Chương I. Thành phần
hóa học của tế bào
I. Thành phần nguyên tố
+ Trong 92 nguyên tố hóa
học có trong tự nhiên thì có khoảng 25 đến 30 nguyên tố cần thiết cho sự sống.
Dựa vào hàm lượng các nguyên tố trong tế bào người ta chia thành 2 nhóm nguyên
tố là nguyên tố đa lượng và nguyên tố vi lượng
Nhóm nguyên tố
|
Hàm lượng
|
Vai trò
|
Ví dụ
|
Đa lượng (đại lượng)
|
Lớn hơn 0,01% khối lượng
khô của tế bào
|
Cấu tạo nên các đại
phân tử hữu cơ là những thành phần xây dựng nên cấu trúc tế bào
|
C, H, O, N, S, P, Ca,
Na, K, Mg....
|
Vi lượng
|
Nhỏ hơn 0,01% khối lượng
khô của tế bào
|
- Hoạt hóa các enzym
- Tham gia cấu tạo nên
một số hợp chất cơ – kim
|
Cu, Zn, Mo, Mn, Fe....
|
+ C, H, O, N được coi là
những nguyên tố hóa học chủ yếu của sự sống vì chúng chiếm tỷ lệ cao tuyệt đối
so với các nguyên tố khác. Trong đó, C được coi là nguyên tố quan trọng nhất vì
mỗi nguyên tử C có thể hình thành được 4 liên kết hóa học với các nguyên tử
khác, tạo nên tính đa dạng vô cùng lớn cho các bộ khung cacbon, làm cơ sở cho
tính đa dạng cho các hợp chất hữu cơ. Sự đa dạng của các hợp chất hữu cơ là cơ
sở cho sự hình thành sự sống.
II. Thành phần hợp chất
1. Các hợp chất vô cơ
Trong các hợp chất vô cơ,
nước được coi là hợp chất quan trọng nhất đối với sự sống
+ Cấu trúc của phân tử nước:
Mỗi phân tử nước được cấu tạo gồm 2 nguyên tử H liên kết với một nguyên tử O bằng
liên kết cộng hóa trị. Do cặp electron dùng chung bị lệch về phía oxi nên vùng
gần nguyên tử O tích điện âm, vùng gần nguyên tử H tích điện dương, làm cho
phân tử nước có tính phân cực.
+ Các đặc tính lí hóa của
nước: Bốn trong số các đặc tính của nước tạo thuận lợi cho sự sống là:
o
Tính liên kết: Tính phân cực của nước giúp cho
các phân tử nước có thể liên kết với nhau và liên kết với các phân tử phân cực
khác.
o
Khả năng ổn định nhiệt độ: Nước có thể thu hay tỏa
ra một lượng nhiệt lớn mà ít thay đổi nhiệt độ của khối nước.
o
Nở ra khi đông đặc: Nước đá nổi trên nước lỏng
vì các liên kết H làm cho mật độ phân tử thưa hơn.
o
Linh hoạt như một dung môi: Nước có khả năng hòa
tan rất nhiều chất khác nhau
+ Vai trò của nước: Nước
có nhiều vai trò khác nhau đối với sự sống
o
Là dung môi hòa tan các chất và là môi trường xảy
ra các phản ứng hóa sinh trong tế bào và cơ thể
o
Là nguyên liệu cho các phản ứng hóa sinh trong tế
bào
o
Tham gia điều hòa nhiệt độ tế bào và cơ thể
o
Nước liên kết có vai trò bảo vệ hệ keo nguyên
sinh trong tế bào
2. Các hợp chất hữu cơ
+ Đại phân tử hữu cơ:
Trong tế bào, có 4 loại đại phân tử hữu cơ là: Hydratcabon, lipit, protein và
axit nucleic.
+ Ba trong 4 loại đại
phân tử hữu cơ (Hydratcabon, protein và axit nucleic) được cấu tạo theo nguyên
tắc đa phân, mỗi phân tử gồm nhiều phân tử nhỏ (đơn phân) liên kết với nhau tạo
thành. Các hợp chất này được gọi chung là các polyme
+ Sự tổng hợp và phân giải
các polyme trong tế bào:
-
Trong tế bào, các polyme được tổng hợp nhờ phản ứng
trùng ngưng giữa các đơn phân (Monome) với nhau. Trong phản ứng trùng ngưng,
các đơn phân được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị và loại đi một
phân tử nước.
-
Các polyme có thể bị phân hủy tạo thành các
monome thông qua phản ứng ngược lại với phản ứng trùng ngưng, gọi là phản ứng
thủy phân
a. Cacbonhydrat
+ Cacbonhydrat bao gồm đường
và các polyme của đường
a1. Đường đơn (Mono Saccharit)
+ Đường đơn thường có
công thức phân tử là bội số của CH2O
+ Đường đơn được phân loại
dựa vào:
-
Vị trí nhóm chức cacbonyl (C=O): đường aldose và
đường ketose
-
Số nguyên tử C trong khung cacbon: Triose,
pentose, hexose...
+ Loại đường đơn phổ biến
nhất là glucose (C6H12O6)
+ Đường đơn có vai trò là
nguồn nhiên liệu cho tế bào và là vật liệu cấu trúc nên các đại phân tử hữu cơ
như đường đa, axit nucleic...
a2. Đường đôi (Disaccharit)
+ Đường đôi được hình
thành khi hai phân tử đường đơn liên kết với nhau và loại một phân tử nước.
Liên kết giữa các đường đơn gọi là liên kết Glycosid
+ Đường đôi chủ yếu được
dùng làm đường vận chuyển trong cây (Saccarose)
a3. Đường đa (Polysaccharit)
+ Là các phân tử được cấu
tạo từ hàng ngàn phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosid
+ Dựa vào chức năng người
ta chia đường đa thành các loại
-
Polysaccharit dự trữ: Gồm tinh bột và glycogen,
được cấu tạo từ các đơn phân glucose liên kết với nhau bằng liên kết α1- 4 và α
1 – 6 Glycosid.
-
Polysaccharit cấu trúc: Gồm Cenllulose và Chitin,
được cấu tạo từ các đơn phân glucose liên kết với nhau bằng liên kết β1 – 4
Glycosid.
+ Chức năng của
polysaccharit: Tinh bột là chất dự trữ năng lượng của thực vật, glycogen là chất
dự trữ năng lượng của động vật. Xenlulo là vật liệu cấu trúc thành tế bào thực
vật, Chitin là vật liệu cấu trúc thành tế bào nấm và bộ xương ngoài của động vật
chân khớp.
b. Lipit
+ Lipit là nhóm các hợp
chất hữu cơ có đặc điểm chung là kị nước.
+ Lipit là đại phân tử hữu
cơ không có cấu trúc polyme. Thuộc hợp chất lipit gồm: Dầu, mỡ; photpholipit và
steroit.
b1. Dầu, mỡ (Triglyxerit)
+ Thành phần cấu tạo: 1
phân tử glyxerol liên kết với 3 axit béo bằng liên kết este
-
Trong các phân tử mỡ, các axit béo có gốc
hydrocacbon bão hòa, do đó, ở nhiệt độ phòng, mỡ tồn tại ở trạng thái rắn
-
Trong các phân tử dầu, các axit béo có gốc
hydrocacbon chưa bão hòa, chứa một hoặc một số liên kết đôi, do đó, ở nhiệt độ
phòng, dầu tồn tại ở dạng lỏng
Cấu trúc phân tử mỡ(A) và dầu (B) (Nguồn: Campbell&Reece)
b2. Photpholipit
+ Cấu tạo: Gồm một phân tử
glycerol liên kết với 2 axit béo và 1 nhóm photphat. Nhóm photphat có thể liên
kết với các chất ưa nước khác
Các gốc axit béo có tính
kị nước, đầu photphat và các thành phần liên kết với nó có tính ưa nước, do đó,
phân tử photpholipit có tính lưỡng cực, gồm một đầu ưa nước và hai đuôi kị nước
+ Chức năng: Photpholipit
là thành phần cơ bản cấu tạo nên tất cả các loại màng sinh học.
b3. Steroit
+ Cấu trúc: Steroit là loại lipit đặc trưng
bởi một khung cacbon chứa 4 vòng nối với nhau
+ Các loại streoit phổ biến:
Cholesterol, Testotteron, Estrogen...
+ Chức năng của steroit:
Các steroit có nhiều chức năng khác nhau: Cholesterol là thành phần cấu tạo của
màng tế bào động vật, Testotteron, Estrogen là các hoocmon sinh dục ở động vật
và người...
3. Protein
+ Protein là đại phân tử
hữu cơ được cấu tạo theo nguyên tăc đa phân, đơn phân là 20 loại axit amin
+ Mỗi axit amin được cấu
tạo gồm một nhóm COOH, một nhóm NH2, một nguyên tử H và một gốc R
cùng liên kết với một nguyên tử C (gọi là Cacbon α). Các axit amin khác nhau bởi
gốc R.
+ Phân tử protein có 4 bậc
cấu trúc:
-
Cấu trúc bậc 1: Là trình tự các axit amin trên
chuỗi polipeptit, được hình thành do các axit amin liên kết với nhau bằng liên
kết Peptit. Mỗi chuỗi polipeptit có
một trình tự các axit amin đặc trưng.
-
Cấu trúc bậc 2: Được hình thành do cấu trúc bậc
1 cuộn xoắn α hoặc gấp nếp β
-
Cấu trúc bậc 3: Được hình thành do sự tương tác
giữa các gốc R khác nhau tạo nên hình dạng không gian ba chiều của phân tử
-
Cấu trúc bậc 4: Được hình thành do sự liên kết
giữa hai hay nhiều chuỗi polipeptit giống nhau hoặc khác nhau.
+ Mỗi phân tử protein có
một hình thù không gian đặc trưng, hình thù không gian của protein quy định chức
năng sinh học của nó. Khi hình thù không gian của protein bị thay đổi thì
protein mất chức năng, hiện tượng này được gọi là sự biến tính protein. Các tác nhân vật lí, hóa học như nhiệt độ, pH
của môi trường có thể gây ra sự biến tính protein.
Loại
protein
|
Chức
năng
|
Ví
dụ
|
Protein enzym
|
Xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng
hóa học
|
Các enzym tiêu hóa
|
Protein cấu trúc
|
Cấu trúc nên các bộ phận của tế bào
|
Các sợi tơ, sợi colagen và elastin
trong mô liên kết của động vật, keratin trong da,
lông, sừng, móng....
|
Protein dự trữ
|
Dự trữ axit amin
|
Ovalbumin trong lòng trắng trứng,
casein trong sữa, protein dự trữ trong hạt
|
Protein vận chuyển
|
Vận chuyển các chất
|
Hemoglobin, các protein vận chuyển
|
Protein hoocmon
|
Điều hòa các hoạt động sinh lí của
cơ thể
|
Insulin
|
Protein thụ thể
|
Tiếp nhận các kích thích hóa học
|
Các thụ thể trên màng tế bào thần
kinh
|
Protein co rút và vận động
|
Vận động
|
Actin và Miosin trong tế bào cơ,
protein trong lông và roi
|
Protein bảo vệ
|
Bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh
|
Kháng thể chống lại vi khuẩn và vi
rút
|
c. Axit nucleic
+ Axit nucleic là đại
phân tử hữu cơ được cấu tạo từ 4 loại đơn phân là các nucleotit.
+ Mỗi đơn phân của axit
nucleic gồm có 3 thành phần: Đường pentose, nhóm photphat và base nitơ
Cấu trúc của một
nucleotit
+ Có hai loại axit
nucleic là ADN và ARN.
c1. ADN
+ ADN được cấu tạo từ các
đơn phân là 4 loại nucleotit: A, T, G, X
+ Trong nucleotit của ADN:
-
Đường pentose là là đường Deoxiribose C5H10O4
-
Base nitơ là một trong 4 loại: A, T, G, X
+ Cấu trúc của ADN:
-
Các nucleotit liền kề liên kết với nhau bằng
liên kết photphodieste tạo thành chuỗi polinucleotit.
Liên kết Photphodieste được hình thành do nhóm OH ở vị trí cacbon 3’ của
nucleotit này với nhóm photphat ở vị trí cacbon 5’ của nucleotit kia.
-
Mỗi phân tử ADN bao gồm hai chuỗi polinucleotit
chạy song song, ngược chiều. Các nucleotit trên hai chuỗi liên kết với nhau
theo nguyên tắc bổ sung: A của mạch
này liên kết với T của mạch kia và ngược lại bằng 2 liên kết hidro; G của mạch
này liên kết với X của mạch kia và ngược lại bằng 3 liên kết hidro.
-
Hai mạch của phân tử ADN xoắn theo chiều từ trái
sang phải với chu kì xoắn là 34A0, đường kính vòng xoắn là 20A0
tạo nên cấu trúc xoắn kép
-
Mỗi phân tử ADN có một trình tự nucleotit đặc
trưng.
+ Chức năng của ADN: Lưu
giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền
c2. ARN
+ ARN được cấu tạo từ các
đơn phân là 4 loại nucleotit: A, U, G, X
+ Trong mỗi nucleotit của
ARN:
-
Đường pentose là đường Ribose C5H10O5
-
Base nitơ là một trong 4 loại: A, U, G, X
+ Cấu trúc: Mỗi phân tử
ARN gồm mỗi chuỗi polinucleotit
+ Chức năng:
-
mARN: Mang thông tin quy định cấu trúc protein
được lấy từ ADN đến ribosome để tổng hợp protein.
-
tARN: Vận chuyển các axit amin đến ribosome để tổng
hợp protein
-
rARN: Tham gia cấu tạo nên ribosome, là bào quan
tổng hợp protein
TỔNG
HỢP VỀ CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC ĐẠI PHÂN TỬ HỮU CƠ TRONG TẾ BÀO
Đại
phân tử hữu cơ
|
Đơn
vị cấu trúc
|
Phân
loại
|
Chức
năng
|
Cacbonhydrat
|
Đường đơn
|
Đường đơn:
Glucose, galactose,
fructose
|
Cung cấp năng lượng; nguồn cacbon để tổng hợp
các phân tử khác hoặc cấu tạo nên đường đa
|
Đường đôi:
Saccarose, lactose
|
|||
Đường đa:
+ Xenlulo (thực vật)
+ Tinh bột (thực vật)
+ Glycogen (động vật)
+ Kitin (động vật và nấm)
|
+ Cấu tạo thành tế bào thực vật
+ Dự trữ glucose
+ Dự trữ glucose
+ Cấu tạo bộ xương ngoài và thành tế bào nấm
|
||
Lipit
|
 |
Triglyxerit: (Dầu, mỡ)
Glyxerol + 3 axit béo
|
Nguồn năng lượng quan trọng
|
 |
Photpholipit:
Nhóm photphat + 2 axit béo
|
Cấu tạo màng sinh học
|
|
 |
Steroit: 4 vòng dính nhau và liên kết với
các nhóm chức
|
+ Tham gia cấu tạo màng tế bào
(Cholesteron)
+ Điều hòa các hoạt động sinh lí của cơ thể
(Hoocmon)
|
|
Protein
|
 20 loại axit amin |
+ Enzym
+ Protein cấu trúc
+ Protein dự trữ
+ Protein vận chuyển
+ Hoocmon
+ Protein thụ thể
+ Protein vận động
+ Protein bảo vệ
|
+ Xúc tác các phản ứng
+ Cung cấp vật liệu cấu trúc
+ Dự trữ axit amin
+ Vận chuyển các chất
+ Điều hòa các hoạt động sinh lí
+ Nhận các tín hiệu
bên ngoài tế bào
+ Tham
gia vào sự vận động của tế bào
+ Chống
lại các tác nhân gây bệnh
|
Axit nucleic
|
|
ADN:
- Đường: Deoxiribose
- Base nitơ: A, T, G, X
- Thường có mạch kép
|
Lưu giữ thông tin di truyền
|
ARN:
- Đường: Ribose
- Base nitơ: A, U, G, X
- Thường có mạch đơn
|
Tham gia vào quá trình tổng hợp protein
|
SƠ
ĐỒ CÁC KHÁI NIỆM
hay lắm thầy ơi
Trả lờiXóaNhận xét này đã bị quản trị viên blog xóa.
Trả lờiXóa