bài giảng hóa sinh chương 1 sinh học tế bào và hóa sinh

 Các nguyên tố sinh học
 Nước và vai trò trong cơ thể sống
 Axit, Bazơ và pH
 Các hợp chất Carbon
Chương 1: Sinh học Tế bào và Hóa Sinh
Các nguyên tố sinh học
• Nguyên tố sinh học là những nguyên tố có trong thành phần hóa
học của cơ thể sống và có vai trò sinh học nhất định.
• Trong số 92 nguyên tố có trong tự nhiên, có 16 nguyên tố thường
được sử dụng để tạo cơ thể. Trong số 16 nguyên tố đó có 6 nguyên
tố chiếm 99% khối lượng cơ thể
•
Các nguyên tố này trong cơ thể tồn tại với tỷ lệ rất khác nhau, mặc
•
Các nguyên tố này trong cơ thể tồn tại với tỷ lệ rất khác nhau, mặc
dù chúng có rất nhiều trong môi trường tự nhiên.
• Chia làm 2 nhóm lớn
– Nguyên tố lương lớn (đa lượng): chiếm tỉ lệ cao trong cơ thể, tham gia
xây dựng tế bào và mô; các quá trình chuyển hóa.
– Nguyên tố lượng nhỏ (vi lương): chiếm tỉ lệ thấp, đôi khi chỉ ở dạng vết;
đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động sống. Vd: Zn
++
hoạt hóa
một số enzyme; I tham gia vào tạo hormon giáp trạng; Fe
++
tham gia tạo
helmoglobin của hồng cầu, …
65%
O
C
18%

10%
3%
2%
Haứm lửụùng caực
nguyeõn toỏ (%)
30
40
50
60
70
C
N
Ca
P
H
10%
3%
2%
1%
10
20
30
Cỏc nguyờn t húa hc khỏc
chim khong 1%; K: 0.35%; S:
0.24%; Cl: 0.16%; Mn: 0.15%;
Mg: 0.05%; Fe: 0.04%; Cu, Zn,
It o dang 5 vt
Hinh. Thành phần và tỉ lệ các nguyên tố sinh học
Các nguyên tố hóa học trong cơ thể không phải là tập hợp ngẫu nhiên mà
mỗi nguyên tố đều có tính chất đặc biệt thích hợp làm cơ sở cho sự sống.

Nước
• Phần lớn H và O trong
cơ thể sống tồn tại ở
dạng H
2
O.
2
• H
2
O chiếm khoảng 70%
của cơ thể.
• H
2
O là phân tử đặc biệt,
đóng vai trò sinh lý
quan trọng.
Nước - Cấu tạo & Tính chất
• Nước cấu tạo từ 2
nguyên tử H và 1 nguyên
tử O
• Liên kết cộng hóa trị
– Góc liên kết 104.5
• Phân tử phân cực
Nước – Cấu tạo và Tính chất
• Liên kết Hydro
– Là một loại tương tác đặc biệt
hình thành giữa một nguyên tử
âm điện và một nguyên tử H
liên kết với một nguyên tử âm
điện khác

–
Là liên kết được hình thành
–
Là liên kết được hình thành
giữa các phân tử giống nhau
(intermolecularly)hay giữa các
phần khác nhau trong cùng
một phân tử (intramolecularly)
– Mạnh hơn lực val der Vaals,
nhưng yếu hơn lk cộng hóa trị
và liên kết ion
– Tạo cấu trúc không gian cho
các đại phân tử, nhất là
protein và acid nucleic
• Nước là dung môi cực tốt: có thể tạo liên kết hydro với
các phân của chất không tan trong dung môi không
phân cực (chloroform, hexan,…)
Trạng thái Nước Đá
• Các phân tử phân bố trong một cấu
trúc mạng lưới chuẩn.
– Hai nguyên tử Oxy cách đều nhau
0.267nm
– 1 phân tử nước liên kết với 4 phân tử
nước xung quanh  (H
2
O)
5
• Nước đá có tỷ trọng nhẹ hơn nước
lỏng
Nước đá

• Nước ở 4
o
C có tỉ trọng lớn nhất,
1g/cm
3
Nước lỏng
Nước ở
4
o
C
Nước trong cơ thể sống
• Dung môi hòa tan nhiều hợp
chất của tế bào, kể cả những
đại phân tử như protein.
– Phân tử nước bao quanh các
đại phân tử  trạng thái sol
– Khi các đại phân tử liên kết
với nhau tạo nên mang lưới
với nhau tạo nên mang lưới
thưa hạn chế sự chuyển động
của các phân tử tan  trang
thái gel
• Sol ↔Gel
– Hiện tượng đông máu
• Nguyên sinh chất tế bào là
dạng gel
Sự hòa tan các đại phân tử trong nước
Vitamin A
Axit, Bazơ và pH
• Axit là chất cho H

+
HCl → H
+
+ Cl
-
• Bazơ là chất nhận H
+
NaOH → Na
+
+ OH
-
NH
3
+ H
2
O ↔ NH
4
+
+ OH
-
• pH = -lg[H
+
]
[H
+
]: nồng độ ion H
+
trong dung dịch,
mol/L
• pH biến thiên từ 0 -14

– Nước tinh khiết: pH = 7
– Dung dịch axit: pH < 7
– Dung dịch bazơ: pH > 7
•
Axit mạnh phân ly hoàn toàn; axit
• H
2
O là phân tử lưỡng tính
H
2
O ↔ H
+
+ OH
-
H
+
+ H
2
O → H
3
O
+
(ion hydroxon)
• Nước tuyệt đối: [H
+
] ~ [OH
-
]; khi
có ion hòa tan sẽ làm mất cân
bằng giữa các ion H

+
và OH
-
• Axit làm tăng H
+
• Bazơ làm tăng OH
-
•
Axit mạnh phân ly hoàn toàn; axit
yếu phân ly không hòa toàn
– HNO
3
 H
+
+ NO
3
-
– H
2
CO
3
↔ H
+
+ HCO
3
-
• Hằng số phân li axit
HA(aq) + H
2
O(l) ⇌ H

3
O
+
(aq) + A
-
(aq)
Dung dịch đệm
• Dung dịch đệm là dung dịch chứa các chất có khả năng
giữ pH của dung dich không thay đổi ngay ca khi thêm
axit hoặc bazơ.
– Hỗn hợp {Axit yếu + muối bazơ liên hợp} (thường gặp)
• Quá trình sinh học phụ thuộc vào pH của môi trường
xu thế giữ pH tế bào ổn định tại giá trị tối ưu  hệ
đệm sinh học
• Một số dung dịch đệm có mặt trong cơ thể sống
Các hợp chất Carbon
• Carbon chiếm 85% khối lượng. Từ nguuyên tố carbon tạo ra hàng
trăm hợp chất khác nhau, đóng vai trò đặc trưng quan trọng trong
mọi sự chuyển hóa gọi là hệ thống nền carbon
• Các hợp chất carbon trong cơ thể là hợp chất hữu cơ; có > 2000
HCHC
• Mỗi nguyên tử carbon góp 4e ở lớp ngoài cùng để tạo liên kết cộng
hóa trị với các nguyên tử H, O, N, C
hóa trị với các nguyên tử H, O, N, C
• Năng lượng liên kết của C với các hợp chất khác rất lớn nên tạo
nên các hợp chất bền vững
• Các đại phân tử trong tế bào có thành phần như sau:
C H O N P S
Hydratcacbon
Lipid, axit nucleic

Protein
Hydrocarbon
Phân tử Methan, CH
4
Nguyên tử C có 1
proton và 6 electron
Nguyên tử H có 1
proton và 1 electron
proton và 6 electron
Phân tử Ethan, C
2
H
4
Phân tử Acetylen, C
2
H
2