Transcript chuong2-daiphatush

Chương 2
CÁC ĐẠI PHÂN
TỬ SINH HỌC
Đặc điểm của các đại phân tử:
Hình thành từ những phân tử nhỏ cùng loại (monomer),
liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị
Có khối lượng phân tử lớn, phổ biến, có mặt trong mọi tế
bào và cơ thể sống, đóng vai trò quan trọng trong mọi hoạt
động sống của cơ thể.
Mỗi phân tử có một chức năng nhất định và sự tương tác
với nhau
Thường xuyên biến đổi, tổng hợp lại mới từ những tiểu
phân tử, phân giải thành các tiểu phân tử, vận chuyển đến
cơ quan khác, rồi có thể lại được tổng hợp mới lại.
Tồn tại hơn 200 loại đại phân tử, các đại phân tử chính:
axit nucleic, Protein, Lipit, polysacarit
Các đại phân tử sinh học
Axit Nucleic
Protein
Lipit
Polysaccarit
1. NUCLEIC ACID
1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền:
a.
Thí nghiệm của Griffith: TN phát hiện hiện tượng biến nạp
của phế cầu khuẩn Streptococcus pneumoniae gây bệnh viêm
phổi ở người và làm cho chuột chết do Frederick Griffith, người
Anh, tiến hành vào năm 1928.
Phế cầu khuẩn có 2 dạng:
•
•
Dạng S (khuẩn lạc nhẵn): có vỏ bao tế bào bằng
polysaccharit -> cản trở bạch cầu phá vỡ tế bào vi
khuẩn -> chuột chết
Dạng R (khuẩn lạc ráp): không có vỏ bao, bị bạch
cầu tiêu diệt -> không gây bệnh.
1. NUCLEIC ACID
1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền:
a.
Thí nghiệm của Griffith:
Tiến hành TN
Tiêm vi khuẩn S sống gây bệnh cho chuột thì chuột
chết.
Tiêm vi khuẩn R sống không gây bệnh cho thì chuột
sống.
Tiêm vi khuẩn S bị đun chết cho chuột thì chuột sống
Tiêm hỗn hợp vi khuẩn S bị đun chết với R sống cho
chuột thì chuột chết. Trong xác chuột chết tìm thấy có
cả vi khuẩn S và R.
-> một nhân tố nào đó của chủng S đã truyền sang chủng R
và nhờ protein còn sống của R hoạt hoá tạo ra thể vi
khuẩn S và gây bệnh làm chuột chết.
1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền
a. Thí nghiệm của Griffith:
Năm 1944, Oswald Avery và 2 đồng nghiệp khác là
Colin MacLeod và Maclyn McCarty đã xác định tác
nhân gây biến nạp chính là DNA
Sau khi xử lí vi khuẩn S sống bằng protease- enzyme
phân huỷ protein, hoặc bằng RNase-enzyme phân huỷ
RNA -> khả năng biến nạp vẫn còn.
Xử lí bằng DNase - enzyme phân huỷ DNA -> hoạt
tính biến nạp không còn -> chứng tỏ DNA chính là
nhân tố gây biến nạp.
Thí nghiệm của Griffith (1928)
1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền
b. Thí nghiệm của Hershey và Chase (1953)
Thí nghiệm nghiên cứu sự xâm nhiễm của DNA thực khuẩn
thể (bacteriophage) vào tế bào vi khuẩn thông qua phương
pháp đánh dấu đồng vị phóng xạ S35 và P32 của Alfred
Hershey và Martha Chase tiến hành vào năm 1952 chứng
minh khi thực khuẩn thể xâm nhập vào tế bào vi khuẩn thì
chỉ có DNA được đưa vào trong tế bào vi khuẩn còn protein
của thực khuẩn thể vẫn nằm bên ngoài tế bào vi khuẩn.
Ngày nay người ta đã khẳng định ở đâu có DNA (một ít
trường hợp là RNA) thì ở đó chứa gen mang thông tin di
truyền qui định và có thể tạo thành tính trạng.
Thí nghiệm của Hershey và Chase (1953)
Cấu trúc và chu trình sống của phage T2
1. AXIT NUCLEIC
1.1. Cấu trúc axit Nucleic:
Axit Nucleic là vật chất mang
thông tin di truyền, có cấu tạo là
một polymer với monomer là
các nucleotit. Axit Nucleic gồm
hai loại là ARN và ADN.
Nucleotit:Là cấu trúc cơ bản
của axit Nucleic. Một Nucleotit
gồm 3 thành phần:
• Nhóm photphat
• Đường pentô (5C)
• Bazơ nitơ.
1. AXIT NUCLEIC
Bazơ nitơ gồm hai nhóm:
• Nhóm Purin: gồm Adenine (A),
Guanine (G)
• Nhóm
Pyrimidin:
gồm
Thymine (T), Cytosine (C) và
Uracil (U)
Các Nucleotit khác nhau chỉ khác
nhau ở nhóm bazơ nitơ, do đó có 5
loại Nucleotit sẽ mang tên của 5
loại bazơ nitơ
Trong phân tử axit Nucleic, các
Nucleotit nằm kề nhau liên kết với
nhau bằng liên kết photphodiester
tạo thành chuỗi dài. Trình tự chính
xác của các bazơ trong ADN và
ARN đặc trưng cho thông tin di
truyền của tế bào và cơ thể.
Bazơ nitơ:
1. AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)

Cấu trúc:
Ptử ADN là một chuỗi xoắn kép,
gồm hai sợi đơn. Mỗi sợi đơn là
một chuỗi nucleotit. Có 4 loại
Nucleotit: A, T, G, C.
Hai sợi đơn lk với nhau bằng
liên kết hydro theo nguyên tắc
bổ sung: A – T =2 lk H2, G - C =
3 lk H2.
Mỗi sợi đơn có một trình tự định
hướng: một đầu 5’ mang nhóm
photphat tự do, một đầu 3’
mang nhóm OH tự do (quy ước
là 5’ ->3’).
Hai sợi đơnhướng đối song
song và ngược chiều nhau. Mỗi
mạch đơn (ssDNA) mang trình
tự các bazơ khác nhau-> mang
thông tin di truyền khác nhau
Chuỗi xoắn kép DNA
1.
AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)

Đặc tính của DNA
Biến tính: là khả năng sợi kép DNA trong điều kiện nhiệt độ cao gần điểm sôi hoặc
pH < 3 hay trên 10 có thể sẽ tách rời thành 2 sợi đơn
Hồi tính: Sau khi DNA bị biến tính, nếu điều kiện trên quay lại trạng thái ban đầu
một cách từ từ thì 2 sợi đơn này lại có thể ghép bổ sung thành sợi kép ban đầu (hồi
tính)
Ứng dụng:lai DNA và PCR.
1. AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)

Cấu trúc ADN của sinh vật Eucaryota:
Dạng mạch thẳng (Prokaryota: mạch vòng)
ADN kết hợp chặt chẽ với Pr histone.
Nén chặt trong nhân ở nhiếu mức độ: nucleosome -> NST
ADN gồm những trình tự mã hóa (exon) xen kẽ với những TT ko
mã hóa (intron). Tùy mức độ hiện diện trong nhân -. Chia 3 loại
• Các TT lặp lại nhiều lần: chiếm 10-15% genome. Là những TT
AND ngắn (10-200kb), ko mã hóa, tập trung ở những vùng
chuyên biệt/NST (tâm động, đầu mút NST)
• Các TT lặp lại TB: 25-40%, là những đoạn AND có kt lớn hơn
(100-1000kb). Không mã hóa hoặc mã hóa cho rARN, tARN,
5SARN
• Các TT duy nhất: là các gen mã hóa cho các Protein, có TT đặc
trưng cho từng gen
AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)

Vai trò của ADN:
ADN là nơi lưu trư các thông tin di truyền, tham
gia vào cấu trúc nhiễm sắc thể.
Có khả năng truyền đạt thông tin di truyền cho thế
hệ sau thông qua sự sao chép (tái bản) và phân ly
trong phân bào.
Có khả năng phiên mã tạo ra các phân tử ARN, từ
đó dịch mã để tạo nên các Protein đặc thù và tạo
nên tính đa dạng của sinh vật.
Cấu trúc NST:
1.3. ARN (Axit Ribonucleic)

Phân tử ARN có cấu trúc
tương tự như ADN, nhưng
khác biệt với ADN ở 3 điểm
 Phân tử ARN là một
chuỗi đơn
 Đường pentose của phân
tử ARN là đường ribose
 Thymin được thay bằng
uracil trong phân tử
ARN.
Các loại ARN: mARN,
tARN, rARN
1.3.1. ARN thông tin (mARN)
Chiếm 2 – 5%/tổng lượng ARN trong TB
Là bản sao TT của gen. Có vai trò trung tâm chuyển TTDT
mã hóa trên phân tử ADN đến bộ máy giải mã để tổng hợp
Pr tương ứng.
Kích thước sợi mARN thường dài, từ 900 – 1200 Nucleotit
Thời gian tồn tại trong tế bào rất ngắn
1.3.1. ARN thông tin (mARN)
SV nhân sơ: mARN là
bản sao nguyên vẹn của
gen, sau phiên mã được
sd ngay làm khuôn để
dịch mã tổng hợp Pr.
SV nhân chuẩn: mARN
sau phiên mã từ gen
trong nhân phải trải qua
1 quá trình hoàn thiện
trước khi ra tế bào chất
tham gia vào dịch mã:
gắn mũ m7G vào đầu 5’,
đuôi poly A vào đầu 3’ và
ghép nối các đoạn mã
hóa với nhau
1.3.2. ARN vận chuyển (tARN)
Chiếm 10-15%/tổng ARN trong
TB
Là 1 mạch polynucleotit ngắn,
khoảng 75-95 Nucleotit
Cấu trúc dạng lá trẽ 3-4 nhánh
(do sợi đơn tự cuộn xoắn)
Một nhánh tiếp nhận aa: đầu
tận cùng là CCA. Enzym
Aminoacyl-tARN
synthetaza
xúc tác gắn chính xác từng
loại aa vào ptử tARn tương
ứng.
1.3.2. ARN vận chuyển (tARN)
Nhánh
đối
mã
(anticodon): mang bộ ba
đối mã phù hợp với bộ 3
mã hóa trên mARN.
Một hoặc hai nhánh phụ:
làm tăng tính ổn định của
mARN
Vai trò: Vận chuyển aa
đến bộ máy giải mã để
tổng hợp Pro theo mã trên
mARN tương ứng.
1.2.3. ARN Ribosome (rARN)
Là thành phần chính của Rbx,
tgia vào QT giải mã
Chiếm 80%/tổng số ARN TB,
chủ yếu nằm ở TBC.
Có cấu trúc mạch đơn với
nhiều khúc cuộn, chứa
khoảng 100-150 Nucleotit.
Theo hệ số lắng chia rARN
thành nhiều loại:
• Eukaryote: 28S, 18S, 5,8S và 5S.
• Prokaryote: 23S, 16S và 5S
Rbx gồm: 1 tiều phần lớn và
một tiểu phần nhỏ (Pr +
rARN)
Nhiều rRNA còn có chức
năng xúc tác như enzyme.
rARN)
Sơ đồ cấu trúc của ribosom
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần
Pr có chứa các nguyên tố: C, H,
O, N, P, S. Là 1 đại phân tử, đơn
phân là các axit amin (aa)
Có hơn 20 loại aa khác nhau
Cấu tạo của 1 aa: 1 nguyên tử
Cacbon ở trung tâm (C) liên
kết với:
•
•
•
•

1ngtử H
1 nhóm amin (-NH2)
1 nhóm cacboxyl (-COOH)
1 gốc R
Các axit amin khác nhau bởi
gốc bên R -> 4 nhóm aa
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):
4 nhóm aa:
Nhóm kiềm: ở pH TB, gốc amin
ở nhánh bên bị ion hóa thành
NH3+ mang điện tích dương.
Nhóm acid: ở pH TB, gốc
COOH nhánh bên bị ion hoá sẽ
mang điện tích âm
Nhóm trung tính kỵ nước: ở
nhánh bên sẽ không mang điện
tích.
Nhóm trung tính phân cực:
nhánh bên thường mang nhóm
OH.
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):
Các aa lk với nhau bằng lk peptit: hình thành do sự kết hợp
nhóm amin của một aa nay với nhóm cacboxyl của aa kế tiếp->
giải phóng 1 ptu nước.
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):
Peptit: là một chuỗi nối tiếp nhiều
aa (< 30aa).
Polypeptit: số lượng aa lớn hơn
(>= 30 axit amin). Chuỗi
polypeptide có 2 aa ở 2 đầu tận
cùng: 1 đính nhóm NH2, 1 đính
gốc COOH  chiều tổng hợp: đầu
N -> đầu C
Protein: là 1 đv chức năng, cấu
trúc phức tạp trong không gian.
Một protein đc ht từ 1 hoặc nhiều
nhiều chuỗi polypeptit -> 4 bậc cấu
trúc: bậc I, II, III và bậc IV.
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):

Các bậc cấu trúc của
Protein:
Cấu trúc bậc I:
• là TT sắp xếp của các aa
trong chuỗi polypeptid
• Nối bằng liên kết cộng hóa
trị bền vững
• Quy định tính đặc thù của
phân tử protein, đồng thời
còn quy định cấu trúc
không gian của phân tử
protein.
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):

Các bậc cấu trúc của Protein:
Cấu trúc bậc II:
• Là sự uốn các phần của từng chuỗi
thành cấu trúc đều đặn trong
không gian theo kiểu dạng xoắn α
hay phiến gấp nếp β.
• Lk hydro đóng vai trò QT tạo nên
cấu trúc bậc hai.
• Yếu tố nào ảnh hưởng đến cấu trúc
bậc hai thì đều ảnh hưởng đến hoạt
tính và chức năng của protein.
• Là dạng trung gian chuyển tiếp để
phân tử protein hình thành nên cấu
trúc bậc ba phức tạp hơn.
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):

Các bậc cấu trúc của Protein:
Cấu trúc bậc III:
• Được ht do các chuỗi polypeptíde cuộn
xoắn hay gấp khúc tạo nên ptử có cấu
hình không gian ba chiều (cấu hình 3D).
• Quy định hoạt tính, chức năng của
protein.
• Được tạo nên bởi các liên kết yếu: lk
ion, lk kỵ nước, lk disulphit giữa 2
amino acid chứa lưu huỳnh.
• Khi có tác động của nhiệt độ, pH, hoặc
hoá chất độc sẽ dẫn đến làm thay đổi
hình thù 3D -> ah đến chức năng, hoặc
gây bệnh
2. Protein
2.1. Cấu trúc, thành phần (tiếp):

Các bậc cấu trúc của
Protein:
Cấu trúc bậc IV:
• Được ht do 2 hoặc nhiều
chuỗi polypeptit thành phần
tương tác với nhau tạo nên.
• Hầu hết các Pr chỉ chứa một
chuỗi polypeptit, một số ít
khác như hemoglobin chứa
tới 4 polypeptit.
• Một polypeptit: 5 - 4000 aa.
• Trong tế bào, protein luôn
được tổng hợp, phân giải
2. Protein
2.2. Vai trò







Vai trò xúc tác: Hầu hết các enzim có bc là Pr, xúc tác cho các pư
trong TB, có khả năng xúc tác lớn và tính đặc hiệu cao
Vai trò cấu trúc: Pr là yếu tố cấu tạo cơ bản của TB và mô: MSC,
chất nguyên sinh, collagen, elastin. keratin…
Vai trò vận chuyển: vc khí nhờ Hb, vc chất dd nhờ serum albumin
co trong máu…
Vai trò vận động: actin và myosin là Pr vận động cơ, tubulin là
thành phần của thoi vô sắc, vận động lông, roi…
Vai trò bảo vệ: kháng nguyên – có vai trò bảo vệ lớn trong phản
ứng miễn dịch, một số làm đông máu: thrombin, fibrinogen.
Vai trò dự trữ: ovalbum (lòng trắng trứng) cung cấp Nitơ cho phôi,
casein (sữa), Pr trong hạt – cc N cho hạt nảy mầm.
Vai trò như các chất có hoạt tính sinh học cao: insulin – đk lượng
đường trong máu, các Pr điều hòa hđ của gen…
3. Lipit
3.1. Cấu trúc
Thành phần: 3 ngt chính: C, H, O;
thêm P, N, không tan trong nước
Cấu tạo: Glyxerol liên kết với axit
béo = lk este
Axit béo: chưa no (chưa bão hòa),
no (bão hòa)
Axit béo không no dễ bị oxy hóa
dẫn đến bị aldehyt hay ôxi hóa.
Axit béo no: CH3(CH2)10COOH:
lauric acid, CH3(CH2)12COOH:
palmitic acid
Axit béo không no:
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COO
H: palmitoleic acid
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO
H: oleic acid.
3.2. Các lipit quan trọng: phospholipit và Steroit
Phospholipit:
 Cấu tạo bởi glyxeril,
axit
béo,
axit
phosphoric, thường có
thêm hợp chất Nitơ.
 Phân cực: cực ưa nước
(chứa nhóm P) + cực
kỵ nước (axit béo)
→ trong môi trường nước
xếp thành lớp kép: đầu
ưa nước tiếp xúc với
môi trường nước, phần
kỵ nước hướng vào
nhau cấu tạo nên màng
sinh chất và màng cơ
bản trong tế bào

3.2. Các lipit quan trọng: phospholipit và Steroit

Steroit
Cấu tạo từ alcol vòng (sterol) và axit béo
phân tử lớn thường là axit palmitic, axit
stearic, axit oleic.
Gồm cholesterol, nhiều hormon như
testosteron,estrogen…
- Ngoài ra còn có những loại lipit khác như
lipit có đính thêm thành phần đường gọi là
glycolipit
3. Lipit
3.3. Vai trò
Có vai trò quan trọng trong cấu trúc màng sinh chất
và các màng cơ bản khác trong tế bào
Đóng vai trò là chất dinh dưỡng dự trữ như các giọt
dầu, giọt mỡ trong tế bào thực vật, động vật
Lớp mỡ ngoài vai trò dự trữ còn có vai trò cách
nhiệt, làm cho da mềm mại
Điều hòa: nhiều hormon trong cơ thể có bản chất là
steroit có vai trò điều hòa hoạt động sinh lý của cơ
thể như hormon của miền vỏ tuyến trên thận, các
hormon sinh dục
4. Polysaccarit
4.1. Cấu trúc



Polysaccarit là loại đường đa,
phân tử lượng lớn, không có vị
ngọt, không tan trong nước.
Cấu tạo: monosaccarit
(glucose) lk = glycoside: giữa
C1 của một phân tử đường với
nhóm hydroxyl của phân tử kế
tiếp.
Những polysaccarit quan trọng
trong tế bào đó là: tinh bột,
glycogen, chitin, cellulose
4. Polysaccarit
4.1. Cấu trúc

Tinh bột
Hạt tinh bột, dự trữ Nl, có
trong TB thực vật + vi khuẩn.
cấu tạo từ α-D-glucose
2
dạng:
amylose
và
amylopectin
Amylose gồm những phân tử
đường đơn glucose nối với
nhau thành mạch thẳng, hình
chuỗi dài.
Amilopectin: phân nhánh.
Công
thức
chung:
(C6H10O5)n
4. Polysaccarit
4.1. Cấu trúc

Cellulose
Cấu tạo từ β – D – glucose, có ở thành tế bào thực vật
4. Polysaccarit
4.1. Cấu trúc

Chitin
Cấu tạo tương tự như cellulose: không phân nhánh, nhóm OH
được thay bằng -NH-CO-CH3.
Vỏ tôm, cua, lớp vỏ cutin của côn trùng, thành tế bào một số loài
nấm và tảo lam.
4. Polysaccarit
4.1. Cấu trúc

Glycogen
Cấu tạo từ α-Dglucose, phân nhánh
Có trong tế bào động
vật (dự trữ trong gan)
và tảo lam.
4. Polysaccarit
4.2. Vai trò
Dự trữ chất dinh dưỡng: glycogen là nguồn
dự trữ của tế bào động vật còn tinh bột là
nguồn dự trữ của tế bào thực vật
Cấu trúc tế bào: xenlulose là thành phần qua
trọng của vách tế bào thực vật