Giáo trình Hóa sinh – CĐ Thủy Sản

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN -o0o - BÀI GIẢNG Mơn học: Hóa sinh Ngành: Ni trồng thủy sản Trình độ: Cao đẳng Năm 2016 MỤC LỤC CHƯƠNG I PROTEIN VÀ SỰ CHUYỂN HÓA PHÂN TỬ PROTEIN Khái niệm vai trò protein 1.1 Khái niệm protein 1.2 Vai trò protein Cấu tạo phân tử protein 2.1 Amino acid – đơn vị cấu tạo sở protein 2.2 Cấu trúc không gian phân tử protein 14 Đặc tính lý hóa protein 20 3.1 Protein tồn sinh vật trạng thái keo 20 3.2 Lưỡng tính điểm đẳng điện 21 3.3 Hiện tượng nguyên tính sa lắng 21 3.4 Tính đặc trưng sinh học 22 Phân loại protein 22 Chuyển hóa phân tử protein 24 5.1 Sự phân giải phân tử protein 24 5.2 Các đường hướng chuyển hóa chung amino acid 24 5.3 Chu trình ure (ORNITHIN) 25 CHƯƠNG II LIPID VÀ SỰ CHUYỂN HÓA PHÂN TỬ LIPID 27 Khái niệm vai trò lipid 27 1.1 Khái niệm 27 1.2 Vai trò lipid 28 Thành phần cấu tạo lipid 29 Phân loại tính chất lipid 30 3.1 Lipid đơn giản 30 3.2 Lipid phức tạp 32 Chuyển hóa lipid 36 4.1 Chuyển hóa glycerin 36 4.2 Chuyển hóa acid béo (Chu trình β - oxi hóa) 37 4.3 Tổng hợp acid béo 39 CHƯƠNG III GLUCID VÀ SỰ CHUYỂN HÓA PHÂN TỬ GLUCID 41 Khái niệm vai trò glucid 41 Phân loại glucid 41 2.1 Monosaccharide 41 2.2 Disaccharide 42 2.3 Polysaccharide 43 Tính chất lý học hóa học glucid 46 Chuyển hóa glucid 47 4.1 Chu trình EMP 47 4.2 Chu trình Krebs 50 CHƯƠNG IV ENZYME 54 Khái niệm enzyme 54 2 Trung tâm hoạt động enzyme 55 Cơ chế tác dụng enzyme 57 Hoạt tính xúc tác enzyme 57 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng enzyme 58 5.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme 58 5.2 Ảnh hưởng nồng độ chất [S] 58 5.3 Ảnh hưởng chất kìm hãm (inhibitor) 59 5.4 Ảnh hưởng chất hoạt hóa (activator) 61 5.5 Ảnh hưởng cuả nhiệt độ 61 5.6 Ảnh hưởng pH 62 Phân loại enzyme 63 Cách gọi tên enzyme 63 CHƯƠNG V VITAMINE 65 Khái niệm phân loại vitamine 65 Vitamine tan dầu 66 2.1 Vitamine A (retinol, axerophthol) 66 2.2 Vitamine D (là antirachitic factor, calcitriol ) 66 2.3 Vitamine E (Tocopherol) 67 2.4 Vitamine K 68 2.5 Vitamine Q (Ubiquinon) 69 Vitamine tan nước 69 3.1 Vitamine B1 (Thiamin) 69 3.2 Vitamine B2 (Riboflavin) 70 3.3 Vitamine B3 71 3.4 Viatmine B5 (Acid patothenic) 71 3.5 Vitamine B6 (Pyridoxin) 72 3.6 Vitamine C (Ascorbic acid) 73 3.7 Viatmine H (Biotin, Vitamine B7) 73 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Hóa sinh Mã mơn học: I Vị trí, tính chất mơn học - Ví trí: Hố sinh môn học sở nghề bắt buộc, thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Ni trồng thủy sản, giảng dạy cho người học trước học mơn học /mơ-đun chun ngành - Tính chất: Hóa sinh mơn học giới thiệu cho học viên kiến thức cấu tạo, chức hợp chất hữu thể sống q trình chuyển hóa chất ứng dụng chúng ngành Nuôi trồng thủy sản II Mục tiêu môn học - Kiến thức: Nắm vững kiến thức vai trị, đặc tính hóa lý, cấu tạo hóa học cấu trúc phân tử chất có thể sống protein, lipid, glucid, vitamine, enzyme … Nắm vững kiến thức q trình chuyển hóa chất thể sống - Kỹ năng: Sử dụng dụng cụ, thiết bị dùng phân tích hóa sinh; Định tính định lượng chất có thể sống phản ứng hóa sinh học - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Nghiêm túc, tỉ mỉ, thận trọng, đảm bảo an tồn phịng thí nghiệm III Nội dung môn học: Chương I: Protein chuyển hóa phân tử protein Chương II Lipid chuyển hóa phân tử lipid Chương III Glucid chuyển hóa phân tử glucid Chương IV Enzyme Chương V: Vitamin CHƯƠNG I PROTEIN VÀ SỰ CHUYỂN HÓA PHÂN TỬ PROTEIN Giới thiệu: Protein giữ vai trò quan trọng tất trình sinh học Ý nghĩa đáng kể chúng thể qua chức tạo hình, xúc tác sinh học, điều hịa chuyển hóa, cung cấp lượng… Với phát triển khoa học, vai trò ý nghĩa protein sống khẳng định Cùng với nucleic acid, protein sở vật chất sống Mục tiêu: - Nắm vững kiến thức cấu tạo, vai trị tính chất protein - Phân tích q trình chuyển hóa protein thể sống - Định tính định lượng hàm lượng protein mẫu phân tích Nội dung chính: Khái niệm vai trò protein 1.1 Khái niệm protein Protein hay gọi chất đạm, phân tử sinh học hay đại phân tử, chứa nhiều mạch amino acid, liên kết với liên kết peptid Các protein khác chủ yếu trình tự amino acid khác nhau, trình tự nucleotide gen quy định.Trong tự nhiên có khoảng 20 amino acid Protein hợp chất hữu có ý nghĩa quan trọng bậc thể sống, mặt số lượng, protein chiếm không 50% trọng lượng khô tế bào; thành phần cấu trúc, protein tạo thành chủ yếu từ amino acid vốn nối với liên kết peptide Cho đến người ta thu nhiều loại protein dạng tinh thể từ lâu nghiên cứu kỹ thành phần nguyên tố hố học phát thơng thường cấu trúc protein gồm bốn nguyên tố C, H, O, N với tỷ lệ C ≈ 50%, H ≈ 7%, O ≈ 23% N ≈ 16% Ngồi protein cịn gặp số ngun tố khác S ≈0-3% P, Fe, Zn, Cu Từ lâu người ta biết protein tham gia hoạt động sống thể sinh vật, từ việc tham gia xây dưng tế bào, mô, tham gia hoạt động xúc tác nhiều chức sinh học khác Ngày nay, hiểu rõ vai trò to lớn protein thể sống, người ta thấy rõ tính chất vật ý nghĩa định nghĩa thiên tài Engels P “Sống phương thức tồn thể protein” Với phát triển khoa học, vai trò ý nghĩa protein sống khẳng định Cùng với nucleic acid, protein sở vật chất sống 1.2 Vai trò protein - Là thành phần cấu tạo nhân nguyên sinh chất tế bào Protein thành phần thiết yếu thể sinh vật, tham gia vào trình bên tế bào Protein thành phần quan trọng nhân tế bào, chất gian bào, trì phát triển mô Protein cấu trúc nên khung tế bào, tạo khung đỡ giúp trì hình dáng tế bào Quá trình phát triển thể, từ việc hình thành cơ, đổi phát triển tế bào, phân chia tế bào gắn liền với trình tổng hợp protein - Tham gia điều khiển hoạt động sinh lý thể (chức điều hòa) Protein có vai trị chất đệm, giúp cân pH, đảm bảo cho hệ tuần hoàn vận chuyển ion Protein kéo nước từ tế bào mạch máu, giúp điều hòa nước thể Khi lượng protein máu thấp, áp lực thẩm thấu lòng mạch giảm xảy tượng phù nề - Xúc tác phản ứng chuyển hóa thể (lipase, urease…) Một số protein enzyme xúc tác cho phản ứng sinh hóa, q trình trao đổi chất thể sống - Tham gia vào trình bảo vệ thể (các kháng thể) Các tế bào bạch cầu có thành phần protein, có nhiệm vụ chống lại tác nhân có hại xâm nhập thể Hệ thống miễn dịch sản xuất protein gọi interferon giúp chống lại virut, kháng thể giúp thể chống lại tác nhân gây bệnh Nếu trình tổng hợp protein thể bị suy giảm khả bảo vệ thể yếu - Tham gia vận chyển chất dinh dưỡng Phần lớn chất vận chuyển chất dinh dưỡng protein Protein vận chuyển chất dinh dưỡng hấp thu từ trình tiêu hóa thức vào máu, từ máu vận chuyển đến mơ, qua màng tế bào Hemoglobin có hồng cầu protein có vai trị vận chuyển oxy lấy từ phổi cung cấp cho tế bào khác thể - Cung cấp lượng Protein cung cấp lượng cho thể, chiếm 10-15% lượng phần ăn Protein yếu tố chiếm nhiều sau nước, chiếm 50% trọng lượng thô người trưởng thành Cấu tạo phân tử protein 2.1 Amino acid – đơn vị cấu tạo sở protein Amino acid (còn gọi acid amin) chất hữu mà phân tử chứa nhóm carboxyl (COOH) nhóm amine (NH2), trừ Proline có nhóm NH2 (thực chất imino acid) Đây đơn vị cấu tạo nên protein, monome để tạo nên chất polyme protein Công thức cấu tạo chung: (H2N)x – R – (COOH)y R α CH NH2 COOH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo chung amino acid 2.1.1 Phân loại amino acid Trong tự nhiên, người ta tìm 250 amino acid protein thể sinh vật khác chứa 20 loại amino acid định Hiện nay, người ta phân loại amino acid theo nhiều kiểu khác nhau, kiểu phân loại có ý nghĩa mục đích riêng - Phân loại theo hóa học: Dựa vào cấu tạo phân tử lý hóa tính, người ta chia amino acid làm loại: + Amino acid mạch thẳng: Gồm mạch thẳng trung tính, mạch thẳng tính acid (acid glutamic, acid aspartic), mạch thẳng tính kiềm (Lysine, Arginine) + Amino acid mạch vòng: Gồm vòng đồng (Phenylalanine, Tyrosine) dị vòng (Histidine, Tryptophan, Proline) - Phân loại theo sinh lý (giá trị dinh dưỡng): + Amino acid cần thiết (loại không thay được): Là loại cần cho phát triển bình thường thể động vật, thể động vật không tự tổng hợp được, chúng phải thường xuyên cung cấp từ thức ăn Ở động vật trưởng thành có loại amino acid cần thiết Valine, Leucine, Isoleucine, Lysine, Threonine, Methionine, Tryptophan Phenylalanine Đối với động vật non cần loại amino acid cần thiết Histidine Arginine + Amino acid không cần thiết (loại thay được): Là loại thể tự tổng hợp từ sản phẩm chuyển hóa trung gian khác - Dựa vào cấu tạo gốc R: Nhóm R biểu thị chuỗi bên Hiện nay, cách phân loại amino acid nhiều người sử dụng dựa vào gốc R amino acid chia làm nhóm: + Nhóm I: Gồm amino acid có R khơng phân cực, kỵ nước, là: Glycine, Alanine, Proline, Valine, Leucine, Isoleucine Methionine + Nhóm II: amino acid có gốc R nhân thơm, thuộc nhóm có amino acid: Phenylalanine, Tyrosine Tryptophan Phenylalanine Tyrosine Tryptophan + Nhóm III: amino acid có gốc R base, tích điện dương, thuộc nhóm có amino acid Lysine, Histidine Arginine, phân tử chứa nhiều nhóm amin + Nhóm IV: amino acid có gốc R phân cực, khơng tích điện, thuộc nhóm có amino acid (Hình 1.5) + Nhóm V: amino acid có gốc R acid, tích điện âm, Aspartate (Asp, D) Glutamate (Glu, E), phân tử chứa hai nhóm carboxyl (hình 1.6) 10 ... H2N – C – O – P ë ty lạp thể + 2ADP Carbamoyl phosphat NH2 - Pi OOC–CH–(CH2)3–NH3+ (2) Ty lạp thể (mitochondria) (5) NH3+ NH2 COO- COOATP H2N CH2 CH O H2N – C – NH2 Xitrulin CH–(CH2)3–NH – C... acid tương ứng giải phóng NH3 Khử amin đường thủy phân : R – CH – COOH + H O  R – CH – COOH + NH NH OH Khử amin đường oxy hóa R – CH – COOH + O  R – C – COOH + NH NH O + Phản ứng chuyển amin Do... CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Hóa sinh Mã mơn học: I Vị trí, tính chất mơn học - Ví trí: Hố sinh mơn học sở nghề bắt buộc, thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Nuôi trồng thủy sản,