I. Khái quát về phân tử sinh học
Phân tử sinh học là những phân tử hữu cơ được tạo ra từ tế bào và cơ thể sinh vật.
Các phân tử sinh học chính bao gồm protein, lipid, carbohydrate, nucleic acid. Ngoài ra các phân tử nhỏ là các sản phẩm trao đổi chất như aldehyde, alcohol, vitamin, hormone …
II. Các phân tử sinh học trong tế bào
1. Carbohydrate:
a) Đặc điểm chung:
Carbohydrate được cấu tạo từ ba loại nguyên tố C, H và O trong đó tỉ lệ H : O là 2 : 1 (giống với nước). Carbohydrate được chia thành 3 nhóm:
b) Các loại đường đơn:
Là loại carbohydrate đơn giản với công thức phân tử là CnH2nOn, gọi là đường đơn, hay đường khử.
Ba loại đường này đều có vị ngọt và dễ tan trong nước.
c) Các loại đường đôi:
Đường đôi do hai phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng leien kết glycosidic. Loại đường đô iphoro biến nhất là saccharose, maltose và lactose. Ba loại đường đôi này đều tan trong nước và có vị ngọt.
d) Các loại đường đa:
Dường đa (polysaccharide) là gồm nhiều các phân tử đường đơn liên kết với nhau.
e) Vai trò của carbohydrate:
- Là nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống (chủ yếu là glucose)
- Là nguồn năng lượng dự trữ của cơ thể (tinh bột ở thực vật và glycogen ở nấm và động vật)
- Tham gia cấu tạo nên một số thành phần của tế bào và cơ thể: thành tế bào thực vật (cellulose), thành tế bào nấm và vỏ ngoài của côn trùng (chitin), thành tế bào vi khuẩn (peptidoglycan).
- Tham gia cấu tạo màng sinh chất và vận chuyển các chất (ribose, deoxyribose)
2. Lipid:
a) Đặc điểm chung:
Lipid là một nhóm chất rất đa dạng về cấu trúc nhưng có đặc tính chung là kị nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ.
b) Lipid đơn giản:
Gồm 3 loại: mỡ (ở động vật), dầu (ở thực vật) và sáp.
c) Lipid phức tạp:
3. Protein:
a) Đặc điểm chung của protein:
Protein là đại phân tử chiếm tỉ lệ lớn nhất trong cơ thể sinh vạt, chúng là sản phẩm cuối cùng của gene tham gia thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong cơ thể.
Protein được cấu tạo đa phân, gồm nhiều đơn phân là các amino acid.
Có khoảng 20 loại amino acid chính tham gia cấu tạo nên protein. Có những amino acid con người và động vật không tự tổng hợp được gọi là amino acid không thay thế (lysine, tryptophan …)
b) Các bậc cấu trúc của protein:
Protein có cấu trúc không gian 3 chiều đặc trưng được hình thành từ 4 bậc cấu trúc:
-
Cấu trúc bậc 1: Trình tự các amino acid trong một chuỗi polypeptide, các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide.
-
Cấu trúc bậc 2: Chuỗi polypeptide cuộn xoắn lại hoặc gấp nếp.
-
Cấu trúc bậc 3: Chuỗi polypeptide cuộn xoắn lại hoặc gấp nếp tạo nên cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng do có sự tương tác đặc thù giữa các nhóm chức của các amino acid trong chuỗi polypeptide.
-
Cấu trúc bậc 4: Hai hay nhiều chuỗi polipeptit liên kết với nhau.
Cấu trúc của protein có thể bị phá hủy khi chịu tác động của nhiệt độ cao, kim loại nặng, ... gây biến tính.
c) Vai trò của protein:
Protein tham gia hầu hết các hoạt động sống của tế bào: xúc tác các phản ứng (enzyme), cấu trúc nên tế bào, tham gia vận chuyển các chất qua màng, truyền tin, miễn dịch, sinh sản …
4. Nucleic acid:
a) Đặc điểm chung:
Nucleic acid là các đại phân tử sinh học cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, gồm nhều đơn phân là nucleotide gồm 3 thành phần: 1 đường pentose (deoxyribose và ribose) + 1 nitrogenous base (A, G, T, C, U) + 1 gốc phosphate.
b) Cấu tạo và chức năng của DNA:
Cấu tạo của DNA: cấu trúc xoắn kép gồm 2 mạch polynucleotide song song và ngược chiều nhau, xoắn trái sang phải. Mỗi chu kì xoắn có 10 cặp nucleotide. Hai mạch polynucleotide liên kết với nhau theo nguyên tác bổ sung:
- A liên kết với T bằng 2 liên kết hydrogen
- G liên kết với X bằng 3 liên kết hydrogen
DNA có tính đa dạng và đặc thù cho số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp nucleotide.
DNA có vai trò lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền.
c) Cấu tạo và chức năng của RNA:
Có 3 loại RNA là:
- mRNA (RNA thông tin): dùng làm khuôn cho quá trình dịch mã, truyền đạt thông tin di trueyefn từ DNA đến ribosome.
- tRNA (RNA vận chuyển): vận chuyển các amino acid đến ribosome để dịch mã
- rRNA (RNA ribosome): là thành phần chủ yếu cấu tạo nên ribosome.
Cấu tạo của 3 loại RNA nhưu sau:
Sơ đồ tư duy các phân tử sinh học: