Thành phần hóa học và phân tử của vi khuẩn

Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Bacteriology at UW- Madison

Ken Todar's Microbial World
Thế giới vi sinh vật của Ken Todar
University of Wisconsin – Madison
Đại học Wisconsin- Madison

Chemical and Molecular Composition of Microbes
Thành phần hóa học và phân tử của vi khuẩn
From atoms to elements to molecules to macromolecules to life

Từ nguyên tử đến nguyên tố đến phân tử đến đại phân tử đến sự sống
Chemistry is essential to the study of living things.

Hóa học là điều cần thiết để nghiên cứu các sinh vật sống.
Not to sound irreverent, but much of life is based on chemical reactions.

Không phải nói quá, nhưng phần lớn sự sống dựa trên các phản ứng hóa học.
This article will address a few principles of chemistry and biochemistry to prepare you for these topics which
will inevitably come up in The Microbial World.

Bài viết này sẽ đề cập đến một vài nguyên tắc hóa học và hóa sinh để chuẩn bị cho bạn những chủ đề
này cái mà sẽ xuất hiện trong Thế giới vi sinh vật.
All matter in the Universe is composed of elements.

Tất cả vật chất trong Vũ trụ bao gồm các nguyên tố
It is the elements that are identified and described in the Periodic Table of the Elements (Table 1), familiar to
all beginning chemistry students.

Đó là các nguyên tố được xác định và mô tả trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố (Bảng 1), quen thuộc
với tất cả các sinh viên hóa học ban đầu.
Elements are made up of atoms which consist of a variety of subatomic particles, the most important of which
in biology are the negatively-charged electron (e-) and the positively-charged proton (H+).

Các nguyên tố được tạo thành từ các nguyên tử bao gồm nhiều hạt hạ nguyên tử, trong đó quan trọng
nhất trong sinh học là electron tích điện âm (e-) và proton tích điện dương (H+).
1


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
Each element has distinct properties due to the distinct nature of its atom and the behavior of electrons, protons
and other subatomic particles in its make-up.

Mỗi nguyên tố có các tính chất riêng biệt do tính chất riêng biệt của nguyên tử và thành phần của các
electron, proton và các hạt hạ nguyên tử khác trong cấu tạo của nó.
The atom is the fundamental unit of an elements and cannot be broken down further without changing the
properties of the element.

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của một nguyên tố và không thể bị phá vỡ thêm mà không làm thay đổi tính
chất của nguyên tố.
If an atom loses or gains one or more electrons, it will acquire an electrical charge.

Nếu một nguyên tử bị mất đi hoặc nhận thêm một hoặc nhiều electron, nó sẽ bị thay đổi điện tích.
Such atoms are referred to as ions.

Các nguyên tử như vậy được gọi là các ion.
Thus, if a sodium (Na) atom were to lose an electron it would acquire a positive charge and be symbolized Na +.
Do đó, nếu một nguyên tử natri (Na) bị mất 1electron, nó sẽ trở thành điện tích dương và được ký hiệu là Na+.
If a chlorine (Cl) atom were to gain an electron it would symbolized Cl-.

Nếu một nguyên tử clo (Cl) nhận thêm 1 electron, nó sẽ có kí hiệu là Cl -.
Positively charged ions are called cations; negatively charged ions are anions.

Các ion tích điện dương được gọi là cation; các ion tích điện âm gọi là anion.

Table 1. Image PeriodicTable.jpg. The Periodic Table of Elements. Given in the table are the distinct characteristics of the

2


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
atom that comprises the element: 1. atomic number of the element (in the upper right corner of the element symbol) is the
number of protons in the atom; atomic weight (below the symbol of the element) is derived from the combined weight of
electrons, neutrons and protons which make up the atom. The atomic weight of an element must be known to calculate the
molecular weight of a chemical compound that is formed when elements bond together together into molecules. The major
elements of living systems are C, H, O, N, S, and P. Minor elements are Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn.

Bảng 1. Hình ảnh periodicTable.jpg. Bảng tuần hoàn các nguyên tố. Cho trong bảng là các đặc điểm
riêng biệt của nguyên tử bao gồm nguyên tố: 1. số nguyên tử của nguyên tố (ở góc trên bên phải của ký
hiệu nguyên tố) là số lượng proton trong nguyên tử; trọng lượng nguyên tử (dưới ký hiệu của nguyên
tố) có nguồn gốc từ trọng lượng kết hợp của các electron, nơtron và proton tạo nên nguyên tử. Trọng
lượng nguyên tử của một nguyên tố phải được biết để tính trọng lượng phân tử của hợp chất hóa học
được hình thành khi các nguyên tố liên kết với nhau thành các phân tử. Các yếu tố chính của hệ thống
sống là C, H, O, N, S và P. Các nguyên tố nhỏ là Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu và Zn.
A cell, the fundamental unit of life on Earth, is composed of organic matter, the exact definition of which will
be given below.

Một tế bào, đơn vị cơ bản của sự sống trên Trái đất, bao gồm các chất hữu cơ, định nghĩa chính xác sẽ
được đưa ra dưới đây.

Organic material is made up of a relatively small handful of elements, cells being composed of over 97% carbon
(C), oxygen (O), nitrogen (N), hydrogen (H), phosphorus (P) and sulfur (S).

Vật liệu hữu cơ được tạo thành từ một số ít các nguyên tố, các tế bào được tạo thành từ hơn 97%
carbon (C), oxy (O), nitơ (N), hyđro (H), phot pho (P) và lưu huỳnh (S).
Table 2. The major elements of bacteria

Bảng 2. Các nguyên tố chính của vi khuẩn
Carbon
Oxygen
Nitrogen
Hydrogen
Phosphorus
Sulfur

C
O
N
H
P
S

50%
20
15
8
3
1

When two or more elements interact with one another and achieve stability, a chemical compound is formed.

Khi hai hoặc nhiều nguyên tố tương tác với nhau và đạt được sự ổn định, một hợp chất hóa học được
hình thành.
The smallest part of the compound that retains the chemical properties of the compound is termed a molecule.

Phần nhỏ nhất của hợp chất tạo thành các tính chất hóa học của hợp chất được gọi là phân tử.
The atoms in a molecule are joined to one another by some sort of chemical bond.

Các nguyên tử trong phân tử được nối với nhau bằng một loại liên kết hóa học nào đó.
Thus, two atoms of oxygen (O) joined together form O2, or molecular oxygen; two atoms of nitrogen (N) joined
together form N2 (nitrogen gas); carbon (C) bonded with two atoms of O forms CO2 (carbon dioxide), the
predominant gases in earth's atmosphere.
3


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Do đó, hai nguyên tử oxy (O) liên kết với nhau tạo thành O2, hoặc oxy phân tử; hai nguyên tử nitơ (N)
liên kết với nhau tạo thành N2 (khí nitơ); carbon (C) liên kết với hai nguyên tử O tạo thành CO 2 (carbon
đioxit), các khí chủ yếu trong khí quyển trái đất.
Two atoms of hydrogen (H) joined to an atom of oxygen form a molecule of H2O or water, which is the
predominant liquid on the planet.

Hai nguyên tử hydro (H) kết hợp với một nguyên tử oxy tạo thành một phân tử H2O hoặc nước, là chất
lỏng chiếm ưu thế trên hành tinh.
Table 3. Major types of chemical bonds in biological molecules

Bảng 3. Các loại liên kết hóa học chính trong các phân tử sinh học
Ionic bond: Force that hods ions together in a molecule

Liên kết ion: Lực hút tĩnh điện các ion lại với nhau trong một phân tử
Covalent Bond: Force resulting from sharing electrons among the atoms of a molecule

Liên kết cộng hóa trị: Lực liên kết bằng cách dùng chung electron giữa các nguyên tử của phân tử
Hydrogen Bond: The force from attractions between oppositely charged poles of adjacent molecules

Liên kết hyđro: Lực hút của các cực tích điện trái dấu của các phân tử liền kề.
When a covalent bond is formed between a carbon atom (C) and a hydrogen atom (H), an organic molecule is
born.

Khi liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa nguyên tử carbon (C) và nguyên tử hyđro (H), một phân
tử hữu cơ được tạo ra.
Since carbon atoms can bond to themselves in chains of great length, and since each carbon atom has four
bonding sites to other atoms, elements or molecules, it makes sense to think that there are endless possibilities
for the structure of different organic molecules.

Vì các nguyên tử carbon có thể liên kết với nhau theo chuỗi có chiều dài lớn và vì mỗi nguyên tử
carbon có bốn vị trí liên kết với các nguyên tử, nguyên tố hoặc phân tử khác, nên có ý nghĩa rằng cấu
trúc của các phân tử hữu cơ khác nhau có nhiều khả năng khác nhau.
First, let's just look at some possibilities for a "one-carbon" organic molecule.

Đầu tiên, chúng ta hãy xét một số khả năng cho một phân tử hữu cơ "một carbon".
CH4 is methane, or natural gas

CH4 là metan, hoặc khí tự nhiên
CH3OH is methanol an alcohol that is an excellent fuel but causes blindness if you drink it

CH3OH là metanol một loại rượu là nhiên liệu tuyệt vời nhưng gây mù nếu bạn uống nó
HCHO is formaldehyde, the stuff they will try to embalm you with
4

Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
HCHO là formaldehyd, thứ mà chúng dùng để ướp xác bạn
HCOOH is formic acid, put into insecticides and used in the dye industry

HCOOH là axit formic, được đưa vào thuốc trừ sâu và được sử dụng trong ngành công nghiệp nhuộm
HCN is cyanide, a powerful respiratory poison

HCN là cyanide, một chất độc mạnh cho hô hấp
CO(NH2)2 is urea, a waste product in urine (Actually, urea doesn't contain a carbon to hydrogen bond (C-H),
but it nonetheless should be considered an "organic" molecule.)

CO (NH2)2 là urê, một chất thải trong nước tiểu (Trên thực tế, urê không chứa liên kết carbon với hyđro
(C-H), nhưng dù sao nó cũng nên được coi là một phân tử "hữu cơ")

Image C-1.jpg. Some 1-Carbon organic molecules

As the number of carbon atoms in an organic molecule is increased, correspondingly-different organic
compounds are created.

Khi số lượng nguyên tử carbon trong một phân tử hữu cơ tăng lên, các hợp chất hữu cơ khác nhau được
tạo ra.
Example are given in the table below.

Ví dụ được ghi trong bảng sau.

5

Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image C-2.jpg. Some C-2 and C-3 organic molecules

Depending on the occurrence of so-called "functional groups" on an organic molecule, it will have particular
chemical properties and activities.

Tùy thuộc vào sự xuất hiện của cái gọi là "nhóm chức" trên một phân tử hữu cơ, nó sẽ có các tính chất
và hoạt động hóa học cụ thể.
Some important functional groups in biological molecules are listed and described below:

Một số nhóm chức quan trọng trong các phân tử sinh học được liệt kê và mô tả dưới đây:
-CH3 methyl group, the beginning group of fatty acids, many amino acids, some vitamins

-CH3 nhóm methyl, nhóm khởi đầu của axit béo, nhiều axit amin, một số vitamin
-NH3 amino group, seen in amino acids, peptides and proteins

- Nhóm amin -NH3, được thấy trong các axit amin, peptide và protein
-PO4 phosphate group that occurs in phospholipids, nucleotides and some vitamins
6


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Nhóm -PO4 phosphate xuất hiện trong phospholipids, nucleotide và một số vitamin
-SH sulfhydryl group in certain amino acids, vitamins and proteins

- SH nhóm sulfhydryl trong một số axit amin, vitamin và protein
- OH hydroxyl group seen in alcohols and sugars

-OH nhóm hydroxyl tìm thấy trong rượu và đường
-CHO is an aldehyde group as in acetaldehyde or formaldehyde

- CHO là một nhóm aldehyd như trong acetaldehyd hoặc formaldehyd
- C=O is a ketone group characteristic of key compounds in important metabolic pathways

- C = O là một nhóm xeton đặc trưng của các hợp chất chính trong các quá trình trao đổi chất quan
trọng
-COOH is a carboxyl group, as in carboxylic acids and fatty acids

- COOH là một nhóm carboxyl, ở trong axit cacboxylic và axit béo

7


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image FunctionalGroups.jpg. Some important functional groups in molecules encountered in microbiology

Chức năng hình ảnh Group.jpg. Một số nhóm chức quan trọng trong phân tử gặp phải trong vi sinh

8


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
In any case, different arrangements of C, H, O, N, P and S atoms comprise the the molecules that make up the
structural and functional components of cellular life.

Trong mọi trường hợp, sự sắp xếp khác nhau của các nguyên tử C, H, O, N, P và S bao gồm các phân
tử tạo nên các thành phần cấu trúc và chức năng của sự sống tế bào

But usually this requires that these monomeric "small" molecules be polymerized into polymeric "large"
molecules called macromolecules.

Nhưng thông thường, điều này đòi hỏi các phân tử "nhỏ" monome này phải được trùng hợp thành các
phân tử "lớn" polyme gọi là đại phân tử.
There are four fundamental types of macromolecules that occur in all forms of cells.

Có bốn loại đại phân tử cơ bản xảy ra trong tất cả các dạng tế bào.
Polysaccharides are composed of carbohydrate (sugar) molecules; lipids are composed of fatty acids;
proteins are composed of amino acid molecules; and nucleic acids (DNA and RNA) are made up of
molecules called nucleotides.

Polysacarit bao gồm các phân tử carbohyđrate (đường); lipit bao gồm các axit béo; protein bao gồm các
phân tử axit amin; và axit nucleic (ADN và ARN) được tạo thành từ các phân tử được gọi là nucleotide
These are the molecules of microbes and all other forms of life.

Đây là các phân tử của vi khuẩn và tất cả các dạng sống khác.
Table 4: Macromolecules that make up cell material

Bảng 4: Các đại phân tử tạo nên vật liệu tế bào
Macromolecule Primary Subunits
Đại phân tử
Tiểu đơn vị

Where found in a bacterial cell

Proteins

Flagella, pili, cell walls (thành tế bào), cytoplasmic
membranes(màng tế bào), ribosomes, cytoplasm (tế bào chất) (as

enzymes) (như enzyme)

amino acids
axit amin

Nơi tìm thấy trong tế bào vi khuẩn

Polysaccharides sugars or other
capsules, inclusions (storage), cell walls (thành tế bào)
carbohydrate molecules
(Đường hoặc các phân tử
carbohiđrate khác)
Phospholipids

fatty acids

Membranes (màng tế bào)

Nucleic Acids
(DNA/RNA)

nucleotides

DNA: nucleus, nucleoid (chromosome), plasmids
rRNA: ribosomes; mRNA, tRNA: cytoplasm

How macromolecules run living systems
9

Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Làm thế nào để các đại phân tử chạy trong hệ thống sống
All microbial cells have various structural and functional components composed of macromolecules that
account for almost every aspect of their existence and behavior as cells.

Tất cả các tế bào vi sinh vật có các thành phần cấu trúc và chức năng khác nhau bao gồm các đại phân
tử chiếm gần như mọi khía cạnh của sự tồn tại và hoạt động của chúng như các tế bào
All cells have essential structural components such as a chromosome (DNA), ribosomes, a cell membrane,
and some sort of cell wall or surface layer.

Tất cả các tế bào đều có các thành phần cấu trúc chính như nhiễm sắc thể (ADN), ribosome, màng tế
bào và một số loại thành tế bào hoặc lớp bề mặt.
Also, all cells have a self-replicating genome and hundreds of enzymatic proteins that are responsible for the
business reactions of life.

Ngoài ra, tất cả các tế bào đều có bộ gen tự sao chép và hàng trăm protein enzyme chịu trách nhiệm
cho các phản ứng quan trọng của sự sống.
As discussed above, these macromolecules are made up of monomeric subunits such as carbohydrates, lipids,
nucleotides or amino acids.

Như đã thảo luận ở trên, các đại phân tử này được tạo thành từ các tiểu phân như carbohydrate, lipid,
nucleotide hoặc axit amin.
It is the arrangement or sequence in which the subunits are put together, called the primary structure of the
molecule, that often determines the exact properties that the macromolecule will have.

Đó là sự sắp xếp hoặc trình tự trong đó các tiểu phân được đặt cùng nhau, được gọi là cấu trúc chính
của phân tử, thường xác định các thuộc tính chính xác mà đại phân tử sẽ có
Thus, at a molecular level, the primary structure of a macromolecule determines its function or role in the cell,
and the functional aspects of cells are related directly to the structure and organization of the macromolecules in

their cell make-up.

Do đó, ở cấp độ phân tử, cấu trúc chính của đại phân tử xác định chức năng hoặc vai trò của nó trong tế
bào, và các khía cạnh chức năng của tế bào có liên quan trực tiếp đến cấu trúc và tổ chức của các đại
phân tử trong cấu tạo tế bào của chúng.
It is the diversity within the primary structure of these molecules that accounts for the diversity that exists
among life forms.

Chính sự đa dạng trong cấu trúc chính của các phân tử này dẫn đến sự đa dạng tồn tại giữa các dạng
sống.
Let us now look briefly at the composition and function of the macromolecules of microbial cells.

Bây giờ chúng ta hãy xem xét ngắn gọn về thành phần và chức năng của các đại phân tử của các tế bào
vi sinh vật.
Carbohydrates

10


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
Carbohydrates are organic compounds of carbon, hydrogen and oxygen.

Carbonhydrate là các hợp chất hữu cơ của carbon, hyđro và oxy.
Their empirical formula, (CH2O)n, is widely used as a symbol for an organic compound.

Công thức thực nghiệm của chúng, (CH2O) n, được sử dụng rộng rãi như một công thức tổng quát cho
một hợp chất hữu cơ.
Carbohydrates have a vital function as energy sources for many types of cells.

Carbonhydrate có chức năng quan trọng là nguồn năng lượng cho nhiều loại tế bào.

They are also found in several bacterial structures including capsules and the cell wall.

Chúng cũng được tìm thấy trong một số cấu trúc vi khuẩn bao gồm viên nang và thành tế bào.
The common notion of a carbohydrate is a sugar such as glucose or sucrose, but certain alcohols and aldehydes
also apply.

Khái niệm thông thường carbohydrate là một loại đường như glucose hoặc saccarozơ, nhưng một số
rượu và aldehyd cũng được áp dụng.
Carbohydrate molecules, also called "saccharides", can be polymerized into polysaccharides which most often
occur in microbial cells in the form of starch, glycogen and cellulose.

Các phân tử carbohydrate, còn được gọi là "sacarit", có thể được trùng hợp thành các polysacarit
thường xảy ra trong các tế bào vi sinh vật dưới dạng tinh bột, glycogen và cellulose.
Starch and glycogen are stored in microbial cells as reserves of energy; cellulose is a component of cell walls in
the protista, and otherwise is the most abundant polymer on the planet because of its occurrence in the Plant
Kingdom.

Tinh bột và glycogen được lưu trữ trong các tế bào vi sinh vật dưới dạng dự trữ năng lượng; cellulose
là một thành phần của thành tế bào trong protista, và mặt khác là polymer có nhiều nhất trên hành tinh
vì sự xuất hiện của nó trong Vương quốc Thực vật
Complex types of polysaccharides also occur in the cell surface structures of the bacteria (walls, capsules, etc.).

Các loại polysacarit phức tạp cũng xuất hiệntrong cấu trúc bề mặt tế bào của vi khuẩn (vách, viên nang,
v.v…)

11


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image CH1.jpg (above). Structure of two important carbohydrates, in this case the sugars fructose and glucose. Glucose and
fructose are isomers because they have identical molecular formulas (C 6H12O6) but different structural formulas. Glucose is
shown in its chain form and in its more common ring form. Glucose and fructose are monosaccharides. Two other common
sugars, sucrose and lactose, are disaccharides, because they consist of two sugars molecules bonded together. Sucrose is made
up of glucose plus fructose, and lactose is composed of glucose and galactose. Polysaccharides such as starch, glycogen or
cellulose are made up of hundreds of sugar molecules polymerized into a polysaccharide macromolecule.

Hình ảnh CH1.jpg (ở trên). Cấu trúc của hai loại carbohydrate quan trọng, trong trường hợp này là
đường fructose và glucose. Glucose và fructose là các chất đồng phân vì chúng có công thức phân tử
giống hệt nhau (C6H12O6) nhưng công thức cấu tạo khác nhau. Glucose được thể hiện ở dạng chuỗi và ở
dạng vòng phổ biến hơn. Glucose và fructose là monosacarit. Hai loại đường phổ biến khác là
saccarozơ và lactose là đisacarit vì chúng bao gồm hai phân tử đường liên kết với nhau. Saccarozơ
được tạo thành từ glucose cộng với fructose, và đường sữa được tạo thành từ glucose và galactose. Các
polysacarit như tinh bột, glycogen hoặc cellulose được tạo thành từ hàng trăm phân tử đường được
trùng hợp thành một đại phân tử polysacarit.

Image CH2.jpg (below). The structure for two disaccharides and one polysaccharide. During the synthesis of the
dissaccharides water is removed from the reactants during the process. This is referred to as "dehydration synthesis". The
polysaccharide pictured is a very complex arrangement of glucose molecules that have been joined together in a linear and
branched fashion.

Hình ảnh CH2.jpg (bên dưới). Cấu trúc của hai đisacarit và một polysacarit. Trong quá trình tổng hợp
các chất hòa tan, nước được loại bỏ khỏi các chất phản ứng trong quá trình này. Điều này được gọi là
"tổng hợp mất nước". Các polysacarit trong hình là một sự sắp xếp rất phức tạp của các phân tử glucose
đã được nối với nhau theo kiểu thẳng và phân nhánh.

12


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Lipids
Lipids are a broad group of organic molecules that dissolve in organic solvents such as benzene, ether or
alcohol, but generally do not dissolve in water.

Lipid là một nhóm các phân tử hữu cơ hòa tan trong dung môi hữu cơ như benzen, ete hoặc rượu,
nhưng thường không tan trong nước.
Like carbohydrates, lipids are composed of C, H and O, but the proportion of O is much lower.

Giống như carbohydrate, lipid bao gồm C, H và O, nhưng tỷ lệ O thấp hơn nhiều.
13


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
The best known lipids are fats.

Các lipit được biết đến nhiều nhất là chất béo
Fats serve living organisms including some microbes as important energy sources.

Chất béo có trong các sinh vật sống bao gồm một số vi khuẩn là nguồn năng lượng quan trọng
They are located in storage granules in bacteria and they are structural components of the cell membrane of
most organisms.

Chúng nằm trong các hạt lưu trữ ở vi khuẩn và chúng là thành phần cấu trúc của màng tế bào của hầu
hết các sinh vật.
Fats are made up of a 3-carbon glycerol molecule attached to 2 (or 3) long-chain fatty acids.

Chất béo được tạo thành từ một phân tử glycerol có 3 carbon gắn với 2 (hoặc 3) axit béo chuỗi dài.
Each fatty acid usually has 16 or 18 carbon atoms in the chain.

Mỗi axit béo thường có 16 hoặc 18 nguyên tử carbon trong chuỗi.
There are two major types of fatty acids The saturated fatty acids contain the maximum number of carbon to
hydrogen bonds (C-H), while the unsaturated fatty acids contain less than the maximum.

Có hai loại axit béo chính là các axit béo bão hòa chứa số lượng liên kết carbon với hyđro tối đa (C H), trong khi các axit béo không bão hòa chứa ít hơn mức tối đa.
An unsaturated fatty acid molecule reveals itself immediately by the occurrence of one or more double bonds
between adjacent carbon atoms (C=C).

Một phân tử axit béo không bão hòa phản ứng ngay lập tức bởi sự xuất hiện của một hoặc nhiều liên
kết đôi giữa các nguyên tử carbon liền kề (C = C).

14


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image Lip1.jpg. The molecular structures of fat components and synthesis of fat. Fats consist of glycerol (a 3-carbon alcohol)
and fatty acids. The fatty acids may be saturated or unsaturated as shown. Unsaturated fats contain less hydrogen. Fat
synthesis occurs when fatty acids are joined to glycerol during a dehydration reaction.

Hình ảnh Lip1.jpg. Các cấu trúc phân tử của các thành phần chất béo và tổng hợp chất béo. Chất béo
bao gồm glycerol (một loại cồn 3 carbon) và axit béo. Các axit béo có thể bão hòa hoặc không bão hòa
như được biểu diễn. Chất béo không bão hòa chứa ít hyđro. Sự tổng hợp chất béo xảy ra khi các axit
béo được nối với glycerol trong phản ứng khử nước.

Proteins
Proteins are by far the most abundant organic components of microorganisms and other living things.

Protein là thành phần hữu cơ phong phú nhất của vi sinh vật và các sinh vật sống khác
They function as structural materials in bacterial cell walls, cell membranes and ribosomes, and they function as

enzymes, a group of biological molecules that regulate the rate of most chemical reactions in biological
systems.

Chúng hoạt động như các vật liệu cấu trúc trong thành tế bào vi khuẩn, màng tế bào và ribosome, và
chúng hoạt động như các enzyme, một nhóm các phân tử sinh học điều chỉnh tốc độ của hầu hết các
phản ứng hóa học trong các hệ thống sinh học.
Denaturation of proteins in an organism. as with heat or chemicals, usually leads to cell death.
15


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Sự biến tính của protein trong một sinh vật. như với nhiệt hoặc hóa chất, thường dẫn đến chết tế bào.
Proteins are composed of amino acids that are linked to one another by a peptide bond.

Protein bao gồm các axit amin được liên kết với nhau bằng liên kết peptide.
Each free amino acid has a carboxyl (-COOH) and a free amino (-NH2) as part of its molecular structure.

Mỗi axit amin tự do có một nhóm carboxyl (-COOH) và một nhóm amino tự do (-NH2) là một phần
trong cấu trúc phân tử của nó.
During protein synthesis two amino acids can be joined together by a dehydration reaction that combines the
carboxy group of one amino acid to the amino group of another amino acid via a peptide bond (CO:NH) as
shown below.

Trong quá trình tổng hợp protein, hai axit amin có thể được nối với nhau bằng phản ứng khử nước kết
hợp nhóm carboxyl của một axit amin này với nhóm amino của một axit amin khác thông qua liên kết
peptide (CO- NH) như dưới đây.
There are 20 amino acids used during protein synthesis.

Có 20 axit amin được sử dụng trong quá trình tổng hợp protein.

Since proteins are polypeptides (many amino acids joined together) consisting of up to hundreds of amino acid
molecules, there is unlimited potential in theie primary structure.

Vì protein là polypeptide (nhiều axit amin liên kết với nhau) bao gồm tới hàng trăm phân tử axit amin,
nên có khả năng vô hạn trong cấu trúc sơ cấp.

16


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image AA1.jpg. Structural formulas of several important amino acids. The so called "side groups" (highlighted blue) differ
and determine the exact compound, but the "amino acid" portion of the molecule is the same in all molecules consisting of an
amino (NH2) group and a carboxyl (acid) (COOH) group.

Hình ảnh AA1.jpg. Công thức cấu tạo của một số axit amin quan trọng. Cái gọi là "nhóm bên" (màu
xanh lam nổi bật) khác nhau và xác định hợp chất chính xác, nhưng axit amin của phân tử là giống
nhau trong tất cả các phân tử bao gồm nhóm amino (NH2) và nhóm carboxyl (axit) (COOH).

17


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image AA2.jpg. Amino acids are joined together to form peptides or polypeptides or proteins (depending on how many AA are
joined together. This cartoon shows how one amino acid is joined to the next by a type of bond called a peptide bond. The -OH
from the acid group of alanine combines with -H from the amino group of valine to form water (H2O). The open bonds then
link together to form a peptide bond between the two amino acids forming the dipeptide alanylvaline.

Hình ảnh AA2.jpg. Các axit amin được nối với nhau để tạo thành peptide hoặc polypeptide hoặc

protein (tùy thuộc vào số lượng AA được nối với nhau. Hình ảnh được trình bày cho thấy một axit amin
được nối với nhau bằng một loại liên kết gọi là liên kết peptide. -OH từ axit nhóm alanine kết hợp với
-H từ nhóm amino của valine tạo thành nước (H2O). Các liên kết mở sau đó liên kết với nhau tạo thành
liên kết peptide giữa hai axit amin tạo thành alanylvaline.
It is the exact sequence of amino acids in a protein, encoded by the genetic material (DNA), that determines the
function of the protein in either its structural or enzymatic role in the cell.

Đây là chuỗi chính xác của các axit amin trong protein, được mã hóa bởi vật liệu di truyền (ADN), xác
định chức năng của protein trong vai trò cấu trúc hoặc enzyme của nó trong tế bào.
The chain of amino acids in the protein represents the primary structure of the protein.

Chuỗi axit amin trong protein đại diện cho cấu trúc chính của protein
Most proteins have a secondary structure that forms when the amino acid chain twists itself into a helical
pattern.

Hầu hết các protein có cấu trúc thứ cấp hình thành khi chuỗi axit amin xoắn chính nó thành một mô
hình xoắn ốc.
Hydrogen bonds and S-S (disulfide) bonds help maintain this structure.

Liên kết hyđro và liên kết S-S (disulfide) giúp duy trì cấu trúc này.
In addition, many proteins including enzymatic proteins, have a tertiary structure that results from the coiled
(secondary) structure folding back on itself.

Ngoài ra, nhiều protein bao gồm protein enzyme, có cấu trúc bậc ba, kết quả từ cấu trúc cuộn (thứ cấp)
tự gấp lại.
Hydrogen bonding maintains the protein in its tertiary structure.

Liên kết hyđro duy trì protein trong cấu trúc bậc ba của nó.
If subjected to heat or chemicals, the bonds break easily and the protein becomes denatured, thereby losing its
activity.

Nếu chịu nhiệt hoặc hóa chất, các liên kết dễ dàng bị phá vỡ và protein bị biến tính, do đó mất hoạt
động.
18


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Image lysozyme.gif . The primary structure of the enzyme lysozyme. The protein is a polypeptide chain of 129 amino acids.
There are four pairs of cysteines that form disulfide bridges within the molecule. Secondary structure of the molecule forms
when the amino acid chain twists itself into a helical pattern. Tertiary structure of the protein results from the coiled
(secondary) structure folding back on itself. Almost all proteins that are enzymes must maintain their tertiary structure in
order to be active. Therefore, proteins are denatured by chemical or physical events that destroy their tertiary structure.

Hình ảnh lysozyme.gif. Cấu trúc chính của enzyme lysozyme. Protein là một chuỗi polypeptide gồm
129 axit amin. Có bốn cặp cystein tạo thành cầu nối đisulfide trong phân tử. Cấu trúc thứ cấp của phân
tử hình thành khi chuỗi axit amin xoắn chính nó thành một mô hình xoắn ốc. Cấu trúc bậc ba của
protein là kết quả của cấu trúc cuộn (thứ cấp) tự gấp lại. Hầu như tất cả các protein là enzyme phải duy
trì cấu trúc bậc ba của chúng để hoạt động. Do đó, protein bị biến tính bởi các phản ứng hóa học hoặc
vật lý phá hủy cấu trúc bậc ba của chúng.
19


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương
Nucleic Acids
The nucleic acids are among the largest macromolecules that occur in cells.

Các axit nucleic là một trong những đại phân tử lớn nhất xuất hiện trong các tế bào.
There are two types of nucleic acids found in all cellular organisms: Deoxyribonucleic acid (DNA) and
ribonucleic acid (RNA).

Có hai loại axit nucleic được tìm thấy trong tất cả các sinh vật tế bào: axit deoxyribonucleic (ADN) và
axit ribonucleic (ARN).
DNA acts as the genetic material of the chromosome, and RNA mainly functions during the synthesis and
construction of proteins.

ADN đóng vai trò là vật liệu di truyền của nhiễm sắc thể và ARN chủ yếu hoạt động trong quá trình
tổng hợp và xây dựng protein.
Both DNA and RNA are composed of repeating subunits called nucleotides.

Cả ADN và ARN đều được tạo thành từ các tiểu phân lặp lại được gọi là nucleotide.
A nucleotide has three molecular components: a carbohydrate molecule (deoxyribose or ribose), a phosphate
(PO4) group, and a nitrogen-containing base, which is either a purine or a pyrimidine.

Một nucleotide có ba thành phần phân tử: một phân tử carbohydrate (deoxyribose hoặc ribose), nhóm
phot phat (PO4) và một bazơ chứa nitơ là một purine hoặc pyrimidine
In DNA and RNA the purine bases are adenine (A) and guanine (G); in DNA the pyrimidine bases are
thymine (T) and cytosine (C), but in RNA uracil (U) occurs in place of thymine.

Trong ADN và ARN, các bazơ purin là adenine (A) và guanine (G); trong ADN các bazơ pyrimidine là
thymine (T) và cytosine (C), nhưng trong RNA uracil (U) xuất hiện thay cho thymine
DNA occurs in the chromosome of the cell and its function is to pass on genetic information to progeny cells
and to direct the synthesis of proteins.

ADN xuất hiện trong nhiễm sắc thể của tế bào và chức năng của nó là truyền thông tin di truyền đến
các tế bào con và điều khiển quá trình tổng hợp protein.
To form the complete DNA molecule, two single strands of DNA oppose each other in a ladder-type
arrangement where opposing bases hydrogen bond to one another.

Để tạo thành phân tử ADN hoàn chỉnh, hai chuỗi ADN đơn lẻ đối lập nhau theo kiểu sắp xếp bậc thang

trong đó các nucleotide đối nhau ở hai chuỗi liên kết với nhau bằng liên kết hyđro.
G and C line up opposite one another as does A and T.

G và C xếp hàng đối diện nhau cũng như A và T.
This forms the "complementary" double strand of DNA and ensures that one strand of DNA can encode
precisely for the opposite strand of DNA which is required for faithful DNA replication.

20


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Điều này tạo thành chuỗi ADN "bổ sung" và đảm bảo rằng một chuỗi ADN có thể mã hóa chính xác
cho chuỗi ADN đối diện cần thiết để sao chép ADN trung gian.

Image Nuc1.jpg. The molecular structure of nucleotide components. Nucleotides, the components of DNA and RNA are
composed of a carbohydrate (sugar), phosphate ions (PO4), and a nitrogenous base. The carbohydrates in nucleotides are
ribose and deoxyribose. Phosphate is formed from phosphoric acid. The nitrogenous bases include adenine and guanine, which
are purine molecules, and thymine, cytosine and uracil which are pyrimidine molecules. Four bases occur in both DNA and
RNA. However, DNA contains thymine and no uracil and RNA contains uracil and no thymine. At the bottom left in the
drawing, a DNA nucleotide and an RNA nucleotide have been formed from the component molecules.

Hình ảnh Nuc1.jpg. Cấu trúc phân tử của các thành phần nucleotide. Nucleotide là các thành
phần của ADN và ARN bao gồm một carbohydrate (đường), ion photphat (PO4) và một chất cơ
sở là nitơ. Các carbohydrate trong nucleotide là ribose và deoxyribose. Photphat được hình
thành từ axit photphoric. Các bazơ nitơ bao gồm adenine và guanine, là các phân tử purine và
thymine, cytosine và uracil là các phân tử pyrimidine. Bốn nucleotide xuất hiện trong cả ADN và
21

Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

ARN. Tuy nhiên, ADN chứa thymine và không có uracil và ARN chứa uracil và không có
thymine. Ở phía dưới bên trái trong hình vẽ, một nucleotide ADN và một nucleotide ARN đã
được hình thành từ các phân tử thành phần.

Image Nuc2.jpg. Formation of a double-stranded molecule of deoxyribonucleic acid (DNA). (a) Two single-stranded DNA
molecules line up next to each other to form a double-stranded molecule. Adenine (A) molecules always oppose Thymine (T)
molecules, and Guanine (G) molecules always oppose Cytosine (C). (b) The double-stranded DNA molecule is is twisted as
shown to form the "double helix" that is characteristic of chromosomal DNA in all living organisms.

Hình ảnh Nuc2.jpg. Sự hình thành một chuỗi xoắn kép của axit deoxyribonucleic (ADN). (a) Hai phân
tử ADN mạch đơn xếp cạnh nhau để tạo thành chuỗi xoắn kép. Các phân tử Adenine (A) luôn liên kết
với các phân tử Thymine (T) và các phân tử Guanine (G) luôn liên kết với các phân tử Cytosine (C).
(b) Phân tử AND xoắn kép bị xoắn như thể hiện để tạo thành "chuỗi xoắn kép" đặc trưng cho ADN
nhiễm sắc thể trong tất cả các sinh vật sống.
RNA occurs as a single stranded molecule although there may be regions of the molecule where complementary
base pairing can take place as in DNA.

ARN xuất hiện như một phân tử mạch đơn mặc dù có thể có các vùng của phân tử nơi việc ghép cặp
dựa trên nguyên tắc bổ sung có thể diễn ra như trong ADN
There are three primary classes of RNA, each of which has a role during the process of protein synthesis.
22


Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương

Có ba loại ARN chính, mỗi loại có một vai trò trong quá trình tổng hợp protein
Messenger RNA (mRNA) occurs in the cytoplasm of bacterial cells and functions as a carrier of the genetic
message for protein synthesis from the DNA to the ribosome which is the site of protein synthesis.

ARN thông tin (mARN) xuất hiện trong tế bào chất của tế bào vi khuẩn và hoạt động như một chất
mang thông tin di truyền để tổng hợp protein từ ADN đến ribosome là nơi tổng hợp protein.
Ribosomal RNA (rRNA) is associated with the ribosomes and stabilizes the protein synthesizing machinery
during the process.

ARN ribosome (rRNA) được liên kết với các ribosome và ổn định bộ máy tổng hợp protein trong quá
trình này
Transfer RNAs (tRNA) are relatively small molecules of RNA that transfer specific amino acids from the
cytoplasm to the ribosome and the growing polypeptide chain, during the process of protein synthesis.

ARN vận chuyển (tARN) là các phân tử ARN tương đối nhỏ, vận chuyển các axit amin cụ thể từ tế bào
chất sang ribosome và chuỗi polypeptide đang phát triển, trong quá trình tổng hợp protein.

23