Giáo trình Sinh học đại cương – ĐẠI HỌC HUẾ Nguyễn Thị Mai Dung Giáo trình Sinh học đại cương – StuDocu

ĐẠI HỌC HUẾ

Nguyễn Thị Mai Dung

Giáo trình

Sinh học đại cương

Huế, 2006.

Mở đầu

SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG

Thế giới sinh vật rất phong phú biểu lộ ở những loài và những Lever tổ chức triển khai từ thấp lên cao. Sự sống có cấu trúc vật chất phức tạp, thu nhận và biến hóa nguồn năng lượng phức tạp, chứa và truyền đạt thông tin di truyền cùng nhiều bộc lộ như sự tăng trưởng, hoạt động, trao đổi chất, sinh sản, thích nghi, tiến hóa và những mối quan hệ với môi trường tự nhiên .. đó thứ nhất tất cả chúng ta khám phá những đặc tính và biểu lộ của sự sống .

I. Sự đa dạng và thống nhất của sự sống

1. Sự đa dạng
Quanh ta có rất nhiều sinh vật : cây cỏ, tôm, cá, ếch nhái, rắn, chim thú… và các vi
sinh vật. Có khoảng hơn hai triệu loài sinh vật trên trái đất mà con người chỉ là một trong số
đó.

• Mỗi loài sinh vật có những đặc tính riêng của nó về bên ngoài, bên trong và các biểu
  hiện sống đặc thù. Như hình dáng, kích thước, màu sắc, tuổi thọ… các loài khác nhau

Ví dụ : vi trùng Escherichia coli ( E. coli ) có size 1-2 micromet và mỗi thế hệ chỉ dài 20 phút, trong khi đó nhiều cây cổ thụ cao trên 50-60 m hoàn toàn có thể sống nghìn năm .

Một nét đặc thù nữa của thế giới sinh vật là sự sống được biểu hiện ở nhiều mức độ tổ
chức từ thấp đến cao nhất (từ phân tử cho đến toàn bộ sinh quyển trên hành tinh chúng ta).
Có thể kể các mức tổ chức chủ yếu như sau:

• Các đại phân tử sinh học ,
• Tế bào – đơn vị chức năng cơ sở của sự sống ,
• Cá thể – đơn vị chức năng của sự sống sót độc lập của một sinh vật ,
• Quần thể – đơn vị chức năng cơ sở của tiến hoá, gồm nhiều thành viên của một loài ,
• Loài – đơn vị chức năng cơ bản của tiến hoá và phân loại ,
• Quần xã – sự cùng sống sót của nhiều loài sinh vật với nhau trên một vùng nhất định ,
• Hệ sinh môi ( ecosystems ) – đơn vị chức năng cơ bản của sinh môi ,
• Sinh quyển – sự sống trên hành tinh tất cả chúng ta. Trong mỗi mức tổ chức triển khai còn hoàn toàn có thể chia nhỏ như khung hình gồm những mô, những cơ quan và những hệ cơ quan. Các thành phần của mỗi mức tổ chức triển khai tương quan với nhau thành một khối thống nhất kể cả sinh quyển. Sự phong phú những loài là hiệu quả của quy trình tiến hoá lâu dài hơn .

2. Sự thống nhất
Sự thống nhất của sự sống chỉ được biết qua các phân tích khoa học. Sự thống nhất
biểu hiện ở hệ thống phân loại và sự giống nhau ở các cấu trúc và cơ chế vi mô.

Dựa vào những đặc thù hình thái giống nhau hoàn toàn có thể xếp những sinh vật vào những nhóm nhất định gọi là nhóm phân loại. Nhóm phân loại lớn nhất được gọi là giới – giới động vật hoang dã – giới thực vật, thời nay còn có thêm giới nấm. Mỗi giới được chia nhỏ dần : giới → giới phụ → lớp → bộ → họ → giống → loài .

3. Thông tin: ổn định, chính xác và liên tục
Chứa và truyền đạt thông tin là tính chất tuyệt diệu nhất của thế giới sinh vật, đạt mức
phát triển cao hơn hẳn ở giới vô sinh. không có ở các chất vô sinh nếu thiếu sự chế tạo của
con người, nó liên quan đến các quá trình sống chủ yếu như sinh sản, phát triển, tiến hóa và
các phản ứng thích nghi.

tin tức được hiểu là năng lực của sinh vật cảm nhận trạng thái bên trong của mạng lưới hệ thống và những tác động ảnh hưởng lên nó từ thiên nhiên và môi trường ngoài, bảo tồn, giải quyết và xử lý và truyền đạt. Cấu trúc của thông tin xác lập trạng thái nội tại của mạng lưới hệ thống. Trong những tế bào sống thông tin có hai dạng hầu hết : thông tin di truyền và thông tin thích nghi .- tin tức di truyền : Nhờ có thông tin, tế bào có năng lực tự sinh sản tạo ra thế hệ con giống hệt cha mẹ. Sự sinh sản gắn liền với tính di truyền được biểu lộ rõ qua nhiều thế hệ. Thế hệ trước truyền cho thế hệ sau không phải những tính trạng mà truyền chương trình tăng trưởng của mỗi loài sinh vật được gọi là thông tin di truyền. Thông tin di truyền được mã hóa dưới dạng trình tự thẳng của 4 loại nucleotid rồi hiện thực hóa ra dạng cấu trúc những phân tử protein và những cấu trúc tế bào .tin tức di truyền được hiện thực hoá ở thế hệ sau trong quy trình tăng trưởng thành viên. Mỗi sinh vật trong quy trình lớn lên đều lặp lại đúng chuẩn những quy trình tiến độ tăng trưởng như của cha mẹ. Bộ máy di truyền chi phối mọi bộc lộ sống : tái tạo những cấu trúc phức tạp, điều hoà việc thực thi hàng loạt chuỗi phản ứng hoá học phức tạp giúp khung hình phản ứng và thích nghi với môi trường tự nhiên .tin tức di truyền được truyền đạt cho nhiều thế hệ tiếp nối đuôi nhau với sự không thay đổi cao nhờ những chính sách sao chép đúng mực và phân loại đều cho những tế bào con. Cá thể sinh vật đến khi nào đó sẽ chết, nhưng thông tin không chết, lại được truyền cho thế hệ sau và hoàn toàn có thể biến hóa tiến hoá .Nhờ sự tiếp nối đuôi nhau di truyền mà sự sống từ khi Open cho đến nay là một dòng liên tục và tổng thể những sinh vật trên quả đất đều có quan hệ họ hàng với nhau, bắt nguồn từ tổ tiên chung bắt đầu .- tin tức thích nghi tin tức thích nghi lúc đầu Open ở đời sống thành viên, tạo lợi thế trong đấu tranh sống sót nên được tinh lọc tự nhiên giữ lại và ghi thêm vào thông tin di truyền của sinh vật, nó cũng chịu sự chi phối của bộ gen và được lưu truyền. Ví dụ : Ánh sáng ở đom đóm, những chất dẫn dụ của côn trùng nhỏ, âm thanh của chim kêu … thực vât cũng có thông tin thích nghi nhưng chậm hơn : rể tăng trưởng mạnh phía có nhiều phân, cây nghiêng ra ánh sáng …Bộ gen của những sinh vật tiến hoá cao hơn vẫn còn mang nhiều thông tin di truyền của tổ tiên. Điều này biểu lộ rõ ở sự tái diễn những quy trình tiến độ của tổ tiên trong sự pháy triển phôi của những sinh vật bậc cao. Tiến hoá thích nghi đã tạo nên sự phong phú những sinh vật như thời nay từ một tổ tiên bắt đầu. Có lẽ những chính sách thu nhận thông tin để phản ứng lại với thiên nhiên và môi trường sống chung quanh là quan trọng nhất trong tiến hoá .Tóm lại, sự sống là một dạng hoạt động giải trí vật chất phức tạp trên cơ sở tương tác đồng thời của 3 yếu tố vật chất, nguồn năng lượng và thông tin .

III. Các biểu hiện của sự sống

Trên cơ sở hoạt động giải trí tích hợp của vật chất, nguồn năng lượng và thông tin, sự sống có nhiều biểu lộ đặc trưng khác hẳn giới vô sinh .

1. Trao đổi chất
Để tồn tại các tế bào phải thực hiện liên tục hàng loạt phản ứng hóa học để phân hủy
chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng và vật liệu cho các quá trình sinh tổng hợp và các quá
trình sống khác như tăng trưởng, vận động, sinh sản… Toàn bộ các hoạt động hoá học của cơ
thể sinh vật được gọi là trao đổi chất ( metabolism ). Khi sự trao đổi chất dừng thì cơ thể sinh
vật sẽ chết.

2. Sự nội cân bằng
Quá trình trao đổi chất tuy phức tạp, nhưng được điều hòa hợp lý để duy trì các hoạt
động bên trong tế bào ở mức cân bằng và ổn định ở một trạng thái nhất định. Ví dụ, nhiệt độ
cơ thể người bình thường luôn được duy trì ở 37oC dù thời tiết có thay đổi. Xu hướng các cơ
thể sinh vật tự duy trì môi trường bên trong ổn định gọi là sự nội cân bằng (homeostasis) và
được thực hiện do các cơ chế nội cân bằng. Sinh vật ở mức phát triển càng cao, các cơ chế
điều hoà càng phức tạp.

3. Sự tăng trưởng (growth)
Sự tăng trưởng ( growth ) là sự tăng khối lượng chất sống của mỗi cơ thể sinh vật. Nó
bao gồm sự tăng kích thước của từng tế bào và tăng số lượng tế bào tạo nên cơ thể. Sự tăng
trưởng của tế bào khác nhiều về căn bản so với sự lớn lên của tinh thể trong dung dịch muối.
Khi tăng trưởng diễn ra, từng phần của tế bào hay cơ thể vẫn hoạt động bình thường.

Một số sinh vật như hầu hết thực vật có thời hạn tăng trưởng lê dài rất lâu như những cây cổ thụ nghìn năm. Hầu hết động vật hoang dã có số lượng giới hạn tăng trưởng nhất định, kích cỡ đạt tối đa lúc sinh vật trưởng thành .

4. Sự vận động
Sự vận động dễ thấy ở các động vật như các động tác leo, trèo, đi lại… Sự vận động ở
thực vật chậm và khó nhận thấy như dòng chất trong tế bào lá. Các vi sinh vật vận động nhờ
các lông nhỏ hay giả túc như ở amip.

5. Sự đáp lại
Là sự đáp lại các kích thích khác nhau từ môi trường bên ngoài. Các động vật có
những phản ứng nhất định như thay đổi màu sắc, nhiệt độ, tập tính sống… Con mắt người là
một cơ quan rất tinh vi thu nhận nhanh nhạy, chính xác các kích thích ánh sáng truyền cho hệ
thần kinh để có phản ứng đáp lại

Các thực vật cũng có nhiều phản ứng tuy chậm và khó nhận thấy hơn như cây xanh mọc hướng về ánh sáng, cây mắc cỡ rũ lá khibị chạm, cây bắt ruồi đậy nắp lại khi con vật đã chui vào …

6. Sự sinh sản
Biểu hiện này của sự sống dễ nhận thấy ở tất cả các loài sinh vật. “Sinh vật sinh ra
sinh vật” và “tế bào sinh ra tế bào”. Các sinh vật nhỏ bé như các vi khuẩn lại có tốc độ sinh
sản nhanh.

Có hai kiểu sinh sản : vô tính và hữu tính. Sự sinh sản hữu tính sinh ra muộn hơn, nhưng nó tạo nên sự phong phú lớn làm tăng nhanh vận tốc tiến hoá của sinh giới .Các kiến thức và kỹ năng sinh học có nhiều ứng dụng trực tiếp và gían tiếp cho con người. Thế giới sinh vật phân phối phần nhiều những nhu yếu cơ bản – tạo thiên nhiên và môi trường sống cho con người do đó sinh học có nhiều ứng dụng thực tiễn :

1. Trực tiếp đối với con người

• Y học là nghành nghề dịch vụ ứng dụng nhiều nhất những kỹ năng và kiến thức sinh học trực tiếp cho con người. Các kỹ năng và kiến thức sinh học giúp con người biết giữ gìn vệ sinh phòng ngừa bệnh tật. Nhiều ý tưởng lớn trong sinh học tạo nên những cuộc cách mạng trong y học như : tìm ra vaccine, tìm ra chính sách gây viêm nhiễm của những vi sinh vật giúp ngăn ngừa nhiều bệnh dịch hiểm nghèo. Phần lớn những thuốc chữa trị có nguồn gốc sinh vật như những dược thảo, những chất chiết xuất tách từ những khung hình sinh vật, những thuốc kháng sinh …
• Kiến thức sinh học cũng rất cần cho giáo dục. Việc hiểu biết tâm sinh lý của từng lứa tuổi, những điều tra và nghiên cứu về chính sách của trí nhớ và tìm ra những gen, những chất làm tăng trí nhớ hứa hẹn sự văn minh vượt bậc của xã hội loài người .
• Cơ sở sinh học của những hoạt động giải trí xã hội là yếu tố quan trọng. Luật hôn nhân gia đình mái ấm gia đình pháp luật cấm kết hôn giữa những người có họ hàng trực hệ 3 đời, dựa trên cơ sở giao phối cận huyết dễ sinh những bệnh di truyền. Nhiều ngành văn nghệ, thể thao … cần năng khiếu sở trường mới đạt hiệu quả cao …

2. Các ngành sản xuất có đối tượng là sinh vật
Các kiến thức sinh học là cơ sở khoa học mà từ đó xây dựng nên các biện pháp hữu
hiệu làm cho sinh vật tạo ra nhiều sản phẩm hơn. Xã hội loài người đã phát triển các ngành
sản xuất như nông, lâm, ngư nghiệp và công nghiệp vi sinh để thoả mãn nhu cầu ngày càng
cao và theo kịp đà tăng dân số.

3. Một vài ứng dụng trong công nghệ sinh học
Kỹ thuật di truyền ra đời tạo sự bùng nổ của công nghệ sinh học mới mở ra triển vọng
vô cùng to lớn để hiểu biết và cải tạo thế giới sinh vật:

• Thu nhận các chất quý bằng nuôi cấy tế bào
• Giải mã bộ gen người
• Thụ tinh trong ống nghiệm
• Điều trị bằng liệu pháp gen …

Chương I.

CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA SỰ SỐNG

I. Các nguyên tố và liên kết hóa học

1. Các nguyên tố trong cơ thể sống
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. Các
  nguyên tố khác có vết ít được gọi là vi lượng hay vi tố.

Vai trò hầu hết của những nguyên tố trong khung hình người :

• Oxygen ( O ) chiếm khoảng chừng 65 %, tham gia cấu trúc hầu hết những chất hữu cơ, phân tử nước và tham gia vào quy trình hô hấp .
• Carbon ( C ) chiếm khoảng chừng 18 %, hoàn toàn có thể tạo link với 4 nguyên tử khác, tạo khung chất hữu cơ .
• Hydrogen ( H ) chiếm khoảng chừng 10 %, là thành phần của nước và hầu hết những chất hữu cơ .
• Nitrogen ( N ) có khoảng chừng 3 %, tham gia cấu trúc những protein, acid nucleic .
• Calcium ( Ca ) có khoảng chừng 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 chừng 1 %, giữ vai trò quan trọng trong chuyển hoá nguồn năng lượng, thành phần của acid nucleic …
• Kalium ( K ) ( Potassium ), có khoảng chừng 0,4 % là cation ( ion + ) đa phần trong tế bào, giữ vai trò quan trọng cho hoạt động giải trí thần kinh và co cơ .
• Sulfua ( S ) có khoảng chừng 0,3 %, xuất hiện trong thành phần của hầu hết protein .
• Natrium ( Na ) ( Sodium ), có khoảng chừng 0,2 % là cation hầu hết trong dịch của mô, giữ vai trò quan trọng trong cân đối chất dịch, trong dẫn truyền xung thần kinh .
• Magnesium ( Mg ) khoảng chừng 0,1 % là thành phần của nhiều hệ enzyme quan trọng, thiết yếu cho máu và những mô .
• Chlor ( Cl ) khoảng chừng 0,1 %, là anion ( ion – ) hầu hết của dịch khung hình, có vai trò trong cân đối nội dịch
• Sắt ( Fe ) ( Ferrum ) chỉ có dấu vết, là thành phần của hemoglobin, myoglobin và 1 số ít enzyme .
• Iod ( I ) – dấu vết là thành phần của hormone tuyến giáp

Ví dụ : Hai nguyên tử Oxygen liên kết đôi với nhau bằng hai cặp điện tử thành phân tử Oxygen .2. Liên kết ion : Khi nguyên tử nhận thêm hoặc mất điện tử nó trở nên tích điện được gọi là ion. Những nguyên tử có 1, 2, 3 điện tử ở lớp ngoài cùng có khuynh hướng mất điện tử trở thành những ion mang điện dương ( cation ). Các nguyên tử có 5 hay 6, 7 điện tử ở lớp ngoài cùng có khuynh hướng nhận điện tử trở thành ion mang điện âm ( anion ) .Do điện tích khác dấu, những cation và những anion phối hợp với nhau nhờ link ion. Liên kết ion khác với link cộng hóa trị là không góp chung điện tử .Ví dụ : Na + + Cl – = NaCl ( muối ăn ) 2. Liên kết Hydro và những tương tác yếu khác :

• Liên kết Hydro : Liên kết hyđro có khuynh hướng hình thành giữa nguyên tử có điện âm với nguyên tử Hydrogen gắn với Oxy hay Nitơ. Các link Hydro hoàn toàn có thể được tạo giữa những phần của một phân tử hay giữa những phân tử. Các link Hydro yếu hơn link cộng hóa trị 20 lần nhưng giữ vai trò rất quan trọng trong những hoạt động giải trí sống .
• Lực hút van der waals xảy ra khi những phân tử gần kề nhau do tương tác giữa những đám mây điện tử .
• Tương tác kỵ nước xảy ra giữa những nhóm của những phân tử không phân cực. Chúng có khuynh hướng xếp kề nhau và không tan trong nước như trường hợp những 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.

  Xem thêm: Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn, Đại học Quốc gia Hà Nội – Wikipedia tiếng Việt

• Các tương tác yếu giữ vai trò quan trọng không những vì chúng xác lập vị trí tương đối giữa những phân tử mà còn vì sự định hình những phân tử mềm dẻo như protein và acid nucleic .

II. Các chất vô cơ

Trong thành phần chất sống, những chất vô cơ chiếm tỉ lệ nhiều hơn những chất hữu cơ. Chúng gồm có nước những acid, base, muối và những chất khí hòa tan. Trong số này nước chiếm tỷ suất cao nhất và quan trọng nhất cho sự sống .

1. Nước (H 2 O)
Trong bất kỳ cơ thể sinh vật nào nước cũng chiếm phần lớn, cá biệt như con sứa nước
chiếm 98%, 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. Cơ thể sinh vật được sinh ra, phát
triển, chết đều ở trong môi trường nước dù là ở dạng này hay dạng khác.

Về mặt hoá học phân tử nước có một nguyên tử Oxygen và hai hydrogen. Điện tích chung của phân tử nước trung hòa, nhưng những điện tử phân bổ không đối xứng nên làm phân tử nước phân cực. Nhân của nguyên tử Oxygen kéo một phần những điện tử của Hydrogen làm cho vùng nhân trở nên hơi có điện tích âm ở hai góc, còn nhân của những nguyên tử Hydrogen trở nên hơi điện dương. Do sự phân cực, hai phân tử nước ở kề nhau hoàn toàn có thể tạo thành linkhydro. Các phân tử nước tập hợp lại thành mạng lưới nhờ những link hydro. Bản chất dịnh vào nhau của những phân tử nước xác lập phần đông những đặc thù đặc biệt quan trọng của nó, như sức căng mặt phẳng, nhiệt năng cao, hấp thu nhiều nhiệt lượng, ít biến hóa nhiệt …Do thực chất phân cực, những phân tử nước tập hợp xung quanh những ion và những phân tử khác phân cực. Các chất tham gia với những link hydro của nước gọi là ưa nước và dễ hoà tan trong nước. Các phân tử không phân cực làm đứt mạng lưới link hydro của nước. Chúng là những phân tử kỵ nước. Các phân tử kỵ nước hoàn toàn có thể đẩy những phân tử nước để đứng kề nhau .Lượng nước trong khung hình nhiều hay ít, tăng hay giảm tùy thuộc vào quy trình tiến độ tăng trưởng và trao đổi chất của sinh vật. Lúc còn non, nước chiếm tỷ suất cao hơn lúc già. Nước cũng biến hóa trong những cơ quan khác nhau .Ví dụ : Ở chất xám nước chiếm 85 %, chất trắng 75 %, ở xương 20 % và men răng chỉ có 10 % .

Hình 1. Cấu trúc không gian của nước (a,b), liên kết hydro(c), các phân tử nước tạo mạng
– 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 …

• Nitrogen có nhiều trong không khí (79%) nhưng là khí trơ, chỉ có một số vi sinh vật
  có khả năng cố định nitơ trong không khí. Các sinh vật khác sử dụng nitrogen ở dạng hợp chất
  mà không sử dụng ở dạng khí.

III. Các chất hữu cơ phân tử nhỏ

Các chất hữu cơ là những chất đặc trưng của khung hình sinh vật. Chúng có số lượng rất lớn, rất phong phú nhưng được tạo nên theo những nguyên tắc chung cho cả quốc tế sinh vật. Có thể phân biệt hai loại : những chất hữu cơ phân tử nhỏ và những đại phân tử sinh học .Các chất hữu cơ phân tử nhỏ gồm những chất như hydrocarbon, carbohydrate ( glucide ), lipid, những amino acid và những nucleotide cùng những dẫn xuất. Một số trong những chất này là những đơn vị chức năng cấu trúc ( đơn phân ) cho những đại phân tử sinh học. Các chất hữu cơ phân tử nhỏ được tổng hợp theo nguyên tắc từng phản ứng đơn thuần do những enzyme xúc tác. Trọng lượng phân tử của chúng trong khoảng chừng 100 – 1000 và chứa đến 30 nguyên tử C .

1. 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 suất H và O luôn là 2 : 1 như trong phân tử nước. Các phân tử carbohydrate rất khác nhau về size nhưng chẳng khó khăn vất vả gì khi phân loại chúng. Có 3 nhóm chính : đường đơn ( monosaccharide ), đường đôi ( disaccharide ) và đường phức ( polysaccharide ) .1. Các đường đơn ( monosaccharide )Đó là những glucide đơn thuần có công thức chung ( CH 2 O ) n, số n giao động từ 3 đến 7. Các đường đơn là những 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 .

H-C=O CH 2 OH

H-C-OH C=O

CH 2 OH CH 2 OH

Glyceraldehyde Dihydroxyacetone

• Đường 5 (pentose): như Ribose và Deoxyribose: C 5 H 10 O 5 ; C 5 H 10 O 4
• Đường 6 (hexose): như glucose, fructose: C 6 H 12 O 6

H-C=O ( Nhóm aldehyt ) H

H-C-OH H-C-OH

HO-C-H C=O (Keton)

H-C-OH HO-C-H

H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C-OH

H H-C-OH

H

Glucoza Fructoza

Trong mỗi nhóm những nguyên tử tích hợp với nhau hoàn toàn có thể theo những cách khác nhau, thường hình thành những 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 những đồng phân cấu trúc .Một trong số những kiểu đồng phân có vai trò quan trọng cho hoạt động giải trí sống của tế bào đó là Glucose và Fructose .Các nhóm aldehyde hay ketone của một gluxide hoàn toàn có thể phản ứng với nhóm hydroxyl. Phản ứng này hoàn toàn 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 những đầu gần nhất với nhóm aldehyde hay ketone .1. Các đường đôi ( disaccharide )Hai đường đơn hoàn toàn 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 ), lactose ( galactoseβ 1,4 glucose ), thường có trong khung hình sinh vật .Đường maltose được thấy trong ống tiêu hóa của người như mẫu sản phẩm tiên phong của sự tiêu hóa tinh bột, và sau đó được gãy tiếp thành glucose để hấp thụ vào khung hình và sử dụng cho quy trình hô hấp. Maltose gồm 2 phân tử glucose phối hợp với nhau bởi mối link glycosid. Trong khung hình sống mối link này hình thành qua một số ít bước, mỗi bước do 1 enzyme xúc tác .

Hình 1. Sự tạo vòng của glucose

Hình 1. Các đường đơn tạo maltose

Hình 1. Các đường đơn tạo saccharose

1. Vai trò của carbohydrate trong sinh vậtLà nguồn phân phối nguồn năng lượng đa phần của sinh vật, thực vật tổng hợp nên những 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 đổi khác thành glucose. Glucose là nguồn nguồn năng lượng trực tiếp trong tế bào và khung hình luôn có một lượng glucose không thay đổi .

Ví dụ: Ở động vật có vú là 0,1% trong máu – thiếu hay thừa đều gây rối loạn.
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, là hơp chất hưu cơ
hiện diện nhiêu nhất trong sinh quyên – nó gồm nhưng phân tử glucose nối với nhau thành
mạch thẳng dài. 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.

2. Các chất lipid

Lipid gồm những chất như dầu, mỡ có tính nhờn không tan trong nước, tan trong những dung môi hữu cơ như ether, chlorophorm, benzene, rượu nóng. Giống như carbohydrate. Các lipid được tạo nên từ C, H, O nhưng chúng hoàn toàn có thể chứa những nguyên tố khác như P. hay N. Chúng khác với carbohydrate ở chỗ chứa O với tỷ suất ít hơn hẳn .Hai nhóm lipid quan trọng so với sinh vật là : nhóm có nhân glycerol và nhóm có nhân sterol. Các nhân này phối hợp với những acid béo và những chất khác nhau để tạo thành nhiều loại lipid khác nhau .2.1 ác acid béo : là những acid hữu cơ có mạch hydrocacbon no như acid palmitic : CH 3 – ( CH 2 ) 14 – COOH, acid stearic : CH 3 – ( CH 2 ) 16 – COOH, hoặc có mạch hydrocarbon không no ( có nối đôi ) như acid oleic : CH 3 – ( CH 2 ) 7 – CH = CH – ( CH 2 ) 7 – COOH .

Triglycerid

2.2 : còn gọi là mỡ trung tính. Do sự tích hợp của một phân tử glycerol với 3 phân tử acid béo ( triglycerid ). Sáp ong là một loại glycerid .2. Phospholipid :Là những lipid được tạo nên do sự phối 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 H 3 PO 4. Tiếp theo phosphate lại gắn với những nhóm nhỏ khác phân cực ( rượu ). Lecitin là một phospholipid rất hay gặp ở thực vật và động vật hoang dã, nhất là trong lòng đỏ trứng, tế bào thần kinh, hồng cầu .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 những chuỗi bên của những acid béo. Các phospholipid và glycolipid tạo nên lớp màng lipid đôi là cơ sở của toàn bộ màng tế bào .2. Các lipid khác :Các steroid và polyisoprenoid được coi là những lipid theo tính không hoà tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Cả hai đều gồm những đơn vị chức năng nhỏ là isoprene .Steroid là este do sự tích 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 …

Đầu ưa nước

Đuôi kỵ nước

Đầu ưa nước

Đuôi kỵ
nước
Biểu tượng
phospholipid

acid béo

Hình 1. Cấu trúc phospholipid

Hình 1. Cholesterol

H H

NH 2 C α COOH NH 2 C α COOH

CH 3 CH 2 OH

Alanin Serin

• Các amino acid được chia thành 4 nhóm căn cứ vào các gốc R:

Hình 1. Các nhóm amino acid
*Các axit amin với nhóm -R phân cực (không tích điện): asparagine, glutamine,
serine, threonine, tyrosine, cysteine.

Các amino acid với nhóm – R phân cực không mất hoặc lấy thêm điện tử để hình thành ion nhưng cũng làm tăng tính tan trong nước và tạo link hydro giữa những mạch .* Các amino acid với nhóm – R kiềm ( tích điện dương ) : lyzine, arginine, histidine .

Phân cực

Tích điện

Không
Phân cực

* Các amino acid với nhóm – R acid ( tích điện âm ) : aspartic acid, glutamic acid. Các amino acid với nhóm – R acid hoặc kiềm hình thành những ion tích điện âm hoặc dương và ưa nước. Kết quả là những protein chứa chúng dễ tan trong nước. Trong protein viên, những nhóm tích điện này rất quan trọng trong việc hình thành những link giữa những đoạn khác nhau của protein để duy trì không thay đổi hình dạng của phân tử .

*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. Chúng thường thấy trong các protein
cấu trúc như collagen.

Các amino acid có nhóm R không phân cực có xu thế nằm vào bên trong còn những amino acid kiềm hay acid rất phân cực nên phần đông nằm phía ngoài phân tử protein. 1. Các nhóm – NH 2 và – COOH Các nhóm này quan trọng vì chúng có khuynh hướng phân ly khi hòa tan trong nước, làm cho những amino acid trở thành những ion lưỡng cực vì mỗi ion đều chứa COO ( – ) và NH3 ( + ) trái dấu nhau .

NH 2

H C R (Phân tử không có điện tích)

COOH

NH 3 (+) NH 3 (+) ion OH (-) NH 2

có dư

H C R H C R H C R + H 2 O

ion H+

COOH có dư COO(-) COO(-)

dạng cation (pH < 7) ion lưỡng cực (pH = 7) dạng anion (pH > 7)
Hình 1. Dạng ion của các phân tử amino acid
Các dung dịch các amino acid này có vai trò như là chất đệm giữ cho độ pH luôn luôn
ở mức gần bằng 7. Điều này xảy ra được vì các nhóm điện tích hình thành một cách thuận
nghịch và có thể không phân ly nữa khi các điều kiện bị biến đổi, chúng sẽ loại trừ H+ và OH-
khi có dư. Điều này có vai trò rất quan trọng trong hoạt động trao đổi chất của tế bào, cho
hoạt động của protein nhất là hoạt động chính xác của các enzyme.

• Nhóm -NH 2 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 NH 2 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

Source: https://vh2.com.vn
Category : Khoa Học