bài giảng sinh học đại cương về công nghệ hóa dầu và công nghệ hóa hữu cơ

1
SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
Công nghệ hóa dầu
Công nghệ hóa hữu cơ
2
Khái niệm về công nghệ sinh học
Sinh học
phân tử
Hóa sinh Phôi học
Sinh học
tế bào
Di truyền học
CNSH
Nghiên cứu về sự phát triển của phôi
Là ngành khoa học nghiên cứu tính di
truyền và sự biến dị trong các cơ thể sống
Nghiên cứu tế bào về đặc tính hóa
lý, cấu trúc, các cơ quan trong tế bào,
các môi tương quan giữa tế bào với
môi trường, chu trình sống, phân chia
và chết đi
Nghiên cứu về các quá trình hóa
học trong các cơ thể sống, đặc biết
quan tâm đến cấu trúc và chức
năng của các thành phần tế bào
Nghiên cứu về sinh học ở cấp độ
phân tử, mối tương quan giữa các hệ
thống khác nhau của tế bào, bao gồm
các tương tác giữa DNA, RNA và
protein; điều hòa các mối tương tác
Công nghệ sinh học: bất cứ một kỹ thuật nào sử dụng các hệ thống sinh học, các cơ thể

sống
hoặc các dẫn xuất của nó để tạo ra hoặc thay đổi các sản phẩm hoặc các quá trình cho mục
đích riêng được xem là công nghệ sinh học.
3
Mối quan hệ giữa công nghệ sinh
học và dầu mỏ

Quá trình khai thác và sản xuất dầu mỏ:
xác định và mô tả tính chất của các
nguồn hydrocacbon một cách đặc hiệu.

Nâng cấp chất lượng dầu:
-
Tăng giá trị năng lượng của dầu
-
Tăng khả năng vận chuyển của dầu
-
Giảm khả năng ô nhiễm khi sử dụng
các sản phẩm từ dầu
-
Tăng khả năng tách và recovery dầu

Xử lý giếng dầu:
-
Giảm quá trình đóng cặn
-
Giảm quá trình hydrate hóa
-
Giảm quá trình ăn mòn


Xử lý rò rỉ, ô nhiễm và tràn dầu

Các ứng dụng mới của các vi sinh
chịu được các môi trường khắc nghiệt
4
Ưu - nhược điểm

Ưu điểm:
-
Thân thiện với môi trường
-
Tiến hành trong các điều kiện làm việc nhẹ nhàng (áp suất,
nhiệt độ, pH)
-
Rẻ tiền

Nhược điểm:
-
Các họat động sinh học trong các nguồn dầu chưa được
nghiên cứu một cách sâu sắc.
-
Các con đường năng lượng và tốc độ phản ứng.
-
Tốc độ phản ứng cần thiết đạt được trong các lò phản ứng
sinh học để đủ tiêu chuẩn cho các sản phẩm thương mại.
5
SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
Chương I: Khái niệm chung về tế
bào và vi sinh vật (VSV)
6

Khái niệm về tế bào

Khái niệm: tế bào - là đơn vị cơ bản của tất cả các vật liệu sống
- là một hệ thống sống
Chuyển hóa
Sinh sản
Biệt hóa
Trao đổi thông tin
Tiến hóa

Chức năng của tế bào
-
Nhà máy hóa học
-
Phương tiện mã hóa

Cấu trúc tế bào
-
Màng tế bào
-
Thành tế bào
-
Tế bào chất: nước, các đại phân tử, ribosome, các phân tử hữu cơ nhỏ
(tiền chất của các đại phân tử) và các ion vô cơ.
7
Các đặc tính phổ biến của tế bào sống
8
Tế bào nhân sơ (Prokaryot)
Tế bào nhân chuẩn (Eukaryot)
9

Phân loại tế bào
10
a- Lactococcus lactics e- Tế bào tảo xanh
b- Methanosarcina f- Tế bào thần kinh của tiểu não
c- Tế bào máu g- Tế bào biểu mô
d- Trứng h- Tế bào thực vật
11
SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
Chương II: Các đại phân tử
12
Các liên kết trong các phân tử sinh học

Các liên kết đồng hóa trị
+ Khái niệm: các điện tử được chia sẻ nhiều hoặc ít cân
bằng giữa các nguyên tử.
+ Đặc tính: liên kết manh và ở trạng thái bền vững

Các tương tác không đồng hóa trị

Liên kết hydro
+ Khái niệm: liên kết được hình thành giữa các nguyên tử
hydro và các nguyên tố mang điện tích âm hơn như oxy
hoặc nitơ.
+ Đặc tính: liên kết yếu, song với nhiều liên kết được
hình thành giữa các phân tử sẽ làm tăng tính ổn định
đáng kể và ảnh hưởng đến cấu trúc

Liên kết Van der Waal
+ Khái niệm:liên kết giữa các nguyên tử có khoảng cách
giữa các nguyên tử từ 3-4 A.

+ Đặc tính: đóng vai trò quan trọng trọng liên kết enzym
và cơ chất và trong tương tác giứa protein và axit
nucleic

Tương tác kị nước
+ Khái niệm: tồn tại khi các phân tử không phân cực có
xu hướng tụ họp trong môi trường lỏng.
+ Đặc tính: đóng vai trò quan trọng trong quá trình cuộn
xoắn của Protein, liên kết enzym với cơ chất, kiểm soát
việc liên kết các dưới đơn vị của protein để hình thành
phân tử dạng họat động
13
Tổng quan về thành phần tế bào

Nước

Các đại phân tử: 96%
trọng lượng khô của
tế bào, trong đó
protein là đại phân tử
phong phú nhất

Các monomer (tiền
chất tạo nên đại phân
tử)

Các ion vô cơ
Phân tử Phân trăm
trọng lượng
khô

Phân tử/tế bào Các loại khác
nhau
Các đại phân tử 96 24.610.000 2500
Protein 55 2.350.000 1850
Polysaccarit 5 4300 2
Lipid 9.1 22.000.000 4
Lipopolysaccarit 3.4 1.430.000 1
DNA 3.1 2.1 1
RNA 20.5 255.500 660
Các monomer 3.0 350
Axit amin và
các tiến chất
0.5 100
Đường và các tiền chất 2 50
Nucleotit và các tiền
chất
0.5 200
Các ion vô cơ 1 18
Tổng số 100%
14
Tổng quan về thành phần tế bào (cont.)

Protein: polyme từ các monomer axit amin.

Axit nucleic: polyme từ các monomer nucleotit (DNA và RNA).
Phong phú sau protein do hàng nghìn ribosome trong mỗi tế bào
và các dạng RNA khác (mRNA, tRNA, rRNA)

Lipid: không là polyme đơn giản của monomer mà bao gồm đa
dạng các hợp phần kị nước như axit béo. Đóng vai trò quan trọng

trong cấu trúc màng và dự trữ năng lượng

Polysaccarit: polyme của đường. Đóng vai trò dự trữ năng lượng
và cacbon, ngoài ra còn tham gia vào cấu trúc thành tế bào.

Nước: các đại phân tử cũng như tất cả các phân tử trong tế bào
ngập trong nước. Nước có đầy đủ các đặc tính để trở thành một
dung môi sinh học lý tưởng.
15
Đặc tính quan trọng của nước đối
với tế bào

Phân cực: giúp hòa tan tốt các phân tử sinh học vốn đã
phân cực, đóng vai trò trong việc vận chuyển các phân tử ra
và vào tế bào thông qua màng tế bào chất.

Phân cực: thúc đẩy hình thành các liên kết hydro giữa các
phân tử và nguyên tử.

Phân cực: có vai trò quan trọng trong việc giúp tế bào đẩy
các cơ chất không phân cực tụ họp lại với nhau.

Phân cực: làm nước có tính kết dính cao. Có nghĩa các phân
tử nước có xu hướng có ái lực cao với các phân tử khác và
hình thành, sắp xếp, bẻ gãy và tái tạo hóa học liên tục.
16
17
18
Protein- Vai trò


Vai trò

Giá trị dinh dưỡng: hợp phần chủ yếu và quyết định trong khẩu phần thức ăn
19
Protein (cont.)- Thành phần

Thành phần: C, H, O, N (1 lượng nhỏ S và các nguyên tố vi
lượng Fe, Mn, Mg )

Đơn vị đo: Dalton (Da) = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử
cacbon 12

Thành phần cơ bản: axit amin
20
Protein (cont.) – Axit amin

Định nghĩa axit amin:là
hợp chất mạch thẳng
hoặc mạch vòng, có
chứa ít nhất 1 nhóm
amin (NH2) và 1 nhóm
cacboxyl (COOH)

Cấu tạo: R- (CH)NH2-
COOH

Dạng tồn tại: L-axit amin
21
Protein (cont.) – Phân loại axit amin


Phân loại axit amin
(20 axit amin phổ
biến)
Axit amin không phân cực
Axit amin phân cực
Axit amin ion
22
Protein (cont.) – Liên kết peptit

Liên kết peptit: là liên kết
được hình thành do phản ứng
kết hợp giữa nhóm α-COOH
của axit amin này với nhóm α
-NH2 của axit amin khác

Cấu hình không gian của
chuỗi peptit
23
Protein (cont.) – Cấu trúc protein

Cấu trúc bậc 1: qui định trình tự và thành phần các axit amin
trong chuỗi polypeptit

Cấu trúc bậc 2: sự sắp xếp thích hợp của một chuỗi
polypeptit trong không gian
-
Cấu trúc xoắn α
-
Cấu trúc tờ giấy gấp nếp β
-

Cấu trúc cuộn thống kê

Cấu trúc bậc 3: cấu trúc bậc 2 sắp xếp trong không gian 3
chiều

Cấu trúc bậc 4: do các dưới đơn vị bậc 3 tạo thành
24
Cấu trúc bậc 2
Cấu trúc bậc 3
Cấu trúc bậc 4
Cấu trúc bậc 1
25
Protein (cont.) – Tính chất

Hình dáng
-
Hình cầu: trục dài/trục
ngắn<20
-
Hình sợi: trục dài/trục
ngắn=100-1000

Kích thước: khối
lượng phân tử lớn –
đại phân tử