Thành phần hóa học sinh vật
Chia sẻ bởi Lê Huân |
Ngày 10/05/2019 |
40
Chia sẻ tài liệu: Thành phần hóa học sinh vật thuộc Sinh học 10
Nội dung tài liệu:
SINH HỌC B
TP.HCM, Tháng 3 năm 2010
PHẦN A: SINH HỌC TẾ BÀO VÀ HÓA SINH
I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÁC CƠ THỂ SỐNG:
1.CÁC NGUYÊN TỐ SINH HỌC:
Tế bào cũng được cấu tạo từ các nguyên tố vốn có trong tự nhiên.
Tuy nhiên trong 92 nguyên tố có trong tự nhiên thì chỉ có 22 nguyên tố có trong các sinh vật.
Các nguyên tố được chia thành 3 nhóm dựa theo vai trò tham gia vào chất sống, tạo các chất hữu cơ, các ion hay chỉ có dấu vết. Trong đó:
Các nguyên tố tham gia cấu tạo chất hữu cơ như :N, O, C, H, P, S.
Các ion : K+, Na+, Mg++, Ca++, Cl
Các nguyên tố chỉ có dấu vết: Fe, Mn, Co, Cu, Zn, B, V, Al, Mo, I, Si
Trong cơ thể sinh vật C, H, O, N chiếm tới hơn 96% thành phần của tế bào (ngtố đa lượng), các nguyên tố khác có vết ít được gọi là vi lượng hay vi tố.
Vai trò chủ yếu của các nguyên tố trong cơ thể người:
- Oxygen (O) chiếm khoảng 65%, tham gia cấu tạo hầu hết các chất hữu cơ, phân tử nước và tham gia vào quá trình hô hấp.
-Carbon (C) chiếm khoảng 18%, có thể tạo liên kết với 4 nguyên tử khác, tạo khung chất hữu cơ.
-Hydrogen (H) chiếm khoảng 10%, là thành phần của nước và hầu hết các chất hữu cơ.
- Nitrogen (N) có khoảng 3%, tham gia cấu tạo các protein, acid nucleic.
-Calcium (Ca) có khoảng 1,5% là thành phần của xương và răng, có vai trò quan trọng trong co cơ, dẫn truyền xung thần kinh và đông máu.
-Phosphor (P) có khoảng 1%, giữ vai trò quan trọng trong chuyển hoá năng lượng, thành phần của acid nucleic...
-Kalium (K) (Potassium), có khoảng 0,4% là cation (ion+) chủ yếu trong tế bào, giữ vai trò quan trọng cho hoạt động thần kinh và co cơ.
- Sulfua (S) có khoảng 0,3%, có mặt trong thành phần của phần lớn protein.
-Natrium (Na) (Sodium), có khoảng 0,2% là cation chủ yếu trong dịch của mô, giữ vai trò quan trọng trong cân bằng chất dịch, trong dẫn truyền xung thần kinh.
-Magnesium (Mg) khoảng 0,1% là thành phần của nhiều hệ enzyme quan trọng, cần thiết cho máu và các mô.
-Chlor (Cl) khoảng 0,1%, là anion (ion-) chủ yếu của dịch cơ thể, có vai trò trong cân bằng nội dịch
-Sắt (Fe) (Ferrum) chỉ có dấu vết, là thành phần của hemoglobin, myoglobin và một số enzyme.
- Iod (I) - dấu vết là thành phần của hormone tuyến giáp
2. Các liên kết hoá học:
Liên kết hóa học là lực hút gắn 2 nguyên tử với nhau. Mỗi liên kết chứa một thế năng hóa học nhất định. Phụ thuộc vào số điện tử lớp ngoài cùng, các nguyên tử của một nguyên tố hình thành một số lượng đặc hiệu các liên kết với những nguyên tử của nguyên tố khác.
Có 2 loại liên kết hóa học chủ yếu là liên kết cộng hóa trị (được tạo ra do góp chung điện tử giữa các nguyên tử) và liên kết ion (Do điện tích khác dấu, các cation và các anion kết hợp với nhau nhờ liên kết ion. Liên kết ion khác với liên kết cộng hóa trị là không góp chung điện tử. Ví dụ : Na+ + Cl-= NaCl (muối ăn).
2. Các liên kết hoá học:
Liên kết Hydro và các tương tác yếu khác :
- Liên kết Hydro : Liên kết hyđro có xu hướng hình thành giữa nguyên tử có điện âm với nguyên tử Hydrogen gắn với Oxy hay Nitơ. Các liên kết Hydro có thể được tạo giữa các phần của một phân tử hay giữa các phân tử. Các liên kết Hydro yếu hơn liên kết cộng hóa trị 20 lần nhưng giữ vai trò rất quan trọng trong các hoạt động sống.
-Lực hút van der waals xảy ra khi các phân tử gần kề nhau do tương tác giữa các đám mây điện tử.
-Tương tác kỵ nước xảy ra giữa các nhóm của những phân tử không phân cực. Chúng có xu hướng xếp kề nhau và không tan trong nước như trường hợp các giọt dầu nhỏ tự kết nhau.
-Các liên kết Hydro, ion, lực Vanderwals yếu hơn liên kết cộng hóa trị nhiều nhưng chúng xác định tổ chức của các phân tử khác nhau trong tế bào, nhờ chúng các nguyên tử dù đã có liên kết cộng hóa trị trong cùng phân tử vẫn có thể tương tác lẫn nhau.
3. Cấu tạo hoá học & Chức năng SH của nước:
Trong bất kỳ cơ thể sinh vật nào nước cũng chiếm phần lớn, ở động vật có vú nước chiếm 2/3 trọng lượng cơ thể.
Nước là chất vô cơ đơn giản, có số lượng lớn trên hành tinh, nó có những tính chất lý hóa đặc biệt nên chiếm phần lớn chất sống và có lẽ sự sống bắt nguồn từ môi trường nước.
Về mặt hoá học phân tử nước có một nguyên tử Oxygen và hai hydrogen. Điện tích chung của phân tử nước trung họ̀a, nhưng các điện tử phân bố không đối xứng nên làm phân tử nước phân cực. Nhân của nguyên tử Oxygen kéo một phần các điện tử của Hydrogen làm cho vùng nhân trở nên hơi có điện tích âm ở hai góc, c̣n nhân của các nguyên tử Hydrogen trở nên hơi điện dương.
3. Cấu tạo hoá học & Chức năng SH của nước:
Do sự phân cực, hai phân tử nước ở kề nhau có thể tạo thành liên kết hydro. Các phân tử nước tập hợp lại thành mạng lưới nhờ các liên kết hydro. Bản chất dịnh vào nhau của các phân tử nước xác định phần lớn các tính chất đặc biệt của nó, như sức căng bề mặt, nhiệt năng cao, hấp thu nhiều nhiệt lượng, ít thay đổi nhiệt... Do bản chất phân cực, các phân tử nước tập hợp xung quanh các ion và các phân tử khác phân cực.
Các chất tham gia với các liên kết hydro của nước gọi là ưa nước và dễ hoà tan trong nước.
Các phân tử không phân cực làm đứt mạng lưới liên kết hydro của nước. Chúng là các phân tử kỵ nước. Các phân tử kỵ nước có thể đẩy các phân tử nước để đứng kề nhau.
Lượng nước trong cơ thể nhiều hay ít, tăng hay giảm tùy thuộc vào giai đoạn phát triển và trao đổi chất của sinh vật. Lúc còn non, nước chiếm tỷ lệ cao hơn lúc già. Nước cũng thay đổi trong các cơ quan khác nhau. Ví dụ : Ở chất xám nước chiếm 85% , chất trắng 75%, ở xương 20% và men răng chỉ có 10%.
3. Chức năng sinh học của nước:
Nước có vai trò hết sức quan trọng đối với cơ thể sống :
95% nước ở dạng tự do có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa và trao đổi chất trong tế bào, giữa tế bào và môi trường.
Các chất hóa học tan trong nước nhờ nước mà phân phối đều, chúng có cơ hội gặp nhau để rồi phản ứng với nhau. 5% nước ở dạng liên kết bằng các liên kết khác nhau hay kết hợp với các thành phần khác như protein ...
Khi nước trong tế bào giảm thấp xuống thì các hoạt động trong tế bào cũng bị giảm.
Nước có vai trò trong điều hòa nhiệt độ. Nước có nhiệt dung cao, hấp thu nhiều năng lượng nóng lên chậm, khi tỏa nhiệt cũng chậm làm nhiệt độ thay đổi không đột ngột. Nước làm cho môi trường ôn hòa -động vật và thực vật phát triển tạo môi trường ngoài và trong cho cơ thể.
Sức căng bề mặt của nước lớn do vậy nước mao dẫn từ đất lên cây. Hiện tượng này cũng giúp máu lưu thông trong cơ thể động vât.
Các đại phân tử trong tế bào:
4. Các Carbohydrate (glucide):
Các nguyên tố tạo thành gồm: C, H và O. Trong công thức của carbohydrate dù cho C bằng mấy thì tỷ lệ H và O luôn là 2:1 như trong phân tử nước.
Các phân tử carbohydrate rất khác nhau về kích thước.
Có 3 nhóm chính: đường đơn (monosaccharide), đường đôi (disaccharide) và đường phức (polysaccharide).
4.1. Các đường đơn (monosaccharide )
Đó là các glucide đơn giản có công thức chung (CH2O)n, số n dao động từ 3 đến 7.
Các đường đơn là các aldehyde hay ketone có thêm 2 nhóm hydroxyl hay nhiều hơn.
Đường đơn thường phân loại theo số cacbon có trong chúng. Đơn giản nhất là đường 3 carbon, gọi là triose như glyceraldehyde, dihydroxyacetone.
Trong mỗi nhóm các nguyên tử kết hợp với nhau có thể theo các cách khác nhau, thường hình thành các cấu trúc hóa học khác nhau dù là số nguyên tử C, H và O vẫn như nhau. Các dạng cấu trúc này được gọi là các đồng phân cấu trúc.
Một trong số các kiểu đồng phân có vai trò quan trọng cho hoạt động sống của tế bào đó là Glucose và Fructose.
Các nhóm aldehyde hay ketone của một gluxide có thể phản ứng với nhóm hydroxyl. Phản ứng này có thể xảy ra bên trong phân tử gluxide có n > 4 để tạo vòng 5 hay 6 nguyên tử cacbon. Các nguyên tử C trong trường hợp này đánh số thứ tự từ 1, 2, 3,... từ các đầu gần nhất với nhóm aldehyde hay ketone.
4.2. Các đường đôi ( disaccharide )
Hai đường đơn có thể gắn với nhau tạo thành đường kép (disaccharide) như:
Saccharose (đường ăn thông dụng -glucoseα 1,2 fructose),
Maltose (glucoseα 1,4 glucose), Maltose gồm 2 phân tử glucose kết hợp với nhau bởi mối liên kết glycosid. Trong cơ thể sống mối liên kết này hình thành qua một số bước, mỗi bước do 1 enzyme xúc tác.
Lactose (galactoseβ 1,4 glucose), thường có trong cơ thể sinh vật.
4.3. Các đường đa (polysaccharide)
Là các polymer được cấu tạo từ các đơn vị đường đơn (monomer) chủ yếu là glucose do có phân tử lớn. Ví dụ: tinh bột bao gồm nhiều trăm đơn vị glucose nối nhau.
Tinh bột là chất dự trữ của tế bào thực vật, glycogen là chất dự trữ của tế bào động vật. Nó có cấu trúc phân tử rất giống amylopectin nhưng phân nhánh mau hơn qua khoảng mỗi 8-12 đơn vị glucose (amylopectin 24-30 đơn vị).
Cellulose với số đơn vị glucose là 300-15000, không xoắn cuộn được mà như 1 băng duỗi thẳng tạo vi sợi.
4.4. Vai trò của carbohydrate trong SV:
Là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của sinh vật, thực vật tổng hợp nên các chất đường đơn, đường đôi và tinh bột.
Động vật ăn thực vật rồi chuyển glucide thực vật thành của nó và dự trữ ở dạng glycogen, glycogen khi cần thì biến đổi thành glucose. Glucose là nguồn năng lượng trực tiếp trong tế bào và cơ thể luôn có một lượng glucose ổn định.
Glucose khi bị thủy phân còn làm nguyên liệu để tổng hợp lipide.
Chức năng bảo vệ : cellulose cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Chitin cấu tạo nên vỏ các loài tiết túc, vỏ tôm.
Các glucide thường gắn với protein hay lipide thành glyco-protein, glycolipide tham gia vào cấu trúc màng tế bào.
5. Protein:
Protein chiếm một nửa các hợp chất C có trong cơ thể sống. Có các chức năng chuyên hóa rất khác nhau:
Protein có chứa các nguyên tố chính: C, H, O, N, S, P là một trong những đại phân tử lớn nhất trong tế bào, thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: enzyme, vận chuyển, các tiếp thể, hormone, vận động, bảo vệ, cấu trúc...
Các đơn phân của protein là các amino acid.
Trong phân tử protein có hai yếu tố cơ bản để quyết định vai trò của nó trong hoạt động chức năng đó là:
+ Bản chất của các amino acid trong phân tử protein dựa trên nhóm chuỗi bên của chúng.
+ Hình dạng của phân tử protein.
5.1. Các amino axit:
Có 20 loại amino acid khác nhau với công thức tổng quát:
Nguyên tử C trung tâm (gọi là Cα), nối với các nhóm H, -NH2 (nhóm amine mang tính kiềm), -COOH (nhóm carboxyl mang tính acid) và nhóm biến đổi gọi là nhóm -R (gốc bên) khác nhau cho mỗi amino acid.
Các nhóm H, NH2 và COOH là phần cố định của tất cả các amino acid. Các amino acid tồn tại chủ yếu trong tự nhiên có nhóm amine đứng ở bên trái trục, được gọi là amino acid dạng L. Dạng D-amino acid chi tồn tại riêng biệt, ví dụ trong thành tế bào vi khuẩn.
Các amino acid được chia thành 4 nhóm căn cứ vào các gốc R như trên.
Các axit amin với nhóm -R phân cực (không tích điện): asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine.
Các amino acid với nhóm -R kiềm (tích điện dương): lyzine, arginine, histidine.
Các amino acid với nhóm -R không phân cực: glycine, alanine, valine, leucine, isoleusine, proline, phenylalanine, methionine, triptophan. Sự có mặt với tỷ lệ lớn các amino acid này làm cho các protein không tan và ít hoạt tính.
5.2. Các nhóm -NH2 và -COOH
Các nhóm này quan trọng vì chúng có khuynh hướng phân ly khi hòa tan trong nước, làm cho các amino acid trở thành các ion lưỡng cực vì mỗi ion đều chứa COO(-) và NH3(+) trái dấu nhau.
-Nhóm -NH2 và -COOH có vai trò trong sự hình thành các liên kết peptid nối các amino acid với nhau để tạo thành chuỗi mạch. Trong đó nhóm COOH của amino acid này liên kết với nhóm NH2 của amino acid kế tiếp bằng cách cùng nhau loại đi một phân tử nước. Hai amino acid liên kết như vậy gọi là dipeptid, 3 amino acid gọi là tripeptid, nhiều amino acid liên kết thành chuỗi gọi là polypeptid. Trên thực tế có một sự biến đổi vô hạn về thứ tự các amino acid và người ta biết có vô vàn các cấu trúc polypeptid khác nhau. Ví dụ: Sự hình thành dipeptid
5.3. Cấu trúc các phân tử protein
Peptide là môt chuôi nối tiếp nhiêu amino acid (số lượng ít hơn 30).
Với số lượng amino acid lớn hơn, chuỗi đươc gọi là polypeptide. Mỗi polypeptide có hai đầu tận cùng, một đầu mang nhóm amine tự do, đâu kia mang nhóm carboxyl tự do.
Protein được dùng để chỉ đơn vi chức năng, nghĩa là một cấu trúc phức tạp trong không gian chứ không phải đơn thuân là một trình tự amino acid. Một protein có thể được hình thành từ nhiều chuỗi polypeptide. Người ta thường phân biệt cấu trúc của phân tử protein thành bốn bậc:
5.3.1. Cấu trúc bậc 1:
Cấu trúc bậc một Là trinh tự sắp xếp các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc này được giữ vững nhờ liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị). Vì mỗi một amino acid có gốc khác nhau, các gốc này có những đặc tính hóa học khác nhau, nên một chuỗi polypeptide ở các thời điểm khác nhau có nhưng đặc tính hóa học rất khác nhau.
5.3.2. Cấu trúc bậc 2
Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc được làm bền chủ yếu nhờ liên kết hydrogen được tạo thành giữa các liên kết peptide ở kề gần nhau, cách nhau những khoảng xác định. Do cấu trúc bậc 1 gấp khúc một cách ngẫu nhiên dưới các điều kiện sinh học vì các gốc R khác nhau tác động với nhau theo nhiều cách khác nhau nên cấu trúc bậc 2 xếp thành hai nhóm: xoắn α (α-helix) và lá phiến β.
Loại αhelix là sợi ở dạng xoắn ốc, cuốn xung quanh một trục, mỗi vòng xoắn có 3,6 gốc amino acid. Trong cấu trúc này có nhiều liên kết hydro với mức năng lượng nhỏ vì vậy nó đảm bảo tính đàn hồi sinh học.
5.3.2. Cấu trúc bậc 2
Phiến gấp nếp β : Là chuỗi polypeptid được gấp nếp nhiều lần và đưọc ổn định nhờ các liên kết hydro giữa các nguyên tử của các liên kết peptid trong đoạn kế nhau của chuỗi. Trong liên kết này các mạch đã được kéo căng ra -dễ gấp nếp nhưng rất dễ bị đứt khi kéo căng thêm.
Cả hai loại cấu trúc này đều tạo nên bởi liên kết hydro giữa các khu vực liên kết peptid của mạch. Nhóm biến đổi R không tham gia vào sự hình thành cấu trúc bậc 2. Cả hai chuỗi có thể cùng có mặt trong phân tử protein.
5.3.3. Cấu trúc bậc 3
Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong chuỗi polypeptide, là dạng cuốn lại trong không gian của toàn chuỗi polypeptide, tạo nên cấu trúc không gian ba chiều.
Cấu trúc bậc 3 đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của các nhóm R trong mạch polypeptit. Các gốc R phân cực hay ion hóa có khuynh hướng quay ra ngoài (ưa H2O) , các gốc R không phân cực có xu thế vùi vào trong (kỵ nước). Cấu trúc bậc 3 giữ được hằng định, bởi lực hút giữa các gốc phân cực hay ion hóa của nhóm chuỗi bên (R). Lực hút của các gốc trên với các phân tử H2O bao quanh hay giữa các liên kết hóa trị giữa các nhóm bên của chuỗi Trong nhiêu protein hinh câu có chứa các gốc cysteine, sự tạo thành các liên kết disulfite giưa các gốc cysteine ơ xa nhau trong chuôi polypeptide, làm cho chuôi bi cuôn lại đáng kê. Các liên kết khác, như liên kết Val der Waal, liên kết tinh điện, phân cực, ky nước và hydrogen giưa các mạch bên cua các gốc amino acid đêu tham gia làm bên cấu truc bậc 3, như protein hinh câu.
Cấu truc hinh câu cua protein đươc goi là cấu truc bậc ba, là cấu truc cua enzyme.
5.3.4. Cấu trúc bậc 4
Là tương tác không gian giữa các chuỗi của các phân tử protein gồm hai hay nhiều chuỗi polypeptide hình cầu .
Mỗi chuỗi polypeptide này được gọi là một “tiểu đơn vị”. Sự kết hợp giữa các phân tử này chủ yếu là do liên kết hydrogen và kỵ nước mà không có cầu disulfit hoặc bất kỳ liên kết hóa trị nào giữa các tiểu đơn vị..
Bằng cách này hai phân tử xác định có thể kết hợp với nhau tạo thành môt dimer. Hemoglobin là một điển hình của protein có cấu trúc bậc 4
5.4. Phân loại Protein: Có hai nhóm protein Ptotein thuần & Protein tạp
Protein thuần : gồm các protein được cấu trúc toàn từ các axit amin.
Protein tạp : gồm protein thuần + nhóm ngoài.
Ví dụ : lipoprotein gồm protein gắn với lipid glycoprotein gồm protein gắn với glucid Hb trong hồng cầu người là protein tạp (globin + Hem) Bốn chuỗi polypeptit hợp lại thành globin + Hem là nhóm ngoài.
5.5. Các tính chất của protein
Tính đặc trưng : đặc trưng bởi thành phần, số lượng, trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử.
Tính đa dạng
Tính ổn định tương đối. (Protein có khả năng biến tính và hồi tính).
5.6.Chức năng của protein : Protein có chức năng rất đa dạng
Vai trò xúc tác: Các enzyme là nhóm protein lớn nhất, có hàng nghìn enzyme khác nhau. Chúng xúc tác cho môi phản ứng sinh hóa nhất đinh. Môi môt bước trong trao đôi chất đêu đươc xuc tác bơi enzyme.
Vai trò cấu trúc: Protein là yếu tố cấu trúc cơ bản của tế bào và mô như protein màng, chất nguyên sinh, collagen và elastin-protein chủ yếu của da và mô liên kết; keratin -trong tóc, sừng, móng và lông...
Vai trò vận chuyển: Làm nhiệm vu vận chuyên chất đăc hiệu tư vi tri này sang vi tri khác, vi du vận chuyên O2 tư phôi đến các mô do hemoglobin hoăc vận chuyên acid beo tư mô dự trư đến các cơ quan khác nhơ protein trong máu là serum albumin.
Vai trò vận động: Môt số protein đưa lại cho tế bào khả năng vận đông,
Vai trò bảo vệ: Protein bảo vệ có môt vai tro lớn trong sinh hoc miễn dịch. Một nhóm protein bảo vệ khác là protein làm đông máu thrombin và fibrinogen, ngăn cản sự mất máu của cơ thể khi bi thương.
Vai trò dự trữ: Các protein là nguồn cung cấp các chất cân thiết được gọi là protein dự trữ.
Các chất có hoạt tính sinh học cao: Một số protein không thực hiện bất kỳ sự biến đổi hóa học nào, tuy nhiên nó điều khiển các protein khác thực hiện chức năng sinh hoc, điều hòa hoạt động trao đổi chất (insulin điều khiển nồng độ đường glucose trong máu).
6. Các chất xúc tác sinh học
Các chất xúc tác sinh học bao gồm các enzyme, vitamine, hormone. Chúng là những yếu tố vi lượng nhưng rất cần thiết, chúng hoạt động mạnh trong điều kiện nhẹ nhàng của cơ thể.
Enzyme có nhiệm vụ xúc tác cho các phản ứng sinh học.
Nhiều vitamine tham gia vào cấu tạo của enzyme nên cũng tham gia vào các hoạt động của enzyme.
Các hormone có tác dụng điều hòa chuyển hóa thông qua hoạt động của nó đối với enzyme.
Ba loại chất này có liên quan mật thiết với nhau.
6.1. Định nghĩa enzyme : Enzyme là các chất xúc tác sinh học có bản chất là protein. Chúng xúc tác các phản ứng với tính đặc hiệu và hiệu quả cao. Chúng là động lực của các phản ứng sinh học; là công cụ phân tử hiện thực hóa thông tin di truyền chứa trên DNA.
6.2. Cấu trúc cơ bản của enzyme: Tất cả các enzyme đều là các protein viên (hình cầu). Nói chung cũng như protein, enzyme có cấu trúc rất phức tạp. Mỗi enzyme đều có 1 trung tâm hoạt động. Trung tâm được mô tả như một khe mà phân tử cơ chất có thể lấp vào. Một số amino acid có nhóm R tham gia cấu tạo nên trung tâm hoạt động. Các amino acid tham gia vào trung tâm hoạt động không xếp kề nhau trong mạch polypeptid.
6.3. Phương thức hoạt động của enzyme
Mỗi enzyme có một cấu hình lập thể xác định và nó ăn khớp với các phần tử phản ứng hay các cơ chất. Đầu tiên là sự hình thành phức hợp enzyme -cơ chất.
Mỗi phân tử enzyme có một trung tâm hoạt động, trong quá trình chuyển động của enzyme và cơ chất, khi chúng va chạm đúng hướng với nhau thì cơ chất được bám tạm thời vào vị trí trung tâm hoạt động.
Enzyme và cơ chất tương tác với nhau để phản ứng xảy ra trong cơ chất, tạo ra các sản phẩm thích hợp rồi chúng rời ra khỏi trung tâm hoạt động của enzyme -từ đó enzyme được tự do để tiếp tục liên kết với cơ chất mới. Cơ chế hoạt động này được mô tả như "khóa" và "chìa".
Enzyme thường hoạt động một cách đặc hiệu, một enzyme thường chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định với một cơ chất nhất định.
Người ta phân ra hai loại enzyme - theo tính chất tương đối : . Enzyme có bản chất protein thuần- chúng đều là các enzyme thủy phân. . Enzyme có bản chất protein tạp-trong đó có hai loại: enzyme có nhóm ngoại gắn chặt (cytocrom) và enzyme có nhóm ngoại dễ tách (như coenzyme).
Mô hình hoạt động của enzim
7. Các chất lipid
Lipid gồm các chất như dầu, mỡ có tính nhờn không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như ether, chlorophorm, benzene, rượu nóng.
Được tạo nên từ C, H, O nhưng chúng có thể chứa các nguyên tố khác như P hay N. Chúng khác với carbohydrate ở chỗ chứa O với tỷ lệ ít hơn hẳn.
Hai nhóm lipid quan trọng đối với sinh vật là: nhóm có nhân glycerol và nhóm có nhân sterol. Các nhân này kết hợp với các acid béo và các chất khác nhau để tạo thành nhiều loại lipid khác nhau.
7.1.Các acid béo: là các acid hữu cơ có mạch hydrocacbon no như acid palmitic: CH3(CH2)14-COOH, acid stearic: CH3-(CH2)16-COOH, hoặc có mạch hydrocarbon không no (có nối đôi) như acid oleic: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.
7.2.Glycerid: còn gọi là mỡ trung tính. Do sự kết hợp của một phân tử glycerol với 3 phân tử acid béo (triglycerid). Sáp ong là một loại glycerid.
7.3. Phospholipid: Là những lipid được tạo nên do sự kết hợp của hai nhóm -OH của một phân tử glycerol với 2 phân tử acid béo, còn nhóm OH thứ ba gắn với 1 phân tử H3PO4 . Tiếp theo phosphate lại gắn với các nhóm nhỏ khác phân cực (rượu).
Các phân tử phospholipid có 1 đầu ưa nước và đuôi kỵ nước. Đầu ưa nước phân cực chứa acid phosphoric. Đuôi kỵ nước không phân cực gồm các chuỗi bên của các acid béo. Các phospholipid và glycolipid tạo nên lớp màng lipid đôi là cơ sở của tất cả màng tế bào.
7.4. Các lipid khác:
Các steroid và polyisoprenoid được coi là các lipid theo tính không hoà tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Cả hai đều gồm các đơn vị nhỏ là isoprene.
Steroid là este do sự kết hợp của một phân tử rượu với acid béo. Quan trọng nhất là cholesterol thường gặp trong cấu trúc màng tế bào, testosterol là hormone sinh dục đực...
7.5.Vai trò của Lipid
Các lipid giữ vai trò quan trọng trong tế bào, là nguồn dự trữ dài hạn của sinh vật như lớp mỡ dưới da, quanh phủ tạng.
Các phospholipid và cholesterol là thành phần chủ yếu của các màng tế bào. Chống mất nhiệt và cách nhiệt
Lipid còn là thành phần của một số vitamin như vitamin D và là dung môi của nhiều vitamin (A, D, E, K, ...)
*
TP.HCM, Tháng 3 năm 2010
PHẦN A: SINH HỌC TẾ BÀO VÀ HÓA SINH
I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÁC CƠ THỂ SỐNG:
1.CÁC NGUYÊN TỐ SINH HỌC:
Tế bào cũng được cấu tạo từ các nguyên tố vốn có trong tự nhiên.
Tuy nhiên trong 92 nguyên tố có trong tự nhiên thì chỉ có 22 nguyên tố có trong các sinh vật.
Các nguyên tố được chia thành 3 nhóm dựa theo vai trò tham gia vào chất sống, tạo các chất hữu cơ, các ion hay chỉ có dấu vết. Trong đó:
Các nguyên tố tham gia cấu tạo chất hữu cơ như :N, O, C, H, P, S.
Các ion : K+, Na+, Mg++, Ca++, Cl
Các nguyên tố chỉ có dấu vết: Fe, Mn, Co, Cu, Zn, B, V, Al, Mo, I, Si
Trong cơ thể sinh vật C, H, O, N chiếm tới hơn 96% thành phần của tế bào (ngtố đa lượng), các nguyên tố khác có vết ít được gọi là vi lượng hay vi tố.
Vai trò chủ yếu của các nguyên tố trong cơ thể người:
- Oxygen (O) chiếm khoảng 65%, tham gia cấu tạo hầu hết các chất hữu cơ, phân tử nước và tham gia vào quá trình hô hấp.
-Carbon (C) chiếm khoảng 18%, có thể tạo liên kết với 4 nguyên tử khác, tạo khung chất hữu cơ.
-Hydrogen (H) chiếm khoảng 10%, là thành phần của nước và hầu hết các chất hữu cơ.
- Nitrogen (N) có khoảng 3%, tham gia cấu tạo các protein, acid nucleic.
-Calcium (Ca) có khoảng 1,5% là thành phần của xương và răng, có vai trò quan trọng trong co cơ, dẫn truyền xung thần kinh và đông máu.
-Phosphor (P) có khoảng 1%, giữ vai trò quan trọng trong chuyển hoá năng lượng, thành phần của acid nucleic...
-Kalium (K) (Potassium), có khoảng 0,4% là cation (ion+) chủ yếu trong tế bào, giữ vai trò quan trọng cho hoạt động thần kinh và co cơ.
- Sulfua (S) có khoảng 0,3%, có mặt trong thành phần của phần lớn protein.
-Natrium (Na) (Sodium), có khoảng 0,2% là cation chủ yếu trong dịch của mô, giữ vai trò quan trọng trong cân bằng chất dịch, trong dẫn truyền xung thần kinh.
-Magnesium (Mg) khoảng 0,1% là thành phần của nhiều hệ enzyme quan trọng, cần thiết cho máu và các mô.
-Chlor (Cl) khoảng 0,1%, là anion (ion-) chủ yếu của dịch cơ thể, có vai trò trong cân bằng nội dịch
-Sắt (Fe) (Ferrum) chỉ có dấu vết, là thành phần của hemoglobin, myoglobin và một số enzyme.
- Iod (I) - dấu vết là thành phần của hormone tuyến giáp
2. Các liên kết hoá học:
Liên kết hóa học là lực hút gắn 2 nguyên tử với nhau. Mỗi liên kết chứa một thế năng hóa học nhất định. Phụ thuộc vào số điện tử lớp ngoài cùng, các nguyên tử của một nguyên tố hình thành một số lượng đặc hiệu các liên kết với những nguyên tử của nguyên tố khác.
Có 2 loại liên kết hóa học chủ yếu là liên kết cộng hóa trị (được tạo ra do góp chung điện tử giữa các nguyên tử) và liên kết ion (Do điện tích khác dấu, các cation và các anion kết hợp với nhau nhờ liên kết ion. Liên kết ion khác với liên kết cộng hóa trị là không góp chung điện tử. Ví dụ : Na+ + Cl-= NaCl (muối ăn).
2. Các liên kết hoá học:
Liên kết Hydro và các tương tác yếu khác :
- Liên kết Hydro : Liên kết hyđro có xu hướng hình thành giữa nguyên tử có điện âm với nguyên tử Hydrogen gắn với Oxy hay Nitơ. Các liên kết Hydro có thể được tạo giữa các phần của một phân tử hay giữa các phân tử. Các liên kết Hydro yếu hơn liên kết cộng hóa trị 20 lần nhưng giữ vai trò rất quan trọng trong các hoạt động sống.
-Lực hút van der waals xảy ra khi các phân tử gần kề nhau do tương tác giữa các đám mây điện tử.
-Tương tác kỵ nước xảy ra giữa các nhóm của những phân tử không phân cực. Chúng có xu hướng xếp kề nhau và không tan trong nước như trường hợp các giọt dầu nhỏ tự kết nhau.
-Các liên kết Hydro, ion, lực Vanderwals yếu hơn liên kết cộng hóa trị nhiều nhưng chúng xác định tổ chức của các phân tử khác nhau trong tế bào, nhờ chúng các nguyên tử dù đã có liên kết cộng hóa trị trong cùng phân tử vẫn có thể tương tác lẫn nhau.
3. Cấu tạo hoá học & Chức năng SH của nước:
Trong bất kỳ cơ thể sinh vật nào nước cũng chiếm phần lớn, ở động vật có vú nước chiếm 2/3 trọng lượng cơ thể.
Nước là chất vô cơ đơn giản, có số lượng lớn trên hành tinh, nó có những tính chất lý hóa đặc biệt nên chiếm phần lớn chất sống và có lẽ sự sống bắt nguồn từ môi trường nước.
Về mặt hoá học phân tử nước có một nguyên tử Oxygen và hai hydrogen. Điện tích chung của phân tử nước trung họ̀a, nhưng các điện tử phân bố không đối xứng nên làm phân tử nước phân cực. Nhân của nguyên tử Oxygen kéo một phần các điện tử của Hydrogen làm cho vùng nhân trở nên hơi có điện tích âm ở hai góc, c̣n nhân của các nguyên tử Hydrogen trở nên hơi điện dương.
3. Cấu tạo hoá học & Chức năng SH của nước:
Do sự phân cực, hai phân tử nước ở kề nhau có thể tạo thành liên kết hydro. Các phân tử nước tập hợp lại thành mạng lưới nhờ các liên kết hydro. Bản chất dịnh vào nhau của các phân tử nước xác định phần lớn các tính chất đặc biệt của nó, như sức căng bề mặt, nhiệt năng cao, hấp thu nhiều nhiệt lượng, ít thay đổi nhiệt... Do bản chất phân cực, các phân tử nước tập hợp xung quanh các ion và các phân tử khác phân cực.
Các chất tham gia với các liên kết hydro của nước gọi là ưa nước và dễ hoà tan trong nước.
Các phân tử không phân cực làm đứt mạng lưới liên kết hydro của nước. Chúng là các phân tử kỵ nước. Các phân tử kỵ nước có thể đẩy các phân tử nước để đứng kề nhau.
Lượng nước trong cơ thể nhiều hay ít, tăng hay giảm tùy thuộc vào giai đoạn phát triển và trao đổi chất của sinh vật. Lúc còn non, nước chiếm tỷ lệ cao hơn lúc già. Nước cũng thay đổi trong các cơ quan khác nhau. Ví dụ : Ở chất xám nước chiếm 85% , chất trắng 75%, ở xương 20% và men răng chỉ có 10%.
3. Chức năng sinh học của nước:
Nước có vai trò hết sức quan trọng đối với cơ thể sống :
95% nước ở dạng tự do có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa và trao đổi chất trong tế bào, giữa tế bào và môi trường.
Các chất hóa học tan trong nước nhờ nước mà phân phối đều, chúng có cơ hội gặp nhau để rồi phản ứng với nhau. 5% nước ở dạng liên kết bằng các liên kết khác nhau hay kết hợp với các thành phần khác như protein ...
Khi nước trong tế bào giảm thấp xuống thì các hoạt động trong tế bào cũng bị giảm.
Nước có vai trò trong điều hòa nhiệt độ. Nước có nhiệt dung cao, hấp thu nhiều năng lượng nóng lên chậm, khi tỏa nhiệt cũng chậm làm nhiệt độ thay đổi không đột ngột. Nước làm cho môi trường ôn hòa -động vật và thực vật phát triển tạo môi trường ngoài và trong cho cơ thể.
Sức căng bề mặt của nước lớn do vậy nước mao dẫn từ đất lên cây. Hiện tượng này cũng giúp máu lưu thông trong cơ thể động vât.
Các đại phân tử trong tế bào:
4. Các Carbohydrate (glucide):
Các nguyên tố tạo thành gồm: C, H và O. Trong công thức của carbohydrate dù cho C bằng mấy thì tỷ lệ H và O luôn là 2:1 như trong phân tử nước.
Các phân tử carbohydrate rất khác nhau về kích thước.
Có 3 nhóm chính: đường đơn (monosaccharide), đường đôi (disaccharide) và đường phức (polysaccharide).
4.1. Các đường đơn (monosaccharide )
Đó là các glucide đơn giản có công thức chung (CH2O)n, số n dao động từ 3 đến 7.
Các đường đơn là các aldehyde hay ketone có thêm 2 nhóm hydroxyl hay nhiều hơn.
Đường đơn thường phân loại theo số cacbon có trong chúng. Đơn giản nhất là đường 3 carbon, gọi là triose như glyceraldehyde, dihydroxyacetone.
Trong mỗi nhóm các nguyên tử kết hợp với nhau có thể theo các cách khác nhau, thường hình thành các cấu trúc hóa học khác nhau dù là số nguyên tử C, H và O vẫn như nhau. Các dạng cấu trúc này được gọi là các đồng phân cấu trúc.
Một trong số các kiểu đồng phân có vai trò quan trọng cho hoạt động sống của tế bào đó là Glucose và Fructose.
Các nhóm aldehyde hay ketone của một gluxide có thể phản ứng với nhóm hydroxyl. Phản ứng này có thể xảy ra bên trong phân tử gluxide có n > 4 để tạo vòng 5 hay 6 nguyên tử cacbon. Các nguyên tử C trong trường hợp này đánh số thứ tự từ 1, 2, 3,... từ các đầu gần nhất với nhóm aldehyde hay ketone.
4.2. Các đường đôi ( disaccharide )
Hai đường đơn có thể gắn với nhau tạo thành đường kép (disaccharide) như:
Saccharose (đường ăn thông dụng -glucoseα 1,2 fructose),
Maltose (glucoseα 1,4 glucose), Maltose gồm 2 phân tử glucose kết hợp với nhau bởi mối liên kết glycosid. Trong cơ thể sống mối liên kết này hình thành qua một số bước, mỗi bước do 1 enzyme xúc tác.
Lactose (galactoseβ 1,4 glucose), thường có trong cơ thể sinh vật.
4.3. Các đường đa (polysaccharide)
Là các polymer được cấu tạo từ các đơn vị đường đơn (monomer) chủ yếu là glucose do có phân tử lớn. Ví dụ: tinh bột bao gồm nhiều trăm đơn vị glucose nối nhau.
Tinh bột là chất dự trữ của tế bào thực vật, glycogen là chất dự trữ của tế bào động vật. Nó có cấu trúc phân tử rất giống amylopectin nhưng phân nhánh mau hơn qua khoảng mỗi 8-12 đơn vị glucose (amylopectin 24-30 đơn vị).
Cellulose với số đơn vị glucose là 300-15000, không xoắn cuộn được mà như 1 băng duỗi thẳng tạo vi sợi.
4.4. Vai trò của carbohydrate trong SV:
Là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của sinh vật, thực vật tổng hợp nên các chất đường đơn, đường đôi và tinh bột.
Động vật ăn thực vật rồi chuyển glucide thực vật thành của nó và dự trữ ở dạng glycogen, glycogen khi cần thì biến đổi thành glucose. Glucose là nguồn năng lượng trực tiếp trong tế bào và cơ thể luôn có một lượng glucose ổn định.
Glucose khi bị thủy phân còn làm nguyên liệu để tổng hợp lipide.
Chức năng bảo vệ : cellulose cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Chitin cấu tạo nên vỏ các loài tiết túc, vỏ tôm.
Các glucide thường gắn với protein hay lipide thành glyco-protein, glycolipide tham gia vào cấu trúc màng tế bào.
5. Protein:
Protein chiếm một nửa các hợp chất C có trong cơ thể sống. Có các chức năng chuyên hóa rất khác nhau:
Protein có chứa các nguyên tố chính: C, H, O, N, S, P là một trong những đại phân tử lớn nhất trong tế bào, thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: enzyme, vận chuyển, các tiếp thể, hormone, vận động, bảo vệ, cấu trúc...
Các đơn phân của protein là các amino acid.
Trong phân tử protein có hai yếu tố cơ bản để quyết định vai trò của nó trong hoạt động chức năng đó là:
+ Bản chất của các amino acid trong phân tử protein dựa trên nhóm chuỗi bên của chúng.
+ Hình dạng của phân tử protein.
5.1. Các amino axit:
Có 20 loại amino acid khác nhau với công thức tổng quát:
Nguyên tử C trung tâm (gọi là Cα), nối với các nhóm H, -NH2 (nhóm amine mang tính kiềm), -COOH (nhóm carboxyl mang tính acid) và nhóm biến đổi gọi là nhóm -R (gốc bên) khác nhau cho mỗi amino acid.
Các nhóm H, NH2 và COOH là phần cố định của tất cả các amino acid. Các amino acid tồn tại chủ yếu trong tự nhiên có nhóm amine đứng ở bên trái trục, được gọi là amino acid dạng L. Dạng D-amino acid chi tồn tại riêng biệt, ví dụ trong thành tế bào vi khuẩn.
Các amino acid được chia thành 4 nhóm căn cứ vào các gốc R như trên.
Các axit amin với nhóm -R phân cực (không tích điện): asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine.
Các amino acid với nhóm -R kiềm (tích điện dương): lyzine, arginine, histidine.
Các amino acid với nhóm -R không phân cực: glycine, alanine, valine, leucine, isoleusine, proline, phenylalanine, methionine, triptophan. Sự có mặt với tỷ lệ lớn các amino acid này làm cho các protein không tan và ít hoạt tính.
5.2. Các nhóm -NH2 và -COOH
Các nhóm này quan trọng vì chúng có khuynh hướng phân ly khi hòa tan trong nước, làm cho các amino acid trở thành các ion lưỡng cực vì mỗi ion đều chứa COO(-) và NH3(+) trái dấu nhau.
-Nhóm -NH2 và -COOH có vai trò trong sự hình thành các liên kết peptid nối các amino acid với nhau để tạo thành chuỗi mạch. Trong đó nhóm COOH của amino acid này liên kết với nhóm NH2 của amino acid kế tiếp bằng cách cùng nhau loại đi một phân tử nước. Hai amino acid liên kết như vậy gọi là dipeptid, 3 amino acid gọi là tripeptid, nhiều amino acid liên kết thành chuỗi gọi là polypeptid. Trên thực tế có một sự biến đổi vô hạn về thứ tự các amino acid và người ta biết có vô vàn các cấu trúc polypeptid khác nhau. Ví dụ: Sự hình thành dipeptid
5.3. Cấu trúc các phân tử protein
Peptide là môt chuôi nối tiếp nhiêu amino acid (số lượng ít hơn 30).
Với số lượng amino acid lớn hơn, chuỗi đươc gọi là polypeptide. Mỗi polypeptide có hai đầu tận cùng, một đầu mang nhóm amine tự do, đâu kia mang nhóm carboxyl tự do.
Protein được dùng để chỉ đơn vi chức năng, nghĩa là một cấu trúc phức tạp trong không gian chứ không phải đơn thuân là một trình tự amino acid. Một protein có thể được hình thành từ nhiều chuỗi polypeptide. Người ta thường phân biệt cấu trúc của phân tử protein thành bốn bậc:
5.3.1. Cấu trúc bậc 1:
Cấu trúc bậc một Là trinh tự sắp xếp các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc này được giữ vững nhờ liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị). Vì mỗi một amino acid có gốc khác nhau, các gốc này có những đặc tính hóa học khác nhau, nên một chuỗi polypeptide ở các thời điểm khác nhau có nhưng đặc tính hóa học rất khác nhau.
5.3.2. Cấu trúc bậc 2
Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc được làm bền chủ yếu nhờ liên kết hydrogen được tạo thành giữa các liên kết peptide ở kề gần nhau, cách nhau những khoảng xác định. Do cấu trúc bậc 1 gấp khúc một cách ngẫu nhiên dưới các điều kiện sinh học vì các gốc R khác nhau tác động với nhau theo nhiều cách khác nhau nên cấu trúc bậc 2 xếp thành hai nhóm: xoắn α (α-helix) và lá phiến β.
Loại αhelix là sợi ở dạng xoắn ốc, cuốn xung quanh một trục, mỗi vòng xoắn có 3,6 gốc amino acid. Trong cấu trúc này có nhiều liên kết hydro với mức năng lượng nhỏ vì vậy nó đảm bảo tính đàn hồi sinh học.
5.3.2. Cấu trúc bậc 2
Phiến gấp nếp β : Là chuỗi polypeptid được gấp nếp nhiều lần và đưọc ổn định nhờ các liên kết hydro giữa các nguyên tử của các liên kết peptid trong đoạn kế nhau của chuỗi. Trong liên kết này các mạch đã được kéo căng ra -dễ gấp nếp nhưng rất dễ bị đứt khi kéo căng thêm.
Cả hai loại cấu trúc này đều tạo nên bởi liên kết hydro giữa các khu vực liên kết peptid của mạch. Nhóm biến đổi R không tham gia vào sự hình thành cấu trúc bậc 2. Cả hai chuỗi có thể cùng có mặt trong phân tử protein.
5.3.3. Cấu trúc bậc 3
Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong chuỗi polypeptide, là dạng cuốn lại trong không gian của toàn chuỗi polypeptide, tạo nên cấu trúc không gian ba chiều.
Cấu trúc bậc 3 đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của các nhóm R trong mạch polypeptit. Các gốc R phân cực hay ion hóa có khuynh hướng quay ra ngoài (ưa H2O) , các gốc R không phân cực có xu thế vùi vào trong (kỵ nước). Cấu trúc bậc 3 giữ được hằng định, bởi lực hút giữa các gốc phân cực hay ion hóa của nhóm chuỗi bên (R). Lực hút của các gốc trên với các phân tử H2O bao quanh hay giữa các liên kết hóa trị giữa các nhóm bên của chuỗi Trong nhiêu protein hinh câu có chứa các gốc cysteine, sự tạo thành các liên kết disulfite giưa các gốc cysteine ơ xa nhau trong chuôi polypeptide, làm cho chuôi bi cuôn lại đáng kê. Các liên kết khác, như liên kết Val der Waal, liên kết tinh điện, phân cực, ky nước và hydrogen giưa các mạch bên cua các gốc amino acid đêu tham gia làm bên cấu truc bậc 3, như protein hinh câu.
Cấu truc hinh câu cua protein đươc goi là cấu truc bậc ba, là cấu truc cua enzyme.
5.3.4. Cấu trúc bậc 4
Là tương tác không gian giữa các chuỗi của các phân tử protein gồm hai hay nhiều chuỗi polypeptide hình cầu .
Mỗi chuỗi polypeptide này được gọi là một “tiểu đơn vị”. Sự kết hợp giữa các phân tử này chủ yếu là do liên kết hydrogen và kỵ nước mà không có cầu disulfit hoặc bất kỳ liên kết hóa trị nào giữa các tiểu đơn vị..
Bằng cách này hai phân tử xác định có thể kết hợp với nhau tạo thành môt dimer. Hemoglobin là một điển hình của protein có cấu trúc bậc 4
5.4. Phân loại Protein: Có hai nhóm protein Ptotein thuần & Protein tạp
Protein thuần : gồm các protein được cấu trúc toàn từ các axit amin.
Protein tạp : gồm protein thuần + nhóm ngoài.
Ví dụ : lipoprotein gồm protein gắn với lipid glycoprotein gồm protein gắn với glucid Hb trong hồng cầu người là protein tạp (globin + Hem) Bốn chuỗi polypeptit hợp lại thành globin + Hem là nhóm ngoài.
5.5. Các tính chất của protein
Tính đặc trưng : đặc trưng bởi thành phần, số lượng, trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử.
Tính đa dạng
Tính ổn định tương đối. (Protein có khả năng biến tính và hồi tính).
5.6.Chức năng của protein : Protein có chức năng rất đa dạng
Vai trò xúc tác: Các enzyme là nhóm protein lớn nhất, có hàng nghìn enzyme khác nhau. Chúng xúc tác cho môi phản ứng sinh hóa nhất đinh. Môi môt bước trong trao đôi chất đêu đươc xuc tác bơi enzyme.
Vai trò cấu trúc: Protein là yếu tố cấu trúc cơ bản của tế bào và mô như protein màng, chất nguyên sinh, collagen và elastin-protein chủ yếu của da và mô liên kết; keratin -trong tóc, sừng, móng và lông...
Vai trò vận chuyển: Làm nhiệm vu vận chuyên chất đăc hiệu tư vi tri này sang vi tri khác, vi du vận chuyên O2 tư phôi đến các mô do hemoglobin hoăc vận chuyên acid beo tư mô dự trư đến các cơ quan khác nhơ protein trong máu là serum albumin.
Vai trò vận động: Môt số protein đưa lại cho tế bào khả năng vận đông,
Vai trò bảo vệ: Protein bảo vệ có môt vai tro lớn trong sinh hoc miễn dịch. Một nhóm protein bảo vệ khác là protein làm đông máu thrombin và fibrinogen, ngăn cản sự mất máu của cơ thể khi bi thương.
Vai trò dự trữ: Các protein là nguồn cung cấp các chất cân thiết được gọi là protein dự trữ.
Các chất có hoạt tính sinh học cao: Một số protein không thực hiện bất kỳ sự biến đổi hóa học nào, tuy nhiên nó điều khiển các protein khác thực hiện chức năng sinh hoc, điều hòa hoạt động trao đổi chất (insulin điều khiển nồng độ đường glucose trong máu).
6. Các chất xúc tác sinh học
Các chất xúc tác sinh học bao gồm các enzyme, vitamine, hormone. Chúng là những yếu tố vi lượng nhưng rất cần thiết, chúng hoạt động mạnh trong điều kiện nhẹ nhàng của cơ thể.
Enzyme có nhiệm vụ xúc tác cho các phản ứng sinh học.
Nhiều vitamine tham gia vào cấu tạo của enzyme nên cũng tham gia vào các hoạt động của enzyme.
Các hormone có tác dụng điều hòa chuyển hóa thông qua hoạt động của nó đối với enzyme.
Ba loại chất này có liên quan mật thiết với nhau.
6.1. Định nghĩa enzyme : Enzyme là các chất xúc tác sinh học có bản chất là protein. Chúng xúc tác các phản ứng với tính đặc hiệu và hiệu quả cao. Chúng là động lực của các phản ứng sinh học; là công cụ phân tử hiện thực hóa thông tin di truyền chứa trên DNA.
6.2. Cấu trúc cơ bản của enzyme: Tất cả các enzyme đều là các protein viên (hình cầu). Nói chung cũng như protein, enzyme có cấu trúc rất phức tạp. Mỗi enzyme đều có 1 trung tâm hoạt động. Trung tâm được mô tả như một khe mà phân tử cơ chất có thể lấp vào. Một số amino acid có nhóm R tham gia cấu tạo nên trung tâm hoạt động. Các amino acid tham gia vào trung tâm hoạt động không xếp kề nhau trong mạch polypeptid.
6.3. Phương thức hoạt động của enzyme
Mỗi enzyme có một cấu hình lập thể xác định và nó ăn khớp với các phần tử phản ứng hay các cơ chất. Đầu tiên là sự hình thành phức hợp enzyme -cơ chất.
Mỗi phân tử enzyme có một trung tâm hoạt động, trong quá trình chuyển động của enzyme và cơ chất, khi chúng va chạm đúng hướng với nhau thì cơ chất được bám tạm thời vào vị trí trung tâm hoạt động.
Enzyme và cơ chất tương tác với nhau để phản ứng xảy ra trong cơ chất, tạo ra các sản phẩm thích hợp rồi chúng rời ra khỏi trung tâm hoạt động của enzyme -từ đó enzyme được tự do để tiếp tục liên kết với cơ chất mới. Cơ chế hoạt động này được mô tả như "khóa" và "chìa".
Enzyme thường hoạt động một cách đặc hiệu, một enzyme thường chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định với một cơ chất nhất định.
Người ta phân ra hai loại enzyme - theo tính chất tương đối : . Enzyme có bản chất protein thuần- chúng đều là các enzyme thủy phân. . Enzyme có bản chất protein tạp-trong đó có hai loại: enzyme có nhóm ngoại gắn chặt (cytocrom) và enzyme có nhóm ngoại dễ tách (như coenzyme).
Mô hình hoạt động của enzim
7. Các chất lipid
Lipid gồm các chất như dầu, mỡ có tính nhờn không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như ether, chlorophorm, benzene, rượu nóng.
Được tạo nên từ C, H, O nhưng chúng có thể chứa các nguyên tố khác như P hay N. Chúng khác với carbohydrate ở chỗ chứa O với tỷ lệ ít hơn hẳn.
Hai nhóm lipid quan trọng đối với sinh vật là: nhóm có nhân glycerol và nhóm có nhân sterol. Các nhân này kết hợp với các acid béo và các chất khác nhau để tạo thành nhiều loại lipid khác nhau.
7.1.Các acid béo: là các acid hữu cơ có mạch hydrocacbon no như acid palmitic: CH3(CH2)14-COOH, acid stearic: CH3-(CH2)16-COOH, hoặc có mạch hydrocarbon không no (có nối đôi) như acid oleic: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.
7.2.Glycerid: còn gọi là mỡ trung tính. Do sự kết hợp của một phân tử glycerol với 3 phân tử acid béo (triglycerid). Sáp ong là một loại glycerid.
7.3. Phospholipid: Là những lipid được tạo nên do sự kết hợp của hai nhóm -OH của một phân tử glycerol với 2 phân tử acid béo, còn nhóm OH thứ ba gắn với 1 phân tử H3PO4 . Tiếp theo phosphate lại gắn với các nhóm nhỏ khác phân cực (rượu).
Các phân tử phospholipid có 1 đầu ưa nước và đuôi kỵ nước. Đầu ưa nước phân cực chứa acid phosphoric. Đuôi kỵ nước không phân cực gồm các chuỗi bên của các acid béo. Các phospholipid và glycolipid tạo nên lớp màng lipid đôi là cơ sở của tất cả màng tế bào.
7.4. Các lipid khác:
Các steroid và polyisoprenoid được coi là các lipid theo tính không hoà tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Cả hai đều gồm các đơn vị nhỏ là isoprene.
Steroid là este do sự kết hợp của một phân tử rượu với acid béo. Quan trọng nhất là cholesterol thường gặp trong cấu trúc màng tế bào, testosterol là hormone sinh dục đực...
7.5.Vai trò của Lipid
Các lipid giữ vai trò quan trọng trong tế bào, là nguồn dự trữ dài hạn của sinh vật như lớp mỡ dưới da, quanh phủ tạng.
Các phospholipid và cholesterol là thành phần chủ yếu của các màng tế bào. Chống mất nhiệt và cách nhiệt
Lipid còn là thành phần của một số vitamin như vitamin D và là dung môi của nhiều vitamin (A, D, E, K, ...)
*
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Lê Huân
Dung lượng: |
Lượt tài: 0
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)