CHUYÊN ĐỀ : THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO  Người thực hiện: Nguyễn Viết Trung  Môn: Sinh học  Đơn vị công tác: THPT Thạch Bàn  Thời gian thực hiện: Tháng 10; Học kỳ I- Năm học 2016 – 2017  Địa điểm thực hiện: Trường THPT Thạch Bàn I Các nguyên tố hóa học - Các nguyên tố hoá học cấu tạo nên giới sống không sống - Các nguyên tố C,H,O,N chiếm 96% khối lượng thể sống - C nguyên tố đặc biệt quan trọng tạo nên đa dạng đại phân tử hữu * Nguyên tố đa lượng: - Các nguyên tố có tỷ lệ > 0,01% - Tham gia cấu tạo đại phân tử prôtêin, axit nucleic,… VD : C, H, O, N, S, P, K… * Các nguyên tố vi lượng: - Các nguyên tố có tỷ lệ < 0,01% VD : F, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Zn, Co, B, Cr… *Vai trò : - Tham gia xây dựng nên cấu trúc tế bào - Thành phần enzim, vitamin…  Bổ sung: Các nhóm chức liên kết hóa học quan trọng tế bào Nhóm chức nguyên tử hay nhóm nguyên tử xuất hợp chất hữu cơ, định tính chất hóa học đặc trưng hợp chất hữu Nhóm amin (-NH2) H –N H Nhóm cacboxyl (-COOH) O –C OH Một số loại liên kết hóa học a, Khái niệm: Liên kết hóa học lực giữ cho nguyên tử phân tử hay tinh thể Sự hình thành liên kết hóa học nguyên tố để tạo nên phân tử hệ thống hóa thành lý thuyết liên kết hóa học b, Một số liên kết hoa học * Liên kết hóa trị * Liên kết este * Liên kết hidro * Liên kết ion * Liên kết Vandvan * Liên kết kỵ nước * Liên kết đisunfua * Liên kết peptit * Liên kết glicozit a, Liên kết ion: liên kết ion liên kết hoá học đợc tạo thành lực hút tĩnh điện ion mang điện ngược dấu b, Liên kết cộng hóa trị  Khi hình thành liên kết cộng hóa trị, nguyên tử có khuynh hớng dùng chung cặp electron để đạt cấu trúc bền khí gần kề ( với electron lớp cùng)  Các cặp electron dùng chung góp chung hai nguyên tử tham gia liên kết (cộng hóa trị thơng thờng) ngun tử bỏ (cộng hóa trị phối trí)  Số electron góp chung nguyên tử thờng - n (n: số thứ tự nhóm nguyên tố) Khi hết khả góp chung, liên kết với nguyên tử cịn lại đợc hình thành cặp electron nguyên tử bỏ (thờng nguyên tử ngun tố có độ âm điện nhỏ hơn) Ví dụ: Công thức phân tử H2O SO2 c Liên kết hidro Công thức electron H :O: H :O:: S: O: Công thức cấu tạo H-O-H O= SO - Liên kết hyđro liên kết hố học đợc hình thành lực hút tĩnh điện yếu nguyên tử hyđro linh động với nguyên tử phi kim có độ âm điện lớn, mang điện tích âm phân tử khác phân tử VD O H O O C H H H H O H O H O H - Bản chất lực liên kết hyđro lực hút tĩnh điện - Liên kết hiđro thuộc loại liên kết yếu, có lượng liên kết vào khoảng 10-40 kJ/mol, yếu nhiều so với liên kết cộng hóa trị mà lượng liên kết vào khoảng trăm đến vài ngàn kJ/mol, nh ng lại gây nên ảnh hởng quan trọng lên tính chất vật lí (nh nhiệt độ sơi tính tan nớc) nh tính chất hóa học (nh tính axit) nhiều chất hữu d, Liên kết Vanđecvan - Liên kết Vanđecvan liên kết hố học đợc hình thành lực hút tĩnh điện yếu phân tử phân cực thờng trực hay phân cực tạm thời - Lực liên kết Vanđecvan hình thành tập hợp chất rắn, lỏng, khí e, Liên kết glycozit: Là loại liên kết hóa học thường thấy Cacbohidrat Là liên kết hình thành nhóm -OH liên kết trực tiếp với C g, Liên kết kỵ nước: Hiện tượng nhóm khơng phân cực ln tự xếp cho chúng không tiếp xúc với phân tử nước.Các liên kết kị nước có ý nghĩa quan việc trì tính định hìnhcủa phân tử P với phân tử khác, kể việc phân bố p màng tế bào Những liên kết chiếm khoảng 1/2 tổng lượng tự q trình đóng gói p " II Nước Cấu trúc đặc tính lý hố nước: - Phân tử nước cấu tạo từ nguyên tử ôxy với nguyên tử hyđrô liên kết cộng hố trị - Phân tử nước có tính phân cực - Giữa phân tử nước có lực hấp dẫn tĩnh điện( liên kết hyđrô) tạo mạng lưới nước Vai trò nước tế bào: - Là thành phần cấu tạo dung môi hoà tan vận chuyển chất cần cho hoạt động sống tế bào - Là môi trường nguồn nguyên liệu cho phản ứng sinh lý, sinh hố tế bào - Tham gia điều hồ, trao đổi nhiệt tế bào thể… Vì nước đá thường nổi?  Nước đá thường - Sự hấp thụ tĩnh điện phân tử nước tạo nên mối liên kết hydro yếu Liên kết mạnh nằm đường thẳng qua trục O-H phân tử nước bên cạnh yếu lệch trục O-H - Trong nước đá, toàn liên kết mạnh cực đại  phân tử phân bố cấu trúc mạng lưới dạng chuẩn, khoảng cách phân tử nước đá xa so với khoảng cách phân tử nước dạng lỏng  nước đá có cấu trúc thưa  nhẹ mặt nước III Cacbohidrat Cacbohiđrat (gluxit, saccarit) hợp chất hữu tạp chức, thường có cơng thức chung Cn(H2O)m • Cacbohiđrat phân thành ba nhóm sau đây: - Monosaccarit: nhóm cacbohiđrat đơn giản nhất, khơng thể thủy phân Ví dụ: glucozơ, fructozơ (C6H12O6) - Đisaccarit: nhóm cacbohiđrat mà thủy phân sinh phân tử monosaccarit Ví dụ: saccarozơ, mantozơ (C12H22O11) - Polisaccarit: nhóm cacbohiđrat phức tạp mà thủy phân đến sinh nhiều phân tử monosaccarit Ví dụ: tinh bột, xenlulozơ (C6H10O5)n Monosaccait : (CH2O)n - Triose (C3H6O3) - Tetrose (C4H8O4) - Pentose (C5H10O5) - Hexose (C6H12O6): Xét cấu trúc, monosacarid dẫn xuất aldehyd ceton rượu nhiều nguyên tử tương tự ta có alơose cetose a Triose (C3H6O3) Đây monosacand có nguyên tử cathon Đại diện nhóm glycerylaldehyd dioxyaceton a Tetrose (C4H8O4) Tetrose monosacand mà phân tử có carbon Trước loại khơng nhà sinh vật học ý lắm, sau người ta thấy thuỷ phân glucid, sản phẩm trung gian trình trao đổi chất, với dạng phosphoryl loại hexose, pentose, cịn có dạng tetrose eritrophosphat c Pentose (C5H10O5) Một số đại diện loại monosacand carbon là: Pentose tồn dạng vòng, chúng tham gia vào thành phần acid nucleic d Hexose (C6H12O6) Trong thể đống vật người, hexose thường gặp là: glucose, fructose, mannose, galactose (một phần hexose trạng thái tự đo, phần dạng liên kết thành phần polysacand Hexose tự nhiên: glucose, fructose, mannose, galactose thuộc loại cấu trúc dãy D - điều kiện phòng thí nghiệm nhận đường dãy L Tất monosacand tự nhiên có vị dễ hồ tan nước Độ loại đường không giống Monosacand loại hexose tương đối phổ biến trình bày  Gluczo: - Glucozơ có cơng thức phân tử C6H12O6, tồn dạng mạch hở dạng mạch vòng; Hoặc viết gọn là: CH2OH[CHOH]4CHO - Glucozơ chất kết tinh, không màu, nóng chảy 146oC (dạng α) 150oC (dạng β), dễ tan nước - Có vị ngọt, có hầu hết phận (lá, hoa, rễ…) đặc biệt chín (cịn gọi đường nho) - Trong máu người có lượng nhỏ glucozơ, không đổi (khoảng 0,1 %) Ứng dụng - Trong y học: dùng làm thuốc tăng lực cho người bệnh (dễ hấp thu cung cấp nhiều lượng) - Trong công nghiệp: dùng để tráng gương, tráng ruốt phích (thay cho anđehit anđehit độc)  Fructơzỏ: - Fructozơ (C6H12O6) dạng mạch hở polihiđroxi xeton, có cơng thức cấu tạo thu gọn là: Hoặc viết gọn là: CH2OH[CHOH]3COCH2OH - Là chất rắn kết tinh, dễ tan nước, có vị gấp rưỡi đường mía gấp 2,5 lần glucozơ - Vị mật ong chủ yếu fructozơ (chiếm tới 40 %) Disacarid (hay cịn gọi đường kép) Nó thành lập monosacand hợp lại qua mạch osid sau khử phần tử nước Thành phần đường kép chủ yếu sau: Mấy chất đáng ý là:  Saccarose (C12H22O11) : (α glucosido - 1,2, β - fructose) liên kết glucosid C1 glucose C2 fructose - Saccarozơ chất kết tinh, khơng màu, dễ tan nước, glucozơ, nóng chảy nhiệt độ 185oC - Có nhiều mía (nên saccarozơ cịn gọi đường mía), củ cải đường, nốt… - Có nhiều dạng sản phẩm: đường phèn, đường kính, đường cát… - Saccarozơ dùng nhiều công nghiệp thực phẩm, để sản xuất bánh kẹo, nước giải khát…Trong công nghiệp dược phẩm để pha chế thuốc  Lactose (β - galactosido - 1,4, α - glucose) đường sữa hàm lượng lactose thay đổi tuỳ loại sữa Đây loại đường kép độc tổng hợp thể gia súc - Lactose có tính oxy hố khử điển hình đường  Maltose (Công thức phân tử C12H22O11 (α - glucosido ,4 - α - glucose) Còn gọi đường mạch nha Đường sinh ống tiêu hoá thuỷ phân tinh bột glycogen bồi men amylase - Cellohiose: (β - glucosido - 1,4, β - glucose) đường kép thu thuỷ phân cellulose chưa triệt để Polysacarid Polysacand loại đa đường có trọng lượng phân tử cao, nhiều gốc monosacarid hợp lại mà thành Công thức chung polysacand (C6H10O5)n loại polysacariô đáng kể là: - Tinh bột - Glycogen - Cellulose - Kitin a Tinh bột - Tinh bột loại glucid dự trữ thực vật lluul thành q trình quang hợp Nó nguồn thức ăn quan trọng động vật, động vật nông nghiệp Hàm lượng tinh bột khác lồi thực vật: Ví dụ: gạo tẻ chứa khoảng: 75,81% ngô chứa khoảng: 70,08% - Cấu tạo hoá học tinh bột tạo thành từ gốc a glucose gồm thành phần: + Amylose (chiếm 10 - 20%) - chất tan nước, không tạo hồ, với iod cho màu xanh, gốc a glucose liên kết với qua mạch glucosid - tạo thành mạch thẳng - Tinh bột chất rắn vơ định hình, màu trắng, khơng tan nước nguội - Trong nước nóng từ 65oC trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo (hồ tinh bột) - Tinh bột có nhiều loại ngũ cốc, củ (khoai, sắn), (táo, chuối)… + Amilopectin (chiếm 80 - 90%) không tan nước với iod cho màu tàn đỏ gồm gốc a glucose liên kết với qua mạch glucosid 1- 1-6 tạo cho phân tử tinh bột có cấu tạo phân nhánh b Glycogen (hay gọi tinh bột động vật) Đó loại glucid dự trữ gan mơ bào động vật Cấu tạo hố học glycogen giống tinh bột, tức cấu tạo từ α - glucose, mức độ phân nhánh glycogen mạnh c Cenlulose (hay gọi chất xơ) - Công thức phân tử: (C6H10O5)n; công thức xenlulozơ viết [C6H7O2(OH)3]n - Đó loại polysacarid phổ biến thực vật Nó cấu tạo từ nhiều gốc β - glucose qua mạch - glucosid 1- tạo thành chuỗi thẳng không phân nhánh, số lượng β - glucose khoảng vài chục vạn Trong thực vật, cellulose liên kết thành bó sợi mi xen qua liên kết hydrogen - Cenlulose bị phân hoá bồi enzym cenlulase vi sinh vật thể gia súc muốn sử dụng cellulose phải nhờ hoạt động vi sinh vật có cỏ lồi nhai lại thể gia súc khơng có enzym cellulase - Xenlulozơ chất rắn hình sợi, màu trắng, khơng mùi, không vị, không tan nước dung môi hữu thông thường benzen, ete - Xenlulozơ thành phần tạo lớp màng tế bào thực vật, khung cối - Xenlulozơ có nhiều trong (95 – 98 %), đay, gai, tre, nứa (50 – 80 %), gỗ (40 – 50 %) d Kitin Kitin polysacand cấu tạo từ đơn vị N-acetylglucosanliên nối với liên kết β - glucosid 1- Sự khác mặt hóa học cellulose thay nhóm hydroxyl vị trí C2 nhóm acetyl hóa (CO 3-CONH-): Kitin có dạng sợi giống cellulose động vật không tiêu hóa Chitin thành phần lớp vỏ cứng nhiều loài sinh vật, polysacand phổ biến tự nhiên sau cellulose e Inuliên: polysacand dự trữ thực vật Đơn vị cấu tạo fructose Trọng lượng phân tử insuliên thấp có khoảng 30 gốc fructose, polysacand dễ dàng hồ tan nước loài ngũ cốc thời kỳ phát triển đầu thường có đa đường cấu tạo fructose Khi chín muồi đa đường phát triển thành tinh bột g Hemiceuulose: Đấy tên chung nhiều loại đa đường thường gặp rơm, gỗ, lõi ngô Đa đường loại có đơn vị cấu tạo từ: + Mannose gọi mannan + Arabinose gọi araban + Galactose gọi galactan + Cylose gọi cylan h.Dextran: sản phẩm vi khuẩn Dextran cấu tạo từ α -glucose nối mạch glucosid - - 6, khác glycogen, mạch glucosid - mạch rẽ 4.2 Loại heterosid Heterosid loại đa đường không nhất, có cấu tạo cao phân tử cấu trúc phức tạp Trong thành phần ngồi monosacand cịn có dẫn xuất monosacand hexosamin, hexosulfat Heterosid chia làm nhiều lớp khác tuỳ tính chất cấu trúc Đáng kể lớp: - Glucopolysacand - Mucopolysacarid 4.2.1 Mucopolysacarid: (mucor - chất nhầy) Đây loại đa đường thường gặp mô liên kết, chất trung gian tế bào dịch nhầy Ba loại mucopolysacand đáng ý là: - Acid hyaluronic Loại đa đường nhầy có dịch bao khớp, thuỷ tinh thể mắt, nhiều mô bào động vật khác Trọng lượng phân tử khoảng 200 - 500 nghìn, hồ tan dung dịch nhớt Nhờ đặc tính nên acid hyaluronic ví chất xi măng gắn với tế bào mô thể Khi thuỷ phân acid hyaluronic ta thu N- acetylglucosamin acid D- glucoronic Hai thành phần nối với theo dự đốn sau: Nhiều vi khuẩn có khả phá hoại mạch mơ bào, nọc ong, nọc rắn có loại enzym hyaluronidase phân giải acid hyaluronic Enzym làm hỏng chất nhầy gắn tế bào nên vi khuẩn dễ hoạt động Đầu mũi nhọn tinh trùng có acid hyaluronic nên tinh trùng có khả xâm nhập vào tế bào trứng để thực trình thụ tinh - Chondroitin sulfat Chất chứa nhiều mô liên kết, chất tính kiềm sụn dạng phức chất nhầy chondromucoid Trọng lượng phân tử cao gồm acetyl-galactosamin, acid glucoronic - cấu trúc dự đoán sau: Heparin (Hepar - gan) Đây loại đa đường tìm thấy gan, sau cơ, tim, phổi Trọng lượng phân tử khoảng 17.000 thành phần gồm galactosamin, acid glucoronic gốc sulfat Heparin có khả liên kết với trombokinase, làm cho chất không tham gia vào q trình đơng máu Chính miệng đỉa có chất hepann này, đỉa cắn máu thường chảy nhiều, khó đơng Trong y học thú y hepann dùng làm chất ổn định máu chống đông máu (khi truyền máu) 4.2.2 Glucopolysacand Là loại đa đường phức tạp có tính keo mucopolysacand khơng chứa dẫn xuất an liên hexosanủn Đại diện nhóm thường là: - Pectin thực vật: chất giữ vai trò nhựa gắn tế bào mô thực vật - Glucopolysacand vi khuẩn: thường có cấu tạo giáp mơ, có đặc tính bền men tiêu hố 'Nhờ vi khuẩn sống môi trường nước bọt, dịch ruột IV Lipit: (chất béo) Cấu tạo lipit: a Lipit đơn giản: (mỡ, dầu, sáp) - Gồm phân tử glyxêrol axit béo Triglixerit Glixerol Axit béo + Axit béo no (bảo hòa): Khơng có liên kết đơi, cơng thức CnH2n +1 COOH + Axit béo khơng no (chưa bảo hào): Có liên kết đôi, công thức CnH2n -1 COOH Câu hỏi: Dầu thực vật mỡ động vật hai loại chất béo có giống khác sau Giống – Dầu mỡ không tan nước, mà hồ tan dung mơi hữu như: ether, benzen, chlorofrom – Dầu mỡ cung cấp lượng nhau: 1g cung cấp cho thể 9kcalo – Dầu mỡ cấu tạo acid béo, hợp chất hữu gồm carbon, hydro oxy Khác – Dầu thực vật chứa nhiều acid béo chưa no (chưa bão hồ) khơng có cholesterol (ngoại trừ dầu dừa, dầu cọ, dầu ca cao) Mỡ động vật chứa nhiều acid béo no (bão hoà), có khả tạo cholesterol máu (ngoại trừ mỡ cá thu, cá hồi, cá trích chứa nhiều omega.3 omega.6) – Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, dầu thực vật thể lỏng mỡ động vật đơng đặc lại – Dầu thực vật chứa nhiều vitamine E, K, cịn mỡ động vật có nhiều vitamine A, D – Dầu thực vật giúp làm hạ lượng cholesterol xấu (LDL) máu, mỡ động vật làm tăng LDL máu (ngoại trừ mỡ loài cá nêu trên), dẫn đến xơ vữa động mạch, cao huyết áp, tiểu đường – Dầu thực vật dễ dịch mật làm nhũ hoá đường ruột nên dễ hấp thu mỡ động vật – Dầu thực vật dễ bị oxy hoá, làm sản sinh số chất khơng có lợi cho sức khoẻ Mỡ động vật có khả cung cấp cholesterol tốt (HDL), cần thiết cho cấu trúc tế bào, đặc biệt tế bào thần kinh, làm bền thành mao mạch nên giúp phòng ngừa xuất huyết não, gây đột quỵ b.Phôtpholipit: - Gồm phân tử glyxêrol liên kết với axit béo nhóm phơtphat (alcol phức) c Stêrơit: - Là Colesterơn, hoocmơn giới tính ơstrơgen, testostêrơn d Sắc tố vitamin: - Carôtenôit, vitamin A, D, E, K… Chức năng: - Cấu trúc nên hệ thống màng sinh học - Nguồn lượng dự trữ - Tham gia nhiều chức sinh học khác V Protein VI Axit Nucleic ... kết hóa học a, Khái niệm: Liên kết hóa học lực giữ cho nguyên tử phân tử hay tinh thể Sự hình thành liên kết hóa học nguyên tố để tạo nên phân tử hệ thống hóa thành lý thuyết liên kết hóa học. .. vào thành phần acid nucleic d Hexose (C6H12O6) Trong thể đống vật người, hexose thường gặp là: glucose, fructose, mannose, galactose (một phần hexose trạng thái tự đo, phần dạng liên kết thành phần. .. glucosid 1- Sự khác mặt hóa học cellulose thay nhóm hydroxyl vị trí C2 nhóm acetyl hóa (CO 3-CONH-): Kitin có dạng sợi giống cellulose động vật không tiêu hóa Chitin thành phần lớp vỏ cứng nhiều