cơ sở hóa học của sự sống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA SINH HỌC
SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG B1
TS. Nguyễn Lê Ái Vĩnh
TS. Hoàng Vĩnh Phú
ThS. Trần Thị Gái
ThS. Phạm Thị Hương
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
PowerPoint
®
Lecture Presentations for
Biology
Eighth Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero, updated by Erin Barley with contributions from Joan Sharp
Chương 2.
CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA
SỰ SỐNG
NỘI DUNG
1. Sinh học với Hóa học.
2. Các nguyên tố hóa học thiết yếu
của sự sống.
3. Nước đối với sự sống.
4. Cacbon đối với sự sống.
5. Một số đại phân tử sinh học quan
trọng đối với sự sống
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
1. Hóa học với Sinh học
• Sinh học là khoa học đa ngành (multidisciplinary
science)

• Các sinh vật sống luôn tuân theo các quy luật cơ
bản của Vật lý và Hóa học.
• Ví dụ?

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
2. Các nguyên tố hóa học thiết yếu của
sự sống
• Trong số 92 nguyên tố hóa học, có khoảng 25
nguyên tố thiết yếu đối với sự sống.
• Nguyên tố cơ bản: C, H, O, N  96% vật chất sống
• Nguyên tố đa lượng: là thành phần chính của 4%
còn lại (Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg).
• Nguyên tố vi lượng (Trace elements): Sinh vật
cần một lượng rất nhỏ, chúng chiếm khoảng 0,01%,
gồm: Co, Cr, B, Cu, F, I, Fe, Mn, Mo, Se, Si, Sn, V,
Zn.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Table 2-1
Vai trò của:
- Các nguyên tố cơ bản và đa lượng?
- Các nguyên tố vi lượng?
-Co-factor
Fig. 2-4a
(a) Thiếu đạm
Fig. 2-4b
(b) Thiếu i-ốt
3. Nước đối với sự sống
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
3.1. Vai trò của nước đối với sự sống
• Nước là môi trường sinh học trên Trái đất.

• Tất cả sinh vật sống đều cần nước hơn bất cứ
hợp chất nào khác.
• Hầu hết tế bào được bao bọc bởi nước.
• Nước trong tế bào chiếm khoảng 70–95%.
• Nhờ có nước mà Trái đất có sự sống.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
3.2. Sự phân cực của phân tử nước.
• Phân tử nước là phân tử phân cực.
• Sự phân cực cho phép các phân tử nước liên
kết với nhau bằng liên kết hydro.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 3-2
Hydrogen
bond
 –
H
 +
H
O
 +
 +
 +
 –
 –
 –
3.3. Bốn đặc tính nổi bật của nước góp
phần tạo nên sự sống trên Trái đất.
 Khả năng liên kết.
 Khả năng điều hòa nhiệt độ.
 Giãn nở ra khi khi bị đóng băng.

 Có tính chất của dung môi.

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Khả năng liên kết (Cohesion)
• Liên kết hydro liên kết các phân tử nước với
nhau. Hiện tượng này được gọi là “sự liên kết”.
• Sự liên kết giúp thực vật chuyển nước ngược
trọng lực Trái đất.
• “Kết dính” (Adhesion) là sự dính bám giữa 2
loại cơ chất khác nhau. Ví dụ: giữa nước với
thành tế bào thực vật.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 3-3
Water-conducting
cells
Adhesion
Cohesion
150 µm
Direction
of water
movement
Fig. 3-4
• Sức căng mặt nước (Surface tension)
có liên quan đến sự liên kết.
Khả năng điều hòa nhiệt độ
• Nước hấp thu nhiệt từ vùng không khí ấm và giải
phóng nhiệt ra vùng không khí mát hơn.
• Nước có khả năng hấp thu hay giải phóng một
lượng nhiệt lớn khi mà nhiệt độ nước thay đổi rất ít.
• Sự bay hơi nước giúp làm mát cơ thể và môi

trường sống.
 Nước điều hòa được sự thay đổi nhiệt độ để môi
trường có được nhiệt độ phù hợp với sự sống.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Nước nở ra khi bị đóng băng
• Mật độ các phân tử nước khi bị đóng băng
thấp hơn khi ở trạng thái lỏng. Do đó, các tảng
băng nổi trên mặt nước.
• Mật độ các phân tử nước đạt cao nhất ở 4°C.
 Nhờ đó mà sinh vật vẫn tồn tại được ở các
vùng nước thường bị đóng băng.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 3-6
Hydrogen
bond
Liquid water
Hydrogen bonds break and re-form
Ice
Hydrogen bonds are stable
Nước là dung môi của sự sống
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 3-7
Cl
–

Na
Cl
–

+

+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
Na
+

–
–
–
+
• Hầu hết các phản ứng sinh hóa xảy ra trong nước
3.4. Tính axit và kiềm ảnh hưởng đến đời
sống sinh vật.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Neutral
solution
Acidic

solution
Basic
solution
OH
–

OH
–

OH
–

OH
–

OH
–

OH
–

OH
–

H
+

H
+

H
+

OH
–

H
+

H
+

H
+

H
+

OH
–

OH
–

OH
–

OH
–

H
+

OH
–

H
+

H
+

H
+

H
+

H
+

H
+

H
+

OH
–

Neutral
[H
+
] = [OH
–
]
pH Scale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Battery acid
Gastric juice,
lemon juice
Vinegar, beer,
wine, cola
Tomato juice
Black coffee
Rainwater
Urine
Saliva
Pure water
Human blood, tears
Seawater
9

10
Milk of magnesia
Household ammonia
Household
bleach
Oven cleaner
11
12
13
14
Đe dọa đến chất lượng nước trên Trái đất
• Sự ngưng tụ axit: là mưa, tuyết, sương mù
có pH < 5,6.
• Sự ngưng tụ axit chủ yếu gây nên bởi sự pha
trộn giữa các chất ô nhiễm với nước trong
không khí.
• Sự ngưng tụ axit có thể đe dọa sinh vật trong
các ao hồ, sông suối; ảnh hưởng đến thực vật.
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 3-10
More
acidic
0
Acid
rain
Acid
rain
Normal
rain
More

basic
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
4. Cacbon đối với sự sống
Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings