A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Khái niệm và thành phần cấu tạo của các phân tử sinh học trong tế bào
Phân tử sinh học là những phân tử hữu cơ chỉ được tổng hợp và tồn tại trong các tế bào sống.
Điểm chung của các phân tử sinh học: đều có thành phần chủ yếu là các nguyên tử carbon và các nguyên tử hydrogen, liên kết với nhau hình thành nên bộ khung hydrocarbon đa dạng.
II. Các phân tử sinh học
1. Carbohydrate - Chất đường bột
a) Đường đơn
- Đường đơn có 6 nguyên tử carbon, gồm ba loại chính là glucose, fructose và
galactose
- Các loại đường đơn này có hai chức năng chính:
+ Dùng làm nguồn cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của tế bào;
+ Dùng làm nguyên liệu để cấu tạo nên các loại phân tử sinh học khác.
b) Đường đôi
- Đường đôi được hình thành do hai phân tử đường đơn liên kết với nhau (sau khi loại một phân tử nước) bằng một liên kết cộng hoá trị (được gọi là liên kết glycosidic).
- Đường đôi còn được gọi là đường vận chuyển vì các sinh vật vận chuyển nguồn năng lượng là glucose đến các bộ phận khác nhau của cơ thể hoặc nuôi dưỡng con non dưới dạng đường đôi (do đường đôi sẽ không bị phân giải trong quá trình vận chuyển).
c) Đường đa
- Đường đa là loại polymer được cấu tạo từ hàng trăm tới hàng nghìn phân tử đường đơn lớn là glucose).
- Đường đa hay còn gọi là đường phức, bao gồm các loại tinh bột, , cellulose, chitin.
- Đường đã có chức năng chính là dự trữ năng lượng và làm nguyên liệu cấu trúc nên một số thành phần của tế bào.
2. Lipid - Chất béo
- Lipid là một nhóm chất rất đa dạng về cấu trúc và có đặc tính chung là kị nước. Lipid chứa một lượng lớn các liên kết C-H không phân cực, tạo nên các sợi dài và chứa ít nguyên tử oxygen nên Lipid không hoặc rất ít tan trong nước
- Mỡ và dầu: là chất dự trữ năng lượng của tế bào và cơ thể. Dung môi hòa tan được nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể như vitamin A, D, E, K,...
- Phospholipid: đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc màng của các loại tế bào
- Steroid: gồm nhiều loại như cholesterol, testosterone, estrogen, vitamin D và cortisone,... Cholesterol là thành phần quan trọng của màng tế bào, ngoài ra còn là chất tiền thân để tạo nên testosterone và estrogen (là những hormone phát triển các đặc điểm khác biệt giữa nam và nữ).
- Carotenoid: Khi ăn carotenoid các tế bào trong con người và động vật sẽ chuyển hoá nó thành vitamin A, chất này sau đó được chuyển đổi thành sắc tố võng mạc, rất có lợi cho thị giác.
3. Protein - Chất đạm
Protein bao gồm 20 loại amino acid tham gia cấu tạo. Các amino acid đều được cấu tạo từ một nguyên tử carbon trung tâm liên kết với một nhóm amino (-NH), một nhóm carboxyl (-COOH), một nguyên tử H và một chuỗi bên còn gọi là nhóm R. Nhóm R quyết định sự khác nhau giữa các amino acid
Một số chức năng của protein gồm có:
- Cấu trúc: Nhiều loại protein tham gia cấu trúc nên
- Xúc tác: protein cấu tạo nên các enzyme xúc tác cho các phản ứng hoá học trong tế bào
- Bảo vệ: Các kháng thể có bản chất là protein giữ chức năng chống lại các phân tử kháng nguyên từ môi trường ngoài xâm nhập vào cơ thể qua các tác nhân nhu vi khuẩn, virus,...
- Vận động: protein giúp tế bào thay đổi hình dạng cũng như di chuyển. Tiếp nhận thông tin: protein cấu tạo nên thụ thể của tế bào, giúp tiếp nhận thông tin từ bên trong cũng như bên ngoài tế bào.
- Điều hoà: Nhiều hormone có bản chất là protein đóng vai trò điều hoà hoạt động của gene trong tế bào, điều hoà các chức năng sinh lí của cơ thể.
Đặc điểm cấu trúc giúp protein có chức năng rất đa dạng là: do protein được cấu tạo từ 20 loại đơn phân là amino acid Từ 20 loại amino có thể tạo ra vô số loại chuỗi polypeptide khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các amino acid. Trình tự các amino acid của một protein có tính đặc thù và quyết định chức năng của protein.
4. Nucleic acid
a. Deoxyribonucleic acid - DNA
- Chức năng mang thông tin di truyền là:
+ ADN là một đại phân tử hữu cơ, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nucleotide. Một phân tử ADN được cấu tạo bởi lượng lớn nucleotide. Mỗi loài khác nhau sẽ có phân tử ADN đặc trưng bởi số lượng và trình tự các nucleotide. Sự sắp xếp trình từ các nucleotide là thông tin di truyền quy định trình tự các protein quy định tính trạng của mỗi sinh vật.
+ 4 loại nucleotide do cách sắp xếp khác nhau tạo nên tính đặc trưng và đa dạng của các phân tử ADN ở các loài sinh vật
- Chức năng bảo quản thông tin di truyền:
+ các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị bền vững trên mỗi mạch đơn của phân tử AND => đảm bảo sự ổn định của ADN (thông tin di truyền) qua các thế hệ.
+ chiều rộng của ADN ổn định, các vòng xoắn của ADN dễ dàng liên kết với protein tạo cho cấu trúc ADN ổn định, thông tin di truyền được điều hòa và bảo quản nhờ nguyên tắc bổ sung
- Chức năng truyền đạt thông tin di truyền
+ Trên mạch kép các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen giữa nhóm nitrogenous base của các nucleotide theo nguyên tắc bổ sung. Số lượng liên kết hydrogeb lại rất lớn nên đảm bảo cấu trúc không gian của ADN được ổn định và dễ dàng cắt đứt trong quá trình tự sao, phiên mã.
b. Ribonucleic acid - RNA
RNA thông tin (mRNA):
+ Chỉ gồm một chuỗi polynucleotide dạng mạch thẳng
+ Được dùng làm khuôn để tổng hợp protein ở ribosome.
RNA vận chuyển (tRNA):
+ Cấu trúc từ một mạch polynucleotide, tuy vậy các vùng khác nhau trong một mạch lại tự bắt đôi bổ sung với nhau bằng các liên kết hydrogen, tạo nên các cấu trúc không gian ba chiều đặc trung, phức tạp
+ Làm nhiệm vụ vận chuyển amino acid đến ribosome và tiến hành dịch mã.
RNA ribosome (rRNA):
+ Là một mạch polynucleotide chứa hàng nghìn đơn phân trong đó 70% số ribonucleptide có liên kết bổ sung
+ Tham gia cấu tạo nên ribosome, nơi tiến hành tổng hợp protein.
Các loại RNA nhỏ khác:
+ Chỉ gồm một chuỗi polynucleotide dạng mạch thẳng
+ Tham gia vào quá trình điều hoà hoạt động của gene.
Một số loại RNA:
+ Cấu tạo từ ribonucleotide
+ Chức năng xúc tác cho các phản ứng hoá học như các enzyme và vì vậy chúng được gọi là các ribozyme.
