.2.1. Phần lớn các enzyme có bản chất là protein E = protein hình cầu, phần lớn (6070%) là protein phtạp E đầu tiên được xđịnh ctb1: ribonuclease (của tụy bò, năm1960), là E cắt lk phosphodiester trong ARN; phtử là 1 chuỗipolypeptide có 124 aa, 4 cầu –SS. Cytochrome c (năm1962) là 1 chuỗi có 104 aa, 1 nhóm hem chứa Fe. Đến nay đã biết ctạo của hàng nghìn E. E có ngtắc ctạo,các bậc ctrúc và các tchất như bất kỳ 1 protein nào.
HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG (CN02301) Lý thuyết Chương 1: Protein Chương 2: Vitamin Chương 3: Enzyme Chương 4: Nucleic acid Chương 5: Chuyển hóa protein acid amin Chương 6: Carbohydrate chuyển hóa carbohydrate Chương 7: Lipid chuyển hóa lipid Chương 8: Trao đổi chất lượng Thực hành TÀI LIỆU HỌC TẬP Giáo trình Hóa sinh đại cương (2010) Ngơ Xn Mạnh, Lại Ngọc Hà, Đặng Thái Hải, Nguyễn Văn Kiệm CÁC ĐIỂM THÀNH PHẦN CỦA MÔN HỌC: 1) Điểm chuyên cần 2) Điểm kiểm tra (thi kỳ) 3) Điểm thi cuối kỳ CHÚ Ý ! 1) Đeo thẻ sinh viên 2) Không nghỉ buổi LT trở lên 3) Không nghỉ buổi thực hành 4) Thời gian thực hành: - Sáng : 8h00’ - Chiều : 14h00’ BÀI MỞ ĐẦU Lịch sử hình thành MƠN HỌC Mổ xẻ Quan sát Kính hiển vi phương tiện mơn khoa học cổ điển sống (Sinh vật học) Những hiểu biết sinh vật Sinh vật học (Biology: biós = sống, logós = khoa học), khoa học độc lập hình thành vào kỷ 19 Những khám phá sinh học cổ điển - Thuyết tiến hoá (Darwin, 1859): Tất s/vật ngày ph/triển từ s/vật nguyên thuỷ sở chọn lọc tự nhiên cá thể th/nghi - Học thuyết tế bào (Schleiden Schwann, 1847): S/vật tạo thành từ đ/vị c/tạo c/bản tế bào Các tế bào hình thành nhờ ph/chia t/bào vốn tồn h/động s/vật tương tác t/bào chúng - Học thuyết nhiễm sắc thể tượng di tryền (Mendel, Morgan, 1865 - 1911): Sự di truyền sinh vật qui định bở cấu trúc tế bào gọi nhiễm sắc thể Vấn đề đặt - Sinh vật có cấu tạo nào? - Sinh vật hoạt động sao? Sinh học phân thành nhánh khác - N/c cấu trúc, hình thái Tế bào học, Giải phẫu học, vv - Từ nhánh n/c chức Sinh lý học N/c s/vật mức độ TB, dựa vào kính HV quang học (đặc trưng cho sinh học cổ điển) thô sơ, khám phá qui luật cấu trúc đặc biệt tr/thái động h/động sống NC s/vật mức độ ph/tử, dựa vào hoá học (ph/triển từ đầu TK 20); phân thành dòng: - Dòng 1: Bắt nguồn từ y học sinh lý học Mở đầu n/c th/phần máu, nước tiểu mô người; so sánh th/phần người khoẻ bệnh - Dòng 2: Ph/triển kh/khổ hoá hữu N/c hợp chất tự nhiên →Th/tin c/tạo ph/tử h/chất thể sống, kể cảc th/tin đại ph/tử protein nucleic acid Mơn học hình thành (Một thời gian coi phận Sinh lý học hay Hoá hữu cơ) Khái niệm “Hoá sinh học" Hoppe - Seyler đưa năm 1903 Khoảng năm 30 kỷ 20, hoá sinh học phát triển thành khoa học độc lập Về đối tượng n/c, Hóa sinh thuộc Sinh học Về phương pháp, Hóa sinh thuộc Hóa học Các n/c cho thấy: chất c/ tạo nên sinh thể ln tr/thái động Hố sinh chuyển từ n/c cấu trúc h/chất tự nhiên sang n/c chuyển hoá hoá học sinh thể Những ph/hiện TĐC: Cơ chế lên men rượu, đường phân (Harden, Young, 1905; Nenberg, Embden, Mayerhoff, Parnas, Warburg, 1912-1940); Ph/giải acid béo (Knop, 1904); OXH s/học (Wieland, Thunberg, Warburg Keilin, 1912); H/tượng x/tác s/học (Michaelis, Menten, 1913); Những ng/lý c/bản qt TĐC NL Để hiểu b/chất sống phải nắm cấu trúc ch/năng đại ph/tử s/học (protein, nucleic acid) Sau Thế chiến thứ hai, nhờ ph/pháp n/c mới, việc n/c hợp chất ph/triển mạnh Nhiều thơng tin có ý nghĩa cách mạng đại ph/tử có cấu trúc ph/tạp, độc đáo lại thực ch/năng qu/trọng ph/tạp thể sống 8.2.2 Adenosine triphosphate (ATP) - Các h/động sống (v/động, h/thu chất dd, STH chất, phân chia TB, … ) dùng ATP nguồn NL - Được ph/hiện năm 1929 bắp thịt Ở TB đv, h/lượng ATP, ADP AMP ổn định mức 5-15 mM - Vòng biến chuyển phân giải tái tổng hợp ATP diễn tế bào: ATP + H2O ADP + Pi + W Công thức cấu tạo: NL tự thuỷ phân ATP đk chuẩn hoá sinh: ATP + H2O ADP + Pi (Go’ = - 7,3 kcal/mol) ATP + H2O AMP + PPi ATP + 2H2O AMP + 2Pi (Go’ = - 7,3 kcal/mol) (Go’ = - 14,6 kcal/mol) Tuy nhiên, ATP nhả NL nhiều tuỳ theo đk pH mt nồng độ ATP Trong đk thực tế mô, khu vực TB, điều kiện pH, áp suất nồng độ ATP khác so với đk chuẩn hoá sinh (pH = 7, áp suất = atm, nồng độ = 1M), ATP cho 7,3-12 kcal/mol NL tự Vị trí trung gian ATP- ADP ch/hoá NL giới SV: Sơ đồ cho thấy vấn đề: - Mọi dạng NL sinh học lấy từ dây cao ATP - Chất hữu qt đ/hoá tạo nên bình chứa hố chuyển từ NL á/sáng m/trời từ NL OXH chất vô 8.2.3 Quá trình vận chuyển điện tử Trong qt VC e- từ NAD.H FADH2 tới O2 thông qua loạt protein, NL tự gp hợp diễn với tạo ATP Cấu tạo chuỗi hô hấp (Chuỗi vận chuyển điện tử) - Các protein gắn màng TLT tổ chức thành bốn tổ hợp hô hấp chuỗi v/c e- - Mỗi tổ hợp gồm số thành viên protein số nhóm phụ ghép có hoạt tính OXHK khử với hiệu khử tăng dần Tổ hợp I: NADH- Coenzyme Q reductase Tổ hợp II: Succinate - CoQ reductase Tổ hợp III: CoQ-cytochrome c reductase Tổ hợp IV: cytochrome c oxidase Q trình phophoryl hố OXH - tổng hợp ATP Sự t/hợp ATP từ ADP Pi p.ứ.thu NL, nguồn c/cấp lấy từ qt vc e- chuỗi hô hấp - NL OXHK chuyển sang sang NL liên kết cao ATP nào? Dạng dự trữ tr/gian hai dạng NL ? Thuyết hố thẩm thấu (Peter Mitchell, 1961): NL tự vc e- bảo tồn bơm H+ từ chất TLT khoảng kh/gian màng tạo thành gradient điện hoá proton qua màng TLT Sau đó, điện hố dùng để tổng hợp ATP Sơ đồ g/thích q/điểm P Mitchell: Qt vc e- làm H+ bị đẩy từ chất khoảng hai màng, tạo nên chênh lệch nồng độ điện tích, gộp lại gradient điện hoá H+ Khi gradient điện hoá bị hoá giải H+ qay chất qua tổ hợp V (ATP- synthase) ADP + Pi ATP Proton bơm qua màng nào? - Cơ chế OXHK xoay vòng (Redox loop mechanism): Các tr/tâm OXHK FMN, CoQ, cyt., chùm Fe-S bố trí màng cho p.ứ khử tr/tâm cho phép nhận e- H+ lúc bên phía gần phần chất màng, sau OXH trở lại tr/tâm cho phép thả H+ phía ngồi màng (khoảng hai màng) đồng thời với việc đưa e- quay phía màng gần chất Như vậy, v/c e- từ tr/tâm sang tr/tâm gây đổi chỗ H+ tạo gradient điện hoá ( pH) Sự tổng hợp ATP: Tổ hợp ATP- synthase dẫn proton hay gọi F1Fo- ATP ase làm nhiệm vụ tạo ATP nhờ NL gradient điện hố proton Cấu trúc hình nấm bám mặt màng hướng chất Đầu nấm, F1, 80-100Ao, typ hạ đơn vị k/hợp theo c/thức 33 (9 chuỗi peptit) chứa trung tâm tổng hợp ATP, cầu nối kênh proton Fo với F1 Chân nấm (Fo)gắn màng, tổ hợp từ 10-12 hạ đơn vị (E coli có 3) tạo kênh dẫn proton Cơ chế tổng hợp ATP: Chia thành pha: - Dịch chuyển proton: Fo thực - Xúc tác hình thành l/k phosphoanhydride ATP: F1 thực - Hợp diễn trượt tiêu gradient H+ t/hợp ATP: cần tương tác F1 Fo F1 có tiểu phần xúc tác Mỗi tiểu phần trạng thái cấu hình khác nhau: - Trạng thái L (loosly): gắn chất s/phẩm cách lỏng lẻo - Trạng thái T (tightly): gắn chặt - Trang thái O (open): hồn tồn khơng gắn Cơ chế tổng hợp ATP: NL gi/phóng H+ chuyển ngược lại chất làm chuyển đổi tr/ thái ATP t/hợp tr/thái T ATP g/phóng tr/thái O Phản ứng có bước: Gắn ADP Pi vào trạng thái L Sự b/đổi cấu hình NL tự gây làm biến đổi trạng thái L→T; ATP tạo thành Hai tiểu phần khác thay đổi cấu hình: T chứa ATP thành O O thành L ATP t/hợp tr/thái T tiểu phần, 1ATP tách từ tr/thái O tiểu phần khác NL tự gi/phóng c/cấp nhờ dịch chuyển H+ nguyên nhân làm g/phóng ATP tổng hợp khỏi enzyme: làm tr/thái T → tr/thái O ... n/c, hố sinh học phân thành: • Hố sinh động vật • Hố sinh thực vật • Hố sinh vi sinh vật • Y hố sinh, vvv Hố sinh động vật, đ/ tượng n/c đ/vật nông nghiệp, môn kh/học sở, giảng dạy cho sinh viên... khoa học độc lập Về đối tượng n/c, Hóa sinh thuộc Sinh học Về phương pháp, Hóa sinh thuộc Hóa học Các n/c cho thấy: chất c/ tạo nên sinh thể ln tr/thái động Hố sinh chuyển từ n/c cấu trúc h/chất... Morgan, 1865 - 1911): Sự di truyền sinh vật qui định bở cấu trúc tế bào gọi nhiễm sắc thể Vấn đề đặt - Sinh vật có cấu tạo nào? - Sinh vật hoạt động sao? Sinh học phân thành nhánh khác - N/c