Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn sinh học sinh học tế bào, vi sinh vật

Chức năng của prôtêin : các chức năng chủ yếu Prôtêin cấu trúc - Cấu trúc nên TB và cơ thể - Kêratin cấu tạo nên lông, tóc, móng tayPrôtêin enzim - Xúc tác các phản ứng - ainilaza thủy p

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THẾ GIỚI SỐNG

(+) Các thành phần tế bào đều được cấu tạo từ các phân tử, các đại phân tử

+ Tế bào là đơn vị chức năng: Trên cơ thể sinh vật, các hoạt động sống như trao đổi chất, hô hấp, bàitiết, sinh trưởng, cảm ứng, sinh sản đều xảy ra ở TB

2 Cơ thể

- Cơ thể là cấp tổ chức tồn tại và thích nghi với điều kiện nhất định của môi trường

- Gồm cơ thể đơn bào và cơ thể đa bào

- Cơ thể là một thể thống nhất về cấu tạo và chức năng:

+ Thống nhất về cấu tạo:

(+) Trừ virut, mọi cơ thể sống đều có cấu tạo từ tế bào

(+) Trong mỗi cơ thể, các tế bào có hình thái, chức năng khác nhau nhưng thể thức cấu tạochung rất giống nhau gồm: mà ng sinh chất, tế bào chất và các bào quan, nhân

+ Thống nhất về chức năng: cơ thể có nhiều có quan, hệ cơ quan, mỗi cơ quan có chức năng riêng

nhưng chúng hoạt động có sự phối hợp, thống nhất với nhau qua sự điều hoà, điều chỉnh chung, tạo cho cơ

thể có phản ứng thống nhất và thích nghi với môi trường sống thường xuyên thay đổi

( lấy 1 ví dụ ở thực vật, 1 ví dụ ở động vật)

3 Cấp quần thể- loài

- Các cá thể thuộc cùng 1 loài, sống chúng với nhau trong 1 vùng địa lí nhất định, có khả năng giaophối sinh ra con cái hữu thụ tạo nên quần thể sinh vật

- QT được xem là đơn vị sinh sản và tiến hoá của loài

4 Cấp quần xã : gồm nhiều quần thể thuộc các loài khác nhau cùng chung sống trong một vùng địa lí nhất

định Trong quần xã, các sinh vật giữ được cân bằn g trong mối tương tác lẫn nhau để cùng tồn tại

5 Cấp hệ sinh thái- sinh quyển

- Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật và khu vực sống của quần xã

- Sinh quyển: tập hợp tất cả hệ sinh thái trong khí quyển, thuỷ quyển, địa quyển tạo nên sinh quyểncủa Trái Đất

II ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CÁC CẤP TỔ CHỨC SỐNG

1 Tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc: Thế giới sống được tổ chức theo các cấp bậc với các đặc tính nổi trội (

đặc tính có ở cấp đó mà cấp thấp hơn không có được), trong đó TB, cơ thể, QT, quần xã và hệ s inh thái là

những cấp tổ chức cơ bản

2 Hệ thống mở và tự điều chỉnh:

- Hệ thống mở tức là không ngừng trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường

- Mọi cấp tổ chức sống đều có các cơ chế tự điều chỉnh đảm bảo duy trì và điều hoà sự cân bằng độngtrong hệ thống sống giúp tổ chức sống có thể tồn tại và phát triển

3 Thế giới sống liên tục tiến hoá: liên tục sinh sôi nảy nở và không ngừng tiến hoá nhờ sự truyền thông tin

trên ADN từ tế bào này sang TB khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác

III PHÂN LOẠI SINH GIỚI

1 Hệ thống phân loại 5 giới và đặc điểm mỗi giới (theo Whittaker và Margulis)

Đ.điểm

Khởi sinh(Monera)

Nguyên sinh(Protista)

- Sống cố định

- Tự dưỡngquang hợp

- Sống cố dịnh

- Dị dưỡng

- Sống chuyển

độngCác nhóm điển

hình

Vi khuẩn ĐVNS, tảo,

nấm nhầy

* Cơ sở phân loại: - Loại tế bào nhân sơ hay nhân thực

- Mức độ tổ chức cơ thể: đơn bào hay đa bào

- Phương thức dinh dưỡng: tự dưỡng hay dị dưỡng

2 Hệ thống phân loại 3 Lãnh giới (theo Domain)

Giới Vi khuẩn

(Bacteria)

Vi sinh vậtcổ

(Archaea)

Nguyênsinh(Protista)

Thực vật(Plantae)

Nấm(Fungi)

Động vật

(Animalia)

Lãnh

giới

- Như vậy giới Monera được tách thành 2 lãnh giới là Lãnh giới Vi khuẩn và Lãnh giới Vi sinh vật cổ

- Cơ sở để tách Vi sinh vật cổ (Vi khuẩn cổ) khỏi Vi khuẩn là do giữa chúng có nhiều điểm rất khác nhau:

Thành tế bào Chứa peptiđôglican hỗn hợp gồm pôlisaccarit, prôtêin và

glicôprôtêinMàng sinh chất Chứa lipit có chuỗi bên là axit béo Chứa lipit có chuỗi bên là cacbohiđrô

phân nhánh

Axit amin đầu tiên của

pôlipeptit

N- foocminmêtiônin (N-fMet) Mêtiônin (Met)

không chứa intron ( đoạn nuclêôtit

ít khắc nghiệt Rất khắc nghiệt về nhiệt độ, độ muối

Về mặt tiến hoá Đứng xa giới Sinh vật nhân thực hơn Đứng gần giới Sinh vật nhân thực hơn

Sinh vật nhân thực(Eukarya)

Tổ tiên chung

2 Đặc điểm thích nghi với đời sống ở cạn

- Lớp cutin phủ bên ngoài có tác dụ ng chống mất nước, nhưng biểu bì lá có chứa khí khổng để trao

đổi khí và thoát hơi nước

- Phát triển hệ mạch dẫn để dẫn truyền nước, chất vô cơ và chất hữu cơ

- Thụ phấn nhờ gió, nước, côn trùng Thụ tinh kép tạo hợp tử và tạo nội nhũ để nuôi phôi phát triển

- Sự tạo thành hạt và quả để bảo vệ, nuôi phôi và duy trì thế hệ

V GIỚI ĐỘNG VẬT

1 Các nghành của giới động vật

2 Vị trí loài người trong hệ thống phân loại

Linh trưởng

(Primates)

Động vật có

vú(Mammalia)

Động vật có

dây sống(Chordata)

- Lớp một lá mầm(ngô ) và lớp hai lámầm ( đậu )

Hạt trần

(Gymnospermatophyta)

- Có hệ mạch

- Tinh trùng khôngroi

- Thụ phấn nhờ gió

- Hạt không đượcbảo vệ

- Đại diện: Thông,tuế

- Đại diện: dương xỉ

Tổ tiên thực vật ( từ tảo lục đa bào nguyên thuỷ)

Nhóm: Động vật không xương sống

- Không có bộ xương trong

- Bộ xương ngoài (nếu có) bằng kitin

- Hô hấp thẩm thấu qua da hoặc bằng ống khí

- Thần kinh dạng hạch hoặc chuỗi hạch ở mặt

bụng

- Gồm các ngành: Thân lỗ, Ruột khoang, Giun

dẹp, Giun tròn, Thân mềm, Giun đốt, Chân khớp,

Động vật

VI ĐA DẠNG SINH HỌC

1 Đa dạng sinh học là gì ?

- Đa dạng sinh học (theo quỹ bảo tồn thiên nhiên thế giới): là sự phồn thịnh của sự sốn g trên Trái Đất;

là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật; là những gen chứa đựng trong các loài và là những hệ sinhthái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường

- Đa dạng sinh học được xem xét ở 3 mức độ:

+ Sự đa dạng về loài

+ Sự đa dạng về gen (đa dạng di truyền)+ Sự đa dạng về quần xã- đa dạng hệ sinh thái

Trong đó đa dạng loài là biểu hiện cơ bản nhất trong các biểu hiện của đa dạng sinh học, chỉ mức độ phong

phú về mức độ loài ; quan trọng nhất là đa dạng về gen (đa dạng di truyền)

2 Tầm quan trọng của đa dạng sinh học đối với đời sống con người

- Đa dạng sinh học cung cấp nguồn thức ăn cho con người thuộc nhiều chủng loại Tạo ra nguồn thức

ăn dự trữ vô tận đã được chế biến từ các nguyên liệu vốn có trong tự nhiên

- Đa dạng sinh học là điều kiện đảm bảo, phát triển ổn định tính bền vững của môi trường

- Đa dạng sinh học là cơ sở hình thành các hệ sinh thái đảm bảo cho sự chu chuyển ôxi và các nguyên

tố cơ bản khác, kiềm chế sự xói mòn, điều tiết dòng chảy, duy trì sự ổn định và màu mỡ của đất đai, tạo cơ sởcho sự tồn tại sự sống trên Trái Đất

- Đa dạng sinh học còn tạo cơ sở vật chất khác làm nguyên liệu tạo ra các công cụ sản xuất, nhà ở,nguyên liệu qúi hiếm để xuất khẩu

3 Những nguyên nhân làm suy thoái đa dạng sinh học

- Sự khai thác quá mức

+ Sự khai thác lạm dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên của con người

+ Sự gia tăng dân số quá mức tạo ra sức ép ngày một tăng lên nguồn tài nguyên thiên nhiên

- Nạn ô nhiễm môi trường do rác thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất công nghiệp làm thái hoá, huỷdiệt sinh cảnh -> làm mất đi tính đa dạng sinh học

- Tập quán sống du canh du cư của đồng bào các dân tộc thiểu miền núi ở tất cả các vùng trên thếgiới đã phát sinh nhu cầu đốt nương, phát rẫy

- Xã hội phát triển, công cuộc công nghiệp hoá, giao thông hoá, đô thị hoá phát triển theo -> đòi hỏinhững diện tích mới và sản phẩm của rừng để xây dựng phát triển cơ sở hạ tầng Do đó diện tíchrừng bị mất dần, kéo theo mất sự đa dạng của sinh vật

4 Biện pháp bảo vệ đa dạng sinh học

- Khai thác sư dụng nguồn tài nguyên (thuỷ, hải sản; động thực vật rừng ) ở mức độ hợp lí có kếthợp với việc nuôi trồng và bảo vệ có hiệu quả Không sử dụng các biện pháp đánh bắt đã bị ngăn cấm đểkhông làm ảnh hưởng đến môi trường sống và sinh sản của sinh vật

- Giữ gìn sạch và xanh môi trường sống, vận động mọi người tham gia bảo vệ môi trường và chống ônhiễm môi trường để duy trì môi trường sống thuận lợi cho sinh vật và con người

- Tham gia trồng cây gây rừng để góp phần điều hoà khí hậu, điều hoà cân bằng sinh thái và mở rộng

điều kiện sống tự nhiên cho động, thực vật

- Xây dựng và thực hiện chiến lược phát triển kinh tế gắn với sự ổn định bền vững của môi trườngsinh thái

V GIẢI ĐỀ THI, TRẢ LỜI CÂU HỎICâu 1: So sánh cấu tạo cơ thể của động vật không xương sống với động vật có xương sống ?

HTK dạng hạch hoặc chuỗi hạch ở mặt bụng dạng ống ở mặt lưng

Phương

thức HH

hô hấp bằng da, ống khí hô hấp bằng mang, phổi

Đại diện Nhiều ngành: thân lỗ, ruột khoang giun dẹp,

giun tròn, thân mền, giun đốt, chân khớp, da

gai.-Gồm 1 ngành với các lớp: nữa dây sống, cámiệng tròn, cá sun, cá xương, lững cư, bòsát, 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 của cơ thể sống là các nguyên tố có trong tự nhiên (khoảng 25 -30/92nguyên tố trong tự nhiên có mặt trong cơ thể sống)

- Chia thành 2 nhóm

1 Nguyên tố đại lượng

- Hàm lượng trên 0,01 ( % so với khối lượng cơ thể): C, N, H, , Ca Na Mg, K, S Trong đó cácnguyên tố chủ yếu là C, H, O, N

- Vai trò: + Cấu tạo nên các chất hữu cơ của tế bào

+ Tham gia hoạt động sống

2 Nguyên tố vi lượng (nguyên tố vết)

- Hàm lượng dưới 0,01 VD: Fe, Mn, Cu

- Vai trò: Tham gia hoạt động sống (VD thông qua hoạt động của enzim )

II CÁC CHẤT VÔ CƠ

* Tính phân cực: Do đôi e- dùng chung bị kéo lệch về phía ôxi nên phân tử nước là phâ n cực thể hiện ở vùng

ôxi mang điện tích âm (-) còn ở vùng hiđrô mang điện tích dương (+)

* Tính liên kết của nước: Do tính phân cực của các phân tử nước nên:

- Các phân tử nước có thể liên kết với nhau nhờ liên kết hiđrô tạo nên cột nước liên tục hoặc tạ o nênmàng phin bề mặt khối nước

(Lưu ý: liên kết hiđrô thẳng góc với trục OH là kiên kết mạnh, cong liên kết khác là liên kết yếu hơn)

- Các phân tử nước có thể liên kết với các phân tử khác => nước là một dung môi phổ biến nhất

* Tính điều hoà nhiệt của nước

- Nước điều hoà nhiệt độ không khí bằng cách hấp thụ nhiệt từ không khí khi nóng quá và thải nhiệt

dự trữ khi quá lạnh -> Bề mặt Trái Đất bao phủ bởi nhiều bề mặt nước, nước điều hoà nhiệt độ MT trong giớihạn, cho phép các cơ thể sống có thể thí ch nghi được

- Nước điều hoà nhiệt độ trong cơ thể bằng cách khi lạnh giữ nhiệt còn khi nóng sẽ giải thoát nhiệtbằng cách bốc hơi nước (VD thoát mồ hôi)

* Tính cách li của nước nhờ trạng thái đá đông nổi

Ở nhiệt độ thấp nước bị đông thành đá nhưng khôn g chìm mà nổi trên bề mặt tạo nên tầng nước cách li, ởdưới vẫn là trạng thái lỏng sinh vật vẫn có thể sống ở dưới đó được

c Vai trò của nước trong tế bào và cơ thể

- Là môi trường sống của các sinh vật thuỷ sinh

- Là dung môi và là môi trường khuếch tán (bào tương, máu )

- Tham gia vào các phản ứng trao đổi chất ( phản ứng thuỷ phân, phản ứng quang hợp )

- Độ pH của dung dịch gây ảnh hưởng đến hoạt động sống của tế bào: Độ pH nước sạch là trung tính (pH=7 ,

liên quan đến nồng độ H+và OH-) Sự thay đổi độ pH ảnh hưởng đến hạot động sống của tế bào, cơ thể

VD: Máu người có độ pH = 7,4; nếu độ pH của máu bị giảm xướng 7 hay tăng lên 7,8 có thể gây nguy hiểmđến tính mạng

=> tế bào và cơ thể có cơ chế điều chỉnh độ pH bằng các chất đệm VD: axit cacbonic (H2CO3)

H2CO3→ H++ HCONếu pH của máu tăng lên 7,8 thì axit cacbonic sẽ bị phân li cung cấp H+để điều chỉnh pH về mức 7,4 Nếu

3-pH giảm xướng 7 thì ion HCO3-sẽ nhận H+tạo thành axit cacbonic để điều chỉnh pH về mức 7,4

- Vai trò điều hoà nhiệt

III CÁC CHẤT HỮU CƠ TRONG TẾ BÀO

1 Cacbohiđrat (saccarit = đường)

- Được cấu tạo từ C, H, O theo công thức chung (CH2O)n

- Gồm:

Cacbohiđrat

Đường đơn Đường đôi Đường đa

( saccarôzơ, mantôzơ) (tinh bột, glicôgen, xenlulôzơ)Hecxôzơ Pentôzơ lactôzơ kitin

(glucôzơ, fructôzơ) (ribôzơ, đêôxiribôzơ)

galactôzơ

a Đường đơn (mônốaccarit): gồm tử 3 – 7 cacbon/phân tử

* Tính chất: - Là những chất kết tinh có vị ngọt và tan trong 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 năng lượng cho tế bào VD: glucôzơ

- Làm nguyên liệu để tạo đường đôi, đường đa; tham gia tạo các thành phần của TB VD

đường pentôzơ tham gia cấu tạo ADN, ARN

b Đường đôi (đisaccarit) : gồm 2 phân tử đường đơn cùng loại hay khác loại liên kết với nhau nhờ liên kết

glicôzit và loại một phân tử nước

* Tính chất: - Có vị ngọt và tan trong nước

* Vai trò: Là đường ở dạng vận chuyển và được cơ thể dùng làm chất dự trữ cacbon và năng lượng.

c Đường đa (pôlisaccarit): Gồm nhiều đường đơn liên kết với nhau

* Tính chất: Là các chất đa phân, không tan trong nước

* Các dạng thường gặp

- Tinh bột: + Gồm nhiều phân tử glucôzơ liên kết với nhau theo kiểu phân nhánh

+ Là dạng dự trữ cacbon và năng lượng của thực vật và là nguồn lương thực chủ yếu của con người

Có nhiều trong củ, hạt

- Glicôgen: + Nhiều phân tử glucôzơ liên kết với nhau thành một phân tử có cấu trúc phân nhánh phức tạp

+ Là dạng dự trữ cacbon và năng lượng của cơ thể động vật Có nhiều trong gan và cơ

- Xenlulôzơ: + Gồm nhiều đơn phân glucôzơ glucôzơ liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucôzit tạo nên sự

đan xen một sấp một ngửa Các phân tử xenlulôzơ nằm như một cái băng duỗi thẳng, không có sự phân

nhánh Các liên kết hiđrô giữa các phân tử nằm song song và hình thành nên bó dài dạng sợi, tấm bền chắc

2 Lipit

a Đặc tính: - Cấu tạo từ C, H, O nhưng có tỉ lệ O thấp hơn cacbohiđrat

- Không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ như axêtôn, clorofooc

- Cho nhiều năng lượng hơn cacbohiđrat

- Không có cấu trúc đa phân ( không phải là pôlime)

b Phân loại:

* Lipit đơn giản (dầu, mỡ, sáp)

- Cấu trúc: + Một phân tử dầu, mỡ gồm 1 glixêrol liên kết với 3 axit béo ( mỡ chứa nhiều axit béo no,dầu chứa nhiều axit béo không no)

+ Một phân tử sáp gồm 1 axit béo liên kết với một rượu mạch dài

- Chức năng: Nguyên liệu dự trữ năng lượng chủ yếu của tế bào

+ Chức năng: cấu trúc màng sinh chất (màng sinh học nói chung)

* Stêrôit: + Phân tử stêrôit có chứa các nguyên tử kết vòng.

+ Các stêrôit quan trọng: Côlestêrôn, hoocmôn sinh dục testosterôn (ở nam) và ơstrôgen (ở nữ), một

số vitamin A, D, E và K

3 Prôtêin

a Cấu trúc của prôtêin

* Cấu trúc hoá học:

- Prôtêin có cấu trúc đa phân mà đơn phân là các axit amin

+ mỗi axit amin chứa nguyên tử C liên kết với 4 nhóm: nhóm amin NH2), nhóm cacboxin COOH), nhóm -H và một gốc R

(-+ Có khoảng 20 loại axit amin khác nhau bởi gốc R

- Các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit giữa nhóm amin của axit amin này với nhómcacboxin của axit amin tiếp theo (loại một phân tử nước cho 1 liên kết) tạo nên chuỗi pôlipeptit

- Một phân tử prôtêin gồm 1 hay nhiều chuỗi pôlipeptit cùng loại hay khác loại

- Phân tử prôtêin được đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin trongchuỗi pôlipeptit

* Cấu trúc không gian: Prôtêin có cấu trúc không gian gồm 4 bậc

- Cấu trúc bậc 1 : Các aa nối với nhau bằng LK peptit nên chuỗi polipeptit đầu mạch là nhóm amin,cuối mạch là nhóm cacbôxyl

- Cấu trúc bậc hai : Chuỗi polipeptit co xoắn hoặc nếp gấp  nhờ liên kết H giữa các aa ở gần nhau

- Cấu trúc bậc 3 : là hình dạng của Prôtêin trong không gian 3 chiều do xoắn bậc 2 cuộn xếp theo kiểu đặc

trưng cho mỗi loại Prôtêin tạo nên khối cầu nhờ liên kết đisunphua hay liên kết H, liên kết ion

- Cấu trúc bậc 4 : khi Prôtein có 2 hay nhiều chuỗi polypeptit có cấu trúc bậc 3 phối hợp với nhau

b Chức năng của prôtêin : các chức năng chủ yếu

Prôtêin cấu trúc - Cấu trúc nên TB và cơ thể - Kêratin cấu tạo nên lông, tóc,

móng tayPrôtêin enzim - Xúc tác các phản ứng - ainilaza thủy phân tinh bột

Prôtêin hoocmôn - Điều hòa vận chuyển vật chất của TB và cơ

thể

- InSulin điều chỉnh lượng gllucôzơ

hg máu

Prôtêin vận chuyển - Vận chuyển các chất - Hg vận chuyển O2và CO2

prôtêin thụ thể - Giúp TB nhận biết tín hiệu hóa học - Các P thụ thể trên màng sinh chất

- Sự sai lệnh số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp c ác axit amin trong chuỗi pôlipeptit sẽ dẫn đến biến đổi cấu trúc và hoạt tính của prôtêin và có thể gây nên bệnh tật cho cơ thể

VD : Bệnh thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm ở người là do sai lệch trong trình tự sắp của 1 axit amin ở vị trí số 6 trong số 146 axit amin của chuỗi  của hêmôglôbin.

4 ADN (axit đêôxiribô nuclêic)

a Cấu trúc của ADN

* Cấu trúc hoá học :

- ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nuclêôtit

+ Mỗi nuclêôtit gồm 3 thành phần: 1 phân tử đường đêôxiribôzơ, 1 nhóm photphat và 1 trong 4loại bazơ A, T, G, X

+ Các loại nuclêôtit chỉ khác nhau bởi thành phần bazơ nitơ

- Các nuclêôtit LK với nhau bằng liên kết cộng hoá trị (LK phôtphođieste) giữa axit phôtphoric củanuclêôtit này với đường của nuclêôtit tiếp theo tạo nên chuỗi pôli nuclêôtit

- Phân tử ADN đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong chuỗi

pôlinuclêôtit

* Cấu trúc không gian dạng B ( theo J.Watson và F.Crick)

- Mỗi ptử ADN gồm 2 chuỗi polinuclêôtit ngược chiều xoắn đều quanh 1 trục, các nuclêôtit trên hai mạch liênkết với nhau bằng lk hiđrô theo nguyên tắc bổ sung (A lk với T = 2 lk hiđrô, G lk với X = 3 lk hiđrô) giốngcầu thang xoắn:

+ Các bậc thang là các cặp bazơ nitơ

+ Tay thang là các ptử đường và nh óm photphat xen kẽ

- Đường kinh chuỗi xoắn kép là 2nm, mỗi vòng xoắn gồm 10 cặp nuclêôtit và dài 3,4nm (1nm = 10A0)

b Chức năng ADN:

- ADN là vật chất mang thông tin di truyền lưu giữ trong các mã bộ ba Trình tự các mã bộ ba trên

ADN quy định trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit

- Truyền thông tin di truyền qua thế hệ thông qua sự nhân đôi phân tử ADN mẹ thành 2 phân tử ADNcon về 2 TB con khi phân bào

- ADN có chức năng phiên mã cho ra các ARN, từ đó dịch mã tạo ra prôtêin đặc thù và thông quaprôtêin tạo nân tính trạng đa dạng của sinh vật

* Lưu ý: ADN có tính chất biến tính và hồi tính

Dưới tác động của các yếu tố như nhiệt độ tăng cao, hoặc các yếu tố hoá học gây biến tính như kìêm, urê , ADN sợi kép sẽ tách thành 2 mạch đơn Nhiệt độ tách ADN thành mạch đơn gọi là 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 được ứng dụng để lai ADN.

Cho các phân tử ADN khác nhau biến tính, sau đó cho hồi tính sẽ có sự kết hợp đúng và sự kết hợp tạo ADN lai.

5 ARN ( axit ribô nuclêic)

a Cấu trúc hoá học:

- ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nuclêôtit

+ Mỗi nuclêôtit gồm 3 thành phần: 1 phân tử đường ribôzơ, 1 nhóm photphat và 1 trong 4 loại

bazơ A, U, G, X

+ Các loại nuclêôtit chỉ khác nhau bởi thành phần bazơ nitơ

- Các nuclêôtit LK với nhau bằng liên kết cộng hoá trị (LK phôtphođieste) giữa axit phôtphoric củanuclêôtit này với đường của nuclêôtit tiếp theo tạo nên chuỗi pôli nuclêôtit.

- Mỗi phân tử ARN gồm 1 mạch pôlinuclêôtit

b Cấu trúc không gian và chức năng: Có nhiều loại ARN khác nhau, có cấu trúc khác nhau Ở đây chỉ nêu

cấu trúc 3 loại ARN chủ yếu

* Lưu ý: - Đối với một số virut, ARN được dùng là vật chất mang thông tin di truyền.

- Ngoài 3 loại ARN tren còn có các loại ARN có khối lượng rất bé có chức năng xúc tác gọi là ribôzim

và các loại ARN điều chỉnh hoạt động của gen.

- Các bộ ba trên mARN gọi là các bộ ba mã hoá Có 64 bộ ba mã hoá khác nhau, trong đó một bộ ba

mỡ đầu là AUG ( mã hoá cho axit a min mêtiônin ở SV nhân thực và axit amin foocmin mêtiônin ở sinh sinh vật nhân sơ) và ba bộ ba làm nhiệm vụ kết thúc phiên mã không mã hoá cho axit amin nào đó là UAA, UAG, UGA.

6 Các đặc tính của vật chất mang thông tin di truyền

Vật chất mang thông tin di truyền cần có 4 đặc tính cơ bản sau:

- Có khả năng lưu giữ thông tin ở dạng bề vững cần cho việc cấu tạo, sinh sản và hoạt động của TB

- Có khả năng sao chép chính xác để thông tin di truyền có thể được truyền từ thế hệ này sang thế hệ

kế tiếp

- Thông tin chứa đựng trong vật chất di truyền phải được dùng để tạo ra các phân tử cần cho cấu tạo vàhoạt động của TB

- Vật liệu có khả năng biến đổi, những thay đổi này (đột biến) chỉ xảy ra ở tần số thấp

IV CÁC LIÊN KẾT HOÁ HỌC VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG TRONG CƠ THỂ SÔNG

1 Các liên kết hoá 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

2 Vai trò của các liên kết hoá học

- Nhờ các liên kết bền vững nên các phân tử, các phức hợp phân tử cũng như các cấu trúc của TB mớiduy trì được ổn định và bền vững trong môi trường luôn thay đổi

VD: Các liên kết cộng hoá trị như: Lk glicôzit, LK peptit, LK este có vai trò quan trọng thành lập các đa hợpphân tử và duy trì cấu trúc của chúng

- Các liên kết yếu là cơ sở của tính mềm dẻo của các cấu trúc cũng như của các phản ứng

VD: Các LK yếu tạo nên cấu trúc không gian của prôtêin, axit nuclêic

GIẢI ĐỀ, TRẢ LỜI CÂU HỎICâu 1: (đề đề nghị ôlympic 15)

- Tại sao có 1 số VSV sống được trong các suối nước nóng t o  100 o C mà Prôtêin của chúng lại không bị

hư hỏng (biến tính) ?

Prôtêin có cấu trúc đặc biệt không bị biến tích ở tocao

- Tại sao khi nấu canh cua thì thịt cua nổi lên từng mảng ?

Trong môi trường nước của TB, Prôtêin dấu phần kị nước ở bên trong và bộc lộ phần ưa nước bên ngoài khi

tocao, bên trong bộc lộ ra bên ngoài nhưng do bản chất kị nước các phân tử liên kết lại với nhau  Prôtein

vốn cục, nổi từng mảng trên 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 hiện đầu tiên là màng sinh chất bao quanh khối tế bào chất

- Trong quá 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 hiện các chức năngsống một cách có trật tự và hiệu quả cao theo không gian và thời gian

- Hệ thống màng sinh học (màng sinh chất và màng nội bào) cơ bản giống nhau đó là màmg lipôprôtêin cấutrúc khảm động

Tuy nhiên, hàm lượng lipit, prôtêin và cacbohiđrat cũng như cách sắp xếp của chúng trong màng tuỳ

thuộc vào chức năng của từng màng

II MÀNG SINH CHẤT

1 Cấu trúc khảm động

a Cấu trúc khảm: + Là màng lipôprôtêin có độ dày 7-10nm, có thành phần hoá học gồm lipit (25-75%) và

prôtêin (25-75%) Ngoài ra còn có cacbohiđrat (5-10%)

+ Lipit chủ yếu là phôtpholipit tạo thành lớp kép xếp theo kiểu đầu ưa nước quay ra ngoài và vào

trong, đầu kị nước quay lại với nhau

+ Prôtêin phân bố rất đa dạng và linh hoạt trong lớp kép

+ Cacbohiđrat thường liên kết với lipit hoặc prôtêin ở mặt ngoài màng

b Cấu trúc động: Lipit và prôtêin có thể chuyển động lắc ngang hoặc xoay tròn tại chỗ tạo nên tính mềm

dẻo của màng

* Màng có tính động là do:

- Trạng thái no hay chưa no của các phân tử photpholipit

- Tỉ lệ giữ a photpholipit / colesterol

- Tính linh hoạt của các phân tử phôtpholipit

- Tính linh hoạt của prôtêin

* Tính mềm dẻo của màng làm cho màng có thể thay đổi tính thấm để đáp ứng các hoạt động thích nghi caocủa tế bào

2 Chức năng của màng sinh chất

a Vận chuyển vật chất qua màng (3 phương thức)

* Vận chuyển thụ động: (vận chuyển cùng chiều nồng độ)

- Điều kiện: + Có sự chênh lệch nồng độ giữa hai bên màng

+ Các chất có kích thước nhỏ+ Không tiêu tốn năng lượng ATP

- Có hai con đường:

+ Khuếch tán trực tiếp qua lớp kép phôtpholipit : với các chất nhỏ không phân cực(O2, CO2 ), các chất tan trong lipit, có bản chất lipit ( rượu êtylic, ơstrôgen )

+ Khuếch tán nhờ prôtêin màng mang tính chọn lọc (pecmêaza): kênh prôtêin đối vớicác ion và prôtêin mang đối với các chất khác như glucôzơ, axit amin , đối với nước thẩm thấu nhờ 1 loạiprrôtêin mang có tên aquaporin

* Vận chuyển chủ động: ( vận chuyển ngược chiều nồng độ)

- Điều kiện: + Có sự chênh lệch nồng độ giữa hai bên màng

+ Các chất có kích thước nhỏ+ Tiêu tốn năng lượng ATP

- Con đường vận chuyển là nhờ prôtêin màng ( kênh hoặc chất mang)

-> Bình thường Tb chi phí khoảng 10-20% số năng lượng ATP cho sự vận chuyển chủ động qua màng Nếu

sự trao đổi chất và trao đổi năng lư ợng ngừng trệ thì sự vận chuyển chủ động bị đình chỉ và các chất vào ra tếbào thụ động theo građien nồng độ

VD: cá, ếch nhái sống trong nước không bị trương phồng nhưng khi chết sẽ bị trương phồng lên

* Xuất, nhập bào:

- Điều kiện: + Các chất có kích thước lớn ( đại phân tử, bào quan, tế bào )

+ Tiêu tốn năng lượng ATP

+ có sự biến đổi và tái tạo lại màng

- Con đường vận chuyển là nhờ sự biến dạng của màng sinh chất

b Trao đổi thông tin qua màng

* Các thông tin đến tế bào thường là các tín hiệu hoá học, vật lí, sinh học

* Màng thu nhận thông tin nhờ các prôtêin đặc trưng khu trú trong màng gọi là các thụ quan là các prôtêin,glicôprôtêin có khả năng thay đổi hình thù không gian và liên kết đặc trưng với các chất mang tín hiệu thôngtin ( gọi là chất gắn hay ligand)

* Phức hệ thụ quan - chất gắn được hình thành chúng sẽ phát động những hiệu ứng sinh lí như: mở các kênh

ion để vận chuyển các ion, kích hoạt các enzim, hoạt hoá các prôtêin trong dây chuyền trao đổi chất của tế

bào hoặc hoạt hoá các gen

* Cơ chế thu nhận và truyền đạt thông tin:

- Đối với các chất hoà tan trong nước không thể trực tiếp vận chuyển qua màng thì sự thu nhận thôngtin phải thông qua màng nhờ các thụ quan màng hoạt động theo các cơ chế sau:

+ Thụ quan liên kết với prôtêin G:

(+) Mỗi loại thụ quan liên kết prôtêin G chỉ liên kết với chất gắn đặc trưng cho mình

(+) Cơ chế trực tiếp: chất gắn liên kết với thụ quan màng tạo phức hệ chất gắn - thụ quan, phức

hệ này sẽ hoạt hoá prôtêin G, prôtêin G được hoạt hoá sẽ phát động chuỗi phản ứng chức năng của tếbào

(+) Cơ chế gián tiếp qua chất thông tin thứ 2 ( chủ yếu là AMP vòng) bằng cách prôtêin G sẽ

hoạt hoá enzim ađêninxiclaza hoặc enzim kinaza làm sản sinh AMP vòng AMP vòng sẽ kích hoạtcác phản ứng chức năng của tế bào Mục đích dùng chất thông tin thứ 2 là để khuếch đại lượng thông

tin làm tăng các phản ứng chức năng lên nhiều lần

+ Thụ quan- tirôzinkinaza:

(+) có chức năng như enzim có hoạt tính kinaza (tức là xúc tác chuyển nhóm phôtphat

(+) Thụ quan- tirôzinkinaza có thể gắn với nhiều laọi chất gắn khác nhau

(+) Phát động nhiều kiểu đáp ứng khác nhau của TB, đặc biệt là đối với sự điều hoà sinhtrưởng và sinh sản của tế bào

+ Thụ quan- kênh ion:

(+) Là loại thụ quan màng đồng thời đóng vai trò là kênh io n có “cổng”

(+) Khi thụ quan liên kết với chất gắn -> làm thay đổi hình thù và cổng của kênh mở -> vậnchuyển các ion qua màng

(+) Có vai trò quan trọng trong hoạt động dẫn truyền xung thần kinh qua xinap

- Đối với các chất hoà tan trong lipit: c húng được hoà tan và vận chuyển qua màng vào trong tế bàochất, chúng liên kết với thụ quan nội bào , phức hệ này đi vào nhân tế bào và có tác động hoạt hoá các gen

* Sự thiếu hoặc sai lệch thụ quan -> gây trục trặc trong việc thu nhận và truyền đạt trông tin, do đó dẫn đếntình trạng bệnh lí VD Bệnh đái tháo đường tip II thường phát triển ở sau tuổi 40

c Phân hoá của màng sinh chất để thực hiện các chức năng khác

* Tăng cường mối liên kết giữa các tế bào cạnh nhau

- Đối với Tb động vật : có hai kiểu kết nối:

+ Cầu nối gian bào (kết nối thông thường) : nhờ loại prôtêin cônnexin của 2 TB tiếpxúc với nhau, cho phép hai tế bào cạnh nhau trao đổi chất một cách trực tiếp, nhanh chóng

+ Kết nối vũng chắc( thể dây chằng): có sự tham gia của prôtêin liên kết, phức hệ visợi tế bào chất; loại kết nối này không có sự trao đổi chất giữa hai TB

- Đối với tế bào thực vật có kết nối tế bào chất ( cầu nối sinh chất): có sự thay đổi của màngsinh chất và thành TB tạo nên cầu nối sinh chất, có thể trao đổi c hất trực tiếp qua cầu nối sinh chất

* Tăng cường hấp thụ và chế tiết: màng biến đổi tạo các vi lông tăng diện tích bề mặt tiếp xúc -> tăng

khả năng hấp thụ và chế tiết

3 Các loại prôtêin màng và chức năng:

- Prôtêin có trong màng rất đa dạng (nhiều loại), chúng “ khảm” vào khung lipit, gồm prôtêin xuyên màng vàbám màng

+ Prôtêin xuyên màng: nằm xuyên qua khung lipit một hoặc nhiều lần, phần kị nước (gồm các axitamin kị nước tạo nên xoắn  ) nằm trong khung lipit, còn phần ưa nước thò ra phía ngoài khung ( phía môi

trường và phía tế bào chât)

+ Prôtêin bám màng: bám mặt trong hoặc mặt ngoài của màng

- Chức năng của các prôtêin màng:

+ Vận chuyển các chất qua màng ( prôtêin tạo kênh, prôtêin chất mang)

+ Chức năng enzim: prôtêin màng có hoạt tính enzim, xúc tác các phản ứng xảy ra trong màng hoặctrong tế bào chất

+ Chức năng thu nhận và truyền đạt thông tin: các prôtêin thụ quan

+ Chức năng nhận biết tế bào: glicôprôtêin đóng vai trò “chất đánh dấu” để các TB cùng loạ i hoặckhác loại nhận biết nhau

+ Chức năng kết nối các tế bào trong mô

+ Chức năng neo màng: prôtêin trên màng liên kết với các prôtêin sợi hoặc các vi sợi trong tế bàochất tạo nên sự ổn định và bền chắc của màng

4 Thí nghiệm chứng minh cấu trúc khảm- động của màng sinh chất

Lai tế bào chuột với tế bào của người Tế bào chuột có các prôtêin trên màng đặc trưng có thể phânbiệt được với các prôtêin trên màng đặc trưng có thể phân biệt được với các prôtêin trên màng sinh chất của

người Sau khi tạo ra tế bào lai, người ta thấy các phân tử prôtêin của tế bào chuột và tế bào người nằm xen

- Bào tương là khối tế bào chất đã tách bỏ hết bào quan ( đối với TB nhân sơ, bào tương chính là tế bào chất)

+ Bào tương là dung dịch keo 85% là nước, còn lại là các ion, các chất hữu cơ, các vi sợi, vi ống.+ Là nơi diễn ra nhiều quá trình chuyển hoá vật chất và năng luợng quan trọng: đường phân, phân

giải, tổng hợp prôtêin, lipit

1 Ti thể

a Cấu trúc hiển vi

Bên ngoài là màng kép, bên trong là chất nền, giữa hai màng là xoang gian màng với thành phần gồm:

prôtêin (65-70%), lipit (25-30%), ADN, ARN

* Màng ngoài: - Là màng lipôprôtêin trơn dày 6nm chứa nhiều prôtêin xuyên màng (6 0%) và lipit (40%).

- Chứa nhiều H+, nhiều prôtêin tham gia vào quá trình tự chết theo chương trình.

- Nơi trung chuyển các chất giữa màng ngoài và màng trong

* Màng trong:

- Màng lipôprôtêin gấp khúc tạo thành các mào -> làm tăng diện tích bề mặt gấp 3 lần so với màngngoài Số lượng mào tỉ lệ với cường độ chuyển hoá năng lượng ATP của tế bào

- Chứa nhiều prôtêin hơn màng ngoài ( 80% prôtêin, 20% lipit)

- Chứa nhiều loại prôtêin có chức năng khác nhau:

+ Prôtêin vận chuyển chủ động các chất từ xoang gian màng vào trong chất nên ti thể ( VDvận chuyển H+, ion phôtphat, piruvat )

+ Prôtêin mang và prôtêin kênh vận chuyển các ion ( VD: vận chuyển ion Na+, K+ )+ Các phức hợp của dãy chuyền êlectron

+ Phức hợp F0– F1( ATP sintêtaza) có chức năng tổng hợp ATP

+ Xitôcrôm P450 định vị trong màng trong có phần hoạt tính thò vào chất nền ti thể

* Chất nền: ( xoang trong)

- Chứa chiều loại enzim khác nhau: Các enzim có chức năng ôxi hoá axit piruvic tạo ra axêtyl –côenzim A, các enzim của chu trình Crep, các enzim tổng hợp các axit béo

- Ribôxôm: tượng tự ribôxôm của vi khuẩn về kích thước, thành phần

- ADN: có từ 5 – 10 phân tử ADN trần dạng vòng giống ADN của vi khuẩn

- Các ARN

- các ion, các chất vô cơ, hữu cơ khác

b Chức năng của ti thể

- Ti thể là nhà máy sản sinh ATP thông qua quá trình hô hấp hiếu khí

- Tham gia các quá trình trao đổi chất: bằng cách phối hợp với các bào quan tổng hợp các chất, tham

gia điều hoà nồng độ ion Ca2+trong tế bào

- Tham gia vào quá trình tự chết theo chương trình của tế bào: bằng cách giải phóng vào tế bào chấtcác nhân tố như Ca2+, xitôcrôm c có tác dụng hoạt hoá các enzim caspaza và enzim enđônuclêaza gây tự chế

theo chương trình của tế bào

- Tự tổng hợp được một số prôtêin riêng cho mình: vì ti thể có đủ ADN, các ARN, ribôxôm

c Nguồn gốc ty thể:

- Sự xuất hiện ty thể trong tế bào nhân thực là kết quả cộng sinh của một dạng vi khuẩn hiếu khí với

tế bào

- Bằng chứng: Ti thể và vi khuẩn có nhiều đặc điểm giống nhau:

+ Ribôxôm đều là loại 70S, các rARN giống nhau

+ ADN trần dạng vòng

+ Hoạt động tổng hợp prôtêin: axit amin mở đầu là N foocmin mêtiônin, sự tổng hợp bị ức chế bởicloramphênicol

d Sự phát sinh ti thể:

- Trong tế bào, ti thể luôn được đổi mới, ti thể có thời gian nửa sống là 10 -20 ngày, ti thể già, hư hỏng

sẽ bị phân huỷ trong lizôxôm

- Ti thể mới được sinh ra từ ti thể mẹ có sẵn bằng cách nảy chồi hoặc phân đôi là do ti thể có hệ thống

di truyền và tổng hợp prôtêin độc lập

e Đặc điểm của ti thể

- Nhạy cảm với áp suất thẩm thấu, pH, tình trạng sinh lí, bệnh lí của TB

- Có thể biến đổi hình dạng, di chuyển từ vùng này sang vùng khác, tăng giảm số lượng

- Đột biến xảy ra trong ADN ti thể gây nên nhiều bệnh tất nhất là đối với hệ thần kính, hệ cơ Tần sốsai lệch trong ADN ti thể tăng theo tuổi già

- Ở trạng thái bệnh lí, ti thể có thể tích luỹ trong chất nền các chất dư thừa ở dạng hạt, sợi, ống đặctiệt tích luỹ nhiều hạt glicôgen

2 Lục lạp: chỉ có ở loại tế bào thực hiện quang hợp ở thực vật và tảo

a Cấu trúc hiển vi:

Bên ngoài là màng kép, bên trong là chất nền, giữa hai màng là xoang gian màng

* Màng kép: là màng lipổpôtêin, cả hai màng đều trơn nhẵn.

* Chất nền ( strôma):

- Các hạt ribôxôm (15-20nm), các hạt tinh bột

- Các hạt hình tấm grana: Gồ m hệ thống túi dẹp (tilacôit) xếp chồng lên nhau được cấu tạo từ mànglipôprôtêin giới hạn bởi xoang tilacôit Trong màng tilacôit có chứa phức hệ ATP - sintêtaza, các sắc tố quanghợp ( clorophyl a, b, các carôtenôit)

Các phân tử clorophyl tập hợp thành phức hệ gồm khoảng 200 phân tử hoạt động như một dàn ăngten thu bắt prôton ánh sáng gọi là phức hệ ăng ten Mỗi phức hệ ăng ten tập trung năng lượng vào 2 phân tử

clorophyl a đặc biệt gọi là trung tâm phản ứng ( đối với hệ quang hoá I là clorophyl a P700, hệ quang hoá II

là clorophyl a P680 Trung tâm phản ứng liên kết với các chất nhận êlectron và chất cho electron trong dãychuyền electron của hệ quang hợp

Trong màng tilacôit chứa các nhân tố và enzim của dãy chuyền êlectron và tổng hợp ATP

- ADN trần dạng vòng, các loại ARN, ribôxôm và các enzim tổng hợp glucôzơ của chu trình Canvin

b Chức năng của lục lạp: thực hiện quá trình quang hợp

c Nguồn gốc lục lạp:

- Sự xuất hiện lục lạp trong tế bào nhân thực là kết quả cộng sinh của một loài vi khuẩn la m trong tếbào

- Bằng chứng: lục lạp và vi khuẩn có nhiều đặc điểm giống nhau:

+ Ribôxôm đều là loại 70S, các rARN giống nhau

- Gồm hai dạng: lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn

Lưới nội chất hạt Lưới nội chất trơnKích thước kênh, túi, bể chứa lớn hơn Nhỏ hơn

Mặt ngoài có đính các ribôxôm nhờ prôtêin ribôforin Không có

b Chức năng của lưới nội chất

- Vai trò giao thông nội bào: đảm bảo sự tập trung, vận chuyển các chất từ môi trường vào tế bàochất; giữa các cấu trúc nội bào

- Vai trò tổng hợp chất:

+ Lưới nội chất hạt: tổng hợp các prôtêin, enzim cung cấp cho bào quan, màng sinh chất hoặc

tiết ra ngoài tế bào

+ Lưới nội chất trơn:

(+) Tổng hợp các chất khác nhau đặc biệt là các lipit phức tạp(+) Tham gia tổng hợp và phân giải glicô gen

(+) Có vai trò khử độc: tập trung và chuyển hoá các độc tố xâm nhập vào tế bào.(+) Ở nhiều loại tế bào, lưới nội chất trơn tập trung nhiều ion canxi có vai trò quantrọng trong hoạt động sinh lí của tế bào

4 Ribôxôm

Ribôxôm là cấu trúc không có màng bao bọc có thể đính trên lưới nội chất hạt, tự do trong tế bào chất, trong

ti thể, trong lục lạp

a Cấu trúc hiển vi:

- Ribôxôm có hệ số lắng 80S gồm hai tiểu đơn vị 60S và 40S ( ribôxôm ở vi khuẩn, ti thể, lục lạp là70S gồm tiểu đơn vi 50S và 30S) với thành phần hoá học gồm rARN và prôtêin với hàm lượng gần bằngnhau

- Khi hoạt động, hai tiểu đơn vị gắn với nhau nhờ môi trường có nồng độ các ion (Mg, Ca, Co, Mn)

tăng tạo thành một ribôxôm hoàn chỉnh có các vùng đặc biệt để liên kết với ARN

+ Một vùng liên kết với mARN+ Vùng P: dùng để cố định tARN khi đang lắp ráp các axit amin vào mạch pôlipeptit.

+ Vùng A: dùng để cố định tARN đang mang axit amin chuyển vào ribôxôm

b Chức năng của ribôxôm:

Ribôxôm có chức năng tổng hợp các prôtêin: Ribôxôm đính trên lưới nội chất hạt thể hiện vai tròtổng hợp prôtêin nhiều hơn so với ribôxôm tự do đặc biệt là prôtêin, enzim để tiết ra khỏi tế bào ( vì cónhững lợi thế hơn)

c Nguồn gốc của ribôxôm:

Các rARN được tổng hợp và tích luỹ trong hạch nhân, ở đây rARN được liên kết với prôtêin ribôxôm

để hình thành các t iểu đơn vị nhờ mối liên kết hiđrô và ion Mg+ Các tiểu đơn vị sẽ đi vào tế bào chất vàthành ribôxôm khi tổng hợp prôtêin

d Đặc tính của ribôxôm:

- Ribôxôm hoạt động theo cơ chế “hoạt động - nghỉ” -> có khả năng hoạt động trong thời gian dài vàkhả năng hoạt động lớn

- Hoạt động theo nhóm ( pôlixôm)

- Không có tính đặc trưng ( trên ribôxôm có thể đính loại mARN lạ và prôtêin được tổng hợp là loạiprôtêin co mã chứa trong mARN đó => virut kí sinh đã sử dụng ribôxôm của tế bào chủ tổng hợp prôtêincho mình

5 Phức hệ Gôngi ( Bộ máy Gôngi)

a Cấu trúc hiểu vi:

- Có cấu tạo màng lipôprôtêin giới hạn các xoang, khe, bể chứa có hình vòng cung tách biệt nhau gồm

3 dạng

+ Hệ thống bể chứa xếp thành bó (5-8 bể) kề sát nhau

+ Những không bào bé nằm cuối bể chứa

+ Những không bào lớn nằm cạnh các bể chứa, hoặc nằm xen kẽ giữa các bể trong bó

b Chức năng:

- Tham gia vào dây chuyền sản xuất nội bào như là phân xưởng tập trung, đóng gói để đưa ra ngoài

Tb hoặc phân phối đến các bộ phận khác

VD: prôtêin được tổng hợp trên lưới nội chất hạt -> bóng nội bào ( túi tiết) -> phức hệ Gôngi : prôtêin được

gắn thêm nhóm cácbohiđrát thành glicôprôtêin -> đóng gói vào túi tiết -> đưa ra ngoài bằng xuất bào

- Tham gia tổng hợp các chất như pôlisaccarit, glicôprôtêin

- Tổng hợp các enzim cho lizôxôm và tạo ra lizôxôm

c Nguồn gốc của phức hệ Gôngi: từ mạng lưới nội chất trơn

6 Lizôxôm:

a Cấu trúc hiển vi:

- Lizôxôm cấp 1 có dạng túi, bóng có màng đơn; bên trong chứa các enzim thuỷ phân có hoạt tính ởpH=5 chưa tham gia hoạt động phân huỷ

- Lizôxôm cấp 2: là lizôxôm đang tham gia hoạt động phân giải, có 2 loại:

+ Hêterôlizôxôm: do sự hoàn hợp của lizôxôm cấp 1 với các bóng nhập bào+ Ôtôlizôxôm: Sự kết hợp của lizôxôm cấp 1 với bóng tự tiêu

b Chức năng:

- Lizôxôm cấp 1 : tích chứa các enzim thuỷ phân và khi cần thiết sẽ liên hợp với các bóng ( nhờ các

prôtêin đặc trưng trên bề mặt màng đóng vai trò “chất neo” nhận biết và liên kết với màng của đối tượngđích) để tạo lizôxôm cấp 2

- Lizôxôm cấp 2:

+ Hêterôlizôxôm: tiêu hoá nội bào, bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh từ ngoài vào ( virut, vi khuẩn, các độc tố, dược phẩm )

+ Ôtôlizôxôm: có vai trò tự tiêu đối với tế bào ( phân huỷ các tế bào, bào quan già, hỏng )

sự phân huỷ các cấu trúc TB được thực hiện nhờ các quá trình:

(+) Phân huỷ các cấu thành nhờ hệ enzim thuỷ phân giải phống từ lizôxôm

(+) Phân huỷ nhờ quá trình tự tiêu trong lizôxôm

(+) Ngoài ra phân huỷ do có mặt của enzim thuỷ phân có trong dịch nhân hoặc trong tế bàochất không t huộc lizôxôm.

Sự tự tiêu còn góp phần giải độc cho tế bào, phương thức tế bào “dọn sạch” những gì không cần thiếttrong tế bào

c Các thể còn lại : Các bóng còn tồn dư các chất chưa bị phân giải bởi enzim của lizôxôm được bài xuất rangoài

d Các bệnh liên quan đến lizôxôm :

- Màng lizôxôm thường được bảo vệ khỏi tác động của enzim của nó nhờ lớp glicôprôtêin phủ phía trong

- Khi có các nhân tố: sốc, co giật, ngạt ôxi, các nội độc tố, vi rut, kim loại nặng -> màng lizôxôm bị hưhỏng -> enzim của lizôxôm giải phóng tiêu huỷ tế bào

VD: bệnh viêm phổi do nhiễm các kim loại nặng

7 Perôxixôm

Tồn tại chủ yếu ở tế bào gan và thận của động vật có vú; trong nấm men, động vật nguyên sinh;trong lá, hạtcủa một số thực vật

a Cấu trúc: - Bào quan có màng đơn

- Bên trong là chất nền đồng nhất chứa các hạt nhỏ hoặc các sợi phân nhánh, có chứa các enzim ôxi

hoá đặc trưng như:

+ catalaza: phân giải H2O2thành H2O và O2, enzim này có ở tất cả perôxixôm

+ D.amino –oxidda za có tác động lên các D.axit amin một cách đặc trưng

+ urat-ôxiđaza (uricaza) định khu ở thể đặc hình ống trong perôxixôm ở tế bào động vật ( trừ

linh trưởng và người): phân giải axit uric thành allantôin ( vì vậy ở người trong nước tiểu còn axit

uric)

b Chức năng của perôxixôm:

- Phân giải chất độc H2O2

- Tham gia điều chỉnh sự chuyển hoá glucôzơ

- Tham gia quá trình chuyển hoá các axit nuclêic ở khâu oxi hoá axit uric ( sản phẩm chuyển hoá củapurin)

c Nguồn gốc perôxixôm:

- Các enzim được tổng hợp trên các ribôxôm tự do

- Màng có nguồn gốc từ lưới nội chất trơn

8 Gliôxixôm: - Bào quan ở tế bào thực vật, một số động vật bậc thấp.

- Thực hiện chu trình gliôxilat: chuyển hoá các lipit thành gluxit

9 Khung xương tế bào

a Vi sợi:

* Vi sợi actin: - được cấu tạo từ prôtêin actin

- Vai trò: + Liên quan đến sự vận động của tế bào: vận động dòng tế bào chất, vận động chân giả, vận

động các bào quan

+ tham gia tạo thành cấu trúc có trật tự là các tơ cơ đối với các tế bào cơ

+ Tăng cường mối liên kết giữa các tế bào cạnh nhau- tham gia tạo các liên kết và cầu nối tế bào

+ Sự trùng hợp và giải trùng hợp các vi sợi actin mà tế bào chất có sự chuyển đổi từ trạng thái gel (sệt) sangtrạng thái sol (lỏng) và ngược lại

* Vi sợi miôzin:

- được cấu tạo từ prôtêin miôzin

- Vai trò: + Liên kết với các vi sợi actin bảo đảm hoạt tính vận động của tế bào

+ Tạo nên các sợi dày của tơ cơ trong tế bào cơ

* Vi sợi trung gian:

- Có độ dày hơn vi sợi actin và bé hơn vi sợi miôzin, được cấu tạo từ nhiều loại prôtêin khác nhau

- Có vai trò cơ học, giữ cho tế bào có độ vững chắc nhất định

=> rất phát triển ở tế bào động vật nhất là những tế bào đảm nhiệm vai trò cơ học

b Vi ống:

* Cấu trúc: Là những cấu trúc hình trụ rỗng có đường kính 25 nm

* Vai trò: - Làm chuyển động các nhiễm sắc thể về hai cực ( vi ống của thoi phân bào)

- Vận tải nội bào: vận chuyển các bào quan, các bóng nội bào từ nơi này đến nơi khác

- Duy trì hình dạng tế bào

- Tham gia vào sự hình thành, vận chuyển các bóng nhập bào, xuất bào, duy trì tính ổn địnhcủa màng sinh chất, tạo tính phân cực cho tế bào

* Nguồn gốc vi ống: từ trung tâm tổ chức vi ống chính là trung tử

10 Trung thể: Gồm trung tử và chất quanh trung tử với thành phần chủ yếu là prôtêin và ARN (2%),

C Vai trò của trung thể

- Ở tế bào động vật, trung tử đóng vai trò quan trong trong sự phân bào ( hình thành và điều chỉnh bộmáy phân bào (thoi phân bào, sao phân bào))

- Tế bào thực vật không có trung tử, thoi phân bào được hình thành tử phần tế bào chất đặc biệt tương

ứng với chất quanh trung tử nhưng không có sao phân bào ( phân bào không sao)

=> Nếu trong nguyên phân không hình thành thoi phân bào thì các NST đã được nhân đôi khôn g phânchia về hai cực tạo các đột biến đa bội thể

- Tạo thể nền là cấu trúc nằm ở gốc lông và roi

11 Không bào: - được tạo ra từ lưới nội chất và bộ máy Gôn gi

- Có nhiều ở tế bào thực vật, lớn nhất ở tế bào trưởng thành

- Bào quan có màng đơn, bên trong chủ yếu nước hoà tan các chất hữu cơ, ion khoáng tạo nên áp suấtthẩm thấu cao ( sức trương nước) cho tế bào thực vật

- Vai trò: + có vai trò quan trọng trong các hoạt động sinh lí như sinh trưởng, hấp thụ vận chuyển

nước và muối khoáng

+ Tham gia vào sự sinh sản của thực vật có hoa ( trong không bào chứa nhiều chất sắc tố quyến rũcôn trùng thụ phấn)

+ tạo sức đề kháng của thực vật ( tích chứa các chất độc đối với sâu bọ)

- Ở động vật nguyên sinh không bào co rút có vai trò tích nước và bơm nước ra ngoài cơ thể để giữcân bằng áp suất thẩm thấu cho cơ thể

a Cấu trúc:

* Màng nhân: - Là màng kép dày khoảng 40nm, trong đó xoang gian màng chiếm 10-20nm, khi bị phá vỡ

không có khả năng hàn gắn lại như màng sinh chất

- Màng ngoài có thể nối với mạng lưới nội chất bởi các khe, bể chứa

- Trên màng nhân có các lỗ phân bố tương đối đồng đều với khoảng cách 50 -100nm Lỗ được cấu tạo

từ 1 vòng nhẫn giới hạn, phía trong có 8 mảnh chắn sáng nhô vào lòng ống, giới hạn 1 khe trung tâm hẹpkhoảng 10nm

- Chức năng của màng nhân: + Phân tách nhân với tế bào chất

+ Trao đổi chất giữa nhân với tế bào chất: vận chuyển chủ động qua màng hoặc qua hệ thống

lỗ nhân ( vận chuyển mARN, prôtêin, ribôxôm qua lỗ nhân)

+ Tham gia tổng hợp, chuyên chở các chất.

+ Lỗ trên màng nhân có chức năng nâng đỡ

- Trong mỗi nhiễm sắc thể được phân hoá thành các cấu trúc có vai trò nhân định như:

+ Vùng chất nhiễm sắc thực: Trong kì trung gian, các vùng chất nhiễm sắc thực gồm các sợi nhiễm sắc ít

co xoắn thường ở dạng các sợi nuclêôxôm, chúng chứa các gen hoạt động

+ Vùng chất dị nhiễm sắc : chiếm 90% chất nhiễm sắc, thường biểu hiện ở dạng các búi rất đậm đặc trongnhân ở kì trung gian, trong đó chứa các đoạn ADN không hoạ t động ( không phiên mã) và rất giàu histôn H1,

có 2 dạng:

(+) dạng ổn định: là dạng chứa ADN lặp không có cấu trúc gen (không chứa mã di truyền) hoặc 1

đoạn hay cả NST trong suốt chu kì tế bào vẫn không tháo xoắn

(+) dạng tạm thời: là dạng trong đó các gen bị đóng

+ Vùng trung tiết ( tâm động): Gồm đoạn ADN không có cấu trúc nuclêôxôm

Có chức năng: là nơi liên kết của NST với thoi vô sắc vậnc huyển nhiễm sắc tử về hai cực tế bào.

+ Vùng tận cùng ( tiết mút): Gồm những đoạn lặp nuclêôtit VD: ở ng ười và động vật có xương sống, đọnglặp đó là TTAGGG

có chức năng:

(+) Giữ cho các nhiễm sắc thể trong bộ nhiễm sắc thể không kết dính với nhau

(+) Ngăn cản không cho enzim đêôxiribônuclêaza phân giải đầu tận cùng của phân tử ADN

(+) Tạo thuận lợi cho sự nhân đôi ADN ở phần đầu cuối của phân tử

* Hạch nhân ( nhân con)

- Thành phần cấu trúc hạch nhân gồm:

+ ADN hạch nhân: chứa trong chất nhiễm sắc quanh hạch nhân

+ rARN: có trong các sợi và hạt ribônuclêôprôtêin đang trong quá trình ch ín để tạo thành rARN củaribôxôm

+ Prôtêin: gồm có histôn, prôtêin ribôxôm

+ Enzim gồm: các enzim ARN- pôlimeraza (để tổng hợp rARN), các enzim xử lí quá trình chín củacác rARN

- Vai trò hạch nhân: + Tổng hợp rARN, đóng gói và tích luỹ ribôxôm

+ Điều chỉnh sự vận chuyển các mARN từ nhân ra tế bào chất và điều chỉnh quá trình phân bào

- Nguồn gốc hạch nhân: từ vùng NOR của NST có thể kèm Khi phân bào hạch nhân biến mất nhưng cácthành phần của nó không bị phân huỷ, sau đó được hình thành lại

* Dịch nhân:

- Thành phần là các loại prôtêin: nuclêôprôtêin, glicôprôtêin, các enzim của nhân

- Nơi diễn ra các quá trình tổng hợp trong nhân: tổng hợp ADN, ARN

b Chức năng của nhân: Điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào

III CÁC CẤU TRÚC BÊN NGOÀI MÀNG SINH CHẤT

1 Thành tế bào

a Cấu trúc:

- Thành tế bào thức vật bằng xenlulôzơ: là chất đa phân gồm nhiều phân tử glucôzơ liên kết với nhautạo thành sợi và tấm rất vững chắc

- Thành tế bào nấm, động vật chân khớp bằng ki tin là chất pôlisaccarit có thấm thêm nitơ

b Chức năng: + Giữ hình dạng và bảo vệ tế bào

+ Tạo sức trương cho tế bào

+ Tạo cầu nối sinh chất để các tế bào cạnh nhau có thể trao đổi chất cho nhau

2 Chất nền ngoại bào

- chủ yếu là sợi glicôprôtêin kết hợp với chất vô cơ và hữu cơ khác

- Giứp tế bào liên kết với nhau tạo nên các mô, giúp tế bào thu nhận thông tin

IV MỘT SỐ CÂU HỎI

1 So sánh tế bào động vật với tế bào thực vật Rút ra kết luận gì từ những điểm giống nhau và khác nhau đó ?

* Giống nhau: Đều là tế bào nh ân thực có các thành phần:

- Màng sinh chất

- Tế bào chất với các bào quan: ti thể, bộ máy Gôngi, lưới nội chất, lizôxôm

- Nhân với nhận con và chất nhiễm sắc

- Phân bào không có sao và phân tế bào chất bằng vách

ngang ở trung tâm

- Hệ không bào phát triển

* Khác nhau do hoạt động sống khác nhau => chứng tổ giới Thực vật và giối Động vật là kết quả của

2 hướng tiến hoá khác nhau từ 1 nguồn gốc chung Một hướng dị hoá, di chuyển hình thành giới Động vật,

một hướng tự dưỡng, cố định hình thành giưói Thực vật

2 Ở tế bào thực vật có hai bào quan tổng hợp ATP Đó là bào quan nào ?

So sánh hai bào quan đó.

* Hai bào quan đó là ti thể và lục lạp

* Giống nhau: - Đều là bào quan có màng kép, màng ngoài trơn

- Chứa ribôxôm và ADN riêng => có khả năng tổng hợp prôtêin đặc thù

- Có khả năng tổng hợp ATP

- Tham gia chuyển hoá vật chất, năng lượng trong tế bào

- Là hệ thống di truyền ngoài nhân

- Có nguồn gốc cộng sinh từ vi khuẩn

* Khác nhau:

- Màng trong gấp nếp

- Trên mào có các hạt oxyxôm chứa enzim hô hấp

- Tổng hợp ATP bằng con được phôtphoryl hoá cơ

chất và phôtphoryl hoá oxi hoá dùng cho mọi hoạt

động sống của tế bào

- Chuyển hoá năng lượng trong chất hữu cơ thành

hoá năng trong ATP

PHẦN IV: CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở TẾ BÀO

I CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG Ở TẾ BÀO

1 Khái niệm năng lượng

- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công

- Hai dạng năng lượng:

+ Thế năng là dạng năng lượng tiềm ẩn

+ Động năng là dạng năng lượng sẵn sàng sinh công.

- Trong các hệ sống năng lượng được dự trữ trong các liên kết hoá học

2 Chuyển hoá năng lượng

- Chuyển hoá năng lượng là sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác cho các hoạt động sống

- Dòng năng lượng sinh học là dòng năng lượng trong tế bào, dòng năng lượng từ tế bào này sang tế bào khác hoặc từ cơ thể này san g cơ thể khác

3 ATP ( Ađênôzin tri phôtphat)

a Cấu trúc: Gồm 3 thành phần: 1 phân tử đường ribôzơ liên kết với 1 bazơ nitơ ađênin và 3 nhóm phôtphat.

b ATP được coi là đồng tiền năng lượng của tế bào vì:

ATP có chứa liên kết cao năng ( 2 liên kết cao năng ở 3 nhóm phôtphat), có đặc điểm mang nhiều năng lượng

nhưng lại có năng lượng hoạt hoá thấp nên dễ bị phá vỡ và giải phóng năng lượng ATP cung cấp năng lượng

cho tất cả các quá trình cần năng lượng của tế bào

c Sử dụng năng lượng của tế bào:

- ATP cung cấp năng lượng để :

+ Tổng hợp các chất cần thiết

+ Vận chuyển chủ động các chất qua màng (hoạt tải)

+ Thực hiện dẫn truyền xung thần kinh + Thực hiện hoạt động co cơ

- Khi tế bào sử dụng ATP như là chất cung cấp năng lượng thì ATP bị phân giải nhờ enzim thành ADP và P, nhóm phôtphat không mất đi mà sẽ kết hợp với chất thực hiện chức năng và khi hoạt động chức

năng đã được hoàn thành thì nhóm phôtphat lại liên kết với ADP để tạo thành ATP nhờ nguồn năng lượng

tạo ra từ phản ứng giải phóng năng lượng

- Sơ đồ chuyển hoá năng lượng và sử dụng năng lượng của tế bào

d Tổng hợp ATP trong tế bào:

Các tế bào sẽ phôtphỏyl hoá ADP để tạo thành ATP theo 3 cách đặ c thù:

- Sự phôtphoryl hoá ở mức độ cơ chất: chuyển phôtphat từ 1 h ợp chất hữu cơ đã được phôtphoryl hoá tới ADP VD đường phân

- Sự photphoryl hoá ôxi hoá: năng lượng từ các phản ứng oxi hoá khử của hô hấp sẽ được sử dụng để gắn photphat vô cơ vào ADP

- Sự quang photphoryl hoá : năng lượng ánh sáng được sử dụng để phot phoryl hoá ADP bằng

photphat vô cơ

4 Chuyển hoá vật chất trong tế bào

Chuyển hoá vật chất trong tế bào bao gồm tất cả các phản ứng diễn ra trong tế bào và cơ thể sống Các phản ứng này bao gồm hai quá trình: đồng hoá và dị hoá; có sự tham gia xúc tác củ a các enzim

a Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất phức tạp đặc trưng từ những chất đơn giản , đồng thời tích luỹ thế năng

b Dị hoá: là quá trình phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản hơn, đồng thời thế năng được chuyển thành động năng

5 Enzim

a Khái niệm: Enzim là chất xúc tác sinh học được tạo bởi cơ thể sống, hoạt động trong điều kiện sinh lí bình

thường của cơ thể sống

< - Vận động cơ <

-< -Sinh tổng hợp

-< -Dẫn truyền thần kinh

-< -Vận chuyển chủ động các chất qua màng

Ti thể

b Thành phần cấu tạo enzim

- Enzim có một thành phần: đó là prôtêin

- Enzim có nhiều thành phần gồm:

+ apôenzim: chính là prôtêin+ côfactor: là chất vô cơ ( thường là các ion kim loại ) hoặc chất hữu cơ thường là vitamin gọi

là coenzim

c Cấu trúc enzim

- Mỗi loại enzim có cấu trúc không gian đặc thù

- Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất gọi là trungtâm hoạt động

- Cấu hình không gian của trung tâm hoạt động phù hợp với cấu hình không gian của cơ chất mà nóxúc tác

- Nhiều enzim, ngoài trung tâm hoạt động, có thêm trung tâm điều chỉnh có tác dụng điều chỉnh hìnhthù của trung tâm hoạt động

d Cơ chế tác động của enzim.

- Enzim làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá bằng cách :

+ Tạo ra nhiều phản ng trung gian+ Khi các chất tham gia phản ứng liên kết với enzim tại trung tâm hoạt động, các chất sẽ được

đưa vào gần nhau và định hướng sao cho chúng dễ dàng phản ứng với nhau, các mối liên kết nhấtđịnh của cơ chất được kéo căng hoặc vặn xoắn là chúng dẽ bị phá vỡ ngay ở nhiệt độ, áp suất bìnhthường, tạo điều kiện hình thành liên kết mới

+ Cấu trúc vùng trung tâm hoạt động tạo ra vi môi trường có độ pH thấp hơn so với trong tếbào chất nên enzim dễ dàng truyền H+cho cơ chất, một bước cần thiết trong quá trình xúc tác

- Enzim kết hợp với cơ chất theo nguyên tắc “ổ khoá - chìa khoá” tạo ra hợp chất trung gian enzim- cơchất Cuối cùng tạo sản phẩm và thu hồi enzim nguyên vẹn, enzim được giải phóng lại có thể xúc tác phản

ứng với cơ chất mới cùng loại

* Đối với enzim có trung tâm điều chỉnh thì đòi hỏi có nhân tố điều chỉnh, nhân tố này liên kế t với trung tâmđiều chỉnh làm cho trung tâm hoạt động biến đổi cấu hình phù hợp với cơ chất

* Đối với enzim có thành phần côfactor thì chỉ khi côfactor liên kết với enzim thì cấu hình của enzim mới

phù hợp với cơ chất

=> Bằng cách sư dụng côfactor và tr ung tâm điều chỉnh, sự hoạt động của enzim được điều hoà ling hoạt đáp

ứng mọi tình hướng của tế bào

đ Sự điều hoà hoạt động của enzim

Hoạt động của enzim được điều hoà bằng các cơ chế sau:

* Sự định khu và phân bố hoạt động của enzim

- Mỗi loại enzim có tác động đặc thù cho mỗi loại cơ chất và mỗi loại phản ứng, vì vậy chúng cần

được định khu và phân bố hoạt động đúng vị trí cần thiết, nếu không có thể gây hại cho tế bào

- VD: + enzim pepsin ( phân giải prôtêin) hoạt động trong dạ dày nhưng chúng lại đư ợc sản sinhtrong tế bào do đó chúng có thể phá huỷ tế bào Để ngăn chặn điều đó, tế bào tạo ra chúng ở dạng tiền enzim

là pepsinôgen không có hoạt tính, chỉ khi được tiết vào dạ dày nơi có độ pH axit thì chúng mới biến thànhpepsin ở dạng hoạt tính

+ Trong tế bào nhiều enzim được phân vùng hoạt động bằng cách định khu và bao gói lại VD: enzimthuỷ phân trong lizôxôm

* Điều hoà hoạt động theo mối liên hệ ngược

Nhiều enzim hoạt động phối hợp theo kiểu dây chuyền nối tiếp nhau Các sản phẩm trung gian hoặcsản phẩm cuối dây chuyền là nhân tố hoạt hoá hoặc ức chế các enzim của phản ứng trước đó hoặc sau đó củadây chuyền ( ức chế ngược)

VD: Hoạt động của các hệ enzim trong màng của ti thể và lục lạp

* Điều hoà dị hình không gian

- Điều hoà thông qua sự th ay đổi cấu hình không gian của trung tâm hoạt động thông qua trung tâm

điều chỉnh bằng cách tiên kết với nhân tố điều chỉnh

- Đây là cách các enzim kiểm soát tần số các phản ứng chủ yếu của quá trình trao đổi chất trong tếbào.

e Tính chất của enzim ( đặc tính của enzim)

* Hoạt tính mạnh: - Hoạt tính mạnh thường được biểu hiện bằng số vòng quay ( tức là số phân tử cơ chất

được chuyển hoá trong thời gian 1 giây bởi 1 phân tử enzim

VD: enzim catalaza xúc tác phản ứng H2O2  H2O + O2có số vòng quay là 4x107

tức là mỗi phân tử enzim catalaza có khả năng chuyển hoá 4 x 107phân tử H2O2thành H2O + O2trong 1giây

- Enim có hoạt tính xúc tác rất mạnh so với chất xúc tác vô cơ

VD: Một phân tử catalaza chỉ cần 1 giây đã phân giải đư ợc một lượng H2O2mà một phân tử sắt phải phângiải trong thời gian 300 năm

VD Lipaza thuỷ phân nhiều loại este khác nhau

* Sự phối hợp hoạt động giữa các enzim

VD: tinh bột Amilaza mantôzơ Mantaza glucôzơ

f Nguồn gốc và định khu của enzim

- Enzim được tổng hợp trong tế bào trên các ribôxôm

+ Được sử dụng trong tế bào gọi là enzim nội bào

+ Được tiết ra khỏi tế bào vào môi trường ngoại bào gọi là enzim ngoại bào

VD: enzim của người được tiết vào ống tiêu hoá; vi khuẩn tiết enzim vào môi trường để tiêu hoá ngoại bào

- Enzim có thể ở dạng hoà tan trong bào tương hoặc định khu trong các bào quan, định khu trên màngsinh chất

g Vai trò của enzim trong trao đổi chất

- Xúc tác các phẩn ứng sinh hoá

- Kiểm soát các phản ứng hoá học đặc biệt

h Những nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim

* Nhiệt độ:

- Đa số enzim hoạt động ở nhiệt độ tối ưu là 40-450C (tại nhịet độ đó hoạt tính của enzim mạnh nhất),một số enzim hoạt động trong điều kiện nhiệt độ bất thường 00hoặc 1000C ( vi khuẩn cổ)

- Enzim không có hoạt tính ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng lên thì hoạt tính enzim tăng theo (nhiệt

độ tăng 100C thì hoạt tính enzim tăng gấp đôi) cho đến khi đạt nhiệt độ tối ưu

- Trên nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của enzim giảm dần cho đến điểm D thì enzim mất hoạt tính hoàn

toàn (điểm D của đa số enzim khoảng 600C) vì enzim không còn cấu trúc không gian

- Nồng độ cơ chất tăng thì hoạt tính enzim tăng đến một mức nhất định thì dù nồng độ có chất có

tăng thì hoạt tính của enzim không tăng vì lúc đó tất cả phân tử enzim đã no hoẵ được sử dụng hết trong cùng

thời gian

* Các chất ức chế enzim

- Các chất ức chế cạnh tranh: các chất này thường có cấu tạo hoá họ c và hình dạng gần giống cơ chất,chúng liên kết với trung tâm hoạt động tạo thành phức hệ enzim - chất ức chế rất bề vững và như vậy khôngcòn trung tâm hoạt động cho cơ chất nữa

VD: Axit malônic là chất ức chế cạnh tranh của cơ chất axit xucxinic tron g phản ứng

Phân giải axit xucxinic thành axit fumaric nhờ enzim xucxinatđêhiđrôgenaza

- Các chất ức chế không cạnh tranh: các chất này kết hợp với phân tử enzim làm biến đổi cấu hìnhkhông gian hoạt động của enzim làm cho nó không còn phù hợp với cấu hìn h của cơ chất => không liên kết

được với cơ chất

VD: tác động của các ion kim loại năng, ion thuỷ ngân, bạc, mối arsan, xianit

i Một số ứng dụng của enzim trong đời sống và sản xuất

- Enzim được sử dụng trong nông nghiệp, y dược và công nghiệp: công nghiệp thực phẩm, dệt, làmgiấy, hoá chất, mĩ phẩm, bột giặt, xử lí rác

- Sử dụng trong nghiên cứu sinh học và y dược: công nghệ chuyển gen, kỹ thuật PCR để nhân bảnADN, chẩn đoán bệnh

* Sản xuất enzim: đã đựoc sản xuấ ở quy mô công nghiệp bằng qu á trình nuôi cấy vi sinh vật trên dây

chuyềntự động trong các lò phản ứng sinh học

II HÔ HẤP TẾ BÀO.

1 Khái niệm về hô hấp tế bào

- Quá trình chuyển hoá năng lượng trong chất hữu cơ thành năng lượng ATP sử dụng cho các hoạt

động sống cần năng lượng

- Chất hữu cơ cung cấp năng lượng có thể là cacbohiđrat, lipit, prôtêin nhưng trong đa số tế bào,

glucôzơ là nhiên liệu phổ biến nhất => sự phân giải glucôzơ được xem như là mô hình chung của hô hấp tế

- Diễn ra tại bào tương

- Nguyên liệu: glucôzơ, ADP, NAD+

- Diến biến: gồm 3 giai đoạn:

+ Hoạt hoá phân tử đường glucôzơ: glucôzơ kết hợp với 2 ATP thành fructôzơ 1,6 điphôtphat.+ Cắt mạch cacbon: fructôzơ 1,6 điphôtphat bị cắt thành 2 phân tử 3 cacbon (glixêralđêhit 3

phôtphat và đihiđrôxiaxêton – phôtphat)

+ Sản phẩm tạo ra: 2NADH + 4 ATP + 2 C3H4O3(axit piruvic)

( trong đó 2ATP đã sử dụng do đó về mặt năng lượng chỉ tạo ra 2ATP)

* Giai đoạn trung gian: 2 axit piruvic  2 axêtyl côenzimA + 1 NADH + CO2 Sau đó 2 axêtyl

côenzimA được vận chuyển vào chất n ền ti thể để tham gia chu trình Crep

b Chu trình Crep

-Xảy ra tại chất nền ti thể ( đối với vi khuẩn xảy ra tại tế bào chất)

- Nguyên liệu: axêtyl côenzimA , ADP, NAD+, FAD

- Diễn biến: gồm 5 giai đoạn:

+ Từ axêtyl côenzimA kết hợp với ôxalôaxêtic tạo ra axit xitric (6C)

+ Từ axit xitric (6C) qua 3 phản ứng, loại 1 CO2tạo ra 1 NADH và axit xêtôglutaric (5C).+ Từ axit xêtôglutaric (5C) lạo 1CO2tạo 1NADH và axit (4C)

+ Từ axit (4C) qua phản ứng tạo 1ATP, qua phản ứng tạo 1FADH2

+ Cuối cù ng qua 2 phản ứng tạo 1NADH và axit ôxalôaxêtic (4C)

- Sản phẩm: cứ 1 phân tử axêtyl côenzimA đi vào chu trình thì cho 3NADH + 1ATP + 1FADH2+2CO2

- Ý nghĩa của chu trình Crep:

+ Phân giải chất hữu cơ giải phóng năng lượng một phần tích luỹ trong ATP , một phần tạonhiệt cho tế bào

+ Tạo ra nhiều NADH, FADH2đóng vai trò dự trữ năng lượng cho tế bào

+ Tạo nguồn cacbon cho quá trình tổng hợp

+ Có rất nhiều hợp chất hữu cơ là sản phẩm trung gian cho các quá trình chuyển hoá.

c Chuỗi chuyền electron ( chuỗi vận chuyển điện tử)

- Bao gồm 4 phức hệ đa prôtêin định vị ở màng trong của ti thể được gọi theo thứ tự từ I - IV ( đối với

vi khuẩn định vị trong màng sinh chất)

- Màng trong ti thể gấp khúc làm tăng số lượng chuỗi chuyền electron

- Diễn biến: + NADH chuyền electron cho flavôprôtêin FMN có trong phức hệ I Trong phức hệ I,FMN chuyền e-cho prôtêin Fe- S, prôtêin Fe- S chuyền e-cho ubikinon Q ( không phải là prôtêin nằm trongmàng không thuộc phức hệ

+ FADH2chuyền e-cho prôtêin Fe- S của phức hệ II, prôtêin Fe- S chuyền e-cho ubikinon Q + Dòng e-từ ubikinon Q chuyền cho phức hệ III (gồm các xitôcrôm b, c1) chuyền cho

xitôcrôm c ( một prôtêin hoà tan trong chất nền ở cạnh màng) chuyền cho phức hệ IV (gồm xitôcrôm a vàa3)

+ Cuối cùng xitôcrôm a3chuyền e-cho ôxi Ôxi liên kết với hiđrô tạo nên H2O+ Qúa trình chuyền e-, năng lượng được giải phóng từ từ từng phần một và sẽ được tích luỹ

vào ATP nhờ phức hệ prôtêin – enzim ATP- sintêtaza ( phức hệ Fo- F1) khu trú trong màng ti thể (đốivới vi khuẩn là màng sinh chất) theo cơ chế hoá 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 cái cuống nằm trong màng, một đơn vị tạo nêncái mũ nằm nhô ra trong xoang nền

(+) Cơ chế hoá thẩm: sự chuyền e-qua chuỗi tạo nên lực vận chuyển H+từ chất nền sangxoang gian màng => tạo nên sự chêch lệch nồng độ H+ hai bên màng trong ti thể (tạo điện thế màng).Lực điện thế này tạo nên dòng H+từ xoang gian màng trả lại về chất nền bằng cách đi xuyên quaATP- sintêtaza tạo nên lực làm xoay phần cuống, đồng thời làm xoay phần mũ thu hút ADP và P liênkết với nhau tạo nên ATP

- Vài trò của chuỗi chuyền electron: kìm hãm tốc độ “rơi năng lượng” của e-từ NADH, FADH2đến

ôxi, từ đó năng lượng trong e-được giải phóng từ từ từng phần nhỏ một qua nhiều chặng của

chuỗi Nếu như năng lượng trong e-giải phóng từ NADH, FADH2được chuyền ngay cho ôxi sẽ

xảy ra “bùng nổ nhiệt” đốt cháy tế bào

3 Hiệu suất sử dụng năng lượng của hô hấp tế bào.

- Phân giải glucôzơ qua nhiều giai đoạn và năng lượng được giải phóng đã được tích luỹ vào ATP:2ATP ( từ đường phân) + 2ATP (từ chu trình Crep) + 32 hoặc 34 (từ chuỗi chuyền electron và tổng hợp ATPnhờ ATP-sintêtaza) = 36 hoặc 38 ATP

( đạt hiệu suất 36 hay 38 tuỳ loại tế bào VD: Tb nơron là 36 ATP, TB gan hoặc cơ tim là 38 ATP)

- Hiệu suất chuyển hoá năng lượng của hô hấp: 1 mol glucôzơ khi bị phân giải sẽ giải phóng 686 kcal

Số năng lượng cần tích luỹ vào ATP là 7,3 kcal/m ol 38 ATP đã tích được 38 x 7,3 = 277,4kcal

Hiệu suất chuyển hoá năng lượng: 277,4 / 686 0,4 (40% năng lượng được chuyển hoá từ glucôzơsang ATP, 60% năng lượng còn lại chuyển thành nhiệt giúp giữ thân nhiệt hoặc bị thất thoát ra môi trường)

4 Lên men

a Khái niệm: - Lên men là quá trình phân giải cacbohiđrat (chủ yếu glucôzơ) trong điều kiện khị khí, chất

nhận êlectron cuối cùng là chất hữu cơ

- Có nhiều dạng tế bào oxi hoá chất hữu cơ để tích luỹ ATP không cần đến oxi ( VD ở tế bào cơ của cơ thể

người, khi thiếu oxi sẽ lên men lactic Khi đó piruvat chuyển thành axit lactíc là chất đôhc tích luỹ nhiềutrong cơ thể gây mệt mỏi, đau đớn, nhưng bình thường chúng được chuyển đến gan chuyển hoá thành piruvat

để cơ thể sử dụng

b Các dạng lên men phổ biến

a Lên men rượu: axit piruvic bị loại CO2thành axêtalđêhit sau đó được oxi hoá thành rượu etylic

C3H4O3

2 , yruvate decarboxylase

TPP Mg p

( enzim pyruvat decarboxylase cần Mg2+và có coenzim là TPP)

b Lên men lăctic: axit piruvic bị khử ngay thành axit lactic là chủ yếu

dưa cà sẽ tạo thành D - lactic axit).

5 Tiến hoá của đường phân

- Đường phân là dạng chuyển hoá năng lượng cổ sơ nhất xuất hiện ở các cơ thể nhân sơ đầu tiên (xuất hiện cách đây khoảng 3,5 tỉ năm) sinh sống trong điều kiện chưa có ôxi

- Đường phân được thực hiện trong tế bào chất không cần đến bào quan

- Hiện nay đường phân tiếp tục được thực hiện

+ Ở sinh vật nhân sơ, sử dụng đường phân ở dạng lên men

+ Ở cơ thể nhân th ực sử dụng được phân như là giai đoạn đầu tiển của quá trình hô hấp tế bào

6 Phân giải các chất khác ( Hình 24.3 trang 82 SGK sinh học 10)

- Phương trình tổng quát của quá trình quang hợp ở cây xanh, tảo

6CO2+ 12H2O + quang năng → C6H12O6+ 6 O2+ 6H2O

a Tính chất hai pha của quang hợp

- Thí nghiệm chứng minh của Richter: dùng ánh sáng nhấp nháy với tần số nhất định thì thấy cây sửdụng năng lượng có hiệu quả hơn

- Sơ đồ hai pha của quang hợp:

H2O ATP CO2

- Diễn ra trong màng tilacôit

- Diễn ra các biến đổi:

+ Quang lí: Diệp lục hấp thụ các quang tử (prôton) trở thành dạng kích động điện tử

+ Biến đổi quang hoá: Diệp lục ở trạng thái kích động, một số êlectron được giải phóng khỏiquỹ đạo, các e-được giải phóng được chuyền qua chuỗi chuy ền electron khu trú trong màng tilacôit tạo nên

một thế năng dẫn đến tổng hợp ATP nhờ phức hệ ATP- sintêtaza ( 3H+đi qua sẽ tổng hợp 1 ATP); thực hiệnquang phân li nước cung cấp e-bù đắp cho diệp lục, O2giải phóng ra ngoài và H+, H+cung cấp cho NADP+tạo ra NADPH

ATP

Năng lượng

Dl  dl*

Năng lượng

4H2O  O2 + 4H+ + 4e-+ 2 H2ONADP + 2H+  NADPH + H+

- Sản phẩm: ATP, NADPH cung cấp cho pha tối; O2giải phóng ra khí quyển ( từ nơi được tạo ra O2phải đi qua các lớp màng: màng tilacôit, màng kép lục lạp và màng tế bào mới ra khỏi TB) và nước (doquang hợp tạo ra chứ không phải lấy từ ngoài vào)

=> Bản chất của pha sáng là chuyển hoá quang năng thành năng lượng ATP, NADPH cung cấp chopha tối

* Pha tối

- Không cần ánh sáng

- Xảy ra tại chất nền lục lạp

- Cần CO2và hệ enzim có trong chất nền lục lạp

- Sử dụng năng lượng ATP, NADPH do pha sáng cung cấp để tổng hợp glucôzơ thông qua chu trìnhCanvin

- Nếu thiếu ATP và NADPH sự tổng hợp glucôzơ bị ngừng trệ -> sự tổng hợp glucôzơ không cần ánh

sáng nhưng luôn luôn phụ thuộc vào pha sáng

=> Bản chất của pha tối là đồng hoá CO2tạo chất hữu cơ

( Ngoài chu trình Canvil, còn có các con đường khác đồng hoá CO2)

4 Vai trò của quang hợp đối với hệ sinh thái và con người

- QH tạo nên chất hữu cơ cung cấp nguồn thức ăn cho toàn bộ sinh vật và con người

- QH tạo cân bằng hệ sinh thái và toàn bộ sinh quyển, đặc biệt là cân bằng hàm lượng CO2và O2khíquyển

- QH là phương thức duy nhất chuyển hoá năng lượng ánh sáng mặt trời thành hoá năng tích l uỹ trongchất hữu cơ mà thế giới sống có thể sử dụng được

- Sản phẩm quang hợp cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, dược liệu, năng lượng cho con người

5 Tiến hoá của quang hợp

- Dạng QH xuất hiện đầu tiên là dạng quang dưỡng giống với quang dưỡng của vi khuẩn tía Gram âmhay vi khuẩn cổ ưa muối (vi khuẩn quang hợp), QH không giải phóng ôxi

- Tiếp đến là sự xuất hiện QH, sử dụng H2O là nguồn cung cấp H+, tổng hợp chất hữu cơ từ CO2vàgiải phóng oxi đầu tiên ở vi khuẩn lam, có hệ quang hợp I và II hoạt động giống tảo và thực vật nhưng chưa

có bào quan lục lạp => tạo điều kiện cho sự xuất hiện các cơ thể hô hấp hiếu khí

- Lục lạp ở sinh vật nhân thực (tảo, thực vật) có nguồn gốc cộng sinh từ một loài vi khuẩn lam

IV HOÁ TỔNG HỢP

1 Khái quát về hoá tổng hợp

- Hoá tổng hợp là phương thức dinh dưỡng của nhóm vi sinh vật hoá tự dưỡng (đặc trưng cho vikhuẩn)

- Quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ nguồn năng lượng từ các phản ứng hoá học

- Quá trình hoá tổng hợp gồm 2 khâu:

+ Thực hiện oxi hoá chất vô cơ để giải phóng năng lượng:

A (chất vô cơ) + O2  AO2+ năng lượng (Q)

+ Sử dụng một phần năng lượng được giải phóng để tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ

CO2+ RH2+ Q  Chất hữu cơ

2 Các nhóm vi khuẩn hoá tổng hợp

a Nhóm vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất chứa nitơ ( gồm 2 loại chủ yếu)

- Các vi khuẩn nitrit hoá ( vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrosococcus)

2NH3+ 3O2→ 2HNO2+ 2H2O + 158 kcal

6% năng lượng giải phóng được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp glucôzơ từ CO2

- Các vi khuẩn nitrat hoá (Nitrobacter, Nitrococcus)

2HNO2+ O2→ 2HNO3+ 38 kcal

7% năng lượng giải phóng được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp glucôzơ từ CO2

* Lưu ý: - Là những vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, vì nếu không có ôxi thì không thể oxi hoá amôni và sẽ

không thể có năng lượng cho hoạt động sống

- Vai trò: Chuyển hoá nitơ trong đất -> trong đất tích luỹ được nhiều muối nitrat hoà tan là dạng thựcvật có thể hấp thu được Vì vậy, trong đất chứa nhiều vi khu ẩn chuyển hoá nitơ là đất phì nhiêu có lợi chocây trồng

b Nhóm vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất chứa lưu huỳnh

- Ôxi hoá H2S thành H2SO4tạo ra năng lượng

2H2S + O2→ 2H2O + 2S + 115kcal2S + 2 H2O + 3O2→ 2H2SO4+ 283,3 kcal

- Sử dụng một phần năng lượng trên tổng hợp glucôzơ từ CO2

CO2+ 2H2S + Q → 1/6C6H12O6+ H2O + 2S

* Lưu ý: - Có loại sinh trưởng kị khí, chúng hô hấp kị khí với phân tử S0chất nhận êlectron

- Nhiều vi khuẩn ôxi hoá lưu huỳnh lại có thể sinh trưởng dị dưỡng nếu chúng được cung cấp nguồncacbon hữu cơ dạng khử, VD glucôzơ, axit amin

- Vài trò: Góp phần làm sạch môi trường

c Nhóm vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất chứa sắt

- Ôxi hoá sắt 2 thành sắt 3 lấy năng lượng

4FeCO3+ O2+ 6H2O → 4Fe(OH)3+ 4CO2+ 81 kcal

- Sử dụng một phần năng lượng trên tổng hợp glucôzơ từ CO2

* Lưu ý: Góp phần hình thành mỏ sắt

d Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ hiđrô : ôxi hoá phân tử H2để lấy năng lượng

PHẦN V CHU KÌ TẾ BÀO VÀ SỰ SINH SẢN CỦA TẾ BÀO.

I Các hình thức phân bào

1 Phân đôi (phân bào trực tiếp = phân bào không tơ): phổ biến ở sinh vật nhân sơ, có ở một số tế bào ở sơ

thể đa bào VD: bạch cầu, tế bào bệnh lí, các tế bào đã biệt hoá cao

2 Gián phân ( phân bào có tơ) Nguyên phân

Giảm phân

II Khái niệm về chu kì tế bào

Chu kì tế bào là thời gian diễn ra kể từ thời điểm tế bào được hình thành nhờ phân bào của tế bào mẹ và kếtthúc bởi sự phân bào để hình thành tế bào mới

III Các thời kì của chu kì tế bào.

Chu kì tế bào gồm 2 thời kì chính:

- Kì trung gian: thời gian giữa 2 lần phân chia

- Kì phân bào: là thời kì tế bào mẹ phân chia thành 2 tế bào con

1 Kì trung gian

* Pha G1: - Pha sinh trưởng chủ yếu của Tb, thời gian của pha G1phụ thuộc loại tế bào

VD: TB phôi G1= 30 phút – 1 giờ; Tb gan động vật có vú G1= 1 năm

- Tổng hợp các ARN, prôtêin, gia tăng tế bào chất, hình thành thêm các bào quan

- Cuối pha G1có một điểm kiểm soát (điểm R) Nếu vượt qua điểm R, tế bào đi vào pha S và diễn

ra nguyên phân, nếu không vượt qua điểm R tế bào đi vào quá trình biệt hoá Nhân tố điều chỉnh

vượt qua điểm R là phức hệ prôtêin được gọi là Cdk - cyclin gồm cyclin D, cyclin E và enzim

kinaza phụ thuộc cyclin, trong đó, cyclin đóng vai trò điều chỉnh, nghĩa là chỉ khi cyclin l iên kếtvới kinaza thì enzim kinaza mới thể hiện hoạt tính phát động các phản ứng của chu kì tế bào

Lưu ý: - Nguyên nhân gây tác động làm TB bị ách lại ở G 1 có nhiều nguyên nhân, trong đó có nguyên nhân ADN bị hư hỏng do các tác nhân phóng xạ, hoặc hoá ch ấtđược điều khiển bởi prôtêin p53 (ở người).

+ nếu ADN hư hỏng nhẹ, p53 làm cho TB ách lại để sửa chữa ADN

+ Nếu ADN hư hỏng nặng thì prôtêin p53 hoạt hoá các gen dẫn đến quá trình tự chất quả tế bào theo chương trình.

+ Những Tb chứa đột biến gen p53 cả 2 alen, Tb sẽ vượt qua G 1 kể cả khi ADN có sai hỏngnhẹ và không tự chết khi có sai hỏng nặngtạo đột biến và tái sắp xếp lại ADN dẫn đến phát triển ung thư.

- Đối với các Tb phôi sớm , chu kì Tb khoảng 30 phút đến 1 giờ và chúng không có pha G 1 các diễn biến của pha G 1 đã được chuẩn bị trước và có sẵc trong tế bào chất của tế bào trứng.

- Trong quá trình phát triển phôi thai, ở pha G 1 các gen trong hệ gen hoạt hoá khác nhau và sẽ tổng hợp nên các prôtêin đặc thù và từ đó tạo nên các dòng tế bào xôma biệt hoá trong các mô và cơ quan khác nhau của cơ thể.

- Trong cơ thể trưởng thành, trong các mô vẫn tồn tại tế bào gốc ( những Tb vẫn giữ khả năng sinh trưởng, phân bào và sản sinh ra các TB biệt hoá của mô) VD: Trong tuỷ xương có dòng TB gốc máu có tiềm năng phân bào và cho ra các TB máu như hồng cầu, bạch cầu các loại.

* Pha S: - ADN nhân đôi, NST nhân đôi thành NST kép

- Trung tử nhân đôi

* Pha G2: - Thời gian ngắn

- Tiếp tục tổng hợp prôtêin có vai trò đối với sự hình thành thoi phân bào ( như cuclin B, vi

ống tubulin

2 Nguyên phân

Phổ biến ở sinh vật nhân thực ở loại tế bào xôma, tế bào sinh dục sơ khai

a Diễn biến:

Kì đầu - Thể tích của nhân tăng

- Các NST kép bắt đầu đóng xoắn và co ngắn

- Hai trung tử tách nhau về 2 cực tế bào hình thành thoi phân bào

- Màng nhân và nhân con biến mất

Kì giữa - Các NST kép tiếp tục đóng xoắn, co ngắn cực đại

- Các NST kép tập trung thành 1 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào, các NST képgắn với thoi phân bào tại tâm động

Kì sau Hai NST chị em trong từng NST kép tách nhau tại tâm động thành hai nhóm tương đương di

chuyển về hai cực tế bào

Kì cuối - Tại mỗi cực tế bào, các nhiễm sắc thể đơn dãn xoắn trở lại dạng sợi mảnh

- Thoi phân bào biến mất, hình thành mằng nhân và nhân con tạo thành 2 nhân

- Tế bào chất phân chia ( đối với tế bào động vật hình thành eo thắt, còn tế bào thực vật hình thànhvắch ngăn) tạo thành 2 tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống nhau và giống bộ NST của tế bào mẹ

Lưu ý: - Khi phân bào, tế bào chất không được phân chia cùng nhân sẽ tạo ra tế bào 2 nhân hoặc đa nhân VD

tế bào gan

ADN, NST được nhân đôi nhưng không hình thành thoi phân bào , do đó tế bào bị ách lại ở kì giữa

-> NST không được phân chia về các tế bào con mà ở lại trong tế bào tạo thành tế bào đa bội ( có số lượngNST tăng nhiều lần) và kì sau, kì cuối không xảy ra

b Ý nghĩa:

* Ý nghĩa sinh học:

- NP là phương thức sinh sản của tế bào và sinh vật đơn bào nhân thực

- Là cơ sở cho sự sinh trưởng của sinh vật đa bào

- Phương thức truyền đạt và ổn định bộ NST đặc trưng của loài qua các thế hệ tế bào trongquá trình phát sinh cá thể và qua các thế hệ cơ thể ở những loài sinh sản vô tính

- Tạo điều kiện thay thế những tế bào, cơ quan bộ phận già, hỏng, bị tổn thương

* Ý nghĩa thực tiễn: - Đựơc ứng dụng làm cơ sở khoa học cho các phương pháp nhân giống vô tính ởvật nuôi cây trồng cho năng suất cao, phẩm chất tốt, rút ngắn thời gian thu hoạch

- Được ứng dụng trong y học để chữa bệnh

IV Giảm phân

1 Những diễn biến cơ bản

( Chỉ trình bày những diễn biến khác nguyên phân)

Kì đầu Tiếp hợp và trao đổi chéo giữa hai nhiễm sắc thể không phải là chi em

trong cặp NST kép tương đồng -> sự trao đổi gen

Kì giữa - Các cặp NST kép tương đồng tập trung và xếp hai hàng song song

trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào

Kì sau Các cặp NST kép tương đồng phân li độc lập về hai cực tế bào

Kì cuối Hai tế bào con được tạo thành, mỗi tế bào con chứa bộ NST n kép,

nhưng lại khác nhau về nguồn gốc thậm chí cả cấu trúc ( nếu trao đổi

chéo xảy ra)

Tạo thành 4 tế bàocon, mỗi tế bào con

có bộ NST đơn bội(n), tức bằng 1.2 số

lượng NST của tế bào

mẹ

* Lưu ý: Trong quá sinh sinh giao tử

- 1TB sinh tinh trùng (2n) → 4 TB con (n) pt 4 tinh trùng (n)

- 1 TB sinh trứng (2n) → 4 TB con (n) 1TB (n)pt 1 tính trùng

3 Tb tiêu biến thành 3 thể định hướng

2 Ý nghĩa giảm phân

* Ý nghĩa thực tiễn: ưu thế của sinh sản hữu tính so với sinh sản vô tính được ứng dụng trong các

phương pháp lai tạo phục vụ cho công tác giống

V MỘT SỐ CÂU HỎI

1 So sánh nguyên phân với giảm phân ?

* Giống nhau: - Đều là hình thức phân bào có tơ, phổ biến ở sinh vật nhân thực.

- Đều gồm các kì: kì đầu, kì giữa, kì cuối

- Diễn biến của các kì rất giống nhau như:

+ Hoạt động của NST: tự nhân đôi; đóng xoắn, co ngắn; xếp hàng; phân li; duỗi xoắn

+ Sự hình thành và biến mất của thoi phân bào; màng nhân và nhân con+ Sự phân chia tế bào chất , đều có một lần nhân đôi ADN, NST

+ Sự thay đổi thể tích nhân, sự di chuyển của trung tử

+ Đều là những cơ chế có tác dụng duy trì sự ổn định của bộ NST trong sinh sản vô tính và

hữu tính

* Khác nhau:

- Xảy ra ở tế bào sinh dưỡng và Tb sinh dục sơ khai - Xảy ra ở tế bào sinh dục chín

Kì trung gian giữa 2 lần nguyên phân có nhân đôi

NST NST không phải chị em trong cặp NST kép tương

đồng

Chỉ có 1 lần NST tập trung xếp hàng ( xếp 1 hàng) và

phân li về hai cực tế bào

Có 2 lần NST tập trung xếp hàng ( xép 2 hàng ở kìgiữa I và xếp 1 hàng ở kì giữa II) và 2 lần phân li vềhai cực tế bào ( một lần có sự phân li của các NSTkép trong cặp kép ở kì sau I)

Kết quả: 1 TB mẹ (2n) → 2TB con (2n) 1TB mẹ (4n)→ 4TB con (n)

Ý nghĩa: Phương thức sinh sản vô tính, vẫn giữ

nguyên genôm không đổi qua các thế hệ

Phương thức sinh sản hứu tính: bảo đảm khâu tạo

thành giao tử Nhờ tái tổ hợp di truyền tạo nên đadạng trong genôm qua các thế hệ

SINH HỌC TẾ BÀO – PROTEIN

Ths Bùi Thị Thu Thủy

I.Cấu trúc hóa học của Protein:

- Là thành phần cấu trúc bắt buộc của tế bào, được cấu tạo từ các nguyên tố:

- Cấu tạo mỗi đơn phân gồm 3 thành phần chính: Nhóm COOH, nh óm NH2 và gốc R

liên kết với cacbon trung tâm (Cả COOH và NH2 , cả một nguyên tử H2 đều liên kết với

C - C này gọi là C alpha) Sự khác nhau về thành phần cấu trúc của nhóm R chia 20

loại aicd amin làm 4 nhóm: Acid, bazo, phân cực, không phân cực.

* Liên kết peptide

Liên kết peptide (-CO-NH-) được tạo thành do phản ứng kết hợp giữa nhóm α – carboxyl của một acid amine này với nhóm α- amin của một acid amine khác, loại đi 1 phân tử nước Do cách liên kết giữa các acid amine để tạo thành chuỗi polipeptide, trong mạch dài polipeptide luôn lặp lại các đoạn –CO-NH-CH-.Phân tử protein được cấu tạo từ 20 L-α-acid amine các amid tương ứng Mạch bên của các acid amine không tham gia tạo thành bộ khung của mạch, mà ở bên ngoài mạch polipeptide.

Theo Paulin và Cori (Linus Pauling, Robert Corey 1930) nhóm peptide

(–CO-NH-CH- ) là phẳng và “cứng”.H2 của nhóm –NH- luôn ở vị trí trans so với O2 của

nhóm carboxyl Paulin và Cori đã xác định được khoảng cách giữa N và C của liên kết đơn (1,46 A0), trong liên kết đôi –C=N-, khoảng cách này là 1,27 A0 Do liên kết

peptide “cứng”, không có sự tự do quay xung quanh liên kết này , mà khả năng quay tự

do xung quanh các liên kết nối nhóm peptide với các carbon xung quanh (giữa C và Cα, giữa N và Cα) là rất lớn, mạch peptide có khuynh hướng hình thành cấu trúc xoắn.

II Cấu trúc không gian của Protein

1 Cấu trúc bậc một:

Từ các acid amin, nhờ liên kết peptid tạo

nên chuỗi polypeptid Trong thực tế không phải

mọi chuỗi polypeptid đều là protein bậc I Nhiều

chuỗi polypeptid chỉ tồn tại ở dạng tự do trong tế

bào mà không tạo nên phân tử protein Những

chuỗi polypeptid có trật tự acid amin xác định thì

mới hình thành phân tử protein Phân tử protein ở

bậc I chưa có hoạt tính sinh học vì chưa hình thành

nên các trung tâm hoạt động Phân tử protein ở cấu

trúc bậc I chỉ mang tính đặc thù về thành phần acid

amin, trật tự các acid amin trong chuỗi.

Trong tế bào protein thường tồn tại ở các

bậc cấu trúc không gian Sau khi chuỗi polypeptid

- protein bậc I được tổng hợp tại ribosome, nó rời khỏ i ribosome và hình thành cấu trúc không gian (bậc II, III, IV) rồi mới di chuyển đến nơi sử dụng thực hiện chức năng của nó.Cấu trúc bậc I là cơ sở phân tử xác định hoạt tính sinh học và tính chất hóa lí của protein Dựa vào cấu trúc không gian của các pr otein tương đồng, có thể dự đoán sự

định vị cầu disulfua, cấu trúc không gian của protein nghiên cứu Cấu trúc bậc I là bản

phiên dịch mã di truyền Vì vậy, cấu trúc này nói lên quan hệ họ hàng và lịch sử tiến hóa của thế giới sống.

2 Cấu trúc bậc hai:

Mỗi protein bao gồm các cấu trúc xoắn alpha, cấu trúc nếp gấp beta và các phần

ngẫu nhiên Cấu trúc bậc hai và bậc ba tạo dạng ổn định nhất cho phân tử protein ,

các cấu trúc này được hình thành nhờ các loại tương tác không cộng hóa trị (liên kết ion, liên kết hydro và các tương tác kỵ nước) giữa các chuỗi amino axit khác nhau trong phân tử và với (nước) các phân tử xung quanh nó Các vùng khác nhau của

protein, thường có các chức năng riêng biệt, có thể hình thành những miền cấu trúc

khác nhau Những miền liên quan về cấu trúc được tìm thấy ở các protein khác nhau

thường có những chức năng tương đương.

Mặt ngoài của protein cũng có thể tương tác với các phân tử khác, và cả các protein

khác Tương tác protein-protein, ví dụ giữa các dưới đơn vị (sub -units) của enzyme,

hay các protein cấu trúc chuỗi, hình thành nên mức độ tổ chức cao nhất, gọi là cấu trúc bậc bốn.

Có 3 kiểu phổ biến của cấu trúc bậc 2 trong các protein, cụ thể là xoắn α , nếp gấp β và quay Tất cả các phần còn lại không thể phân loại vào m ột trong 3 kiểu này

thường được gọi là cuộn dây ngẫu nhiên Theo Paulin và Cori (1951), có 2 kiểu cấu trúc

chính là xoắn α và phiến gấp nếp β Cấu trúc bậc hai có ở các protein sợi như

keratin, collagen (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm nhiều xoắn α, trong khi các

protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.

Hình 2: Các loại xoắn khác nhau xảy ra trong protein

a Cấu trúc xoắn α (α helix): Đoạn mạch polipeptide xoắn chặt lại, những nhóm

peptide (-CO-NH-), Cα tạo thành phần

bên trong (lõi) của xoắn, các mạch bên

(nhóm R) của các gốc acid amine quay ra

phía ngoài mỗi aa được tạo bởi 3

nucleotit.

- Cấu trúc xoắn α được giữ vững chủ yếu

nhờ liên kết hidro Liên kết hidro được

tạo thành giữa các nhóm carboxyl của 1

liên kết peptide với nhóm –NH của liên

kết peptide thứ tự sau nó (cách nhau 3

gốc acid amine) trên cùng một mạch

polipeptide

Trong cấu trúc xoắn α, cứ mỗi nhóm –

CO-NH- có thể tạo 2 liên kết hidro với 2

nhóm –CO-NH- khác Các liên kết hidro

được tạo thành với số lượng tối đa, bảo

đảm độ bền vững của cấu trúc α.

Theo mô hình của Paulin và Cori,

trong cấu trúc xoắn giữa 2 gốc acid

amine kế tiếp nhau có khoảng cách dọc

thep trục xoắn là 1,5A0 và góc quay 1000, 1 vòng xoắn có 3,6 gốc acid amine có chiều

cao tương ứng là 5,4 A0.

Chiều của vòng xoắn có thể là xoắn phải ( theo chiều thuận kim đồng hồ) hoặc

xoắn trái (ngược chiều kim đồng hồ) Xoắn α trong phân tử protein thường là xoắn phải.

Sự tạo thành và độ bền của cấu trúc xoắn α phụ thuộc vào nhiều yếu tố : thành phần và trình tự sắp xếp của các acid amine trong mạch polipeptide, pH môi trường,… Đến nay

người ta đã biết được một số quy luật cơ bản để tạo thành xoắn α, Vì vậy, nếu xác định

được cấu trúc bậc I của phân tử protein thì có thể dự đoán tỉ lệ xoắn α (% số gốc acid amine tham gia tạo thành xoắn ) và vị trí của cấu trúc xoắn α trong phân tử protein.Tỉ

lệ % xoắn α trong phân tử protein khác nhau là khác nhau:trong hemoglobin và mioglobin là 75%, lozozim là 35%, kimotripsin hầu như không có xoắn α, chỉ có một phần xoắn rất ngắn ở đầu C Khi tạo thành cấu trúc xoắn α, khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang bên phải tăng lên, vì thế có thể dựa vào tình chất này để

xác định % xoắn trong phân tử protein.

b Cấu trúc phiến gấp β

Cấu trúc phiến gấp β tìm thấy trong fiborin của tơ, nó khác với xoắn α ở một số

điểm như sau:

+ Đoạn mạch polipeptide có cấu trúc phiến gấp β thường duỗi dài ra chú không cuộn xoắn chặt như xoắn α Khoảng cách giữa 2 gốc acid amine kề nhau là 3,5A0.

Hình 3: Ví dụ cấu trúc xoắn alpha A: mô hình giản lược, B: mô hình phân tử, C: nhìn

từ đỉnh, D: mô hình không gian

+ Liên kết hidro được tạo thành giữa các nhóm –NH- và –CO- trên 2 mạch polipeptide khác nhau, các mạch này có thể chạy cùng hướng hay ngược hướng với nhau.

Trong phân tử của nhiều protein hình cầu cuộn chặt, còn gặp kiểu cấu trúc “quay - β” Ở

đó mạch polipeptide bị đảo hướng đột ngột Đó là do tạo thành liên kết hidro giữa nhóm –CO của liên kết peptide thứ n với nhóm –NH của liên kết peptide thứ n+2

c Cấu trúc kiểu “xoắn colagen”

Kiểu cấu trúc này tìm thấy trong phân tử colagen Thành phần acid amine của colagen rất đặc biệt so với các proteein khác: glyxin 35%, prolin 12% tổng số acid amine trong phân tử Ngoài ra, colagen còn chứa 2 acid amine ít gặp trong các acid amine khác là hydroxiproline và hydroxilizin Đơn vị cấu trúc của colagen là

tropocolagen bao gồm 3 mạch polipeptide bện vào nhau thành một “dây cáp” siêu xoắn.

3 mạch polipeptide trong “dây cáp” nối với nhau bằng các liên kết hidro giữa các nhóm

–NH- của gốc glyxin trên mạch polipeptide với nhóm -CO- trong liên kết peptide ở trên

mạch polipeptide khác Ngoài ra các nhóm hydroxyl của hydroxipoline cũng tham gia tạo thành liên kết hydro làm tăng độ bền của cấu trúc siêu xoắ n.

Ngoài các kiểu cấu trúc bậc II trên, trong phân tử của nhiều protein hình cầu còn có các

đoạn mạch không cấu trúc xoắn, phần vô định hoặc cuộn lộn xộn.

Cấu trúc bậc III được giữ vững nhờ các cầu

disulfua, tương tác VanderWaals, liên kết hidro,

lực ion Vì vậy khi phá vỡ các liên kết này phân tử

duỗi ra đồng thời làm thay đổi một số tính chất của

nó, đặc biệt là tính tan và hoạt tính xúc tác của nó.

Cấu trúc bậc III là dạng không gian của cấu

trúc bậc hai, cơ sở của cấu trúc bậc ba là liên kết disulfid Liên kết được hình thành từ hai phân tử cystein nằm xa nhau trên mạch peptid nhưng gần nhau trong cấu trúc không gian do sự cuộn lại của mạch oevtid Đây là liên kết đồng hoá trị nên rất bền vững Cấu trúc bậc 3 đã tạo nên trung tâm hoạt động của phần lớn các loại enzym Sự thay đổi cấu trúc bậc ba dẫn đến sự thay đổi hướng xúc tác của enzym hoặc mất khả năng xúc tác hoàn toàn Ngoài liên kết disulfit, cấu trúc bậc ba còn được ổn định (bền vững) nhờ một

số liên kết khác như:

-Liên kết hydro: liên kết này xuất hiện khi giữa hai nhóm tích điện âm có nguyên tử hydro Phân tử insulin là một polypeptid bao gồm 51 acid amin chuỗi A có 21 gốc acid amin và chuỗi B có 30 gốc acid amin Hai chuỗi nối với nhau bởi 2 cầu disulfid: cầu thứ nhất giữa gốc cystein ở vị trí 20 của chuỗi A và vị trí 19 của chuỗi B; cầu thứ hai giữa gốc cystein ở vị trí thứ 7 của cả 2 chuỗi Trong chuỗi A còn có một cầu disulfit giữa 2 gốc cystein ở vị trí thứ 6 và 11

-Lực hấp dẫn VanderWaals: là lực hút giữa hai chất hoặc hai nhóm hoá học nằm cạnh nhau ở khoảng cách 1 - 2 lần đường kính phân tử.

Lực liên kết của các nhóm kỵ nước, những nhóm không phân cực ( - CH2; -CH3) trong vang, leucin, isoleucin, phenylalanin Nước trong tế bào đẩy các gốc này lại với nhau, giữa chúng xảy ra các lực hút tương hỗ và tạo thành các đuôi kỵ nước trong phân tử

protein Do có cấu trúc bậc ba mà các protein có được hình thù đặc trưng và phù hợp với chức năng của chúng Ở các protein chức năng như enzym và các kháng thể, protein của hệ thống đông máu thông qua cấu trúc bậc ba mà hình thành được các trung tâm hoạt động là nơi thực hiện các chức năng của protein.

4 Cấu trúc bậc bốn

Phân tử protein có cấu trúc bậc IV là một trạng thái tổ hợp hình thành từ nhiều tiểu phần protein đã có cấu trúc bậc ba hoàn chỉnh Một số protein có xu hướng kết hợp lại với nhau thành những phức hợp, thành những đại phân tử, không kéo theo sự biến

đổi về hoạt tính sinh học, có thể phân li thuận nghịch thành các tiểu phần đơn vị Khi

phân li, hoạt tính sinh học của nó bị thay đổi hoặc có thể mất hoàn toàn Rất nhiều

trường hợp protein phải tổ hợp lại mới có hoạt tính sinh học.

- Hemoglobin (Huyết sắc tố) gồm 4 tiểu phần protein: hai tiểu phần α và hai tiểu phần

β Nếu 4 tiểu phần tách rời nhau thì mỗi tiểu phần không thể vận chuyển được một phân

tử O2 Khi kết hợp lại thành trạng thái tetramer tạo thành một khối không gian đặc thù gần như hình tứ diện thì mới có khả năng kết hợp và vận chuyển khí oxy Một phân tử hemoglobin (Hít) vận chuyển được 4 phân tử oxy.

- Enzym glycogen phosphorylase (gan, cơ) xúc tác quá trình phân giải glycogen thành

glucose Ở trạng thái không hoạt động enzym này ở dạng "b" (dạng hai dimer tách rời

nhau).Ở trạng thái hoạt động (khi có tín hiệu cần đường) hai dimer tổ hợp lại thành

tetramer (dạng "a") Khi nhu cầu giải phóng glucose giảm, tetramer lại tách thành hai dimer, enzym trở lại dạng không hoạt động.Tuỳ theo protein mà số lượng monomer có thể thay đổi từ 2,4,6,8 là phổ biến, cá biệt có thể lên tới trên 50 monomer Sự hình thành cấu trúc bậc bốn tạo điều kiện cho quá trình điều tiết sinh học thêm tinh vi, chính xác.

III Tính chất cơ bản của protein

1 Tính kỵ nước của protein

Do các gốc kỵ nước của các acid amin(aa) trong chuỗi polipectit của protein hướng

ra ngoài các gốc này liên kết với nhau tạo liên kết kỵ nước tính chất kỵ nước có thể giải

thích như sau: do các gốc aa có chứa các gốc R- không phân cực nên nó không có khả năng tác dụng với nước Có 7aa không phân cực :glysin, alanin, valin, pronin, methionin, lơxin, isoloxin chúng không tác dụng với nước Tính kỵ nước sẽ ảnh hưởng

rất nhiều đến tính tan của protein Chẳng hạn khi 7aa liên kết peptit với nhau, trong đó

có 3aa không phân cực( kỵ nước ) nếu như các aa này cùng nằm ở 1 đầu thì tính tan sẽ

giảm so với khi các aa này đứng xen kẽ nhau trong liên kết đó

2 Tính chất của dung dịch keo

Khi hoà tan protein thành dung dịch keo thì nó không đi qua màng bán thấm.Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo: Sự tích điện cùng dấu của các protein và lớp

vỏ hidrat bao quanh phân tử protein Có 2 dạng kết tủa:

Kết tủa thuận nghịch: sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein vẫn có thể trở

lại trạng thái dung dịch keo bền như ban đầu.

Kết tủa không thuận nghịch: sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein không

trở về trạng thái dung dịch keo bền vững như trước nữa.

3 Sự biến tính

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ

học hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng, các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của

nó, kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu Đó là hiện tượng biến tính protein Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau:

Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử

protein, khả năng giữ nước giảm, tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza

do làm xuất hiện các liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza Mất hoạt tính sinh học ban đầu, tăng độ nhớt nội tại và mất khả năng kết tinh.

4.Tính chất điện ly lưỡng tính

Acid amin có tính chất lưỡng tính vì trong aa có chứa cả gốc axit(COO -) và gốc bazo(NH2-) suy ra protein cũng có tính chất lưỡng tính.

IV Chức năng của protein

- Protein cấu trúc: Cấu trúc, nâng đỡ.

Ví dụ: Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén

- Protein Enzyme: Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóa.

Ví dụ: Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase trong

Enzyme Lipase phân giải Lipid

-Protein Hormone Điều hòa các hoạt động sinh lý.

Ví dụ: Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống

- Protein vận chuyển Vận chuyển các chất Ví dụ: Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào

- Protein vận động: Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể: Ví dụ: Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào.

- Protein thụ quan: Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường Ví dụ: Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu.

- Protein dự trữ Dự trữ chất dinh dưỡng Ví dụ: Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amin cho con Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm

V Một số câu hỏi liên quan tới protein

1 Thuật ngữ amino acid thể hiện điều gì về cấu trúc của phân tử : Nó có cả nhóm amin (-NH2) làm

cho nó thành amin, và nhóm carboxyl (-COOH) làm cho nó thành acid carboxylic

2 Giả sử bạn có 1 phân tử hữu cơ VD glicyne Bằng phương pháp hóa học, bạn loại đi nhóm NH 2

và thay bằng – COOH Vẽ công thức cấu tạo của phân tử đó và suy luận về các tính chất hóa học của nó.

- HOOC-CH2- COOH

Nhóm chức có thể hoạt động như 1 base bị thay bằng nhóm có thể hoạt động như 1 acid, làm tăng cáctính chất acid của phân tử Hình dạng này của phân tử cũng có thể thay đổi, làm thay đổi các phân tử

mà nó tương tác với

3 Giả sử bạn ăn đậu xanh Những phản ứng nà o phải xảy ra để cho các amino acid của đậu chuyển hóa thành pr trong cơ thể bạn?

- Các protein của đậu xanh được giải phóng ra trong các phản ứng thủy phân tạo nên các amino axit

- Các amino axit được kết hợp bằng các phản ứng khử nước

4- Tại sao Pr biến tính không hoạt động chức năng bình thường nữa?

- Những phần tử nào của chuỗi polypeptit tham gia vào các liên kết tạo và duy trì cấu trúc bậc hai? Những phần nào tham gia vào cấu trúc bậc ba?

- Nếu thông tin di truyền làm thay đổi cấu trúc bậc 1 thì nó có thể phá hủy chức năng pr ntn?

- Chức năng của pr là hệ quả của hình dạng đặc trưng của nó, hình dạng đó mất đi khi pr bị biến tính

- Cấu trúc bậc 2 có sự tham gia của các LK H2giữa các nguyên tử của bộ khung của chuỗi polipeptit.Cấu trúc bậc ba có sự tham gia liên kết của cácliên kết giữa các nhóm R của các tiểu đơn vị amino

acid: …

- Cấu trúc bậc 1 hay trình tự các amino acid tác động đến cấu trúc bậc hai Cấu trúc bậc 2 tác động đếncấu trúc bậc 3, Cấu trúc bậc 3 tác động đến cấu trúc bậc 4 Tóm lại trình tự các amino acid tác động

đến hình dạng pr Vì c/n của pr phụ thuộc vào hình dạng của nó nên sự thay đổi cấu trúc bậc 1 có thể

phá hủy chức năng của pr

5 Glycine có cấu trúc như trong công thức sau, là một gốc amino acid mang tính bảo thủ cao t rong

tiến hóa protein Hãy giải thích tại sao?

- Gốc R của glycine là H, nhỏ bé nhất trong mọi gốc R của các amino acid Do đó theo lý thuyết tiếnhóa nó phải sinh ra trước và bảo thủ, sau đó mới sinh ra các amino acid tiếp theo

6 Tơ nhện, tơ tằm, sừ ng trâu, tóc, thịt gà và thịt lợn đều được cấu tạo từ prôtêin nhưng chúng khác nhau về nhiều đặc tính, em hãy cho biết sự khác nhau đó là do đâu?

– Trình tự các axit amin trên chuỗi pôlipepti t sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi

pôlipeptit, từ đó tạo nên hình dạng không gian 3 chiều của prôtêin và do đó quyết định tính chất cũng

như vai trò của prôtêin Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi

cấu trúc và tính chất của prôtêin Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗipôlipeptit quyết định tính đa dạng và đặc thù của prôtêin

– Tơ nhện, tơ tằm, sừng trâu, tóc, thịt gà và thịt lợn mặc dù đều được cấu tạo từ prôtêin n hưng chúng

khác nhau về nhiều đặc tính là do chúng khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của cácaxit amin trên chuỗi pôlipeptit

7 Protein của màng sinh chất có những vai trò gì trong hoạt động sống của tế bào ?

Các chức năng protein màn g:

- Kênh vận chuyển các chất theo cơ chế thụ động hoặc theo cơ chế tích cực

- Protein thụ thể thu nhận thông tin cho tế bào

- Protein" Dấu chuẩn" Tạo thành phức hợp glycoprotein đặc trưng cho từng loại tế bào, để tế bàonhận biết nhau

- TB vi khuẩn: Enzym hô hấp thực hiện quá trình hô hấp tế bào

H 2 N CH C

H

OH O

8 Trong nước mắm và trong tương có rất nhiều axit amin Chất này có nguồn gốc từ đâu, do vi sinh vật nào tác động để tạo thành?

-Axit amin trong nước mắm có nguồn gốc từ protein của cá, vi sinh vật tác động để tạo thành là: vi

khuẩn

- Axit amin trong tương có nguồn gốc từ đậu tương, vi sinh vật tác động để tạo thành là: Nấm sợi (nấmvàng hoa cau)

9.Thế nào là axitamin không thay thế ? Axitamin thay thế? Nguồn axitamin không thay thế trong

cơ thể người lấy từ đâu?-Bậc cấu trúc nào của Pr quyết định đến cấu trúc không gian của nó?

Khái niệm aa không thay thế: những aa con người không thể tự tổng hợp được mà phải lấy từ cácnguồn thức ăn, aa thay thế là những aa cơ thể có thể tự tổng hợp được

Bậc 1 của pr quyết định cấu trúc không gian của pr

10 Cho lòng trắng trứng vào nước cất, khuấy nhẹ ta được dung dịch keo Đun nóng dung dịch keo này ta thấy chúng kết thành mảng và nổi trên mặt nước Giải thích hiện tượng trên.

Khi đun nóng dung dịch keo thấy chúng kết th ành mảng nổi trên mặt nước:

- Prôtêin trong lòng trắng trứng là loại prôtêin tan trong nước, ở điều kiện bình thường phân tử có cấuhình không gian 3 chiều, các gốc ưa nước quay ra phía ngoài phần tử, các gốc kị nước quay vào phíatrong

- Ở nhiệt độ cao (đun nóng), các phân tử chuyển động hỗn loạn làm các phần kị nước ở bên trong bộc

lộ ra bên ngoài, các phần kị nước của phân tử này liên kết với phần kị nước của phân phân tử khác làmcác phân tử kết dính với nhau Do vậy, prôtêin bị đóng thành mảng nổi trê n mặt nước

11 Trong điều kiện nhiệt độ bình thường và nhiệt độ tăng cao (gây biến tính) thì cấu trúc của phân

tử protein sẽ thay đổi như thế nào?

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường thì các chuỗi polipeptit có cấu trúc: Các đầu ưa nước là COOH

và NH2hướng ra ngoài và đuôi kị nước gốc R hướng vào trong

- Khi tăng nhiệt độ các đầu ưa nước chuyển động vào trong đuôi kị nước R lại hướng ra ngoài Chính

các đuôi kị nước hướng ra ngoài sẽ làm cho chúng liên kết lại với nhau và trở nên vón cục (hiện tượng

biến tính protein khi nhiệt độ tăng cao)

12 Phân biệt các thuật ngữ: axitamin, polipeptit và protein?

+ Protein: Là một đại phân tử sinh học được cấu trúc từ 1 hoặc nhiều chuỗi polipeptit

13 Nếu thông tin di truyền làm thay đổi cấu trúc bậc 1 thì nó có thể phá hủy chức năng protêin như thế nào?

Cấu trúc bậc 1 tức là trình tự aa tác động đến cấu trúc bậc 2 Cấu trúc bậc 2 tác động lên cấu trúc bậc

3 Cấu trúc bậc 3 tác động lên cấu trúc bậc 4 => trình tự aa tác động lên cấu hình không gian củaprotêin => nếu thay đổi cấu trúc bậc 1 có thể phá hủy chức năng của protêin c ó thể dẫn đến gián đoạn

về 1 hoặc một số tính trạng của sinh vật hoặc có thể làm mất hoạt tính của enzim …

14 Tại sao một số vi sinh vật sống được ở trong suối nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 1000C mà prôtêin của chúng lại không bị hỏng?

-Khi nhiệt độ môi trường quá cao có thể phá hủy cấu trúc không gian 3 chiều của prôtêin làm chochúng mất chức năng (hiện tượng biến tín h của prôtêin) Một số vi sinh vật sống được ở trong suối

nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 1000C mà prôtêin của chúng lại không bị hỏng do prôtêin của các loại

sinh vật này có cấu trúc đặc biệt nên không bị biến tính khi ở nhiệt độ cao

15 Tại sao khi ta đun nóng nước lọc cua thì prôtêin của cua lại đóng thành từng mảng?

– Trong môi trường nước của tế bào, prôtêin thường quay các phần kị nước vào bên trong và bộc lộ

phần ưa nước ra bên ngoài Ở nhiệt độ cao, các phân tử chuyển động hỗn loạn làm cho các phần kị

nước ở bên trong bộc lộ ra ngoài, nhưng do bản chất kị nước nên các phần kị nước của phân tử này

ngay lập tức lại liên kết với phần kị nước của phân tử khác làm cho các phân tử nọ kết dính với phân

tử kia Do vậy, prôtêin bị vón cục và đóng thành từng mản g nổi trên mặt nước canh

16 Tại sao chúng ta lại cần ăn prôtêin từ các nguồn thực phẩm khác nhau?

– Các prôtêin khác nhau từ thức ăn sẽ được tiêu hoá nhờ các enzim tiêu hoá và sẽ bị thuỷ phân thànhcác axit amin không có tính đặc thù và sẽ được hấp thụ q ua ruột vào máu và được chuyển đến tế bào

để tạo thành prôtêin đặc thù cho cơ thể chúng ta Nếu prôtêin nào đó không được tiêu hoá xâm nhập

vào máu sẽ là tác nhân lạ và gây phản ứng dị ứng (nhiều người bị dị ứng với thức ăn như tôm, cua, ba

ba…, trường hợp cấy ghép mô lạ gây phản ứng bong miếng ghép…)

– Chế độ dinh dưỡng các axit amin không thay thế (cơ thể không tự tổng hợp được phải lấy từ thức ănhàng ngày) do đó để phòng tránh suy dinh dưỡng (nhất là đối với trẻ em) nhất thiết là phải cung cấpđầy đủ lượng axit amin không thay thế (như trứng, sữa, thịt các loại…)

17 Nêu chức năng của prôtêin?

– Prôtêin là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống Cấu trúc của prôtêin quy định chứcnăng sinh học của nó Prôtêin có cấu trúc và chức năng sinh học đa dạng nhất trong số các hợp chất

hữu cơ có trong tế bào

– Prôtêin có một số chức năng chính sau:

+ Cấu tạo nên tế bào và cơ thể Chúng đóng vai trò cốt lõi trong cấu trúc của nhân, của mọi bào quan,

đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao Ví dụ: côlagen tham gia cấu tạo nên các mô liên kết,

histon tham gia cấu trúc nhiễm sắc thể

+ Vận chuyển các chất Một số prôtêin có vai trò như những “xe tải” vận chuyển các chất trong cơ thể

Ví dụ: hêmôglôbin

+ Bảo vệ cơ thể Ví dụ: các kháng t hể (có bản chất là prôtêin) có chức năng bảo vệ cơ thể chống lạicác tác nhân gây bệnh

+ Thu nhận thông tin Ví dụ: các thụ thể trong tế bào

+ Xúc tác cho các phản ứng sinh hóa Ví dụ: các enzim (có bản chất là prôtêin) đóng vai trò xúc táccho các phản ứng sinh học

+ Điều hoà quá trình trao đổi chất Các hoocmôn - phần lớn là prôtêin – có chức năng điều hoà quá

trình trao đổi chất trong tế bào và trong cơ thể Ví dụ: insulin điều hoà lượng đường trong máu + Vận động Nhiều loại prôtêin tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể Ví dụ: miozin

trong cơ, các prôtêin cấu tạo nên đuôi tinh trùng

+ Dự trữ Lúc thiếu hụt cacbohiđrat và lipit, tế bào có thể phân giải prôtêin dự trữ cung cấp năng lượngcho tế bào và cơ thể hoạt động Ví dụ: albumin, cazêin, prôtêin dự trữ trong các hạt của cây

– Sự đa dạng của cơ thể sống do tính đặc thù và tính đa dạng của prôtêin quyết định

18 Nêu điểm khác nhau chính trong các bậc cấu trúc của prôtêin?

Người ta phân biệt 4 bậc cấu trúc của prôtêin:

– Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi pôlipeptit Cấu

trúc bậc một của prôtêin thực chất là trình tự sắp xếp đặc thù của các loại axit amin trên chuỗipôlipeptit Cấu trúc bậc một thể hiện tính đa dạng và đặc t hù của prôtêin qua số lượng, thành phần vàtrình tự sắp xếp của các axit amin

– Cấu trúc bậc hai: Chuỗi pôlipeptit co xoắn α hoặc gấp nếp β tạo nên nhờ các liên kết hiđrô giữa các

axit amin trong chuỗi với nhau tạo nên cấu trúc bậc 2

– Cấu trúc bậc ba: là hình dạng của phân tử prôtêin trong không gian 3 chiều, do xoắn bậc 2 cuộn xếp

theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại prôtêin, tạo nên khối hình cầu)