Chuong 2 ca dai phan tu sinh hoc
-
Upload
dinh-de-nguyen -
Category
Documents
-
view
171 -
download
1
Transcript of Chuong 2 ca dai phan tu sinh hoc
1
Phân loại sinh giới
Hai dạng tế bào và ba giới sinh vậtThế giới sinh vật gồm ba giới (trình tự nucleotidecủa rRNA):
+ Vi khuẩn (Bacteria)+ Vi khuẩn cổ (Archaea)+ Sinh vật nhân thật (Eukarya)
Prokaryote và Eukaryote
2
Đặc điểm cấu trúc nhiễm sắc thểcủa Prokaryote
- Xoắn kép: khe nhỏ, khe lớn; DNA-binding protein gắn vào khe lớn
- Cấu trúc bậc hai: thân–vòng (stem-loop)hay kẹp tóc (hair spin) nơi nhận diện củaprotein điều hòa
- Cấu trúc siêu xoắn và cấu trúc vòng mở:topoisomerase II và I
Đặc điểm tế bào Prokaryote
Đặc điểm cấu trúc nhiễm sắcthể của Eukaryote
- Kích thước lớn- Nucleosome, chromatin, nhiễm sắc thể- Telomere ở hai đầu và centromere ở giữa- Ba nhóm DNA:
+ DNA một bản sao: mã hóa protein+ DNA lặp lại trung bình: mã hóa histone,
immunoglobin, rRNA, tRNA+ DNA vệ tinh: 20% tổng DNA, chức năng chưa rõ
Đặc điểm tế bào Eukaryote
3
Caùc lieân keát hoùa hoïc trong heä thoáng sinh hoïc
Liên kết cộng hóa trịLiên kết hydrogenTương tác kỵ nướcLực van der Waals
Hydrogen atoms (2 H)
Hydrogenmolecule (H2)
+ +
+ +
+ +
In each hydrogenatom, the single electronis held in its orbital byits attraction to theproton in the nucleus.
1
When two hydrogenatoms approach eachother, the electron ofeach atom is alsoattracted to the protonin the other nucleus.
2
The two electronsbecome shared in acovalent bond,forming an H2molecule.
3
Liện kết cộng hóa trị• Được tạo ra do góp chung điện tử giữa các
nguyên tử
(a)
(b)
Hydrogen (H2).Two hydrogenatoms can form asingle bond.
Oxygen (O2).Two oxygen atomsshare two pairs ofelectrons to forma double bond.
H H
O O
• Liên kết đơn và liên kết đôi
(c)
Methane (CH4).Four hydrogenatoms can satisfythe valence ofone carbonatom, formingmethane.
Water (H2O).Two hydrogenatoms and oneoxygen atom arejoined by covalentbonds to produce amolecule of water.
(d)
HO
H
H H
H
H
C
4
Liên kết hydro
– +
+
Water(H2O)
Ammonia(NH3)
OH
H + –
N
HH H
A hydrogenbond resultsfrom theattractionbetween thepartial positivecharge on thehydrogen atomof water andthe partialnegative chargeon the nitrogenatom ofammonia.+ +
• Liên kết hydro có xu hướng hình thành giữacác nguyên tử có điện âm với nguyên tử Hydrogắn với Oxygen hay Nitrogen
Liên kết Van der Waals
• Xảy ra khi các phân tử gần kề nhau dotương tác giữa các đám mây điện tử
Ag
Tương tác kỵ nước• Xảy ra giữa các nhóm của những phân tử
không phân cực. Chúng có xu hướng xếp kềnhau và không tan trong nước.
- Protein (55%)- Nucleic acid (23,6%; DNA 3,1%; RNA20,5%)- Lipid (9,1%), lipopolysaccharide (3,4%)- Polysaccharide (5%)
Các đại phân tử sinh học quan trọng
Polysaccharide
- Phaân töû ñöôøng ña phaân(carbohydrate, CHO)
- Daïng ñôn phaân chöùa 4– 7 C laø phoå bieánnhaát trong teá baøo
- Ñôn phaân thöôøng coùsöôøn caáu truùc chung,khaùc nhau ôû caùcnhoùm theá vaø vò tríkhoâng gian cuûa nhoùmOH- trong maïchcarbon
Triose sugars(C3H6O3)
Pentose sugars(C5H10O5)
Hexose sugars(C6H12O6)
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
HO C H
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
HO C H
HO C H
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
C OC O
H C OH
H C OH
H C OH
HO C H
H C OH
C O
H
H
H
H H H
H
H H H H
H
H H
C C C COOOO
Ald
oses
Glyceraldehyde
RiboseGlucose Galactose
Dihydroxyacetone
Ribulose
Ket
oses
Fructose
5
- Lieân keát giöõa caùc ñôn phaân laø lieân keát glycoside- Caùc polysaccharide khaùc nhau do khaùc höôùng lieân keát
glycoside (, ), khaùc ñôn phaân, khaùc toå hôïp caùc loaïi ñônphaân
- Caùc polysaccharide quan troïng cellulose, glycogen, tinhboät vaø peptidoglycan.
Polysaccharide
MitochondriaGiycogen granules
0.5 m
Glycogen
Chloroplast Starch
Amylose Amylopectin
1 m
Plant cells
0.5 m
Cell walls
Cellulose microfibrilsin a plant cell wall
Microfibril
CH2OH
CH2OH
OHOH
OO
OHOCH2OH
OO
OHO
CH2OH OH
OH OHO
O
CH2OHO
OOH
CH2OH
OO
OH
O
O
CH2OHOH
CH2OHOHOOH OH OH OH
O
OH OH
CH2OH
CH2OH
OHO
OH CH2OH
OO
OH CH2OH
OH
Glucosemonomer
O
O
O
O
O
O
Parallel cellulose molecules areheld together by hydrogenbonds between hydroxyl
groups attached to carbonatoms 3 and 6.
About 80 cellulosemolecules associate
to form a microfibril, themain architectural unitof the plant cell wall.
A cellulose moleculeis an unbranched glucose polymer.
OH
OH
O
OOH
Cellulosemolecules
6
• Chitin, một polysaccharide quan trọng khác– Được tìm thấy ở bộ xương ngoài của động vật
chân đốt.– Có thể được sử dụng như chỉ khâu trong phẫu
thuật
O
CH2OH
OHHH OH
H
NH
C
CH3
O
H
H
OH
- Thaønh phaàn quan troïng cuûa maøng- Lipid ñôn giaûn: triglyceride- Lipid phöùc taïp: coù chöùa P, N, S, caùc nhoùm ñöôøng,
ethanol amine, serine, choline- Phospholipid quan troïng trong caáu truùc maøng
Lipid
(a) Saturated fat and fatty acid
Stearic acid
(b) Unsaturated fat and fatty acidcis double bondcauses bending
Oleic acid
Figure 5.12
7
• Cấu trúc Phospholipid• Gồm một đầu ưa nước và đuôi kị nước
CH2
OPO OO
CH2CHCH2
OO
C O C O
Phosphate
Glycerol
(a) Structural formula (b) Space-filling model
Fatty acids
(c) Phospholipidsymbol
Hydr
opho
bic
tails
Hydrophilichead
Hydrophobictails
–
Hydr
ophi
lic h
ead CH2 Choline
+N(CH3)3
Hydrophilichead
WATER
WATER
Hydrophobictail
• Steroid, cholesterol– Được tìm thấy trên màng tế bào– Là tiền chất của một vài loại hormones
HO
CH3
CH3
H3C CH3
CH3
- Caáu taïo bôûi chuoãi caùc amino acid noái vôùi nhau baèng lieân keátpeptide
- Hai möôi amino acid khaùc nhau veà tính chaát hoùa hoïc cuûa caùcnhaùnh beân trong phaân töû
- Ñaëc tính raát ña daïng cuûa caùc protein do trình töï amino acid
Protein
DESMOSOMES
DESMOSOMESDESMOSOMES
OH
CH2
CN
H
C
H O
H OH OH
Peptidebond
OH
OH
OH
H H
HH
H
H
H
H
H
H H
H
N
N N
N N
SH Side chains
SH
OO
O O O
H2O
CH2 CH2
CH2 CH2 CH2
C C C C C C
C CC C
Peptidebond
Amino end(N-terminus)
Backbone
(a)
(b)Carboxyl end(C-terminus)
O
O–
H
H3N+ C C
O
O–H
CH3
H3N+ C
H
C
O
O–
CH3 CH3
CH3
C C
O
O–
H
H3N+
CH
CH3
CH2
C
H
H3N+
CH3CH3
CH2
CH
C
H
H3N+ C
CH3
CH2
CH2
CH3N+
H
C
O
O–
CH2
CH3N+
H
CO
O–
CH2
NH
H
CO
O–H3N+ C
CH2
H2C
H2N C
CH2
H
C
Không phân cực
Glycine (Gly) Alanine (Ala) Valine (Val) Leucine (Leu) Isoleucine (Ile)
Methionine (Met) Phenylalanine (Phe)
C
O
O–
Tryptophan (Trp) Proline (Pro)
H3C
S
O
O–
8
O–
OH
CH2
C C
H
H3N+O
O–H3N+
OH CH3
CH
C C
H O–
O
SH
CH2
C
H
H3N+ CO
O–H3N+ C C
CH2
OH
H H H
H3N+
NH2
CH2
OC
C CO
O–
NH2 OC
CH2
CH2
C CH3N+O
O–
O
Phân cực
Electricallycharged
–O OC
CH2
C CH3N+
H
O
O–
O– OC
CH2
C CH3N+
H
O
O–
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3+
CH2
C CH3N+
H
O
O–
NH2
C NH2+
CH2
CH2
CH2
C CH3N+
H
O
O–
CH2
NH+
NHCH2
C CH3N+
H
O
O–
Serine (Ser) Threonine (Thr) Cysteine(Cys)
Tyrosine(Tyr)
Asparagine(Asn)
Glutamine(Gln)
Acidic Basic
Aspartic acid(Asp)
Glutamic acid(Glu)
Lysine (Lys) Arginine (Arg) Histidine (His)
• Các kiểu hình thể của protein
(a) A ribbon model
(b) A space-filling model
Groove
Groove
Protein- Phân tử protein có bốn cấp độ cấu trúc:+ Cấu trúc bậc một là trình tự các amino acid+ Cấu trúc bậc hai do sự hình thành các vòng xoắnhoặc các phiến bên trong sợi polypeptide do liên kếthydrogen
+ Cấu trúc bậc ba là cấu trúc uốn khúc nhiều hơn docác liên kết không cộng hóa trị hoặc cộng hóa trị(liên kết –SH)
+ Cấu trúc bậc bốn là sự kết hợp của nhiều phân tửpolypeptide
–
Amino acidsubunits
+H3NAmino end
o
Carboxyl end
oc
Gly Pro Thr GlyThr
Gly
GluSeuLysCysProLeu
MetVal
Lys
ValLeu
AspAlaVal ArgGly
SerPro
Ala
Gly
lle
SerPro Phe His Glu His
Ala
GluVal
ValPheThrAlaAsn
AspSer
Gly ProArg
ArgTyr
Thrlle
Ala
Ala
Leu
LeuSer
ProTyrSerTyrSerThr
Thr
Ala
ValVal
ThrAsn ProLysGlu
ThrLys
SerTyrTrpLysAlaLeu
Glu Lle Asp
Cấu trúc bậc 1
O C helix
pleated sheet
Amino acidsubunits NC
H
C
OC N
H
CO H
R
C NH
C
O H
CR
NHH
R CO
R
CH
NH
C
O H
NCO
R
CH
NH
H
CR
C
O
C
O
C
NH
H
R
CCO
NH
H
CR
C
O
NH
R
CH C
ONH H
CR
C
ONH
R
CH C
ONH H
CR
C
O
N H
H C RN H O
O C N
C
RC
H O
CHR
N HO C
RC
H
N H
O CH C R
N H
CC
N
R
H
O C
H C R
N H
O C
RC
H
H
CR
NH
CO
C
NH
R
CH C
ONH
C
Cấu trúc bậc 2 Cấu trúc bậc 3
CH2CH
OHOCHO
CH2
CH2 NH3+ C-O CH2
O
CH2SSCH2
CH
CH3
CH3
H3CH3C
Hydrophobicinteractions andvan der Waalsinteractions
Polypeptidebackbone
Hydrogenbond
Ionic bond
CH2
Disulfide bridge
9
Cấu trúc bậc 4Polypeptidechain
Collagen
Chains
ChainsHemoglobin
Iron
Heme
Bốn cấp độ cấu trúc của Protein+H3N
Amino end
Amino acidsubunits
pleatedsheet
• Các Chaperonin– Phân tử protein cần thiết cho việt gấp cuộn đúng
của các protein khác
Hollowcylinder
Cap
Chaperonin(fully assembled)
Steps of ChaperoninAction:
An unfolded poly-peptide enters thecylinder from one end.
The cap attaches, causingthe cylinder to change shape insuch a way that it creates ahydrophilic environment for thefolding of the polypeptide.
The cap comesoff, and the properlyfolded protein isreleased.
Correctlyfoldedprotein
Polypeptide
2
1
3
• Các enzyme– Các protein hoạt động xúc tác cho các phản ứng
sinh hóa xảy ra trong tế bào.– Enzyme chỉ làm tăng tốc độ phản ứng và hoạt
động với hiệu quả rất cao
Substrate(sucrose)
Enzyme(sucrase)
Glucose
OH
H O
H2OFructose
3 Substrate is convertedto products.
1 Active site is available fora molecule of substrate, the
reactant on which the enzyme acts.
Substrate binds toenzyme.
22
4 Products are released.
10
- DNA vaø RNA- Ñöôïc taïo thaønh töø caùc ñôn phaân nucleotide- Moät phaân töû nucleotide goàm ñöôøng, phosphate vaø base nitric- DNA vaø RNA khaùc nhau ôû thaønh phaàn ñöôøng trong
nucleotide
Nucleic acid Nitrogenousbase
Nucleoside
O
O
O
O P CH2
5’C
3’CPhosphategroup Pentose
sugar
(b) Nucleotide
O
CH
CH
Uracil (in RNA)U
Ribose (in RNA)
Nitrogenous basesPyrimidines
CN
NC
OH
NH2
CH
CHO
CN
H
CH
HNC
O
CCH3
N
HNC
C
HO
O
CytosineC
Thymine (in DNA)T
NHC
N C
CN
C
CH
N
NH2 O
N
HC
NHH
CC
N
NH
CNH2
AdenineA
GuanineG
Purines
OHOCH2
H
H H
OH
H
OHOCH2
H
H H
OH
H
Pentose sugars
Deoxyribose (in DNA) Ribose (in RNA)
OHOH
CH
CH
Uracil (in RNA)U
4’
5”
3’
OH H2’
1’
5”
4’
3’ 2’
1’
- Lieân keát coäng hoùa trò giöõa caùc nhoùm ñöôøng vaø phosphate cuûahai nucleotide keà nhau taïo thaønh khung ñöôøng phosphate
- Trình töï caùc base (A, T, G, C, U) trong boä khung quyeát ñònhñaëc tröng cuûa phaân töû nucleic acid
- DNA coù caáu truùc maïch ñoâi gaén vôùi nhau baèng lieân keáthydrogen giöõa A - T vaø G - C. Hai maïch coù trình töï boå sungcho nhau.
- RNA chæ coù maïch ñôn
Nucleic acid
mã củ ự ố
11
á ạ Cấu trúc DNA• DNA là chuỗi xoắn kép
cấu tạo gồm– phân tử đường– Nhóm phosphat– Một base (A,C,G,T)
• DNA luôn luôn đượctổng hợp theo chiều 5’P - 3’ OH trong quátrình sao chép5’ ATTTAGGCC 3’3’ TAAATCCGG 5’
CHROMOSOMENơi chứa phân tử DNA
Tính choïn loïc ñoàng phaân quang hoïctrong heä thoáng soáng
- Ñoàng phaân quang hoïc (ñoàng phaân laäp theå, stereoisomer):hieän dieän ôû phaân töû coù nguyeân töû C chöùa boán nhoùm theákhaùc nhau; laø aûnh qua göông cuûa nhau
- Ñoàng phaân D cuûa ñöôøng, ñoàng phaân L cuûa amino acidchieám öu theá trong heä thoáng soáng