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