IV. SỰ PHÂN LOẠI SINH GIỚ
1. thành phần hoá học của tế bào
1.1.2. Thành phần hợp chất của chất nguyên sinh.
Các hợp chất chứa trong TB đ−ợc phân thành 2 nhóm lớn: Các hợp chất vô cơ và hữu cơ.
* Các chất vô cơ:
Bao gồm n−ớc, muối khoáng và một số chất đơn giản khác (HCOB3B ...) th−ờng gặp cả trong vật thể vô sinh. Trong tế bào chứa nhiều loại muối vô cơ, các muối sẽ dễ dàng phân ly trong n−ớc tạo thành ion âm và ion d−ơng gọi là dung dịch điện lỵ Trong nội bào và dịch ngoại bào chứa nhiều loại ion khác nhau, các cation quan trọng nh− ion Na, K, Ca, Mg, .. các anion quan trọng nh− ion Clorit, bicacbonat, phốt phát, sulphát,... Nồng độ các loại muối cần thiết cho sự sống luôn luôn ổn định. Trong tế bào muối có tác dụng tạo nên áp suất thẩm thấu liên quan đên sự thẩm thấu trong trao đổi chất của tế bào với môi tr−ờng.
* Các hợp chất hữu cơ:
Các hợp chất hữu cơ đều là những hợp chất của cacbon. Nguyên tử C có thể tạo 4 liên kết cộng hoá trị và dễ dàng gắn với nhau thành mạch thẳng (có lúc phân nhánh) và tận cùng của chúng lại có thể t−ơng tác với nhau tạo thành các mạch vòng.
Những nhóm chức có vai trò sinh học lớn là: H Nhóm amin: – NHB2B ; – N H H Nhóm r−ợu: – CHB2BOH ; H – C – OH H O Nhóm este: C – C – O – C H Nhóm metyl: H – C – OH H Nhóm xeto: – C – O H Nhóm aldehyt: H – C = O O Nhóm cacboxyl: C – C OH OH Nhóm phosphas: HO – P – OH O
Các nhóm chất hữu cơ quan trọng nhất là protein, axit nucleic là những chất trùng phân cao phân tử. Ngoài ra xacarit (gluxit), các polyphotphat, các chất có hoạt tính sinh học cao (vitamin, hormon, steroit...) cũng có vai trò quan trọng.
Thành phần hóa học của tế bào là cơ sở quan trọng nhất để xác định trạng thái của tế bàọ Nhờ đó ta có thể phân biệt đ−ợc tế bào non với tế bào già, TB lành với tế bào bị bệnh...
Ví dụ: n−ớc chiếm khoảng 61%; các hợp chất hữu cơ 33%; các hợp chất vô cơ 6%.
Tính trung bình, chất sống bao gồm 75-85% n−ớc, 1,5% các chất vô cơ, 10-20% protein, 2-3% lipit, 1% xacarit và 1,5% các chất hữu cơ khác. N−ớc là thành phần chiếm nhiều nhất trong tế bào và protein là thành phần chủ yếu trong số các hợp chất hữu cơ (chiếm gần 2/3 chất khô của chất nguyên sinh).
Thành phần hóa học chất sống của tế bào và của toàn bộ cơ thể th−ờng khác biệt nhau nhiều do trong cơ thể th−ờng chứa các tổ chức vô bào (các loại dịch), các thể vùi (hạt tinh bột, hạt alơzon, giọt dầu, hạt glycozen...) và các sản phẩm thứ cấp trong các mô phân hóa của thực vật (lignin, cutin, sáp, libe, ...) và của động vật (kitin, x−ơng, sụn, lông,...).
Bởi vậy, để nghiên cứu thành phần hóa học của tế bào, ng−ời ta th−ờng dùng các huyền phù tế bào tự nhiên nh− tế bào hồng cầu, hoặc các tế bào đ−ợc tách ra khỏi mô và phá vỡ bằng các máy vi thao tác.
Thành phần hóa học giữa các loại tế bào trong cơ thể đa bào có sự khác biệt căn bản ở các điểm: hàm l−ợng các nguyên tố trong tế bào; có những chất đặc tr−ng cho từng loại tế bào để phù hợp với chức năng mà nó đảm nhiệm.
Ví dụ: tế bào cơ, gan, thần kinh và tế bào tiết.
*Hợp chất hóa học:
Đó là những chất đ−ợc cấu tạo từ hai hoặc một số loại nguyên tử ion kết hợp với nhau tạo thành phân tử.
Phân tử là một nhóm các nguyên tử kết hợp với nhau bởi các liên kết hóa học. Nếu phân tử của một chất cấu tạo từ hai hoặc từ một số lớn các nguyên tử khác nhau sẽ tạo nên hợp hất hóa học. Th−ờng thì các tính chất của hợp chất hóa học hoàn toàn khác với tính chất của các nguyên tố tạo nên nó.
Thí dụ: N−ớc có hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, nh−ng căn cứ vào tính chất hóa học của mình, n−ớc hoàn toàn không giống với hydro và oxỵ
1.2. Các ph−ơng pháp xác định thành phần hóa học của tế bào
1.2.1. Định tính hóa học
Định tính hóa học là căn cứ vào màu sắc, sản phẩm thu đ−ợc của các phép thử đặc tr−ng đối với từng chất hóa học. Ng−ời ta chia định tính hóa học theo các cách nh− sau:
* Nhuộm trực tiếp tế bào bằng các chất hóa học đặc tr−ng: VD: + Iôt với tinh bột sẽ cho màu xanh tím.
+ Iốt với glycogen sẽ cho màu đỏ nâụ
+ Giêm sa với ADN (nhiễm sắc thể) sẽ cho màu xanh. + Hematoxylin với ADN sẽ cho màu đỏ tím.
* Dùng kính hiển vi huỳnh quang: cơ sở của vấn đề là mỗi chất hóa học có một bức xạ huỳnh đặc tr−ng.
VD: + Diệp lục có bức xạ huỳnh quang màu đỏ t−ơị + ADN có bức xạ huỳnh quang màu da cam.
* Chiết rút các chất ra khỏi tế bào: dùng phản ứng sinh hóa đặc tr−ng để nhận biết từng chất.
VD: + Glucoza với CuP
++
P
(màu xanh da trời), sẽ cho màu đỏ nâụ + Fructoza với CBoPB
++
P
( màu hồng nhạt), sẽ cho màu đỏ tíạ
1.2.2. Định l−ợng hóa học
Có 2 cách:
+ Trực tiếp: cân
+ Gián tiếp: thông qua mật độ quang học nhờ máy quang phổ kế. 2. N−ớc
Trên trái đất không có chất nào quan trọng đối với sự sống hơn là n−ớc. N−ớc là thành phần quan trọng đối với sinh vật, nó là môi tr−ờng sống của sinh vật sống ở n−ớc, còn đối với sinh vật sống ở cạn các tế bào vẫn phải hoạt động trong môi tr−ờng đó là dịch gian bàọ Có nh− vậy tế bào mới thực hiện đ−ợc sự trao đổi chất và vận chuyển n−ớc.
N−ớc là chất có tỉ nhiệt, ẩn nhiệt, nhiệt dung, khả năng dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nhất so với các chất lỏng khác và các hợp chất có cấu tạo t−ơng tự nh− HB2BS, HB2BTe, HB2BSe (nhiệt độ nóng chảy t−ơng ứng của các chất này là - 82P 0 P C, - 51P 0 P C, - 64P 0 P
C và nhiệt độ sôi t−ơng ứng của chung là - 61P
0 P C, - 4P 0 P C và - 42P 0 P C ). N−ớc có khả năng thấu quang, có sức căng bề mặt t−ơng đối lớn (n−ớc: 73,05 dyn/cm; Hg: 478 dyn/cm; dầu: 15dyn/cm) và độ nhớt rất thấp (n−ớc ở 25P
0 P C: 0,894 centipoadơ;glyxerin 20P 0 P
C: 490 cetipoadơ; mỡ Hải cẩu ở 20P
0
P
C: 986 centipoadơ). N−ớc là dung môi rất phổ biến có khả năng hòa tan dễ dàng và gây ra sự phân ly (ion hóa) phần lớn chất vô cơ và hữu cơ trong tế bàọ
N−ớc là một chất trung tính về điện nh−ng trong nội phân tử điện tích phân bố không đồng đều và có tính chất l−ỡng cực. Do tính chất l−ỡng cực mà phân tử n−ớc th−ờng ở dạng liên kết với nhau và với các phân tử của các chất hữu cơ và vô cơ có tính −a n−ớc (hydrophyle). N−ớc từ 0P o P C đến 100P o P C ở trạng thái lỏng; trên 100P o P
C chuyển sang trạng thái hơi; d−ới 0oC chuyển sang trạng thái rắn.
Trừ tr−ờng hợp ở thể khí, n−ớc ở thể lỏng và đặc biệt là ở thể rắn không phải là d−ới dạng các phân tử rời rạc, mà ở các dạng tổ hợp 2, 3, 4... phân tử (gọi là di, tri, tetrạ..hydron) do sự hình thành các liên kết hydro giữa nguyên tử oxy của phân tử này với nguyên tử hydro của phân tử khác
N−ớc là thành phần chiếm tỷ lệ cao nhất (ở ng−ời n−ớc chiếm gần 2/3 trọng l−ợng cơ thể).
Trong tế bào nói riêng và trong cơ thể sinh vật nói chung n−ớc phân bố không đồng đềụ L−ợng n−ớc trong cơ thể phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển của cơ thể, phụ thuộc vào từng loại mô, tế bào và cơ quan.
+ N−ớc tự do (chiếm 95%) : phân bố trong các dịch cơ thể (gian bào, huyết t−ơng…), trong các chất tiết của cơ thể (n−ớc bọt, sữa…), trong dịch bào t−ơng, dịch nhân.
+ N−ớc liên kết (chiếm 5%) : liên kết với các đại phân tử giúp cho các đại phân tử giữ đ−ợc hình dạng đặc thù. N−ớc liên kết ít tham gia vào các quá trình sinh học trong tế bàọ N−ớc liên kết cùng với các đại phân tử th−ờng phân bố ở trên màng sinh chất, màng các bào quan. N−ớc liên kết có đặc tính không bị đóng băng, không bị bốc hơi đảm nhận chức năng duy trì hoạt tính sinh học của protein cũng nh− các đại phân tử khác.
- Nguồn gốc của n−ớc trong cơ thể sống
+ N−ớc ngoại sinh: là n−ớc đ−a từ ngoài vào cơ thể theo đ−ờng ăn, uống, tiêm, truyền.
+ N−ớc nội sinh: là n−ớc do cơ thể sinh ra trong quá trình chuyển hoá các chất. CB6BHB12BOB6 + OB B2B COB2B + HB2BO + E
N−ớc trong cơ thể luôn luôn đ−ợc trao đổi với môi tr−ờng ngoài, ở ng−ời tr−ởng thành l−ợng n−ớc trao đổi: 2,1 – 2,6 lít/ngày đêm. Tốc độ trao đổi n−ớc tỷ lệ thuận với c−ờng độ hoạt động của tế bàọ
- Vai trò sinh học của n−ớc
+ N−ớc là dung môi để hoà tan các chất, đồng thời n−ớc cũng là môi tr−ờng diễn ra các phản ứng sinh hoá giúp cho quá trình chuyển hoá và trao đổi chất trong tế bào và giữa tế bào với môi tr−ờng ngoàị
+ N−ớc có hoạt tính mạnh, tham gia vào nhiều phản ứng của cơ thể.
+ N−ớc tham gia điều hoà nhiệt độ cho môi tr−ờng và cơ thể do có nhiệt năng cao (hấp thu nhiều nhiệt nh−ng ít thay đổi nhiệt độ) và nhiệt bốc hơi cao (0,54 cal/gam).
+ N−ớc có sức căng bề mặt lớn tạo nên sự mao dẫn ở thực vật.
+ N−ớc là vật liệi bôi trơn không thể thiếu ở các khớp s−ơng và chỗ cọ sát giữa các cơ quan.
3. Protein
3.1. Khái niệm
Protein là một loại polime phân tử lớn chủ yếu bao gồm các L-axitamim kết hợp với nhau qua liên kết peptid.
Protein là thành phần không thể thiếu đ−ợc của tất cả các cơ thể sinh vật nh−ng lại có tính đặc thù cao cho từng loại trong cá thể của cùng một loài, từng cơ quan, mô của cùng một cá thể. Protein rất đa dạng về cấu trúc và chức năng là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sống.
3.2. thành phần nguyên tố
Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố C, H, O, N, một số nguyên tố có một l−ợng rất nhỏ nh− S. Tỉ lệ nh− sau: C: 50 – 55%; O: 21 – 24%; N: 15 – 18%; H: 6,5 – 7,3%; S: 0 – 0,24%.
Ngoài ra, protein còn chứa một l−ợng rất ít các nguyên tố khác nh−: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca,…
3.3. đơn phân và cấu tạo của nó
Đơn phân cấu trúc nên protein là các axit amin, có khoảng hơn 20 loại axit amin khác nhau tham gia cấu trúc phân tử protein.