Các chất heparin (chất chống đông máu), sunfat chonđroitin (tạo nên chất cơ bản của mô liên kết), axit hialuronic (tạo nên màng bao tế bào trứng) đểu là các polysaccarit[r]
(1)NGUYỀN NHƯ HIỂN - CHU VĂN MẪN
Cơ Si Sinh hQC N G Ư Ở I
(2)N G U YỄ N NHƯ HIỂN - CHU VĂN MÂN
ca sở SINH HQC NGUÔI
Đ Ạ I H Ọ C THẢI NGUYÊN TRƯNG TÂM HỌC LIỆU
(3)NHỜ XUÔT BÀN ĐỌI HỌC QUỐC GIR HÂ n ộ i
16 Hàng C huối - Hai Bà Trưng - Hà Nội Đ iện thoại: (04) 9715012; (04) 7685236 Fax: (04) 971 99
E-m ail: n xb@ u e d u.vn
★ ★ ★
Chịu tr c h n h iệ m x u ấ t bản:
Giám đốc: PHÙNG QUỐC BẢO
Tổng biên tập: PHẠM THÀNH HƯNG Ch ịu t r c h n h iệ m nội d u ng:
Hội đồng nghiệm th u giáo trìn h Trường ĐHKHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội
Người nhận xét: PGS TS NGUYẺN MỘNG HỪNG PGS.TS TRỊNH XUÂN HẬU
B iê n tập: PHÙNG ĐỨC HỮU
NGỌC QUYÊN
T rìn h b y bìa: NGỌC ANH
Cơ Sỏ SINH HỌC NGƯỜI Mã số: 1K-04042-01304
In 1000 cuốn, khổ 19x27 Nhà in Đại học Quốc gia Hà Nội
(4)M ục lụ c
Lời nói đầu xi
C hương - T h n h p h ầ n h ó a h ọ c c ủ a th ể người 1 Cơ thể người - tổ hợp nhiều nguyên tố khác
2 Câu thành vô thể ngưòi
2.1 Nước
2.2 Các chất muối vô cơ
3 Cấu thành hữu thể người
3.1 Cấu tạo chất hữu cơ, phản ứng sinh hóa
3.2 Gluxit 4 3.3 Lipit
4 Protein
4.1 Cấu trúc protein
4.2 E nzym - chất xúc tác sinh học
5 Axit nucleic
5.1 Câu tạo axit nucleic
5.2 Các loại axit nucleic vai trò chúng
6 Các phức hệ đại phân tử siêu cấu trúc 11
C hư ơng - C âu tạ o tê b c ủ a th ể n gư i
1 Màng sinh chất
1.1 Câu trúc siêu vi phân tử màng sinh chất
1.2 Chức màng sinh chất
2 Tê bào châ't bào quan
2.1 T ế bào chất
2.2 Mạng lưới nội sinh chất
2.3 Riboxom 20
2.4 Bộ máy Golgi 20
2.5 Lyzoxom peroxvxom 20
2.6 Ty thè
2.7 Hệ vi sợi VI ông
3 Câu trúc hiển vi siêu hiển vi nhân
3.1 M àng nhân
(5)3.3 Hạch nhân 25
3.4 Dịch nhân 26 Chu trình tế bào, sinh trưởng sinh sản tế bào 26
4.1 Gian kỳ sinh trường t ế bào 26
4.2 Thời gian chu trình t ế bào, chủng quần t ế bào 27
4.3 S ự tổng hợp chất gian kỳ 28
4.4 Gen, th ể nhiễm sắc công nghệ gen 32
4.5 S ự phân bào sinh sản tê bào 34 C hư ơng - T ổ c h ứ c m ô, q u a n v hệ th ô n g q u a n 41
1 Mô tạo thàn h mơ 41
1.1 S ự biệt hóa tê bào uà tạo thành mô 42
1.2 Các kiểu mô th ể 44
2 Cơ quan hệ thông quan 50
2.1 Cơ quan 50
2.2 Hệ thống quan 50
2.3 Nguyên tắc tổ chức th ể 51
3 Sức khỏe bệnh tậ t 52
3.1 Phăn loại bệnh, nhiều nguyên nhãn gây bệnh 54
3.2 Bệnh nhiễm trùng
3.3 Bệnh di truyền
3.4 Bệnh bẩm sinh 5
3.5 Bệnh viêm ' 11 i ' 5
3.6 Bệnh thối hóa 55
3.7 Bệnh trao đổi chất l,r ' 5
3.8 Bệnh thần kinh bệnh tăm thần 56
3.9 Bệnh ung thư 56
4 Sức khỏe tuổi già 58
4.1 Gen môi trường già
4.2 Các giả thuyết trình già
Chương - Hệ bảo vệ ngoại vi 63
1.1 Các chức da 63
1.2 Cấu tạo da
1.3 Da điều hòa thăn nhiệt 68
1.4 Đứt, vết thương, bỏng da hồi phục g9
1.5 Các bệnh da
1.6 Thay đôi da theo tuổi
Chương - Hệ xương -73
(6)1.1 Xương trục 73 1.2 Xương chi 77 1.3 Các khớp xương 77 1.4 Cấu tạo xương 78 1.5 S ự p h t triển hồi phục xương 79 1.6 Bệnh xương 80
1.7 Biến đổi xương theo tuôi 81
2 Hệ 81
2.1 Cơ xương 81
2.2 Cơ trơn tim 86
2.3 Các bệnh sai lệch cơ ííỏ
2.4 Biến đổi theo tuôi già 87
C hư ơng - Hệ tiê u h ó a, d in h d ỡ n g 89
1 Hệ tiêu hóa 89
1.1 Cấu tạo ống tiêu hóa 89
1.2 Tuyến tiêu hóa Gan tụy 94
1.3 S ự hấp thu chất dinh dưỡng 96
1.4 S ự điều chinh q trình tiêu hóa 97
1.5 Sai lệch bệnh tiêu hóa 98
1.6 Sai lệch biến đổi theo tuổi ống tiêu hóa 99
2 Dinh dưỡng trao đổi chất 100
2.1 Các chất dinh dưỡng ch ế độ ăn 100
2.2 S ự trao đổi chất 104
2.3 Bệnh trao đổi chất 107
2.4 Hệ tiêu hóa dinh dưỡng biến đổi theo tuổi 107
C h n g - Hệ b i tiế t 109
1 Các chất thải 109
2 Các quan tiết 110
2.1 Thận - tạo nước tiểu tiết nước tiểu 110 2.2 Thận - chức cân nội môi 113 2.3 Bệnh sai lệch hệ tiết niệu 114 2.4 Biến dôi hệ tiết niệu theo tuôi 115
C hư ơng • Hệ h h ấ p , s ự tr a o đ ổ i k h í 117
1 Cơ quan hô hấp 117
1.1 Xoang m ủi hầu 117 1.2 Thanh quàn 118 1.3 K hí quản
119
1.4 Các p h ế quản
(7)1.5 Phê nang trao đổi khi 119
2 Sự thơng khi: hít vào thở 120
3 Sự trao đổi khí phối, máu mô 120
3.1 Sự trao đổi > c o , p hế nang máu: hơ hấp ngồi 120
3.2 Sự trao đổi o , c o , máu mô: hô hấp trong 121
3.3 Sự chuyên chở CO¿ máu 121
4 Sự điều hòa nhịp thở 122
4.1 Sự điều hòa thần kinh nhịp thở 122
4.2 Sự điều hòa tần số thở thở sâu 122
4.2 Điều hịa có ý thức nhịp thở 123
5 Bệnh sai lệch hô hấp 123
5.1 Viêm 123
5.2 Biên đồi hệ hô hấp theo tuôĩ 124
Chương - Hệ tu ầ n hoàn m áu 127
1 Máu: Thành phần chức 127
1.1 Huyết tương 127
1.2 Hồng cầu chuyên chở o , 128
1.3 Bạch cầu bảo vệ thê 129
1.4 Tiêu cầu chông máu 130
2 Các nhóm máu ABO Rh 131
2.1 Nhóm máu ABO 132
2.2 Nhóm máu Rh 132
2.3 Bệnh máu 133
2.4 Thay đổi theo tuổi 134
3 Mạch máu tim 134
3.1 Mạch máu: Đường thông thương máu 135
3.2 Tim 136
3.3 Hệ bạch huyết 139
3.4 Bệnh tim mạch 140
3.5 Biến đổi tim mạch theo tuổi 141 Chương 10 - Hệ m iển dịch bào vệ cơ th ê
1 Báo vệ không đặc trưng chống bệnh tật 143
1.1 Báo vệ không thông qua hệ bạch huyết 143
1.2 Bảo vệ thông qua hệ bạch huyết
2 Hệ miễn dịch bảo vệ đặc trưng
2.1 Các tè bào lympho tinh miễn dịch
2.2 Bán chất kháng nguyên
(8)2.4 Miễn dịch trung gian kháng th ể
3 Bệnh sai lệch hệ miễn dịch 148
3.1 A1DS: Hội chứng suy giảm miễn dich mắc phải 149
3.2 Bệnh tự miễn 150
4 Dị ứng 150
4.1 Loại thải mô uà quan ghép 151
4.2 Ung th lympho 151
5 Biến đổi hệ miễn dịch theo tuổi 151
5.1 Biến đổi hệ bạch huyết 151
5.2 Biên đổi bảo vệ đặc trứng 151
5.3 Biến đổi bảo vệ không đặc trưng 152
Chương 11 - Hệ nội tiế t 153
1 Các tuyến nội tiế t 153
2 Hormon: Bản chất chê tác động 154
2.1 Hormon không thuộc steroit 154
2.2 Hormon steroit 154
2.3 Điều hòa tiết hormon 154
3 Bệnh sai lệch hệ nội tiết 155
3.1 Bệnh tiểu đường 155
3.2 Stress ảnh hưởng stress đôỉ với th ể 157
3.3 Biến đổi hệ nội tiết theo tuổi 158
Chương 12 - Hệ thần k inh 159
1 Đại cương vê'hệ thần kinh 159
2 Sự tiến hóa hệ thần kinh 159
2.1 Giai đoạn lưới thần kinh
2.2 Giai đoạn hạch thần kinh
2.3 Giai đoạn ông thần kinh
3 Nơron xinap 162
3.1 Câu tạo nơron 102
3.2 X inap 163
3.3 X ung thần kinh dẫn truyền xung thần kinh 163
4 Hệ th ầ n kinh tru n g ương 6
4.1 Cấu tạo chức tủy sông Jgg
4.2 Cấu tạo chức não ^
4.3 Bán cầu đại não ^gg
5 Hệ thần kinh ngoại biên 207
5 1 Quy luật ph â n bô thần kinh ngoại biên
(9)5.3 Dăy thần kinh não bộ 209
5.4 Thần kinh ngoại biên tự động 213
Chương 13 - Cơ quan cảm giá c r 215
1 Thụ quan cảm giác 215
1.1 Thụ quan cảm giác đau 216
1.2 Thụ quan cảm giác m ùi vị 216
2 Cơ quan thị giác 216
2.1 Cấu trúc cùa m ắt 216
2.2 Hội tụ ánh sáng tạo hình ảnh 218
3 Cơ quan thính giác - tai 219
3.1 Cấu tạo tai 219
3.2 Đường truyền sóng ăm thính giác 220
3.3 Tai quan thăng bằng 221
3.4 Bệnh sai lệch m tai 221
Chương 14 - Cơ quan sin h sản p hát triển 223
1 Cơ quan sinh dục nam tạo thành tinh trùng 223
1.1 Tinh hoàn 223
1.2 Dương vật 224
1.3 S ự tạo tinh 224 Cơ quan sinh dục nữ, tạo trứng chu kỳ kinh nguyệt 225
2.1 Buồng trứng 226
2.2 S ự tạo trứng 226
2.3 Chu kỳ kinh nguyệt 228 Sự thụ tinh, ph át triển phôi thai, sinh đẻ, th ụ tinh ống nghiệm,
hiện tượng sinh đôi 230
3.1 S ự thụ tinh 230
3.2 S ự p h t triển phôi, thai 231
3.3 S ự đẻ 234
3.4 Hiện tượng sinh đôi hay sinh 236
3.5 Thụ tinh ống nghiệm 239
4 Sai lệc bệnh cùa th 240
Chương 15 - Di tru yền người, gen th ể n h iễm sắc ngưòi,
bệnh gen th ể n hiễm sắc 243
1 Một số khó khăn nghiên cứu di truyền ngưòi 244
2 Những th u ậ n lợi nghiên cứu di truyền người 244
3 Các phương pháp nghiên cứu di truyền người 244
Chương 16 - N guồn gốc tiến hóa người 263
1 Học thuyết tiến hóa Darwin 263
(10)2.1 Tiên hóa người 265
2.2 Di truyền quần th ể người Định luật Hardy - Weinberg 266
3 Người cổ đại người đại 275
3.1 Người cổ đại 275
3.2 Người đại 277
Chương 17 - Sinh thái người 281
1 Sinh thái quần thể, sinh thái cộng đồng xã hội 281
1.1 Quần th ể 281
1.2 Hệ sinh thái, chu kỳ vật chất dòng lượng 282
1.3 Tính chất đặc trưng hệ sinh thái 284
2 Sinh người 285
2.1 VỊ trí người sinh quyển 285
2.2 Ánh hưởng yếu tố sinh thái đến đời sống người 286 nhiễm môi trường, chiến lược bảo vệ mơi trường tồn cầu 290
3.1 nhiễm môi trường 291
3.2 Chiến lược bảo vệ mơi trường tồn cầu 294
Chương 18 - Sinh học xã hội người 299
1 Con ngưòi - sản phẩm xã hội 299
2 Xã hội lồi ngưịi, chủng tộc ngưịi 300
2.1 Đại chủng Á Mỹ 301
2.2 Đại chủng Âu 301
2.3 Đại chủng ú c ■ Phi 301
3 Dân số, kế hoạch hóa gia đình 302
3.1 S ự p h t triển dân sô'thế giới 302
3.2 N hịp độ p h t triển dân sô'thê giới 303
3.3 Cấu trúc dân s ố V3.4 N hững yếu tố định tăng giảm dân s ố 309
3.5 Kê hoạch hóa gia đinh 3
Tài liệ u tham khảo ch ín h 16
(11)(12)LỜI NĨI ĐẦU
Con ngưịi sản p h ẩn tự nhiên (nên gọi tên Con, nghĩa với thú, vật) đồng thời sản phẩm xã hội (nên được gọi người với nghĩa th n h viên khơng lập xã hội lồi ngưịi)
Con người có đầy đủ đặc điểm hệ thống sống: tra o đơi chất, tín h tự tổ chức, n h ận p hản ứng tác động mơi trường, tín h di truyền, tự điều chỉnh đề thích nghi với mơi trưịng sơng, m ặt khác nhiều đặc tín h sinh lý, tâm lý tư n h ấ t có ngưịi, khơng sinh vật có Con ngưịi khơng phải tổng phép cộng đặc tín h cấu trúc, chức n ăn g bậc tiến hóa sinh học mà sản phẩm bước nhảy vọt chất, kh ác h ẳ n loài sinh học khác N hững đặc tín h th ẳ n g người, hai tay giải phóng khỏi chức vận chuyển để thực m ột chức n ăng mới- ch ế tạo công cụ lao động, ngôn ngữ tư x u ất hiện, từ hình th n h đời sống xã hội có văn hóa, người trở th n h th n h viên khơng tách rời xã hội n h â n tô' xã hội n h ân tô chọn lọc tạo nên người, lấn t yếu tô' chọn lọc tự nhiên (là n h ân tố chủ yếu tác động th ê giới động vật) Không th ê không ngạc nhiên so sánh ADN họ P an (đại diện khỉ lớn C him panzé) với họ Homo (họ người gồm người cổ - Homo erectus ngưòi đại - Homo sapiens) độ sai kh ác đ t 1% c ầ n nhấn m ạnh rằn g độ sai khác ngôn ngữ, tư hoạt động xã hội h đại diện th ì lại vượt 90% N hưng cho rằ n g ngưòi sả n phẩm "vũ trụ",
của "thượng đ ề ' khơng có liên q uan đến th ê giới sin h v ậ t trê n đ ấ t th ì rõ ràn g khơng vói thực tế phạm m ột sai lầm lớn Từ L iné qua D arw in
đến sinh học p h ân tử, khoa học sinh học người chứng m inh rằng: con người là sản p h m cao n h ấ t tiến hóa sinh học. N ghiên cứu sinh học ngưịi khơng có ý nghĩa lý thuyết, nhằm xác lập mối q uan hệ h ũ u th ể ngưòi với động vật giới - th ê người từ tổ chức p h ân tử qua tổ chức t ế bào, mô, q u an tiến hóa sở tơ chức th ể động vật, đồng thời sở v ậ t c h ấ t cho h ìn h th n h người n h sản phẩm xã hội loài người C hính trê n sai khác 1% ADN khỉ C him paze người, n h ân tơ' xã hội có sở v ậ t ch ấ t để tác động tạo nên đặc điểm người Sinh học người cố gắng cung cấp kiến thức để biết rô ta ai, từ đ âu đến, sinh ra, sống, trư ỏng th n h già chết th ê nào? Bệnh tậ t, sức khỏe, h ạn h phúc cá nh ân , gia đình xã hội liên quan vói n h au Đê’ hồn th iệ n m ình hồn th iệ n xã hội lồi ngưịi nhằm giảm dần tín h c h ấ t gia tă n g tín h ch ất ngưòi, ta phải b iết rõ b ản ch ấ t tín h c h ấ t h ìn h th n h , p h t triể n cốc tín h ch ấ t
(13)th n h không tách rời m ột hệ tồn tạ i xã hội loài người - mức tiế n hóa cao nhâ't q trìn h tiến hóa v ậ t c h ấ t vũ trụ
Giáo trìn h m ang đậm n é t sở sinh học người, có th ể dùng cho sin h viên chuyên ngành sinh học người, n h ân chủng học, dân sơ học, có th ể dùng làm tài liệu học tập th am khảo ngành tâm lý học, xã hội học, th ể dục th ể thao, y dược, q u an tâm tớí ngưịi
Sinh học ngưòi m ột khoa học rộng lớn phức tạp, liên q u an đến sinh học phân tử, tê bào học, giải p h ẫu sinh lý học, di tru y ền học, sin h th i học, tiến hóa luận, dân sơ’ học V V nên th ậ t khó có tổng q uan n gắn gọn k h q u t h ế t ta t
các vân đề khuôn khô giáo trìn h Vì trìn h độ k h ả n ăn g củ a tác giả có hạn nên không trá n h khỏi th iê u sót đề cập tới vấn đề rộng lớn phức tạ p nhiều tra n h cãi n h sin h học người, mong rằ n g độc giả đóng góp ý kiến để có thê hồn th iệ n d ần giáo trìn h Trong giáo trìn h chúng tơi có sử dụng tư liệu số h ìn h vẽ ả n h số tác giả đăng tả i trê n sách báo, xin cảm ơn đồng nghiệp
C húng xin được bày tỏ biết ơn tới PGS.TS N guyễn M ộng H ù n g PGS.TS T rịn h X uân H ậu đọc thảo góp nhiều ý kiến qúy báu
(14)kỹ thuật, văn hóa, nghệ th u ậ t v.v ) Đó ba đặc tính đ ể ta phân biệt vật chất sông với vật chất vơ cơ.
Nếu dùng phương pháp hóa học để phân tích tế bào, mơ, quan thể người hay sinh vật khác, ta thấy rõ vật chất sống cấu tạo gồm nguyên tố tồn th ế giới vô có ngun tố đóng vai trị định như: cacbon (C), hydro (H), oxy (O), nitơ (N), photpho (P), suníua (S), nguyên tố dùng làm vật liệu cấu tạo, chúng chiếm đến 98% vật chất vô cơ; sô’ nguyên tố khác cần thiết cho trình sinh lý n atri (N), kali (K), canxi (Ca), clo (Cl), magie (Mg), sắ t (Fe), đồng (Cu), kẽm (Zn) coban (Co), iod (I), m angan (Mn),v.v Theo dinh dưỡng học thi nguyên tô' có hàm lượng <0,001% gọi ngun tơ' vi lượng C húng r ấ t cần th iế t cho hoạt động nâng cao chất lượng hoạt động sống
B àn g 1.1.Các ng uyên tô quan trọ n g cấu tạo nên th ể người T ên gọi K ý h iệ u K hôi lư ợ n g 7o
O xy (O xyg e n ) 62,8
C a cb o n (ca rbo n ) c 19,4 H ydro (H yd ro g e n ) H 9.3
Nitơ (N itrog e n ) N 5,1
C an xi (C alcium ) Ca 2,0
Ph o ho (P h osp h o rus) p 0,6
Su n fu a (S u lfur) s 0,6
Kali (P o ta ssiu m ) K 0,35
C lo (C hlo rin e ) Cl ,1
Natri (S o diu m ) Na 1,15
M a gie (M a gn e sium ) Mg 0,05
S ắ t (Iron) Fe 0,004
Đ ồng (Copper) C u V ế t
Kẽm (Zinc) Zn v ế t
lod (Iodine) v ế t
M angan (M a ng a n ese ) Mn v ế t
Trong thể sống nguyên tố tồn dạng ion, chúng thường liên kết vối tạo nên phân tử đơn giản phức tạp Vê phương diện hóa học người ta kể đến cấu th n h vô hữu thể
2 CẤU THÀNH VÔ C CỦA c THE NGƯỜI
Các chất vô thể người bao gồm nưóc (H20) và muối vô
2 ế N c
2.1.1 N ước th n h p h ầ n n h iề u n h ấ t tr o n g t h ể n gư i
(15)2.1.2 V trò c ủ a nước
Nước môi trường khuếch tán cho chát tê bào, tham gia tạo nên chất lòng sinh học máu, dịch gian bào, dịch não tủy v.v
Nước dung môi cho muối vô cơ, chất hữu có m ang gơc "phân cực" (ưa nước) -OH (hydroxyl), -NH2(amm), -COOH (cacboxyt)', -CO (cacbonyl) Khi nước dùng làm môi trường khuếch tán , hay dung mơi, nước trạng thái tự do, chiếm đến 95% nước thể
Nưốc liên kết chiếm khoảng 5%, nước trạng thái liên kết lỏng lẻo với đại phân tử (đóng vai trị giữ ổn định) nhò liên kết hydro (là liên kết yếu) có tác dụng trì cấu tạo ơn định phửc hệ đại phân tử Ngoài ra, nước cịn tham gia vào q trình trao đối chất, q trình tiế t q trình điều hịa nhiệt thể
Lượng nước thể ln đổi mới, thịi gian cần thiết để đơi mói lượng nước trọng lượng thể tùy thuộc vào mơi trường thê sống Ví dụ: arrup ngày, đơi với người tuần, với lạc đà - tháng, với rùa -lnăm , với xương rồng thực vật sa mạc- 29 năm
Một người nặng 60 kg, hàng ngày cần cung cap 2-31ít nước để đổi lượng nưóc cd thể, để trì hoạt động sống bình thường
2.2 Các ch ấ t m u ố i vô cơ
Các chất muôi vô tồn hai dạng:
Dạng nhiều hịa tan nước. Chúng có th n h phần cứng xương, móng, tóc , mi silic, mi magie, phổ biến n h ất muôi canxi (cacbonat canxi, photphat canxi) Trong chất gian bào xương chủ yếu cấu tạo từ hydroxyapatit canxi
Dạng ion: Các muôi vô ỏ dạng ion thành phần rấ t quan trọng cần thiết cho hoạt động sống, cation Na*, K* Ca*, Mg* anion C l, S 42, H C O j, N 3, HPOj2, v.v Chúng dạng tự liên kết với phân tử khác
Các chất vơ đóng vai trị quan trọng thể: Chúng tham gia vào phản ứng sinh hóa, vai trị chất xúc tác (ví dụ: ion Mg*+, tham gia vào tri điểu kiện lý hóa cần th iế t cho đa sơ' phàn ứng sinh hóa dẫn đến nhiêu tính chất sinh lý tê bào tính chất tham thấu, tính dẫn truyền, tính mểm dẻo, tính co rú t v.v ) Sự cân ion khác cần th iế t đảm bảo cho trìn h sống diễn bình thưịng
3Ể CẤU THÀNH HỬU c CỦA c THẺ NGƯỜI
3.1 Cấu tạ o cá c c h ấ t hữ u cơ, phản ứ ng sin h h óa
3 ệl l C hất h u n h ữ n g h ợp c h ấ t có ch ứ a c a c b o n
(16)vối Chúng có khối lượng phân tử lốn, từ hàng nghìn đến hàng chục nghìn dalton nên gọi đại phân tử (macromolecule). Ví dụ glycogen có gan chất trùng hợp gồm nhiều đơn hợp glucoz
Các đại phân tử có cấu trúc r ấ t phức tạp đặc trưng, chúng đóng vai trò định tổ chức hoạt động thể sống Vì Engel định nghĩa: "sống-là phương thức tồn th ể albuminoit" (tức đại phân tử)
Các đại phân tử có th ể kết hợp với tạo nên phức hệ đại phân tử, siêu cấu trúc từ hình th n h nên cấu th n h tê bào
3.1.2 C ác p h ả n ứ n g s in h h ó a - sở c ủ a tra o đ ổ i c h ấ t (m e ta b o lism )
Phản ứng sinh hóa p hản ứng hóa học xảy thể sống chất hóa học cấu tạo nên th ể với tham gia chất xúc tác sinh học - enzym Sự trao đôi chất tập hợp nhiều giai đoạn phản ứng sinh học
Người ta phân biệt hai trình trao đơi chất:
- S ự đồng hóa (anabolism) q trình tổng hợp ch ất từ chất bé, đơn giản phản ứng với n hau để tạo thành chất lớn phức tạp
■ S ự dị hóa (catabolism) q trình từ chẫt lớn phức tạp hơn, nhờ phân giải sàn phẩm bé đơn giản
Hai q trìn h đồng hóa dị hóa ln kết hợp với nhau: q trìn h dị hóa cung câ'p lượng sản phẩm cho q trình đồng hóa, cịn q trìn h đồng hóa lại cung cấp sản phẩm cho q trình dị hóa tích lũy lượng từ q trìn h dị hóa
Các câ”u thành hữu thê sống vừa nguyên liệu (cơ chất) vừa sản phàm cho phản ứng sinh hóa, đồng thời chất xúc tác sinh học cho phản ứng (các enzym)
Các cấu thàn h hữu r ấ t đa dạng cấu trúc chức năng, chất hữu quan trọng n h ất phân vào loại: gluxit, lipit, protein axit nucleic Dưối xét thành phần
3ể2 G luxit (h y đ r a t ca cb o n )
Gluxit (chất đưòng) hay gọi hyđrat cacbon chất th n h phần gồm có: c H o kết hợp theo cơng thức chung (CH20 )n Chúng đóng vai trị dự trữ lượng tham gia vào yếu tô” nâng đõ bảo vệ
Thực vật xanh có khả tự tổng hợp chất hyđ rat cacbon khác n hau từ C H20 với sử dụng lượng ánh sáng (được gọi sinh v ật tự dưỡng) Động v ật người cung cấp chất gluxit từ thực vật sinh vật dị dưỡng Các chất gluxit có tầm quan trọng đặc biệt chia thành ba nhóm: Đường đơn (monosaccarit) đưòng đỏi (.đisaccarit) đường phức (polysaccarit).
3.2.1 M o n o sa c c a r it
Là gluxit đơn giản có cơng thức chung (CH20 )n có chứa 3-^8 nguyên tủ c liên kết với với nhóm OH Do có nhiều nhóm OH phân cực nên đường đơn dễ hịa tan nước
(17)Tùy theo sô’ nguyên tử c người ta phân biệt đường trioz (3C), đường pentoz (5C), đường hexoz (6C) Đường pentoz, ví dụ: riboz deoxyriboz có vai trị quan trọng, chúng co axit nucleic Đường hexoz, ví dụ: glucoz nguồn ngun liệu cho q trình đương phán hơ hấp hiếu khí q trình chuyển hóa lượng tê bào Các đường đơn cấu thành tạo nên đường đôi (đisaccarit) đặc biệt trù n g hợp tạo nên đường phức tạp glycogen (chất dự trữ glucoz gan), tinh bột (gluxit dự trữ ỏ thực vật), xenluloz (chất tạo nén lóp vỏ tê bào thực vật)
3.2.2 Đ isa c c a r it
Đisaccarit đường đôi tạo thành trùng hợp hai monosaccrit (cùng loại khác loại) với m ất phân tử H20 Đôi với thê người, đường đói quan trọng lactoz có sữa, tạo thành liên kết glucoz với galactoz thực vật, đường đôi quan trọng là: saccaroz (đường mía củ cải đường) thành phần có glucoz đ'uctoz, cịn đường inaltoz (có kẹo mạch nha) gồm hai phân tử glucoz tạo nên Trong gan glycogen bị phân hủy tạo nên đường maltoz
3.2.3 P o ly sa c c a r it
Các Polysaccarit tạo thành trùng hớp đường đơn Ví dụ: hàng nghìn phân tử glucoz kết hớp với tạo thành glycogen dạng gluxit dự trữ lượng, có nhiều gan Khi máu có nhiều glucoz (do thức ăn cung cấp), glucoz vào gan, chúng trùng hợp thành glycogen máu có glucoz (khi đói) glycogon phân giái thành glucoz vào máu
Đôi với thực vật polysaccarit quan trọng tinh bột - dạng dự trữ glucoz thực vật; xenluloz chất tạo nên phần cứng Khi ta ăn thức ăn thực vật tinh bột nguồn cung câ’p glucoz, cịn xenluloz khơng tiêu hóa (vì khơng có hệ enzym đê phân giải xenluloz thành glucoz) vào ơng tiêu hóa dạng sợi khơng cung câ'p lượng xem nhân tô' ngăn cán phát tn ể n ung thư ruột già
Ngồi polysaccarit kề cịn có loại polysaccarit phức tạp hđn phức chất polysaccarit với cấu thành khác Các chất heparin (chất chống đông máu), sunfat chonđroitin (tạo nên chất mô liên kết), axit hialuronic (tạo nên màng bao tế bào trứng) đểu polysaccarit phức tạp đóng vai trò chất xim ăng gắn kết bảo vệ
Polysaccant có thê liên kết vối lipit tạo thành glycolipit với protein tạo thành glicoprotein - cấu thàn h quan trọng màng sinh chất
3.3 L ip it
Lipit phân tử cấu thành từ c , H c H liên kết VỚI nhờ liên kết đồng hóa trị (C-C, C-H), liên kết khơng phân cực lipit thường khơng hịa tan nước, mà hịa tan dung mơi hữu benzen clorofoc
(18)đóng vai trị tín hiệu điều chỉnh q trình sống (như hormon steroit, prostaglandin, số vitamin) Ngưịi ta chia lipit nhóm sau đây:
3.3.1 A x it b éo , m ỡ tr u n g tín h , dầu
Axit béo phân tử gồm mạch dài tạo nên liên kết c vối H ỏ cuối mạch nhóm cacboxyl (axit) người ta phân biệt loại axit béo no axit béo không no
Thuộc axit béo no phân tử mà mạch không chứa liên kết đôi (giữa nguyên tử C) (-CH2-CH2-)> cịn axit béo khơng no phân tử mà mạch có liên kết đơi (- CH=CH-) Bơ mỡ bò chứa nhiều axit béo no, dầu thực vật thường axit béo chưa no Vì thức ăn giàu axit béo no (bơ, mỡ động vật) gây bệnh huyết áp cao, bệnh mạch vành tim, để trá n h bệnh ta nên ăn dầu thực vật Trong cớ th ể axit béo không trạng thái tự mà thường liên kết glycerol để tạo thành triglycerit mỡ trung tính Trong thể ngưịi, chúng chiếm đến 95% lipit tổng sơ' thường tập trung mô mõ, nguồn dự trữ lượng chủ yếu
Một số mỡ trung tính trạn g thái lỏng (dầu thực vật) sô' trạ n g thái rắn (như sáp ong) Khi th ể cần giải phóng lượng tích mỡ triglycerit bị phân giải thành axit béo glycerol Các axit béo phân giải nhị phản ứng sinh hóa lượng giải phóng tích vào ATP
3.3.2 P h o h o lip it
Photpholipit nhóm lipit mà th n h phần có đến hai phân tử axit béo liên kết vỏi phân tử glycerol; ngồi cịn có nhóm photphat liên kết với glycerol Photpholipit phân tử lưỡng tính: axit béo khơng phân cực kỵ nước, cịn đầu photphat phân cực ưa nước Photpholipit câ'u thành b buộc quan trọng tấ t loại màng tế bào
3.3.3 S te r o it c o le s t e r o l
Steroit colesterol lipit không chứa axit béo, p hân tử có cấu trúc vòng Colesterol cấu thành quan trọng m àng tế bào m áu chửa lượng dư thừa colesterol nguyên nhân dẫn đến bệnh tim mạch
Thuộc steroit hormon sinh dục testosteron estrogen, chúng đóng vai trị điều hịa ph át triển, tập tính sinh sản th ể người
3.3.4 Một số vitamin lipit
Các vitam in A, D, E K lipit có vai trị quan trọng điều hịa chức thể ()ífem phần sau)
4 PRO TEIN
4.1 Cấu tr ú c củ a p r o te in
(19)của tấ t hoạt động sống Các chất xúc tác sinh học - Enzym - protein Protein đóng vai trị chất chun chở (như hemoglobin máu), chất bảo vệ nâng đỡ (như keratin da colagen mô liên kết); hormon quan trọng protein (như insulin v.v ) protein thể tính đặc thù tính đa dạng thê mơ Protein có đến bơn cấp cấu trúc
4 l ề Câu tr ú c câ p - Các a x it am in
Các đơn hợp cấu tạo nên protein axit amin, có 20 loại axit am in khác tạo nên tấ t loại protein ca thể ngưịi (có th ể 100.000 loại protein khác nhau) Axit amin phân tử gồm có nguyên tử c trung tâm liên kết nhóm phân tử khác có nhóm giơng cho tấ t axit am in (nhóm NH2 gọi nhóm amin; nhóm - COOH gọi nhóm cacboxyl; -H) Cịn nhóm thứ tư (gơc -R) nhóm khác axit am in khác Gốc R quy định tính chất hóa học khác biệt axit amin (có thể axit, bazơ, phân cực khơng phản cực), đồng thịi chúng quy định nên đặc tính cấu tạo chức phân tử protein chúng tham gia vào thành phần protein Ví dụ enzym gốc R đặc thù quy định nên tính liên kết enzym vói phân tử (cơ chất) mà chúng xúc tác phản ứng Các axit am in liên kết vối theo tuyến tính tạo nên chuỗi dài liên kết peptit- liên kết giũa nhóm amin axit amin vối nhóm cacboxyl axit am in bên cạnh Nếu hai axit amin liên kết với - tạo nên chât dipeptit, axit amin- tripeptit, sô axit amin không nhiều- gội oligopeptit, số axit arain chuỗi rấ t nhiều- gọi
polypeptit.
Công thức chung axit amin là:
H
I p
c 7 - o h ì
h2n
n i n e J c a r b o i y l r f Trình tự xếp axit amin chuỗi
polypeptit - th ể câu trúc bậc protein Cấu trúc bậc protein quy định nên tính đặc th ù phân tử protein, đồng thịi quy định nên cà'u trúc khơng gian protein Phản ứng hình th n h liên kết peptit:
H H ,N — c —
0
/ TT
c — OH
H
/
0 H2N —c — c — OH
I R H // H //
HọN — c — c — N — c — C — OH + H ,0 I
(20)Nếu chuỗi polypeptit có m ất thừa hay thay đổi trình tự (dù axit amin) dẫn tồi thay đổi tính đặc th ù chức cùa protein Ví dụ: bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm thay th ế valin (cho axit glutamic) chuỗi ß cùa hemoglobin
4.1.2Ỗ C ấu tr ú c b ậ c 2
Các chuỗi polypeptit mạch thẳng mà chúng có trạ n g thái xoắn a gấp khúc ß, câ'u trúc bậc protein Các liên kết hyđro đóng vai trị quan trọng việc trì câ'u trúc bậc
4.1.3 C ấu tr ú c b ậ c v b ậ c 4
Chuỗi polypeptit xoắn gấp khúc có th ể cuộn lại theo nhiều cách tạo nên hình thù khơng gian - gọi cấu trúc bậc (cấu trúc 3D) protein Câu trúc 3D protein quy định nên hoạt tính chức protein Khi có tác động nhiệt hóa chất dẫn tới làm thay đổi thù hình 3D protein (được gọi biến tính protein), dẫn tới việc hủy hoại chức chúng từ dẫn tối trạng thái sinh lý bệnh Khi protein cấu tạo gồm nhiều chuỗi polypeptit protein có câu trúc bậc Ví dụ: hemoglobin có đến chuỗi a chuỗi ß
4.2 E nzym - ch ấ t x ú c tá c sin h h ọc
Enzym protein đóng vai trị chất xúc tác, tă n g cường tốc độ phản ứng hóa học cách tương tác trực tiếp với chât tham gia phản ứng, chúng khơng bị biến đổi thành phần; enzym sử dụng nhiều lần Enzym xúc tác phản ứng cách liên kết với chất (chất tham gia phản ứng) vùng trung tâm hoạt tính, liên kết chất tham gia phản ứng bị bẻ gãy thành lập, cuô'i sản phẩm giải phóng khỏi enzym
Enzym + chất
i
Phức hệ enzym - chất í
Enzym + sản phẩm
Sau sản phẩm giải phóng, enzym lại tái sử dụng Enzym chất xúc tác có tinh đặc th ù phân tử phản ứng n h ất định Vì thể người có đến hàng nghìn phản ứng có đến hàng nghìn loại enzym đặc th ù khác Enzym khơng có khả phát động phản ứng, chúng có tác động tăng n hanh tốc độ phàn ứng Tuy chúng đóng vai trị rấ t quan trọng, có chúng q trìn h sinh lý xảy đủ nhanh đê có thê đáp ứng kịp thịi thay đổi mơi trường sơng Người ta đặt tên phân loại enzym cách thêm đuôi - aza vào tên gọi cở chất phàn ứng mà chúng xúc tác Ví dụ: Enzym phân giải protein gọi proteaza. Enzym xúc tác phản ứng thủy phân - gọi hydrolaza.