sinh học đại cương

1
1
Sinh học đại cương
GVGD: Văn Hồng Cầm
Nguyễn Thị Anh Thư

Viện Công nghệ Sinh học và Môi Trường
Chủ đề 1: Sinh học –
Khoa học sự sống
2
2
Nội dung
1. Sinh học là gì?
2. Sơ lược lịch sử phát triến của sinh học
3. Sự đa dạng và thống nhất của sự sống
4. Các tính chất đặc trưng của sự sống
5. Các biểu hiện của sự sống
6. Các ứng dụng thực tiễn và thách thức

3
1. Sinh học là gì?
 Sinh học là một môn khoa học về sự sống
 Nghiên cứu các cá thể sống, mối quan hệ giữa
chúng với nhau và với môi trường.
 Miêu tả những đặc điểm và tập tính của sinh
vật, cách thức các cá thể và loài tồn tại.
4
3
Các bộ môn sinh học
 Thực vật học (Botany)
 Động vật học (Zoology)

 Hệ thống học (Systematics)
 Sinh lý học (Physiology)
 Sinh học phát triển
(Developmental biology)
 Tế bào học (Cytology)
5
Các bộ môn sinh học
 Mô học (Histology)
 Giải phẩu học (Anatomy)
 Di truyền học (Genetics)
 Sinh hóa học (Biochemistry)
 Lý sinh học (Biophysics)
 Sinh thái học (Ecology)
 Vi sinh học (Microbiology)
6
4
Phương pháp khoa học

7
2. Sơ lược lịch sử phát triển
a. Những phát minh ban đầu:
Nhiều thực vật và động vật đã được mô tả bởi
những người cổ Hy Lạp và La Mã:
- Aristotle có những học thuyết về sinh vật.
- Galen nghiên cứu chức năng của thần kinh và
máu
- Vesalius, Harvey và John Hunter nghiên cứu cấu
trúc và chức năng của động vật và người,

8

5
2. Sơ lược lịch sử phát triển
a. Những phát minh ban đầu:
- Phát minh kính hiển vi vào thế kỉ thứ 17.
- Malpighi, Swammer và Leeuwenhoek nghiên cứu
cấu trúc tinh vi của một số mô động vật và thực
vật.
- Carl Linnaeus đóng vai trò quan trọng trong việc
xây dựng hệ thống thực vật và động vật.


9
2. Sơ lược lịch sử phát triển
b. Các phát minh lớn thế kỷ 19
- Học thuyết tế bào do Schleiden và Schwann nêu.
- Học thuyết tiến hóa của thế giới sinh vật do
Charles Darwin.
- Gr. Mendel nêu khái niệm về gen

10
6
2. Sơ lược lịch sử phát triển
c. Sinh học thế kỷ 20: gồm các thành
tựu đáng kể là
- Bản chất của enzyme và vai trò của
chúng trong trao đổi chất
- Gen kiểm tra quá trình trao đổi chất
- Hình thành và phát triển sinh học
phân tử: mô hình chuỗi xoắn kép
DNA, học thuyết trung tâm, mã di

truyền và điều hòa biểu hiện gen.
11
2. Sơ lược lịch sử phát triển
c. Sinh học thế kỷ 20: gồm các thành tựu đáng kể
- Hormon điều hòa chức năng của tế bào.
- Học thuyết về hoạt động thần kinh cấp cao.
- Các mối quan hệ tương hổ giữa sinh vật và
môi trường
- Kĩ thuật di truyền phát triển.
12
7
3. Sự đa dạng và thống nhất của sự sống
a. Đa dạng các loài
 Quanh ta có rất nhiều sinh vật.
 Mỗi loài sinh vật có những đặc tính riêng về bên
ngoài, bên trong và các biểu hiện sống đặc thù.
b. Hệ thống thứ bậc nhiều mức tổ chức khác nhau.
c. Sự thống nhất: Sự thống nhất biểu hiện ở hệ
thống phân loại và sự giống nhau ở các cấu trúc
và cơ chế sống vi mô.

13
4. Các tính chất đặc trưng cho sự sống
a. Vật chất: cấu trúc phức tạp và tổ chức tinh vi
b. Năng lượng – sự chuyển hóa phức tạp
c. Thông tin: ổn định, chính xác và liên tục
Tóm lại, sự sống là một dạng hoạt động vật
chất phức tạp trên cơ sở tương tác đồng thời
của 3 yếu tố vật chất, năng lượng và thông tin.

14
8
4. Các tính chất đặc trưng cho sự sống
c. Thông tin: ổn định, chính xác và liên tục
 Thông tin thích nghi: Thông tin thích nghi lúc
đầu xuất hiện ở đời sống cá thể, tạo ưu thế trong
đấu tranh sinh tồn nên được chọn 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.
15
5. Các biểu hiện của sự sống
a. Trao đổi chất
b. Sự nội cân bằng
c. Sự tăng trưởng
d. Sự vận động
e. Sự đáp lại
f. Sự sinh sản
g. Sự thích nghi

16
9
6. Các ứng dụng thực tiễn
và thách thức
a. Các ứng dụng thực tiễn:
 Ứng dụng trong nông nghiệp: tạo ra được
nhiều giống mới, xây dựng các phương
pháp chọn giống cây trồng vật nuôi
tăng năng xuất cây trồng, tạo ra những sản
phẩm mới góp phần phát triển kinh tế

17
6. Các ứng dụng thực tiễn
và thách thức
a. Các ứng dụng thực tiễn:
 Ứng dụng trong sản xuất: một số chất hữu
cơ như axit xitric, axit axetic, axit glutamic
và một số vitamin đã được sản xuất bằng
con đường sinh học thông qua sử dụng
chủng VSV có khả năng lên men
18
10
6. Các ứng dụng thực tiễn
và thách thức
a. Các ứng dụng thực tiễn:
 Ứng dụng trong y, dược:
- Sản xuất kháng sinh bằng con đường sinh
học.
- Chẩn đoán bệnh cho bệnh nhân và chữa bệnh
- Sản xuất và tiêm vacxin
- Chẩn đoán bệnh thông qua kỹ thuật DNA cho
kết quả tin cậy

19
6. Các ứng dụng thực tiễn
và thách thức
a. Các ứng dụng thực tiễn:
 Ứng dụng trong y, dược:
- Thu nhận chất quý bằng nuôi cấy tế bào
- Giải mã bộ gen người
- Thụ tinh trong ống nghiệm

- Điều trị bằng liệu pháp gen
20
11
6. Các ứng dụng thực tiễn
và thách thức
b. Thách thức:
 Những cuộc khủng hoảng lớn qui mô toàn cầu
liên quan đến: dân số, lương thực thực phẩm,
môi sinh và năng lượng

21
6. Các ứng dụng thực tiễn
và thách thức
b. Thách thức:
 Ảnh hưởng đến các mối quan hệ quốc tế.
 Đạo lý sinh học

22
12
Chủ đề 2:
Cơ sở hóa học của sự sống
Copyright Cmassengale 23
Nội dung của chủ đề 2
1. Các nguyên tố và liên kết hóa học
2. Nước
3. Các chất hữu cơ phân tử nhỏ
4. Protein
5. Lipid
6. Acid Nucleic
7. Các chất xúc tác

8. Các tương tác hóa học yếu
24
13
1. Các nguyên tố và liên kết hóa học
a. Các nguyên tố trong cơ thể sống và tỷ lệ tương đối
 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.


25
Các nguyên tố trong
chất hữu cơ
Các ion
Các nguyên tố
vết
N
K
+

Fe V
O
Na
+

Mn Al
C
Mg
++

Co Mo
H
Ca
++

Cu I
P
Cl
-

Zn Si
S
B
Các nguyên tố
viết đậm có
gạch ở dưới có
trong tất cả các
sinh vật

Trong cơ thể
sinh vật C, H, O,
N chiếm tới hơn
96% thành phần
của tế bào (ngtố
đa lượng), các
nguyên tố khác
có vết ít được gọi
là vi lượng hay vi
tố.

26
14
1. Các nguyên tố và liên kết hóa học
b. Các liên kết hóa học
 Liên kết hóa học là lực hút gắn 2 nguyên tử với
nhau. Mỗi liên kết chứa một thế năng hóa học
nhất định.
 Phụ thuộc vào số điện tử lớp ngoài cùng, các
nguyên tử của một nguyên tố hình thành một số
lượng đặc hiệu các liên kết với những nguyên
tử của nguyên tố khác.
27
1. Các nguyên tố và liên kết hóa học
b. Các liên kết hóa học
 Có 2 loại liên kết hóa học chủ yếu là:
 Liên kết cộng hóa trị: được tạo ra do góp chung
điện tử giữa các nguyên tử
 Liên kết ion: Do điện tích khác dấu, các cation và
các anion kết hợp với nhau nhờ liên kết ion.


28
15
Liên kết Hydro và các tương tác yếu khác:
 Liên kết Hydro: Liên kết hyđro có xu hướng
hình thành giữa nguyên tử có điện âm với
nguyên tử Hydrogen gắn với Oxy hay Nitơ.
 Lực hút van der waals xảy ra khi các phân tử
gần kề nhau do tương tác giữa các đám mây

điện tử.
 Tương tác kỵ nước xảy ra giữa các nhóm của
những phân tử không phân cực.

29
2. Nước và các chất vô cơ
 Trong bất kỳ cơ thể sinh vật nào
nước cũng chiếm phần lớn.
 Nước là chất vô cơ đơn giản, có
số lượng lớn trên hành tinh, và
có những tính chất lý hóa đặc
biệt
 Về mặt hoá học phân tử nước có
một nguyên tử Oxygen và hai
hydrogen
30
16
2. Nước và các chất vô cơ
 Do sự phân cực, hai phân tử nước ở kề nhau có
thể tạo thành liên kết hydro.
 Các phân tử nước tập hợp lại thành mạng lưới
nhờ các liên kết hydro. Bản chất dịnh vào nhau
của các phân tử nước xác định phần lớn các tính
chất đặc biệt của nó, như sức căng bề mặt, nhiệt
năng cao, hấp thu nhiều nhiệt lượng, ít thay đổi
nhiệt
31
Nước trong cơ thể sống

32

Đặc tính Tầm quan trọng trong sinh học
Tỷ trọng Làm giá đỡ cho cơ thể
Sức căng Vật chất dễ bám vào
Mao dẫn Vận chuyển chất
Chịu nén Nâng đỡ cho cơ thể
Nhiệt dung Điều hoà thân nhiệt
Nhiệt bay hơi Làm mát cơ thể
Dẫn điện Dẫn truyền các xung thần kinh
17
3. Các chất hữu cơ phân tử nhỏ
Thành phần hữu cơ trong cơ thể sống
33
Các lớp Nguyên tố cấu
thành
Đơn vị cơ bản Đại phân
tử
Hydratcarbon
C, H, O Monosaccarit Polysaccarit
Protein
Luôn có C,H,O,N
đôi khi có S, P
Axit amin Protein
Lipit
Luôn có C,H,O,
đôi khi có N, P
Glycerol, Axit béo Dầu, mỡ…
Axit nucleic
C,H,O,N ,P Đường
Nhóm phosphat
Các gốc hữu cơ

Các nucleotit
ARN, ADN
a. Cacbohydrate
 Các nguyên tố tạo thành gồm: C, H và O.
Trong công thức của carbohydrate tỷ lệ H và
O luôn là 2:1.
 Các phân tử carbohydrate rất khác nhau về
kích thước.
 Có 3 nhóm chính: đường đơn
(monosaccharide), đường đôi (disaccharide)
và đường phức (polysaccharide).

34
18
Các đường đơn (monosaccharide )
 Đó là các glucide đơn giản có công thức chung
(CH
2
O)n, số n dao động từ 3 đến 7.
 Các đường đơn là các aldehyde hay ketone có
thêm 2 nhóm hydroxyl hay nhiều hơn.
 Đường đơn thường phân loại theo số cacbon có
trong chúng.

35
Các đường đôi ( disaccharide )
 Hai đường đơn có thể gắn với nhau tạo thành
đường kép (disaccharide) như:

36

19
Các đường đôi ( disaccharide )
 Maltose (glucoseα 1,4 glucose), Maltose gồm 2
phân tử glucose kết hợp với nhau bởi mối liên
kết glycosid. Trong cơ thể sống mối liên kết
này hình thành qua một số bước, mỗi bước do 1
enzyme xúc tác.

37
Các đường đôi ( disaccharide )
 Saccharose (đường ăn thông dụng - glucoseα
1,2 fructose),
 Lactose (galactose β 1,4 glucose), thường có
trong cơ thể sinh vật.

38
20
Các đường đa (polysaccharide)
 Là các polymer được cấu tạo từ các đơn vị
đường đơn (monomer) chủ yếu là glucose do có
phân tử lớn. Ví dụ: tinh bột bao gồm nhiều trăm
đơn vị glucose nối nhau.

39
Các đường đa (polysaccharide)
 Tinh bột là chất dự trữ của tế bào thực vật,
glycogen là chất dự trữ của tế bào động vật. 2
thành phần chính là amylopectin và amylose

40
21
Các đường đa (polysaccharide)
 Cellulose với số đơn vị glucose là 300-15000,
không xoắn cuộn được mà như 1 băng duỗi
thẳng tạo vi sợi.

41
42

 Chitin



 Glycogen
22
Vai trò của carbohydrate trong SV
 Là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của
sinh vật, thực vật tổng hợp nên các 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 biến đổi thành glucose.
Glucose là nguồn năng lượng trực tiếp trong tế
bào và cơ thể luôn có một lượng glucose ổn
định.
 Glucose khi bị thủy phân còn làm nguyên liệu
để tổng hợp lipide.
43
Vai trò của carbohydrate trong SV

 Chức năng bảo vệ : cellulose cấu tạo nên vách
tế bào thực vật. 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.

44
23
4. Protein
 Protein chiếm một nửa các hợp chất C có trong
cơ thể sống. Có các chức năng chuyên hóa rất
khác nhau:
 Protein có chứa các nguyên tố chính: C, H, O,
N, S, P là một trong những đại phân tử lớn nhất
trong tế bào, thực hiện nhiều chức năng khác
nhau như: enzyme, vận chuyển, các tiếp thể,
hormone, vận động, bảo vệ, cấu trúc

45
4. Protein
 Các đơn phân của protein là các amino acid
 Trong phân tử protein có hai yếu tố cơ bản để
quyết định vai trò của nó trong hoạt động chức
năng đó là:
+ Bản chất của các amino acid trong phân tử
protein dựa trên nhóm chuỗi bên của chúng.
+ Hình dạng của phân tử protein.

46

24
4. 1. Các amino axit
Có 20 loại amino acid khác nhau với công thức
tổng quát:
47
Các amino acid được chia thành 4 nhóm căn cứ
vào các gốc R như trên.
 Các axit amin với nhóm -R phân cực (không
tích điện): asparagine, glutamine, serine,
threonine, tyrosine, cysteine.

48
25
 Các amino acid với nhóm -R axit (tích điện âm):
Aspartic axit và Glutamic axit.
 Các amino acid với nhóm -R kiềm (tích điện
dương): lyzine, arginine, histidine.

Copyright Cmassengale
49
 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.

50