SINH HỌC PHÂN TỬ

BÀI MỞ ĐẦU1. Nội dung môn học:

Vai trò của các liên kết hóa học yếu trong hệ thống sốngĐặc điểm cấu trúc và chức năng của các đại phân tử sinh học. Cấu trúc genome và họat động của gen. Sự tổng hợp và sửa chữa ADN. Các quá trình phiên mã và dịch mã.

2.Tài liệu học tập W.D.Philips-T.J.Chilton. Sinh học (Bản dịch tiếng Việt). NXB

Giáo dục và Đào tạo, Hà Nội -1998. Hồ Huỳnh Thuỳ Dương. Sinh học phân tử. NXB Giáo dục -2002. Nguyễn Như Hiền. Di truyền và công nghệ tế bào soma. NXB

Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội -2001. Nguyễn Mộng Hùng. Công nghệ tế bào phôi động vật. NXB Đại

học quốc gia Hà Nội -2004.

Chương 1Vai trò của các liên kết hóa học yếu

trong hệ thống sống

Chương 1. Vai trò của các liên kết hóa học yếu trong hệ thống sống

1. Định nghĩa và đặc điểm chung của các liên kết hóa học

Định nghĩaLiên kết hóa học là lực hút giữa hai nguyên tử lại với nhau. Các tổ hợp nguyên tử có kích thước xác định được gọi là phân tử. Trong một phân tử sự liên kết của các nguyên tử được đảm bảo bởi liên kết cộng hóa trị. Nhưng trong cấu trúc của các đại phân tử và sự tương tác giữa chúng lại chủ yếu phục thuộc vào các liên kết yếu.

Chương 1. Vai trò của các liên kết hóa học yếu trong hệ thống sống1. Định nghĩa và đặc điểm chung của các liên kết hóa học

*Liên kết mạnh

( liên kết cộng hóa trị)-Lực liên kết mạnh, khó bị phá vỡ.

- Sự hình thành hay phá vỡ đòi hỏi năng lượng cao( VD: liên kết C-C phải 83Kcal/mol)

- Số lượng nguyên tử tham gia hạn chế. Số lượng liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử tham gia tối đa chính là hóa trị của nguyên tử đó(oxy hóa trị 2)

- Góc giữa 2 liên kết cộng hóa trị thường cố định, khả năng quay tự do của các nguyên tử bị hạn chế.

* Liên kết yếu

-Lực liên kết yếu, dễ bị phá vỡ

- Sự hình thành hay phá vỡ đòi hỏi năng lượng thấp( khoảng 1-5Kcal.mol)

-Liên kết không hạn chế số lượng nguyên tử tham gia. Số lượng liên kết tùy thuộc số lượng nguyên tử có thể đồng thời tiếp xúc với nhau.

- Góc liên kết hợp thành hay thay đổi, khả năng quay tự do của các nguyên tử ít bị hạn chế.

Chương 1. Vai trò của các liên kết hóa học yếu trong hệ thống sống

2. Một số loại liên kết hóa học yếu cơ bản

Liên kết hydro Liên kết ion Liên kết kị nước Liên kết hấp dẫn

(Vaalderwaall)

2. Một số loại liên kết hóa học yếu cơ bản

Liên kết hydroLà tương tác yếu hình thành giữa một ngtử mang điện tích âm (ngt nhận A) và một ngtử hydro (H) đang nằm trong một liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử khác (ngtử cho D: NH-, OH-).D – H + A → D – H ….ALực phá vỡ liên kết khoảng 5Kcal/mol.ngtử nhận A và ngtử cho D đều xếp trên một đường thẳng..Là lk QT trong phtử Pr, ax nucleic…

2. Một số loại liên kết hóa học yếu cơ bản Liên kết ion:

Là tương tác tĩnh điện giữa 2 nhóm có điện tích ngược dấu.Trong hc vô cơ, điện tử liên kết luôn bị hút về phía ngtử có độ âm điện cao gây sự phân li cation (nguyên tử tích điện âm) và anion (nguyên tử tích điện dương). Ví dụ: NaCl → Na+ + Cl- Trong MT nước các cation và anion luôn được vây bọc bởi các phân tử nước tạo thành một lớp vỏ ngoài nên không thể liên kết trực tiếp với các cation và anion khác.

-> Ko có vai trò quan trọng quyết định cấu hình không gian của các phtử hữu cơ.

2. Một số loại liên kết hóa học yếu cơ bản

Liên kết Van der waals:

Là các tương tác không đặc hiệu

Hai ngt tiến gần nhau (d < 5Ao)-> xuất hiện lực hút hấp dẫn (lực Vandervan) làm cho chúng hút dính vào nhau.

Đây là kq của lực hút và lực đẩy. Hai lực này cân bằng ở một khoảng cách nhất định, đặc trưng cho từng loại ngtử.

Đây là lực lk yếu nhất (khoảng 1kcal/mol).

Lk này thật sự có ý nghĩa khi tồn tại với số lượng lớn, là cơ sở hình thành cấu trúc bậc IV từ cấu trúc bậc III của Pr.

2. Một số loại liên kết hóa học yếu cơ bản

Liên kết kỵ nước

Các phân tử không phân cực (ko chứa nhóm ion + lk phân cực) -> ko hòa tan trong nước -> phtử kỵ nước.

Lực thúc đẩy các phân tử hay các vùng không phân cực của các phân tử lk với nhau gọi là lk kỵ nước.

Vai trò: ổn định các Pr, phức hợp Pr với các ptử khác cũng như sự phân bố các Pr trong các màng sinh học.

3. Vai trò của các liên kết hóa học yếu Tương tác enzim – cơ chất:

Trong phản ứng xúc tác, các enzim + cơ chất = lk yếu.Giá trị của lk yếu khoảng 5-10Kcal/mol-> Phức hợp enzim - cơ chất được hình thành và phá vỡ rất nhanh ->

enzym có tốc độ hoạt động nhanh Hình thành cấu hình không gian của các phân tử sinh học: cấu

hình Pr và axit Nucleic phụ thuộc chủ yếu vào số lượng, bản chất của các liên kết yếu tồn tại trên các đại phân tử đó.Protein: tương tác kị nước có chức năng ổn định phân tử protein .

Liên kết Hydro tạo nên cấu trúc bậc II và III của protein .Phân tử AND có dạng xoắn kép nhờ liên kết Hydro giữa các bazo

nitơ

3. Vai trò của các liên kết hóa học yếu Đảm bảo tương tác giữa các giữa các đại phân tử sinh học, đặc

biệt là giữa protein và AND. AND được nén chặt trong nhân nhờ Pr histone. Histone + AND = lk ion (giữa các nhánh bên mang điện tích âm của các histone với các nhóm phosphate mang điện tích dương của AND)-> AND quấn quanh lõi histone nên mặc dù được nén lại, phần lớn bề mặt của phân tử AND vẫn có khả năng tiếp xúc với nhiều Pr khácCác protein đóng vai trò quan trọng trong sự sao chép như AND polymerase, trong sự phiên mã như các ARN polymerase, các protein có chức năng điều hòa hoạt động của các gen,.. Các protein này nhận biết một trình tự xác định trên AND và gắn vào vị trí đó ở vị trí các nhóm cặp base đặc trưng nhờ các liên kết ion. Sự nhận biết trình tự này phần lớn là kết quả của sự bổ sung hình dạng giữa protein và AND.