Cơ sở hóa học của sự sống

SINH HỌC PHÂN TỬ VÀ TẾ BÀO DƯỢC
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL

Giảng viên: ThS. Chu Thị Bích Phượng
Email:
Liên hệ: Sáng thứ 7 hàng tuần tại VP khoa Dược (A 03.26)
Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

0


BÀI 1:

CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA SỰ SỐNG
Tài liệu tham khảo:
1. Chu Thị Bích Phượng, Nguyễn Thị Đức Hạnh, Lưu Huỳnh Ngọc Dũng
(2017). Tài liệu học phần Sinh học phân tử - tế bào dược. ĐH Công
nghệ Tp. HCM: trang 1 – 17.
2. Raven, Johnson, Mason, Losos, Singer (2011). Biology. The Mc Graw
Hill Company: trang 34 – 55.
3. Gerald Karp (2010). Cell and molecular biology, concepts and
experiments. John Wiley & Sons: trang 32 - 38

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

1


BÀI 1:

CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA SỰ SỐNG

Nội dung:
1.Các nguyên tố và liên kết hoá học
2.Các chất vô cơ
3.Các chất hữu cơ phân tử nhỏ
4.Các đại phân tử sinh học

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

2


1. Các nguyên tố trong cơ thể sống
3 nhóm nguyên tố tham gia vai trò cơ thể sống:
Các nguyên tố trong
chất hữu cơ
N

Các ion
K+

Các nguyên tố dấu
vết
Fe V

O
C

Na+
Mg++

Mn Al
Co Mo

H
P
S

Ca++
Cl-

Cu I
Zn Si
B

3


2. Các liên kết hóa học
Tính chất hóa học của 1
nguyên tố: số lượng và
sự sắp xếp lớp điện tử
ngoài cùng
Liên kết hóa học:
Lực hút nối các nguyên tử
lại với nhau để tạo thành
phân tử

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

4

Hình 1: Sự sắp xếp electron trong một số nguyên tố thông dụng
(Gerald Karp, 2010)

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

5


2. Các liên kết hóa học
 Liên kết cộng hóa trị: sự góp chung điện tử

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

6


2. Các liên kết hóa học
 Liên kết không phải cộng hóa trị: lực hấp dẫn giữa
các điện tử có điện tích trái dấu
Liên kết ion: sự kết hợp cation và anion điện tích trái dấu

Tinh thể NaCl

Ví dụ: Na+ và Cl- trong muối ăn NaCl

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

7

Vai trò của liên kết ion:

Liên kết ion duy trì sự hoà tan của muối NaCl trong nước


Vai trò của liên kết ion (tt):

- Cầu nối giữa các ion tự do không
quan trọng trong tế bào
- Các liên kết này đóng vai trò quan
trọng cấu trúc các phân tử SH

Liên kết ion đóng vai trò quan trọng
giúp các phân tử protein (vàng) gắn
vào phân tử DNA

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

9


2. Các liên kết hóa học
Gốc tự do là nguyên nhân gây lão hóa
 Sự hình thành gốc tự do:
Gốc tự do: các nguyên tử hay phân tử có orbital chứa
một electron đơn không bắt cặp có xu hướng không ổn
định.
Điều kiện hình thành:

-Một liên kết cộng hóa trị bị bẽ gãy
-Mất electron trong phản ứng oxy hóa – khử
Vd:

Ảnh hưởng: gây biến đổi hóa học nhiều loại phân tử
(protein, nucleic acid, protein)
Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

Video 1

10


2. Các liên kết hóa học


Liên kết hydro: xảy ra khi nguyên tử hydro
(H) liên kết với một nguyên tử mang điện âm
khác (O hoặc N)
Xuất hiện:
-Ở các phân tử phân cực
-Giữa các nhóm phân cực
trong phân tử sinh học lớn

Liên kết hydro
Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

11

2. Các liên kết hóa học


Tương tác kỵ nước: sự tương tác giữa các
phân tử kỵ nước khi chúng được trộn với nước

Sự tập hợp giúp làm giảm bề
mặt tiếp xúc với vùng phân
cực xung quanh (nước)

 Lực hút van der Waals: lực tương tác yếu để
nối hai phân tử ở rất gần nhau do tương tác giữa
12
các đám mây điện tử
Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống


3. Nước
Trong các chất vô cơ nước chiếm tỉ lệ cao nhất và
quan trọng nhất cho sự sống

• Phân tử bất đối xứng
• Liên kết cộng hóa trị trong phân
tử có tính phân cực
• Hình thành liên kết hydro với 4
phân tử nước khác  mạng
liên kết

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

13


3. Nước
Cấu trúc
không gian
của nước

Mạng liên kết
các phân tử
nước

Liên kết hydro
của nước

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

14


3. Nước
 Vai trò của nước trong cơ thể sống:
 Là dung môi hòa tan nhiều loại hợp chất trong tế
bào, là môi trường giúp vật liệu trong tế bào di
chuyển
 Quyết định cấu trúc, loại tương tác của các phân
tử sinh học – duy trì
 Là cơ chất hay sản phẩm của nhiều phản ứng
trong tế bào
 Bảo vệ tế bào

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

15


4. Các chất vô cơ
 Acid, base, muối vô cơ, kim loại  Tính chất
điện phân
Ví dụ: NaCl, KCl, NaHCO3, CaCl2, CaCO3
Fe, Co, I, Zn

Vai trò của muối vô cơ:
- Giúp các hoạt động sinh lý diễn ra bình thường
- Duy trì áp suất thẩm thấu

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

16


5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
 Hydrocarbon
 Acid amin

 Nucleotide

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

17

5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
5.1. Acid amin
Khái niệm: Là các chất hữu cơ chứa đồng thời 2
nhóm chức amin (-NH2) có tính kiềm và nhóm
carboxyl (-COOH) có tính acid. Là đơn vị cấu trúc
cơ bản của protein
Công thức chung:
Nguyên tử C trung tâm (Cα)

Nhóm biến đổi (R) khác nhau
cho mỗi amino acid
Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

18


5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
 Phân loại: 20 loại amino acid tham gia vào cấu
tạo protein được phân làm 4 nhóm dựa vào gốc R
Tính chất lưỡng tính của amino acid:
- Vừa có tính acid vừa có tính base
- Các ion lưỡng cực COO- và NH3+ : dung dịch
các amino acid có tính đệm giữ pH môi trường ổn
định

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

19

5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
Bảng phân loại nhóm R trong amino acid
Nhóm amino acid kỵ nước,
gốc R béo

Glycine (Gly), Alanine (Ala), Valine
(Val), Leucine (Leu), Isoleucine
(Ileu), Methionine (Met), Proline
(Pro), Cysteine (Cys)

Nhóm amino acid kỵ nước,
gốc R vòng thơm

Phenylalanine (Phe), Tyrosine
(Tyr), Tryptophane (Trp)

Nhóm amino acid phân cực, Arginine (Arg), Lysine (Lys),
gốc R tích điện
Histidine (His), Aspartate (Asp),
Glutamate (Glu)
Nhóm amino acid phân cực, Serine (Ser), Threonine (Thr),
gốc R không tích điện
Asparagine (Asn), Glutamine (Gln)
20


5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
5.2. Nucleotide

Khái niệm: Là đơn vị cấu trúc cơ bản của nucleic
acid, là những phân tử lưu trữ thông tin trong TB
Cấu tạo: 1 nucleotide có 3 thành phần đường
pentose, nhóm phosphate và 1 base nitơ

Đường deoxyribose
Cấu trúc 1 nucleotide

Đường ribose

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

21


5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
 Phân loại:
2 nhóm dựa vào thành phần các base nitơ
Purine: Adenine
(A), Guanine (G)

Pirimidine:
Cytosine (C),
Thymine (T),
Uracil (U)
Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

22

5. Các hơp chất hữu cơ phân tử nhỏ
 Vai trò:
- Tạo phân tử acid nucleic
- Tạo ATP (adenosine triphosphate)
- Tạo GTP (guanosine triphosphate)
- Tạo cAMP (adenosine monophosphate vòng)

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

23


6. Các đại phân tử sinh học
 Polysaccharide
 Lipid

 Protein
 Acid nucleic

Bài 1: Cơ sở hoá học của sự sống

24