Đề-cương-tự-soạn

MỤC LỤC Chương 1 CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA SỰ SỐNG Thành phần hóa học thể sống 1.1 Thành phần hóa học thể sống 1.2 Đặc điểm chung nguyên tố hóa học thể sống Nước vai trò nước thể sống 2.1 Cấu tạo phân tử nước 2.2 Các tương tác yếu hình thành nước Cấu trúc chức đại phân tử sinh học 3.1 Cấu trúc chức protein 3.2 Cấu trúc chức carbohdrate 11 3.3 Cấu trúc chức lipid 14 3.4 Cấu trúc chức acid nucleic 16 Chương CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO 19 Đại cương tế bào 19 Cấu trúc tế bào 19 2.1 Prokayotes – Tế bào nhân sơ 20 2.2 Ekaryotes – Tế bào nhân thực 22 Sự vận chuyển chất qua màng 25 3.1 Vận chuyển thụ động 25 3.2 Vận chuyển qua kênh: 25 3.3 Vận chuyển chủ động 26 3.4 Ẩm thực bào 26 Chương TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO 28 Trao đổi chất 28 1.1 Khái niệm 28 1.2 Quá trình đồng hóa dị hóa 28 Trao đổi lượng 28 2.1 Sự biển đổi lượng tự 29 2.2 Vai trò ATP trao đổi lượng 29 2.3 Q trình oxy hóa – khử sinh học 29 Các phương thức trao đổi chất lượng sinh vật 29 Vai trò enzyme trao đổi chất lượng 30 4.1 Khái niệm enzyme 30 4.2 Cấu tạo enzyme 30 4.3 Tính đặc hiệu enzyme 31 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme 31 Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HÔ HẤP TẾ BÀO 33 Đại cương hô hấp tế bào 33 Cơ quan thực hô hấp tế bào 33 2.1 Cấu tạo ti 33 2.2 Các giai đoạn q trình hơ hấp hiếu khí 33 2.3 Oxy hóa pyruvate 34 2.4 Chu trình acid citric (Chu trình Krebs) 34 Hơ hấp kị khí 34 3.1 Lên men rượu 34 3.2 Lên men lactic 35 Chương QUANG HỢP 36 Đại cương quang hợp 36 Cơ quan thực quang hợp thực vật 36 2.1 Cấu tạo lục lạp 36 2.2 Hệ sắc tố quang hợp 36 Pha sáng quang hợp 37 Pha tối quang hợp 37 Chương CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA SỰ SỐNG Thành phần hóa học thể sống 1.1 Thành phần hóa học thể sống Trong thể sống có khoảng 30 nguyên tố hóa học  nguyên tố quan trọng CHONPS => nguyên tố phát sinh sinh vật  Một số nguyên tố thường gặp dạng ion Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-  Các nguyên tố khác có lượng nhỏ gọi nguyên tố vi lượng 1.2 Đặc điểm chung nguyên tố hóa học thể sống a Cấu tạo đa dạng, phức tạp - Nguyên tố carbon có khả kết hợp với nhau: mạch thẳng, mạch nhánh mạch vòng - Bộ khung carbon lại liên kết với nhóm nguyên tố hóa học (nhóm chức) khác như: –OH, – CHO, –COOH, –NH2… b Đại phân tử sinh học cấu thành từ đơn vị - Phân tử sinh học đại phân tử (polymer) - Được tạo thành cách nối ghép nhiều đơn vị cấu tạo giống (monomer) - Có nhóm đại phân tử sinh học chủ yếu • Protein: nhóm phân tử đa chức năng, chiếm tỷ trọng lớn tế bào • Acid nucleic: đóng vai trị tàng trữ, chép, phiên mã thơng tin di truyền • Polysaccharide: nguồn cung cấp, dự trữ lượng sinh học, cấu trúc tạo vỏ bọc tế bào • Lipid: thành phần cấu tạo màng, nơi dự trữ lượng sinh học chủ yếu thể sống c Có cấu trúc khơng gian chiều Các phân tử sinh học thực chức sinh lý đa dạng đặc hiệu, nhờ: • Sự đa dạng liên kết nhóm chức gắn vào khung carbon • Cấu trúc khơng gian chiều (xem thêm mơ hình biểu thị cấu trúc alanine) d Có tính hoạt hóa cao - Phân tử carbohydrate mạch thẳng bão hịa → tính hoạt hóa thấp → khó tham gia phản ứng hóa học - Các phân tử sinh học tạo từ nguyên tử C chứa nhiều nhóm chức thay  tính hoạt hóa cao → dễ tham gia phản ứng hóa học Nước vai trị nước thể sống - Sự sống hình thành môi trường nước - Nước chiếm tỷ lệ lớn thể sống (khoảng 70%) - Toàn hoạt động sống phụ thuộc vào tính chất hóa học vật lý nước Cấu tạo phân tử nước 2.1 - Ba nguyên tử hợp thành phân tử nước → không nằm đường thẳng - liên kết O–H tạo góc 104o5 phân tử nước khơng có cấu tạo đối xứng - Nước phân tử phân cực Các tương tác yếu hình thành nước 2.2 - Liên kết hydro - Tương tác ion - Tương tác kị nước - Tương tác Van der Waals - Tuy yếu lực, số lượng lớn (vì dễ hình thành phá vỡ) → ảnh hưởng lớn đến cấu trúc không gian chiều chức đại phân tử sinh học Phân tử nước có phân cực - Nguyên tử O thừa điện tử, nguyên tử H thiếu điện tử → nảy sinh liên kết hydro phân tử nước nằm cạnh - Đây loại liên kết yếu phổ biến - Các phân tử phân cực chất ưa nước → tạo liên kết hydro với phân tử nước → tạo vỏ hydrate bao bọc xung quanh → dễ tan nước - Ngược lại, chất không phân cực chất kị nước → không tan nước - Nhiều phân tử sinh học phân tử lưỡng tính, vừa chứa đầu phân cực ưa nước đầu không phân cực kị nước Cấu trúc micelle phân tử phospholipid - Phân tử phospholipid có đầu ngắn phân cực ưa nước dài khơng phân cực kị nước - Khi hịa vào nước → vùng phân bố xếp ngược - Các đuôi kị nước liên hợp với để bề mặt tiếp xúc với nước - Các đầu ưa nước kết hợp với để bề mặt tiếp xúc với nước rộng - Hình thành cấu trúc micelle ổn định, chứa hàng trăm nghìn phân tử Hai trạng thái dung dịch keo - Nước dung mơi hịa tan cực tốt - Dung dịch lỗng đại phân tử khuếch tán khắp dung dịch → trạng thái sol - Dung dịch đặc quánh đại phân tử liên kết lại với tạo thành mạng lưới thưa, hạn chế chuyển động phân tử chất tan → trạng thái gel - Nước trực tiếp tham gia phản ứng: thủy phân, trùng ngưng Cấu trúc chức đại phân tử sinh học 3.1 Cấu trúc chức protein a Cấu trúc protein - Là loại hợp chất vô quan trọng tế bào sống - Có trọng lượng phân tử lớn, chiếm 50% khối lượng khô tế bào - Là loại hợp chất vô quan trọng tế bào sống - Có trọng lượng phân tử lớn, chiếm 50% khối lượng khô tế bào - Các nguyên tố tham gia cấu tạo nên phân tử protein C, O, N, H S Ngồi cịn có lượng nguyên tố khác Thành phần nguyên tố protein - C: 50 – 55% - O: 21 – 24% - N: 15 – 18% - H: 6,5 – 7,3% - S: – 0,24% Ngồi cịn có lượng ngun tố khác như: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca… Đặc tính protein - Tính đa dạng mặt cấu trúc - Tính đặc hiệu loại cao - Khả phản ứng lớn - Khả thích ứng tác dụng mơi trường ngồi tái lập trạng thái ban đầu ngừng tác dụng → Đảm bảo chức '' sở sống '' protein Về mặt dinh dưỡng - Là thành phần phần ăn ngày - Cung cấp lượng cho thể, 1g protein cung cấp 4,1 Kcal - Protein động vật thường đầy đủ amino acid (đặc biệt amino acid không thay thế) protein thực vật Amino acid – đơn vị cấu trúc protein: Có 20 loại amino acid protein - Là chất hữu có chứa nhóm chức –COOH –NH2 gắn với C (trừ proline có nhóm NH) - Các amino acid khác gốc R (mạch bên) - Tên viết tắt amino acid quy định chữ nhóm amino acid - Nhóm amino acid có R khơng phân cực, kỵ nước - Nhóm amino acid có R chứa nhân thơm - Nhóm amino acid có R phân cực, khơng tích điện - Nhóm amino acid có R tích điện dương - Nhóm amino acid có R tích điện âm Tính lưỡng tính amino acid Trong dung dịch, amino acid chủ yếu tồn dạng ion lưỡng cực → amino acid thể tính chất lưỡng tính - Tùy thuộc vào thay đổi pH mơi trường → nhóm điện tích amino acid phân ly với tốc độ khác → amino acid ion lưỡng cực, ion (+) ion (-) - Giá trị pH mà amino acid trung hịa điện tích → điểm đẳng điện pI Peptide – Protein Là phân tử sinh học cấu tạo từ hai vài chục amino acid (peptid) vài trăm vài ngàn amino acid (protein) - Chuỗi polypeptide có MW < 10.000 Da gọi polypeptide, lớn gọi protein - Phân tử insulin có 51 gốc amino acid gọi protein nhỏ Peptide – Protein - Trong phân tử, amino acid nối với liên kết peptide - Trong phân tử peptide, amino acid cuối chứa nhóm –NH2 tự gọi “đầu N”, amino acid cuối đầu cịn lại chứa nhóm –COOH tự gọi “đi C” - Ngồi liên kết peptide, đơi amino acid cịn có liên kết disulfide nối gốc cysteine với Các liên kết phân tử protein - Liên kết peptide: tạo thành khung chuỗi polypeptide, gốc R phân bố xung quanh chuỗi - Liên kết disulfide: hình thành gốc cysteine mạch peptide mạch peptide Ngồi ra, phân tử protein cịn có liên kết khơng hóa trị khác - Liên kết hydro: nguyên tử O liên kết peptide trạng thái lơi ngun tử H nhóm NH, → cầu nối nguyên tử O N - Liên kết ion: xảy nhóm carboxyl với nhóm amin tự (ở cuối mạch peptide) với nhóm amin thứ hai amino acid - Tương tác kỵ nước: xếp phân tử lưỡng tính - Tương tác Van der Waals: tương tác hấp dẫn nguyên tử riêng biệt chúng đến gần với khoảng cách khoảng 5Å Phân loại protein dựa vào thành phần hóa học - Protein đơn giản: protein thành phần có amino acid - Protein phức tạp: protein thành phần gồm phần protein phần phi protein gọi “nhóm ngoại” o Phosphoprotein: nhóm ngoại acid phosphoric o Lipoprotein: nhóm ngoại lipid o Nucleoprotein: nhóm ngoại acid nucleid o Glycoprotein: nhóm ngoại glucid o Metaloprotein: nhóm ngoại ion kim loại o Chromoprotein: nhóm ngoại hợp chất có màu Phân loại protein dựa vào hình dạng - Protein hình cầu: đa số protein hình cầu tan nước, thường enzyme, hormone… - Protein hình sợi: khơng tan nước, thường protein cấu trúc collagen, keratin… Một số tính chất protein - Tính lưỡng tính protein o Protein chất điện li lưỡng tính o Giá trị pH mà phân tử protein tổng số điện tích (+) tổng số điện tích (-), → phân tử protein khơng di chuyển điện trường → điểm đẳng điện pI protein o Trong môi trường pH = pI  protein dễ dàng bị kết tủa - Tính tan kết tủa protein o Do bề mặt phân tử protein có nhóm phân cực → hấp phụ phân tử nước lưỡng cực, → vỏ hyrat bao quanh phân tử protein o Tính tan protein thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tích điện phân tử protein, mức độ hyrat hóa, nhiệt độ, pH… o Khi thay đổi yếu tố → phân tử protein kết tụ lại với → kết tủa protein o Kết tủa thuận ngịch: sau protein bị kết tủa, loại bỏ tác nhân gây kết tủa protein lại tạo thành dung dịch keo giữ nguyên tính chất o Kết tủa không thuận nghịch: sau protein bị kết tủa, loại bỏ tác nhân gây kết tủa protein bị biến tính khơng tạo thành dung dịch keo ban đầu Cấu trúc không gian protein - Cấu trúc bậc 1: trình tự xếp amino acid chuỗi polypeptide - Cấu trúc bậc 2: xếp có quy luật khơng gian amino acid chuỗi polypeptide, phổ biến cấu trúc xoắn  gấp nếp  - Cấu trúc bậc 3: hình dạng khơng gian chuỗi polypeptide - Cấu trúc bậc 4: cấu trúc tổ hợp nhiều tiểu đơn vị cấu trúc bậc - Cấu trúc không gian protein ổn định liên kết tương tác yếu giúp protein → thay đổi cấu trúc không gian để thực chức phân tử phạm vi thay đổi lượng tự không lớn - Phản ánh số lượng, thành phần, trật tự xếp amino acid vị trí liên kết disulfide chuỗi polypeptide - Nếu thay đổi dù amino acid chuỗi polypeptid → cấu trúc bậc protein bị thay đổi → tính chất chức sinh học protein thay đổi Lưu ý: xem thêm giáo trình cấu trúc bậc cấu trúc bậc protein b Chức protein - Protein có chức xúc tác cho phản ứng gọi enzyme Chức xúc tác - Hoạt tính xúc tác enzyme có tính đặc hiệu cao - Đa số phản ứng thể sống enzyme xúc tác - Protein có vai trị phương tiện vận chuyển chất thể - Hemoglobin vận chuyển oxy từ phổi khắp thể Chức vận chuyển - Lipoprotein huyết tương vận chuyển lipid từ gan tới mô - Protein màng tế bào tạo thành kênh vận chuyển chất cần thiết cho tế bào Chức vận động Protein tham gia trình chuyển động actin myosin khung vận động mô - Kháng thể máu động vật có xương sống protein có khả phát tiêu diệt virus, vi khuẩn hay protein lạ xâm nhập vào Chức bảo vệ thể - Protein fibrinogen thrombin yếu tố gây đông máu - Độc tố thực vật bảo vệ thực vật khỏi phá hoại - Protein có vai trị làm khung giá đỡ tế bào thể sống Chức cấu trúc - Sclerotin có lớp vỏ ngồi sâu bọ - Fibroin thành phần tơ tằm, mạng nhện - Keratin tóc, móng 10 o Lưới nội chất không hạt: tổng hợp lipid, vận chuyển chất, khử độc cho tế bào • Nguồn gốc: hình thành từ lưới nội chất trơn (khơng có hồng cầu, tinh trùng, nấm) Bộ máy Goligi • Vai trị: o Chế biến, đóng gói, vận chuyển chất (protein, lipid, ammino acid sản phẩm tiết) o Sản sinh lyzosome • Vị trí: nằm bề mặt lưới nội chất nằm tự tế bào chất Ribosome • Thành phần: gồm rRNA polypeptide • Chức năng: nơi diễn q trình dịch mã • Vị trí: nằm tế bào chất • Hình dạng: bầu dục, trịn, que • Số lượng: tùy thuộc loại tế bào Ti thể • Cấu tạo: o Màng kép: (mào, enzyme, H+…); o Chất nền: nơi diễn chu trình Kreps; o ADN, Ribosome, protein • Chức năng: nnn trạm lượng tế bào Là bào quan có tế bào thực vật, chia thành loại: Lạp thể + Vô sắc lạp (Leucoplast) + Sắc lạp (Mophoplast) + Lục lạp (Chloroplast) • Là loại lạp thể khơng màu, đặc biệt có nhiều tế bào mô dự trữ (trong củ, hạt…) Vô sắc lạp • Có loại vơ sắc lạp: o Lạp bột: Tạo tinh bột o Lạp dầu: Tạo dầu (lipit) o Lạp đạm (hạt alơron): Tạo protein Sắc lạp • Gồm loại: 23 o Xantophyl (màu vàng) o Carotin (màu đỏ da cam) • Có nhiều hoa, chín … • Vai trị: o Thu hút trùng o Tham gia vào q trình quang hợp • Là loại lạp thể có màu xanh (do có chứa chlorophyll), có nhiều lá, thân non, hạt (hạt sen) • Cấu tao: Lục lạp o Màng kép o Stroma (chất nền): Các enzyme, Coenzyme, sản phẩm pha tối o Grana: Diệp lục, sắc tố khác, hệ dẫn truyền điện tử… o ADN, Ribosme, protein • Có tế bào động vật, số loại thực vật (rêu, dương xỉ, tảo ); không thấy tế bào thực vật bậc cao Trung thể • Cấu tạo: gồm trung tử • Chức năng: tham gia q trình phân bào • Nguồn gốc: thể Golgi • Thấy tế bào động vật, nấm; không thấy có tế bào thực vật bậc cao Lysosome • Cấu tạo: màng; enzyme tiêu hố nội bào • Nhiệm vụ: phân huỷ bào quan hỏng (nội thực bào), phân huỷ chất, vi khuẩn từ bên vào (thực bào) • Nguồn gốc: lưới nội chất, có nhiều tế bào gan Peroxisome • Cấu tạo: màng; enzyme oxy hóa • Chức năng: loại bỏ độc tố cho tế bào (phân huỷ H2O2 ) Glyoxysome • Chứa enzyme phục vụ cho trình biến đổi lipid thành glucid • Vai trị: biến đổi lipid dự trữ hạt thành glucid thời kỳ nẩy mầm hạt • Được giới hạn màng lipoprotein, có kích thước lớn, chứa đầy nước có hịa tan Khơng bào chất hữu vài ion khống • Chức năng: tạo áp suất thẩm thấu cho tế bào 24 Sự vận chuyển chất qua màng o Vận chuyển thấm + Vận chuyển thụ động + Vận chuyển qua kênh + Vận chuyển chủ động o Ẩm thực bào 3.1 Vận chuyển thụ động - Các phân tử nhỏ hòa tan nước → hòa vào lớp lipid kép → qua màng hòa vào dung dịch nước bên màng - Ít đặc hiệu - Ví dụ: chất bé kông phân cực O2 , CO2… vận chuyển trực tiếp qua màng Đặc điểm vận chuyển thụ động o Chất vận chuyển ko bị biến đổi hóa học o Chất vận chuyển ko kết hợp với chất khác o Vận chuyển ko cần lượng o Phụ thuộc gradient nồng độ hay điện o Vận chuyển theo chiều Điều kiện vận chuyển thụ động o Môi trường nhược trương: nồng độ chất hịa tan mơi trường thấp tế bào → tế bào bị trương nước o Môi trường ưu trương: nồng độ chất hịa tan mơi trường cao tế bào → tế bào bị nước o Mơi trường đẳng trương: nồng độ chất hịa tan môi trường với bên tế bào  môi trường sinh lý cần cho sống tế bào o Các chất bé dễ vận chuyển qua màng o Các chất phân cực tích điện khó qua màng o Các chất hịa tan lipid dễ vận chuyển qua màng 3.2 Vận chuyển qua kênh: Là vận chuyển thụ động có protein xuyên màng trợ giúp 25