LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "đề cương tế bào học": http://123doc.vn/document/558759-de-cuong-te-bao-hoc.htm
của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.
Khi đông lạnh dưới 4°C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác
mở.
Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion
như axít, rượu và muối đều dễ tan trong nước. Tính hòa tan của nước đóng vai trò rất quan
trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra trong dung dịch nước.
Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất
pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện
chạy qua.
Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ. Ở 7
pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH
-
) cân bằng với hàm lượng của hydronium
(H
3
O
+
). Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứng như một chất
kiềm:
HCl + H
2
O ↔ H
3
O
+
+ Cl
-
Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit:
NH
3
+ H
2
O ↔ NH
4
+
+ OH
-
Nước trong đời sống
Cuộc sống trên Trái Đất bắt nguồn từ trong nước. Tất cả các sự sống trên Trái Đất đều phụ
thuộc vào nước và vòng tuần hoàn nước.
Nước có ảnh hưởng quyết định đến khí hậu và là nguyên nhân tạo ra thời tiết. Năng lượng
mặt trời sưởi ấm không đồng đều các đại dương đã tạo nên các dòng hải lưu trên toàn cầu.
Dòng hải lưu Gulf Stream vận chuyển nước ấm từ vùng Vịnh Mexico đến Bắc Đại Tây
Dương làm ảnh hưởng đến khí hậu của vài vùng châu Âu.
Nước là thành phần quan trọng của các tế bào sinh học và là môi trường của các quá trình
sinh hóa cơ bản như quang hợp.
Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên Trái Đất có vào
khoảng 1,38 tỉ km³. Trong đó 97,4% là nước mặn trong các đại dương trên thế giới, phần
còn lại, 2,6%, là nước ngọt, tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đóng ở hai cực và trên
các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước trên toàn thế giới (hay 3,6 triệu km³) là có thể sử dụng làm
nước uống. Việc cung cấp nước uống sẽ là một trong những thử thách lớn nhất của loài
người trong vài thập niên tới đây. Nguồn nước cũng đã là nguyên nhân gây ra một trong
những cuộc chiến tranh ở Trung Cận Đông.
Nước được sử dụng trong công nghiệp từ lâu như là nguồn nhiên liệu (cối xay nước, máy
hơi nước, nhà máy thủy điện), là chất trao đổi nhiệt.
Nhà triết học người Hy Lạp Empedocles đã coi nước là một trong bốn nguồn gốc tạo ra vật
chất (bên cạnh lửa, đất và không khí). Nước cũng nằm trong Ngũ Hành của triết học cổ
Trung Hoa.
Vai trò của nước đối với tế bào
Trong tế bào, nước phân bố chủ yếu ở chất nguyên sinh. Nước là dung môi phổ biến nhất,
là môi trường khuếch tán và môi trường phản ứng chủ yếu của các thành phần hoá học
trong tế bào. Nước còn là nguyên liệu cho các phản ứng sinh hoá trong tế bào. Do có khả
năng dẫn nhiệt, toả nhiệt và bốc hơi cao nên nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình
trao đổi nhiệt, đảm bảo sự cân bằng và ổn định nhiệt độ trong tế bào nói riêng và cơ thể nói
chung. Nước liên kết có tác dụng bảo vệ cấu trúc của tế bào.
Trong số các nguyên tố có trong tự nhiên thì có nhiều nguyên tố tham gia cấu tạo nên cơ
thể sống (C, H, O, N, S, P…). Căn cứ vào lượng chứa mỗi nguyên tố trong tế bào mà
người ta chia thành các nguyên tố đa lượng (lớn hơn 0,01%) và các nguyên tố vi lượng
(nhỏ hơn 0,01%). Các nguyên tố C, H, O, N là các nguyên tố chủ yếu trong tế bào.
Nước là thành phần chủ yếu trong mọi tế bào và cơ thể sống. Do phân tử nước có tính phân
cực nên nước có những đặc tính hoá – lí đặc biệt làm cho nó có vai trò rất quan trọng đối
với sự sống (dung môi hoà tan các chất, môi trường khuếch tán và phản ứng, điều hoà
nhiệt…)
- Cacbohidrat: Đường đơn, đường đôi, đường đa( cấu tạo,tính vật lý, tính chất
hóa học, vai trò).
Đường đơn
Từ các polyalcol có từ 3C đến 7C bị khử hyđro sẽ tạo ra các phân tử đường đơn tương
ứng. Tuỳ theo vị trí khử H
2
sẽ tạo ra 2 dạng đường:
- Nếu khử H
2
tại C
1
sẽ cho đường dạng aldose.
- Nếu khử H
2
tại C
2
sẽ cho đường dạng catose.
Trong nguyên tử đường đơn có chứa các nguyên tử C bất đối nên có các dạng đồng phân
lập thể. Số lượng đồng phân lập thể được tính bằng công thức A = 2
n
. Trong đó: A là số đồng
phân, n là số lượng nguyên tử C bất đối có trong phân tử.
Người ta qui định lấy vị trí nhóm OH của nguyên tử C bất đối ở xa nhóm định chức nhất
để phân thành 2 nhóm đồng phân:
- Nếu tại C bất đối đó nhóm OH quay phía phải thì phân tử đó thuộc đồng phân D.
- Nếu tại C bất đối đó nhóm OH quay phía trái thì phân tử đó thuộc đồng phân L.
Đa số các phân tử đường có 5C trở lên ở trong dung dịch đều có cấu trúc dạng vòng. Có
2 loại vòng: vòng 5 cạnh và vòng 6 cạnh.
Khi hình thành cấu trúc dạng vòng làm xuất hiện thêm một nguyên tử C bất đối mới sẽ
xuất hiện dạng đồng phân mới. Nhóm OH tạo ra này gọi là nhóm OH - glucozid. Nếu nhóm
OH - glucozid quay lên trên thì có dạng đồng phân β, nếu nhóm OH - glucozid quay xuống
dưới thì tạo ra dạng đồng phân α.
Trong tế bào có nhiều loại monosaccharide khác nhau, trong đó có một số loại khá phổ
biến:
- Triose: aldehyl - glyceric, dioxiaceton.
- Tetraose: erytrose
- Pentose: ribose, ribulose, xilulose
- Cetose: cedoheptulose.
Disaccharide
Disaccharide là đường đôi do 2 đơn vị monosaccharide liên kết với nhau tạo thành. Liên
kết giữa 2 monosaccharide là liên kết glucozid. Có nhiều loại disaccharide tồn tại trong tế bào.
Trong đó, phổ biến nhất là maltose, saccharose, lactore.
- Maltose là loại đường đôi do 2 phân tử α.D.glucose liên kết với nhau bằng liên kết (1 - 4)
glucozid.
Maltose là thành phần trung gian cấu trúc nên tinh bột và cũng là sản phẩm phân huỷ
tinh bột hay glycogen không hoàn toàn.
- Saccharose là loại đường đôi do phân tử α.D.glucose ngưng tụ với phân tử β.D.fructose tạo
nên. Hai monosaccharide này liên kết với nhau bằng liên kết (1α - 2β) glucozid tạo nên:
Saccharose là đường đơn phổ biến ở thực vật, có nhiều trong mô dự trữ của nhiều nhóm
cây như mía, củ cải đường.
- Lactose là loại đường đôi do phân tử β.D.galactose ngưng tụ với phân tử α.D.glucose tạo
nên. Liên kết giữa 2 monosaccharide này là liên kết (1- 4) glucozid:
Lactose có rất nhiều trong cơ thể động vật, đặc biệt là trong sữa.
Polysaccaride
Polysaccharide là các gluxit phức với phân tử rất lớn gồm nhiều đơn vị monosaccharide
liên kết với nhau tạo nên.
Polysaccharide không có vị ngọt như monosaccharide hay disaccharide, không tan trong
nước mà chỉ tạo dung dịch keo. Đây là nhóm chất hữu cơ phổ biến và có khối lượng lớn nhất
trên trái đất. Polysaccharid rất đa dạng về chủng loại. Trong cơ thể sinh vật có rất nhiều loại
polysaccharide khác nhau, trong đó phổ biến nhất là tinh bột, glycogen, cellulose.
Tinh bột
Tinh b t là ch t d tr r t ph bi n th c v t. Có nhi u trong các mô dộ ấ ự ữ ấ ổ ế ở ự ậ ề ự
tr nh h t, c . Tinh b t không ph i là đ n ch t mà là h n h p các chu iữ ư ạ ủ ộ ả ơ ấ ỗ ợ ỗ
th ng các phân t amylose và chu i phân nhánh là amilopectin. T l 2 ẳ ử ỗ ỷ ệ
nhóm ch t này trong tinh b t quy t đ nh các tính ch t lý - hoá c a ấ ộ ế ị ấ ủ
chúng, quy t đ nh ch t l ng c a chúng (đ d o, đ n )ế ị ấ ượ ủ ộ ẻ ộ ở
* Amylose. Amylose là polysaccharide đ c t o nên t các phân t ượ ạ ừ ử
α.D.glucose. Các α.D.glucose liên k t v i nhau b ng liên k t (1ế ớ ằ ế α - 4)
glucozid t o nên chu i polysaccharide. M i liên k t glucozit đ c t o ra ạ ỗ ố ế ượ ạ
s lo i m t phân t Hẽ ạ ộ ử 2O. Do ch có lo i liên k t (1ỉ ạ ế α - 4) glucozid c u t o ấ ạ
nên amylose nên phân t amylose có c u trúc m ch th ng.ử ấ ạ ẳ
Amylose đ c t o ra t 5000 - 1000 phân t ượ ạ ừ ử α.D.glucose (có khi ch ỉ
kho ng 250 - 300 phân t ). Chu i phân t glucose xo n l i v i nhau ả ử ỗ ử ắ ạ ớ
theo hình xo n lò xo. S hình thành d ng xo n do hình thành các liên ắ ự ạ ắ
k t hyđro gi a các glucose t o ra. M i vòng xo n có 6 đ n v glucose và ế ữ ạ ỗ ắ ơ ị
đ c duy trì b i liên k t hyđro v i các vòng xo n k bên.ượ ở ế ớ ắ ề
Kho ng không gian gi a các xo n có kích th c phù h p cho m t s ả ữ ắ ướ ợ ộ ố
phân t khác liên k t vào, ví d nh iod. Khi phân t iod liên k t vào ử ế ụ ư ử ế
vòng xo n s làm cho các phân t glucose thay đ i v trí chút ít và t o ắ ẽ ử ổ ị ạ
nên ph c màu xanh đ c tr ng.ứ ặ ư
D ng xo n c a amylose ch t o thành trong dung d ch và nhi t đ ạ ắ ủ ỉ ạ ị ở ệ ộ
th ng. Khi nhi t đ cao chu i xo n s b du i th ng ra và không có ườ ở ệ ộ ỗ ắ ẽ ị ỗ ẳ
kh n ng liên k t v i các phân t khác.ả ă ế ớ ử
1 đo n amyloseạ
* Amylopectin.Amylopectin có c u t o ph c t p h n. Tham gia c u t o ấ ạ ứ ạ ơ ấ ạ
amylopectin có kho ng 500.000 đ n 1 tri u phân t ả ế ệ ử α.D.glucose liên k tế
v i nhau. Trong amylopectin có 2 lo i liên k t:ớ ạ ế
- Liên k t (1ế α - 4) glucozid t o m ch th ng.ạ ạ ẳ
- Liên k t (1ế α - 6) glucozid t o m ch nhánh.ạ ạ
C kho ng 24 - 30 đ n v glucose trên m ch s có m t liên k t (1ứ ả ơ ị ạ ẽ ộ ế α - 6)
glucozid đ t o m ch nhánh. Trên m ch nhánh c p 1 l i hình thành ể ạ ạ ạ ấ ạ
m ch nhánh c p 2, c nh v y phân t amylopectin phân nhánh nhi u ạ ấ ứ ư ậ ử ề
c p r t ph c t p.ấ ấ ứ ạ
Trong tinh b t t l amylopectin chi m kho ng 80%, còn amylose chi mộ ỷ ệ ế ả ế
20%. T l này thay đ i các nhóm sinh v t khác nhau.ỷ ệ ổ ở ậ
Tinh b t là nguyên li u d tr trong th c v t. ây là d ng d tr thích ộ ệ ự ữ ự ậ Đ ạ ự ữ
h p nh t vì tinh b t không có kh n ng th m qua màng t bào nên ợ ấ ộ ả ă ấ ế
không th th t thoát ra kh i t bào.ể ấ ỏ ế
Glycogen
Glycogen là polysaccharide dự trữ ở động vật, đó là tinh bột ở động vật. Cấu trúc của
glycogen giống tinh bột nhưng mức độ phân nhánh nhiều hơn ở tinh bột, cứ khoảng 8 - 12 đơn
vị glucose đă có một liên kết (1α - 6) glucozid để tạo nhánh mới.
Ở động vật và người, glucogen được dự trữ chủ yếu ở gan. Sự phân huỷ và tổng hợp glycogen
được hệ thống các hoocmon điểu khiển một cách chặt chẽ để điều hoà sự ổn định lượng
glucose trong máu luôn là hằng số 1%.
Cellulose
Trong các hợp chất hữu cơ có trong cơ thể sinh vật thì cellulose có tỷ lệ cao hơn cả. Nó
là thành phần chính của thành tế bào thực vật.
Cũng như amylose, amylopectin, cellulose là chất trùng hợp từ nhiều đơn phân. Thành phần
đơn phân của cellulose là β.D.glucose. Các phân tử β.D.glucose liên kết với nhau bằng liên kết
(1β - 4) glucozid thay nhau 1 "sấp" và 1 "ngửa". Sự thay đổi về thành phần và cấu tạo này dẫn
đến sự khác biệt về tính chất giữa cellulose và amylose. Phân tử cellulose không cuộn xoắn
như amylose mà chỉ có cấu trúc dạng mạch thẳng. Cấu trúc này tạo điều kiện hình thành các
liên kết hyđro giữa các phân tử cellulose nằm song song với nhau, tạo nên cấu trúc màng
cellulose và vi sợi (micro fibrin) trong cấu trúc màng cellulose của tế bào thực vật. Các sợi này
không tan trong nước, rất bền về cơ học nên tạo nên lớp màng cellulose bền chắc.
- Lipit: Lipit đơn giản và lipit phức tạp(cấu tạo, tính chất, vai trò).
So với gluxit, lipid là hợp chất phức tạp hơn và có nhiều chức năng trong cơ thể sống. Một đặc
trưng chung của nhóm chất này là chứa nhiều nhóm CH
3
nên chúng ít hay không hoà tan trong
nước mà chỉ hoà tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân cực như etanol, clorofooc,
ete
Lipid có nhiều loại khác nhau:
Lipid
Lipid đơn giản Lipid phức tạp
Triglyceric Photpholipid
Sap Spingo lipid
Steric Gluco lipid
……
Lipit đơn giản
Lipid đơn giản là nhóm lipid chứa 2 thành phần là alcol và acid béo. Tuỳ theo thành
phần alcol mà tạo ra 3 loại lipid đơn giản khác nhau:
Triglyceric (chất béo)
Triglyceric (chất béo) có trong thực vật là dầu, trong động vật là mỡ. Thành phần chất béo gồm
glycerin và acid béo. Các acid béo liên kết với glycerin bằng liên kết ester. Glycerin có thể liên
kết với 1 acid béo tạo ra monoglyceric, với 2 acid béo tạo ra diglyceric và với 3 acid béo tạo ra
triglyceric. Thành phần dầu, mỡ chứa cả monoglyceric, diglyceric, triglyceric và một ít acid
béo tự do, glycerin tự do.
Mỡ động vật và dầu thực vật về bản chất hoá học giống nhau, chúng chỉ khác nhau về
thành phần acid béo. Ở động vật chứa acid béo no và có mạch C dài nên nhiệt nóng chảy cao,
còn ở dầu thực vật chứa acid béo không no và có mạch C ngắn nên nhiệt nóng chảy thấp.
Dầu và mỡ là những chất dự trữ trong cơ thể thực vật và động vật. Dầu và mỡ là những chất có
năng lượng lớn nên chúng là chất cung cấp nguồn năng lượng đáng kể cho cơ thể hoạt động.
Lớp mỡ động vật còn có tác dụng chống rét, điều hoà nhiệt độ. Mỡ, dầu còn là môi trường hoà
tan cho một số chất có hoạt tính sinh học cao như vitamin, hoocmon nên có vai trò rất quan
trọng trong cơ thể.
Sáp
Thành phần của sáp gồm 1 phân tử acid béo no và một alcol mạch thẳng bậc 1 liên kết
với nhau bằng liên kết ester:
R
1
- O - C - R
2
O
Có nhiều loại alcol và nhiều loại acid béo khác nhau tạo nên nhiều loại sáp khác nhau.
Sáp thành thành chính của chất bảo vệ trên bề mặt lá, trên mặt ngoài của một số côn
trùng
Sterit
Sterit được tạo ra từ 1 phân tử alcol mạch vòng bậc 1 và một acid béo. Alcol của sterit là
sterol. Sterol là một chất rất quan trọng trong tế bào động vật và người. Từ sterol hình thành
nên nhiều hoocmon quan trọng của cơ thể. Ngoài ra cholesterol là một loại lipid cùng với
phospholipid cấu tạo nên màng tế bào.
Lipid phức tạp
Lipid phức tạp là nhóm lipid mà trong thành phần ngoài alcol và acid béo còn có các
chất khác. Tuỳ thành phần nhóm chất này mà tạo ra nhiều nhóm lipid phức tạp khác nhau trong
đó quan trọng nhất là nhóm phospholipid.
. Phospholipid
Phospholipid là nhóm lipid phức tạp mà trong thành phần, ngoài glycerin, acid béo còn
có H
3
PO
4
và một số nhóm chất khác. Trong 3 nhóm OH của glycerin, 2 nhóm tạo liên kết ester
với H
3
PO
4
để tạo nên acid phosphatic. Qua H
3
PO
4
của acid phosphatic liên kết thêm với các
chất khác sẽ tạo nên các loại phospholipid khác nhau.
Trong các loại phospholipid trên thì phosphatidyl - colin (leucitin) có vai trò quan trọng
hơn cả. Nó là thành phần của màng tế bào. Trong cấu trúc của leucitin, 2 phân tử acid béo hấp
dẫn nhau nên chúng cùng xếp trên cùng một hướng. Đầu cuối của acid béo chứa gốc kỵ nước
(CH
3
) nên hình thành nên đầu kỵ nước của leucitin. Liên kết giữa C
2
và C
3
của glycerin có thể
bị quay vặn đi 1 góc 180
o
làm cho nhóm P phân cực nằm về chiều ngược lại với 2 chuỗi acid
béo và hình thành đầu ưa nước của leucitin. Do cấu trúc đặc biệt đó mà leucitin là một phân tử
vừa kỵ nước vừa ưa nước.
Khi phospholipid trộn với nước, chúng có thể làm thành lớp bề mặt hay tạo mixen. Một
dạng cấu trúc quan trọng nhất là cấu trúc lớp kép phospholipid. Cấu trúc này gồm 2 lớp lipid
quay vào nhau, các đầu ưa nước quay ra ngoài tạo liên kết hydro với các phân tử nước xung
quanh, còn các đầu kỵ nước quay vào trong với nhau. Từng phân tử có thể chuyển động từ phía
này sang phía kia một cách tuần hoàn tự do bên trong các lớp của chính bản thân nó Sự phân
bố theo dạng lớp lipid kép này khá bền vững, đây là cơ sở cấu trúc cho tất cả màng tế bào.
Spingolipid
Là lipid phức tạp. Thành phần gồm spingorin, alcol, acid béo, H
3
PO
4
.
- Prôtêin: Cấu tạo hóa học, cấu trúc không gian, vai trò.
Protein
Acid amin - đơn vị cấu trúc protein
Thành phần cấu tạo nên protein là các acid amin. Acid amin là hợp chất hữu cơ chứa 2
nhóm cơ bản: amin (NH
2
) và cacboxyl (COOH) với công thức cấu tạo tổng quát là:
H
2
N - CH - COOH
R
Các Aa được phân biệt nhau bởi gốc R. Trong protein có 20 loại acid amin khác nhau.
Do trong phân tử Aa có chứa nguyên tử C
α
bất đổi nên tồn tại 2 dạng đồng phân lập thể:
H
2
N - CH - COOH HOOC - CH - NH
2
R R
L.acid amin D.acid amin
Trong 2 dạng trên chỉ có dạng L.acid amin mới tham gia cấu tạo protein còn dạng D.acid amin
chỉ tồn tại tự do trong tế bào.
Phân tử protein ở bậc I chưa có hoạt tính sinh học vì chưa hình thành nên các trung tâm
hoạt động. Phân tử protein ở cấu trúc bậc I chỉ mang tính đặc thù về thành phần acid amin, trật
tự các acid amin trong chuỗi.
Trong tế bào protein thường tồn tại ở các bậc cấu trúc không gian. Sau khi chuỗi
polypeptid - protein bậc I được tổng hợp tại ribosome, nó rời khỏi ribosome và hình thành cấu
trúc không gian (bậc II, III, IV) rồi mới di chuyển đến nơi sử dụng thực hiện chức năng của nó.
Cấu tạo protein bậc II
Từ cấu trúc mạch thẳng của protein (cấu trúc bậc I), hình thành các liên kết nội phân tử,
đó là liên kết hyđro làm cho chuỗi mạch thẳng cuộn xoắn lại tạo nên cấu trúc bậc II của
protein. Cấu trúc bậc II của protein là kiểu cấu trúc không gian ba chiều.
Sở dĩ chuỗi polypeptid có thể cuộn xoắn lại được là do trong các liên kết trên chuỗi polypeptid
thì liên kết peptid (C - N) là liên kết bền vững, còn các liên kết xung quanh nó (C
α
- C) (C
α
- N)
là liên kết yếu có thể quay quanh trục của liên kết peptid:
Liên kết 1: liên kết peptid là liên kết bền vững.
Liên kết 2: liên kết C
α
- C là liên kết yếu.
Liên kết 3: liên kết C
α
- N là liên kết yếu.
Do các liên kết (C
α
- C) (C
α
- N) có thể quay quanh liên kết peptid (C - N) nên chuỗi
polypeptid có thể cuộn xoắn lại tạo cấu trúc bậc II của protein.
Có nhiều kiểu cấu trúc protein bậc II khác nhau, phổ biến nhất là xoắn α, gấp nếp β,
xoắn colagen.
* Xoắn α. Trong kiểu xoắn này, chuỗi polypeptid xoắn lại theo kiểu xoắn ốc. Mỗi vòng
xoắn có 3,6Aa, khoảng cách giữa 2 Aa là 1,5 A
o
. Vậy chiều dài một vòng xoắn là 5,4 A
o
. Các
Aa liên kết với nhau bằng liên kết hyđro để tạo sự xoắn.
Cấu trúc protein bậc II dạng xoắn lò xo do nhiều liên kết hyđro tạo nên, nhưng năng
lượng của mỗi liên kết rất nhỏ nên xoắn α có thể được kéo dài ra hay co ngắn lại như 1 chiếc lò
xo. Tính chất này cho phép giải thích khả năng đàn hồi cao của các protein hình sợi dạng lò xo.
Cấu trúc bậc II dạng xoắn α là cơ sở hình thành cấu trúc protein hình cầu hay hình sợi
xoắn.
* Gấp nếp β. Từ 2 đến nhiều chuỗi polypeptid có thể hình thành cấu trúc bậc II theo
dạng gấp nếp β. Trước hết, từng chuỗi tự gấp nếp theo dạng cấu trúc lượn sóng nhờ sự linh
động của các liên kết (C
α
- C) và (C
α
- N) trong chuỗi polypeptid. Sau đó, giữa 2
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét