví dụ như giả thuyết Gaia, phát biểu rằng Trái đất cũng là một vật thể sống. Một ý tưởng khác cho rằng sự sống là một đặc tính của hệ sinh thái, và một số khác dựa trên cơ sở của Toán sinh học. Nguồn gốc sự sống (Abiogenesis) diễn tả sự sống tự nhiên được hình thành từ các vật chất vô sinh, ví dụ như là các Hợp chất hữu cơ đơn giản. Tính chất chung của tất cả các sinh vật bao gồm nhu cầu biến đổi các nguyên tố hóa học cốt lõi nhất định để duy trì các chức năng sinh hóa.
Chương 1: Cơ sở hoá học sống 1.1 Các nguyên tố cấu tạo thể sống • Trong tự nhiên có 92 ngun tố hố học • Chỉ có 16 nguyên tố thường xuyên cấu thành nên cấu thành nên hợp chất thể (C, H, O, N, Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn, I) • Ngồi có thêm vài nguyên tố khác thấy sinh vật đặc biệt Các nguyên tố sinh học 1.2 Nước thể sống • Cấu tạo phân tử nước Thành phần chất sống Thành phần % NGUYÊN TỐ CHIẾM TỈ LỆ 99% KHỐI LƯỢNG 70 65 60 50 40 30 18 20 10 10 Ni to Canxi Phospho Oxy Car bon Hydr o Các nguyên tố lại chiếm 1% Nguyên tố Kali Lưu huỳnh Clor Natri Magie Sắt Đồng Mangan Kẽm Iot Tỉ lệ % 0.35 0.25 0.16 0.15 0.05 0.004 Vết Vết Vết Vết Tỉ lệ % 0.4 0.3 0.2 0.1 K S Cl Na Mg Fe Cu Mn Nước thể sống Đặc tính Tầm quan trọng sinh học Tỷ trọng Làm giá đỡ cho thể Sức căng Vật chất dễ bám vào Mao dẫn Vận chuyển chất Chịu nén Nâng đỡ cho thể Nhiệt dung Điều hoà thân nhiệt Nhiệt bay Làm mát thể Dẫn điện Dẫn truyền xung thần kinh Zn Iot 1.3 Thành phần hữu thể sống Các lớp Nguyên tố cấu Đơn vị thành Hydratcarbon C, H, O Đại phân tử Monosaccarit Polysaccarit Protein Ln có C,H,O,N đơi có S, P Axit amin Protein Lipit Ln có C,H,O, đơi có N, P Glycerol, Axit béo Dầu, mỡ Axit nucleic C,H,O,N ,P Đường ARN, ADN Nhóm phosphat Các gốc hữu 1.3.1 Protein • Là polymer tạo thành từ monomer acid amin • Chiếm tỷ lệ cao hợp chất hữu • Có cấu tạo linh hoạt có khả biệt hố cao • Đảm nhận nhiều chức quan trọng và ngun liệu dự trữ Các acid amin • Cơng thức chung Các nucleotit Acid amin không phân cực với mạch bên nhóm hydratcacbon Acid amin phân cực với mạch bên tích điện dương Acid amin phân cực với mạch bên tích điện âm Acid amin với mạch bên khơng tích điện Acid amin với mạch bên vòng thơm Acid amin đặc biệt Sự hình thành liên kết peptid Cấu trúc phân tử protein • Cấu trúc bậc Cấu trúc phân tử protein • Cấu trúc bậc hai Xoắn α Nếp gấp ß Cấu trúc phân tử protein • Cấu trúc bậc ba Cấu trúc phân tử protein 1.3.2 Các hydrat cacbon • Cấu trúc bậc bốn • Các hydrat cacbon đơn: nguồn cung cấp lượng • Các hydrat cacbon phức: nguồn dự trữ lượng nguyên liệu cấu trúc Cấu trúc đường đơn Cấu trúc mạch thẳng đường đơn Cấu trúc mạch vòng đường đơn Cấu trúc đường phức Cấu trúc đường phức • Phân tử có từ – 10 nguyên tử C • Là dẫn xuất aldehit ceton rượu đa chức • Có thể tồn dạng mạch thẳng mạch vòng • Đều có tính khử mạnh nhờ nhóm chức Cấu trúc đường phức • Các đường đơi: – Có thể có tính khử • Các polysaccharit – Tinh bột Amylose – Hoặc khơng có tính khử Cấu trúc đường phức Amylopectin – Cellulose 1.3.3 Lipid • Các polysaccharit – Chitin Cấu trúc cellulose – Glycogen • Là tập hợp chất hữu phức tạp • Ít hồ tan nước, tan tốt dung môi không phân cực • Giữ nhiều vai trò quan trong hệ thống sống Các lipid đơn giản • Dầu, mỡ Các lipid đơn giản • Dầu mỡ – Cấu tạo glycerol acid béo – Mạch acid béo bão hoà chưa bão hoà – Một phân tử glycerol liên kết với 1, hay phân tử acid béo – Trạng thái vật lý dầu mỡ phụ thuộc nhiều vào độ bão hoà acid béo Các lipid đơn giản • Sáp: este alcol bậc mạch thẳng với acid béo bậc cao Các lipid đơn giản Các lipid phức tạp • Sáp • Ngồi glycerol, acid béo cao phân tử, phân tử có thêm nhóm phosphat, đường, protein • Đóng vai trò quan trọng cấu trúc chức sinh vật Các lipid phức tạp • Cấu trúc vài lipid phức tạp Các steroid - Là yếu tố mang thơng tin di truyền, quy định đặc tính sinh vật - Gồm loại AND, ARN - Được cấu tạo từ đơn phân nucleotid Caùc nucleotid Caùc nucleotid đơn vò cấu trúc DNA RNA, mà thành phần gồm: - Các base nitơ mạch vòng Cytosine (C), Thymine (T) Uracil (U), Adenine (A) Guanine (G) - Gốc đường 5C: Deoxyribose ribose - Nhóm phosphat Thành phần nucleotid Các nucleotid 1.3.4 Acid nucleic Cấu trúc nucleotid Chương Vi sinh vật học Khái niệm Kích thước vi sinh vật sinh giới - Nhóm sinh vật phi bào + Giới virus - Nhóm sinh vật nhân nguyên thủy (prokaryote) + Giới Monera (giới khởi sinh) + Giới Protista (giới nguyên sinh) - Nhóm sinh vật nhân thật (eukaryote) + Giới Fungi (giới nấm) + Giới Plantae (giới thực vật) + Giới Animalia (giới động vật) - Vi sinh vật (Microorganisms): sinh vật có kích thước nhỏ bé thấy mắt thường VD: TB E coli: 0,5x1,5µm - Vi sinh vật học (Microbiology): Khoa học nghiên cứu cấu tạo hoạt động sống vi sinh vật Giới Virus Giới Nấm (Fungi) Vò trí vi sinh vật sinh giới Giới Monera Giới Protista Nấm lớn Tảo đỏ NGUYÊN SINH ĐỘNG VẬT Lòch sử phát triển vi sinh vật học Trải qua giai đoạn: - Giai đoạn sơ khai Arcella Campanella - Giai đoạn vi sinh vật học Pasteur - Giai đoạn vi sinh vật học sau Pasteur - Giai đoạn vi sinh vật học đại Tokophrya Giai đoạn sơ khai vi sinh vật học - Người Ai Cập biết nấu rượu cách 6000 năm - Con người biết len men lactic (muối dưa): 3500 năm trước CN - 1673, Anton Van Leeuwenhoek (16321723) lần quan sát thấy vi sinh vật kính hiển vi tự tạo Heliozoan Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) Kính hiển vi đại Kính hiển vi Kính hiển vi điện tử Giai đoạn vi sinh vật học Pasteur - Chiến thắng tranh luận: “thuyết tự sinh”, nguyên nhân bệnh truyền nhiễm, vai trò enzym - Khai sinh vi sinh vật học thực nghiệm - Tìm nguyên nhân gây chua rượu vang, tìm vacxin, đề xuất phương pháp trùng Pastuer Giai đoạn vi sinh vật học sau Pasteur Louis Pasteur (1822-1895) - 1882, Robert Koch (1834-1910) khaùm phaù vi trùng gây bệnh lao (Mycobacterium tubeculosis), dùng khoai tây, thạch để nuôi VSV - 1887, Petri thiết kế hộp Petri - Nhà VSV học người Nga Vinogradxki (18561953), nhà VSV học người Hà Lan Beijerinck (1851-1931) phát triển VSV học đất - 1892, Ivanopxki; 1896, Beijerinck phát siêu vi khuẩn (virus) gây bệnh đốm thuốc Giai đoạn vi sinh vật học đại - Dùng VSV công nghiệp tổng hợp acid amin, hormon sinh trưởng, chất kháng sinh, dùng vi sinh vật xử lý môi trường, diệt sâu bệnh, làm vector chuyển gen I Virus Có ba dạng cấu trúc: - Cấu trúc xoắn - Cấu trúc khối đối xứng - Cấu trúc phức tạp - Cải biến đặc tính vi sinh vật, phục vụ nhiều cho nhu cầu người Virus cấu trúc khối có màng bao lipoprotein Virus có cấu trúc khối II VI SINH VẬT PROKARYOTE - Vi khuẩn - Xạ khuẩn - Vi khuẩn lam Virus có cấu trúc phức tạp (Phage T2) Virus có cấu trúc khối đối xứng phức tạp Vi khuẩn Vi khuẩn (bacteria) nhóm vi sinh vật có nhiều hình dạng, có nhân nguyên thủy, sinh sản chủ yếu cách phân đôi Cầu khuẩn (Coccus) Trực khuẩn Cầu khuẩn Vi khuẩn hình que ngắn, kích thước (0,5-1)x(1-4)µm, gồm nhóm: Đường kính 0,5-1µm, Gram (+), gồm nhóm: - Bacillus: Gram (+), sinh bào tử - Đơn cầu khuẩn (Micrococcus) - Bacterium: Gram (-), không sinh bào tử, thường có chu mao - Song cầu khuẩn (Diplococcus) - Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus) - Liên cầu khuẩn (Streptococcus) - Tụ cầu khuẩn (Staphyloccoccus) - Pseudomonas: Gram (-), không sinh bào tử, có tiêm mao Liên cầu khuẩn Tụ cầu khuẩn - Cầu khuẩn Sarcina - Corynebacterium: Gram (+), không sinh bào tử, có hình dạng thay đổi tùy loại - Clostridium: Gram (+), sinh bào tử hình thoi hình dùi trống Trực khuẩn Phẩy khuẩn Xoắn khuẩn Là vi khuẩn có từ hai vòng xoắn trở lên, Gram (+), kích thước tương đối lớn (0,5-3)x(5-40) µm Bacillus cereus E coli Treponema palidum Vibrio parahemolyticus Vibrio cholerae Clostridium botulinum Cấu tạo tế bào vi sinh vật nhân nguyên thuỷ (prokaryote) Bào tử Bào tử hình thành bào tử Nucleic acid Nucleic acid Thành phần cấu tạo Chương ACID NUCLEIC • Acid nucleic sở vật chất tính di truyền, yếu tố chứa đựng mật mã thông tin di truyền yếu tố kiểm tra thực mã thông tin di truyền • Acid nucleic cấu tạo từ ngun tố C, H, O, N P • Acid nucleic gồm: acid ribonucleic (ARN) acid deoxyribonucleic (ADN) • Là thành phần tế bào sinh vật chiếm – 15% trọng lượng khô • Cấu tạo từ đơn phân mononucleotide (monomere) liên kết với liên kết phosphodiester Mononucleotide gồm: – Base nitơ – Đường pentose – Acid phosphoric Nucleic acid Nucleic acid Nucleic acid Thành phần cấu tạo Thành phần cấu tạo Thành phần cấu tạo • Base nitơ (Nitrogenous bases ): dẫn xuất purin pyrimidine • Base nitơ purines Nucleic acid Nucleic acid Thành phần cấu tạo Thành phần cấu tạo • Base nitơ pyrimidines Nucleic acid Thành phần cấu tạo • Liên kết phosphodiester • Đường pentose – ARN chứa đường ribose – AND chứa đường deoxyribose • Nucleoside: Đường pentose liên kết với base nito liên kết β-glycosidic Nucleic acid Nucleic acid Thành phần cấu tạo Chức sinh học • Liên kết hydro • Mononucleotide đơn vị cấu tạo • Một số nucleotide tham gia coenzyme quan trọng NAD, NADP, coenzyme A • Đóng vai trò dự trữ vận chuyển lượng hóa học • Một số nucleotide mạch vòng có vai trò điều hòa hoạt động enzyme Cấu trúc nucleic acid Cấu trúc bậc • Chuỗi polypeptide: Liên kết 3’, 5’phosphodiester gốc đường nucleotide với phosphate nucleotide • Trình tự xếp mononucleotide định tính đặc trưng sinh học • Từ Nu AND 43 = 64 tổ hợp ba (codon) mã hóa cho phân tử acid amin Cấu trúc nucleic acid Cấu trúc bậc • Cấu trúc chuỗi xoắn kép Xoắn kép chuỗi polypeptide riêng rẽ Hai mạch xoắn ngược chiều theo chiều 3’ 5’ 5’3’, gắn với liên kết hydro Các base nito hướng vào trong, gốc phosphate hướng Cấu trúc nucleic acid Cấu trúc bậc • Liên kết phosphodiester Cấu trúc nucleic acid Có bậc cấu trúc • Cấu trúc bậc 1: trình tự xếp mononucleotide • Cấu trúc bậc 2: liên kết chuỗi phosphodiester • Cấu trúc bậc 3: siệu cuộn acid nucleic Cấu trúc nucleic acid Cấu trúc bậc • Cấu trúc chuỗi xoắn kép Được Watson Crick phát 1953 Độ dài chu kỳ xoắn 34 Angstrong Độ dày chu kỳ xoắn 3.4 Angstrong Đường kính 11 Đường kính ngồi 20 Cấu trúc nucleic acid Cấu trúc bậc • Liên kết Hydro: theo nguyên tắc bổ sung A-T; G-X Cấu trúc nucleic acid Cấu trúc bậc • Siêu cuộn xoắn (supercoilling) Ribonucleic acid - ARN Ribonucleic acid - ARN Thành phần hóa học gồm: • H3PO4, Riboz, Base nito (A, G, C, U) • ARN thơng tin (mARN): mang thông tin di truyền khuôn mẫu cho q trình tổng hợp protein • ARN vận chuyển (tARN): vận chuyển acid amin • ARN ribosom: tạo nên ribosome, nơi tổng hợp protein • ARN nhân nhỏ: tham gia vào trình cắt nối mARN Carbohydrate Carbohydrate • Là hợp chất sinh học phổ biến sinh giới, chủ yếu dự trữ dạng tinh bột cellulose • Là polyme sinh học tạo thành từ đơn vị đường glucose (sản phẩm trình quang hợp) • Được cấu tạo chủ yếu từ nguyên tố C, H, O • • • • • Carbonhydrate Carbohydrate Vai trò sinh học Giới thiệu Chương Phân loại Dự trữ cung cấp lượng Cấu trúc Bảo vệ Vận chuyển Thành phần acid nucleic • Monosaccharides (Đường đơn): đơn vị cấu tạo carbonhydrate • Oligosaccharides (các saccharide mạch ngắn): chứa số lượng monosaccharide (2-10) • Polysaccharides: polymer đường đơn Có từ hàng chục đến hàng trăm monosaccharide Carbohydrate Carbohydrate Carbohydrate Phân loại - Monosaccharides Phân loại - Monosaccharides Phân loại - Monosaccharides • Đường đơn • Chứa – Carbon, không phân nhánh • Dạng aldose (chứa nhóm chức aldehyde) ketose (chứa nhóm chức ketone) • Monosaccharide dạng vòng: Number of Carbons (Generic monosaccharide name) Aldose Functional Group Ketone Functional Group (Triose) Aldotriose Ketotriose Triulose (Tetrose) Aldotetrose Ketotetrose Tetrulose (Pentose) Aldopentose Ketopentose Pentulose (Hexose) Aldohexose Ketohexose Hexulose Carbohydrate Carbohydrate Carbohydrate Phân loại - Monosaccharides Phân loại - Monosaccharides Phân loại - Oligosaccharides • Monosaccharide dạng vòng: Carbohydrate Phân loại - Polysaccharides Đơn vị cấu tạo đơn phân monosaccharide nối Homopolysaccharide: từ đơn phân giống Heteropolysaccharide: từ đơn phân khác Disacchride: Succrose (đường mía) Maltose (đường mạch nha) Lactose (đường sữa Cellobiose Trisaccharide Rafino (củ cải đường) Tetrasaccharide Stakiose (hạt, củ, rễ họ đậu) Vai trò monosacchride: • Sản phẩm trung gian nhiều q trình TĐC • Thành phần cấu tạo acid nucleic, hợp chất cao năng, coenzyme • Một số monosaccharide đặc biệt quan trọng glucose, fructose, glycoside • Cấu tạo thành nhiều oligo hay polysaccharide quan trọng thể sinh vật Carbohydrate Carbohydrate Polysaccharide dự trữ Polysaccharide dự trữ • Tinh bột: phổ biến thực vật chất dinh dưỡng quan trọng người động vật – Amilose: hạt tinh bột, chuỗi không phân nhánh, khoảng 300 – 1000 gốc glucose • Glycogen: dự trữ người động vật, chiếm gan, • Cấu trúc phân nhánh với số lượng lớn nhiều liên kết –(1-6 glycoside) – Amilopectin: mặt ngồi hạt tinh bột, chuỗi có nhánh trung tâm nhiều nhánh phụ Carbohydrate Carbohydrate Carbohydrate Polysaccharide dự trữ Polysaccharide cấu trúc Polysaccharide cấu trúc • Dextran: gồm D-glucose, phân nhánh, giinf liên kết 1-4, 1-6, 1-2, 1-3 glycoside • Fructan: cấu tạo từ D-fructose • Inulin : cấu tạo từ D-fructose • Cellulose: cấu tạo chủ yếu thành tế bào thực vật, cấu trúc bền vững khó bị phân hủy Chứa 300-15000 glucose liên kêt với β 1,4-glycoside • • • • Hemicellulose: polymer pentose Pectin: polymer methyl D-galacturonate Agar: từ D L-galactose Chitin Lipid Chương LIPID Vai trò sinh học • • • • • • Dự trữ cung cấp lượng Cấu trúc Điều hòa Dung mơi Cung cấp nước Cách nhiệt Lipid Lipid Lipid Phân loại – Lipid đơn giản Phân loại – Lipid đơn giản Phân loại – Lipid đơn giản • Chất béo trung tính (triacylglycerol - triglyceride – TAG): este glycerin acid béo, thành phần dầu thực vật mỡ động vật • Sáp (wax): este acid béo mạch dài rượu bậc 1, mạch thẳng, phân tử lớn Sáp thành phần quan trọng số cấu trúc lớp áo bảo vệ nhiều thực vật vi sinh vật • Acid béo (fatty acid): đơn vị cấu tạo lipid (RCOOH ) Ko có liên kết đơi lipid bão hòa Wax Fatty Acid CH3(CH2)24COO H CH3(CH2)14COO CH3(CH2)28CH2-OH H CH3(CH2)28CH2-OH Sáp cọ Chứa liên kết đơi chưa bão hòa điểm nóng chảy thấp Alcohol Sáp ong Sáp cá nhà táng CH3(CH2)14CH2-OH CH3(CH2)14COO H Lipid Lipid Lipid Phân loại – Lipid phức tạp Phân loại – Lipid phức tạp Lipid Cấu trúc màng • Phospholipid: cấu tạo gồm diglyceride, nhóm phosphate phân tử hữu đơn giản choline, cấu trúc nên màng tế bào sinh vật (lớp lipid kép) • Spingolipid: Thành phần cấu trúc màng cảm • Cấu trúc màng tế bào bảo vệ tế bào, thụ – Lipid (40%): Phospholipid + sphingolipid – Protein (50%): protein ngoại biên + protein nội màng – Carbonhydrate (10%) Lipid Lipid Cấu trúc màng Trao đổi chất (Metabolism) Chương Trao đổi chất lượng • Trao đổi chất = Đồng hóa + Dị hóa – Đồng hóa: pha tổng hợp hợp chất sinh học từ đv cấu tạo trình tiêu thụ lượng chủ yếu dạng ATP – Dị hóa: phân giải chất hữu (thức ăn, kho dự trữ, sản phẩm q trình đồng hóa nội bào) đơn vị cấu tạo phân tử đơn giản (lactic, acetic, CO2 ) Metabolism and Energy Trao đổi chất (Metabolism) Trao đổi chất (Metabolism) • Mối quan hệ đồng hóa dị hóa: đối lập hệ thống thống tế bào thể điều kiện – Xây dựng ↔ Phá vỡ – Năng lương tiêu tốn ↔ lượng sinh – Nguyên liệu ↔ Sản phẩm Trao đổi chất Chu trình Carbon Oxy • Giai đoạn • Giai đoạn • Giai đoạn Cân đổi liên tục Trao đổi chất Năng lượng Chu trình Nitrogen Mặt trời Hữu Năng lượng Hữu Năng lượng Hữu (Thức ăn) • Vai trò ATP: trung tâm hoạt động trao đổi lượng Trao đổi lượng • Vai trò ATP Quang hợp • Bản chất ánh sáng Trao đổi lượng • Vai trò ATP Quang hợp • Sử dụng lượng mặt trời để tổng hợp hợp cất hữu (glucose) từ CO2 H2O • Thực lạp lục mô thực vật, tảo 6CO2 + 6H2O + Energy C6H12O6 + 602 Quang hợp Quang hợp • Cơ quan thực quang hợp • Cấu tạo lục lạp – Ánh sáng dạng lượng điện từ – Ánh sáng bao gồm phần tử riêng biệt gọi quang tử (photon) Quang hợp • Lục lạp Quang hợp Quang hợp • Sắc tố quang hợp (Diệp lục – chlorophyll): • Hệ thống quang hợp: gồm phức hệ protein gọi trung tâm phản ứng bao quanh phức hệ thu nhận ánh sáng (antena) • Các antena phân tử sắc tố bao quanh protein, thu nhận chuyển lượng photon trung tâm phản ứng • TTPU tiếp nhận điện tử kích hoạt từ chlorophyll a – Hấp thu ánh sáng thấy – Chlorophyll a sắc tố quang hợp chính, ngồi có chlorophyll b, carotenoid • Tại thường có màu xanh? Porphyrin Quang hợp • Hệ thống quang hợp: PSI (lamda ≤ 700nm) PSII (lamda ≤ 680nm) Quang hợp • Carbon dioxide (CO2) – Cung cấp nguồn C để tổng hợp carbonhydrate – Khuếch tán từ khí thơng qua khí khổng Khí khổng Quang hợp Quang phosphoryl hóa • Khi photon va đập vào sắc tố, lượng từ photon chuyển qua sắc tố đến kích hoạt P 680 • Một điện tử hoạt hóa từ P680 chuyển sang thể tiếp nhận điện tử trung tâm phản ứng Quang hợp • Phản ứng sáng (phụ thuộc vào ánh sáng) Chuyến hóa NL mặt trời thành NL hóa học PỨ diễn grana màng thylakoid NL ánh sáng để tách H2O thành H2O -> 2H+ + 2e- + 1/2 O2 Phản ứng giải phóng O2 cung cấp H e cho trình khử NADP thành NADPH ADP phosphoryl hóa thành ATP PƯ sáng diễn nhiều lần để tạo đủ ATP NADPH cho chu trình Calvin Quang hợp • P680+ (đã điện tử) tác nhân oxi hóa mạnh • H2O bị thủy phân enzyme điện tử chuyển từ nguyên tử hydro đến P680+ , khử chúng thành P680 • Phản ứng phóng thích sản phẩm O2 Quang hợp • Nước • Nguồn nguyên liệu vô cho trình quang hợp • Nhường H+ • Lấy từ mơi trường thơng qua rễ • Dưới tác dụng lượng ASMT H2O 2H++2e+ẵO2 Quang hp Pha ti (Dark reaction) Xảy stroma Không sử dụng trực tiếp lượng mặt trời Sử dụng ATP NADPH (từ pha sáng) Khử CO2 thành glucose Quang hợp • Từ thể tiếp nhận PSII, điện tử chuyển vào chuỗi dẫn truyền điện tử đến PSI • Năng lượng phóng thích từ chuyển điện tử tạo khuynh độ proton ngang qua màng thylakoid • Sự khuếch tán H+ (proton) qua màng dẫn đến tổng hợp ATP Quang hợp • Giống PSII, PSI photon hấp thụ kích hoạt P700, làm phóng thích điện tử đến thể tiếp nhận • P700+ (bị điện tử) tiếp nhận lại điện tử chuyển đến từ PSII qua chuỗi dẫn truyền điện tử • Từ thể tiếp nhận điện tử PSI, điện tử chuyển qua chuỗi dẫn truyền đến pro ferredoxin (Fd) • Sau điện tử chuyển đến NADP+ khử thành NADPH Quang hợp • Chu trình Calvin • C vào chu trình dạng CO2 khỏi chu trình dạng glyceraldehyde-3phosphate (G3P) • Để tổng hợp G3P, chu trình phải thực lần, cố định phân tử CO2 Chu trình Calvin Input • CO2 • ATP • NADPH Output • G3P • ADP • NADP vòng tuần hồn Calvin Glucose Tổng lượng để tạo thành Glucose = 18 ATP + 12 NADPH = 18ATP + 3x12ATP = 54 ATP Ty thể Ty thể Ty thể • Chức năng: – Là trung tâm trao đổi lượng sinh vật dị dưỡng • Cấu tạo: – Lớp màng trơn – Màng gấp nếp tạo thành lược ăn sâu vào lòng ty thể làm S bề mặt tăng – Bên ty thể khối chất Chuỗi vận chuyển điện tử Chuỗi vận chuyển điện tử • NADH → Complex I → Q → Complex III → cytochrome c → Complex IV → O2 ↑ Complex II ↑ FADH Các dehydrogenase có coenzyme NAD NADP Các dehydrogenase có coenzyme FMN FAD Các FeS protein (feredoxin) Các cytocrome (cyt) Enzyme có coenzyme ubiquinon (CoQ) Phức hệ I (complex I), NADH-CoQ oxydoreductase Phức hệ II (complex II), sucinate-CoQ Chương TRAO ĐỔI HYDRATECARBON Carbonhydrate Metabolism Trao đổi Carbonhydrate • Đảm bảo khoảng 60% nhu cầu lượng thể • Nguyên liệu tổng hợp hợp chất sinh học quan trọng cấu trúc chức • Trải qua nhiều giai đoạn xúc tác enzyme khác Trao đổi Carbonhydrate Đường phân (Glycolysis) Trao đổi Carbonhydrate Chuyển hóa bước đầu: Polysaccharide (Glucose) Monosaccharide Các enzyme tham gia: • Amilase • Glucosidase • Saccharase • Lactase • Maltase • Cellulase Trao đổi Carbonhydrate Glycolysis Phát Embden-Mayerhoff Chuyển hóa glucose acid pyruvic C6H12O6 + NAD+ + ADP + P -> pyruvic acid + ATP + NADH + H+ Diễn tế bào chất Trao đổi Carbonhydrate Chuyển hóa trung gian: Oxi hóa hiếu khí: đường phân, oxy hóa acid pyruvic, Crebs phosphoryl hóa Glucose H2O Pyruvate AcetylCoA CO2 + Oxi hóa kỵ khí: đường phân, lên men kỵ khí phosphoryl hóa Glucose Glucose Pyruvate Pyruvate Lactate Ethanol Trao đổi Carbonhydrate Tạo Acetyl Coenzyme A (CoA) Nhờ enzyme Pyruvate Dehydrogenase (PDH) Cơ chất PDH là: pyruvate (từ glycolysis) Sản phẩm: Acetyl-CoA + CO2 Năng lượng: giải phóng 2ATP + 2NADPH Gồm pha: Hoạt hóa glucose tạo triose Oxy hóa khử glyceraldehyde 3-phosphate Trao đổi Carbonhydrate Chu trình Krebs Tên gọi khác: citric acid or tricarboxylic acid (TCA) Nơi diễn ra: chất ty thể Năng lượng tạo thành/1 chu kỳ: NADH, FADH2, ATP Chất tham gia PƯ: Acetyl CoA + Oxaloacetate Sản phẩm: tuần hoàn trở lại Trao đổi Carbonhydrate Chu trình Krebs Trao đổi Carbonhydrate • Phosphoryl hóa Trao đổi Carbonhydrate Trao đổi Lipid Tổng hợp ATP • Oxi hóa Trao đổi Lipid • Hydate hóa Trao đổi Lipid • Oxi hóa Sự phân giải hợp chất hữu • Phân giải hợp chất không chứa Nitơ – Sự phân giải cellulose – Sự phân giải tinh bột • Phân giải hợp chất chứa Nitơ Trao đổi Lipid • Thiolysis Phân giải cellulose • Cellulose chủ yếu nằm màng TB thực vật • Cellulose khơng tan nước, đường tiêu hóa • Nhiều loại vi sinh vật có khả phân giải cellulose Sự phân giải tinh bột Các loại VSV phân giải cellulose VSV hiếu khí Niêm vi khuẩn: Cytophaga, sporicytophaga Vi khuẩn: Bacillusa cenlulomonas Xạ khuẩn: Streptomyces Nấm mốc: Arpegilus VSV yếm khí Vi khuẩn cỏ loai Ruminococcus VSV yếm khí sống tự Bac Cellulose hydrogenicus Bac Cellulose methanicus VSV ưa nóng Bacillus cellulosae thermophicus • Chất dự trự chủ yếu thực vật • Tồn dạng hạt tinh bột tế bào thực vật • Gồm thành phần: – Amylose – Amylosepectin Phân giải hợp chất hữu chứa N Quá trình lên men rượu • VSV tham gia: Saccharomyces cerevisiae • Cơ chất: glucose, galactose, maltose, lactose, tinh bột Phân giải tinh bột • • • • • • Sấm sét (lightning): 5-8% Quá trình cố định đạm Quá trình đồng hóa Q trình khống hóa Q trình nitrat hóa Q trình phản nitrat hóa N2 + O2 => 2NO 2NO + O2 => 2NO2 NO2 + H2O => HNO3 + HNO2 • Vi sinh vật cố định Nitơ: Gồm hai nhóm chính: Một số ví dụ vi khuẩn cố định Nitơ Sống tự - Vi sinh vật cố định N không cộng sinh (Vi khuẩn cố định nitơ sống tự đất) - Vi khuẩn cố định nitơ sống cộng sinh • Azotobacter Hiếu khí Azotobacter Beijerinckia Klebsiella (some) Cyanobacteria Sống cộng sinh Khị khí Họ đậu Clostridium Desulfovibrio Purple sulphur B Rhizobium Purple non-sulphur Green sulphur B Thực vật khác A agilis A chroococcum A vinelandii Azotobacter vi khuẩn hiếu khí, gram âm, có nang, sống tự đất, chúng có khả cố định đạm cao không phụ thuộc vào chủ • Vi khuẩn lam • Klebsiella • Clostridium anabaena Là loại vi khuẩn kỵ khí, tạo bào tử, có mặt bùn lắng nostoc Tốc độ cố định N đất nước cao gấp 10 lần vi sinh vật cố định N sống tự đất Vị trí cố định N vi khuẩn lam tế bào đặc biệt gọi dị bào Đôi vi khuẩn lam có dạng kết hợp với thực vật nước Anabaena – Azolla Trong Bèo hoa dâu Azolla pinnata có xoang chứa vi khuẩn lam Anabaena azollae, vi khuẩn lam có tế bào sinh dưỡng tế bào dị hình Trong tế bào dị hình có men nitrogenaza cố định nitơ tự khí chuyển hố thành nitơ hữu Vi khuẩn cố định nitơ sống cộng sinh Nitơ khơng khí chiếm tỉ lệ 80% Sự cộng sinh họ đậu vi khuẩn Rhizobium Mầm Vi khuẩn Nốt rễ Rễ Phôt phat Apatit Vi khuẩn cố định đạm + NH4 amơn Vi khuẩn amơn hóa Vi khuẩn chuyển hóa lân Vi khuẩn Nitrat hóa Rễ Lân dễ tan Cây trồng hấp thu N2 dạng NH4+ dạng NO3- Chất hữu Sự khống hóa nitơ chuyển hóa hợp chất nitơ thành hợp chất vơ Q trình thực nhiều vi sinh vật (vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm) Trong đất, số hợp chất nitơ hữu bền vững phân hủy sinh học chúng phức hợp với phenol polyphenol Protein amon acid amin khử amin đến • Ammonium oxidation (Nitrosomonas) • Nitrite oxidation (Nitrobacter) Protein thành phần quan trọng tế bào sinh vật Protein chứa tới 15-17% nitơ, trồng hấp thu mà phải thông qua phân hủy vi sinh vật Tổng cộng 4.57g O2 /g N để oxi hóa hồn tồn ... Vi sinh vật học (Microbiology): Khoa học nghiên cứu cấu tạo hoạt động sống vi sinh vật Giới Virus Giới Nấm (Fungi) Vò trí vi sinh vật sinh giới Giới Monera Giới Protista Nấm lớn Tảo đỏ NGUYÊN SINH. .. triển vi sinh vật học Trải qua giai đoạn: - Giai đoạn sơ khai Arcella Campanella - Giai đoạn vi sinh vật học Pasteur - Giai đoạn vi sinh vật học sau Pasteur - Giai đoạn vi sinh vật học đại Tokophrya... men Sinh sản theo kiểu phân đôi Sinh sản bào tử túi Nấm men Sinh sản bào tử túi Nấm mốc Cơ quan sinh sản nấm mốc Nấm mốc Cơ quan sinh sản nấm mốc Aspergillus Nấm mốc Hệ tơ nấm mốc Nấm mốc Cơ quan