Bài giảng Sinh học đại cương (Sinh hóa tĩnh) - Nguyễn Ngọc Châu (Phần 2)

Nội dung text: Bài giảng Sinh học đại cương (Sinh hóa tĩnh) - Nguyễn Ngọc Châu (Phần 2)

1. LIPIDE 1 -GIỚI THIỆU CHUNG : Lipide là dạng vật chất hữu cơ giữ vai trị cấu tạo và phần lớn là chất dự trữ, nĩ là sản phẩm ester của một rượu đơn giản hay phức tạp và các acide béo, chỉ tan trong dung mơi hữu cơ vơ cực như benzen, aceton, chloroform và khơng tan trong nước. ngồi ra lipide cịn là chất cung cấp năng lượng ( cao hơn 2 lần so với glucid, protid ) cho các hoạt đơng sống của sinh vật. hàm lượng lipide ở thực vật chiếm khoảng từ 0,1 - 0,15% tính theo trọng lượng tươi. 2 - PHÂN LOẠI : Dựa vào cấu tạo người ta chia lipide ra làm 2 loại: Lipide đơn giản: Cấu tạo bởi C, H, O và thường là thành phần dự trữ ở sinh vật chứa nhiều năng lượng . Lipide phức tạp: Cấu tạo bởi ngồi C,H, O cịn cĩ thêm N, P, S và thường là thành phần cấu tạo. 3 - CẤU TẠO HĨA HỌC: 3.1/ Lipide đơn giản: 3.1.1 / Glyceride: Dạng này ở thực vật gọi là dầu, ở động vật gọi là mỡ. nĩ là sản phẩm ester của một rượu ba glycerol và các acid béo. Cơng thức tổng quát là 61
2. R, R’, R’’ là những gốc acid béo. Nĩi cách khác glyceride là một hỗn hợp các triglyceride. * Acide béo Acide béo cĩ trong thành phần glyceride cĩ thể là cĩ số chẳn, số lẻ carbon, cĩ thể bảo hịa hay chưa bảo hịa, cĩ thể là dây thẳng hay cĩ vịng. Acide béo là acide hữu cơ nhiều carbon trong thiên nhiên thường cĩ một chức acide . Acide béo thơng thường thường gặp gồm. Acide béo bảo hịa cĩ số chẳn carbon : Số Tên thơng Tên hĩa học Cơng thức carbon thƣờng 4:0 Butyric butanoic acid CH3(CH2)2COOH acid 6:0 Caproic hexanoic acid CH3(CH2)4COOH acid 8:0 Caprilic octanoic acid CH3(CH2)6COOH acid 10:0 Caprinic decanoic acid CH3(CH2)8COOH acid 12:0 Lauric acid dodecanoic CH3(CH2)10COOH acid 14:0 Myristic tetradecanoic CH3(CH2)12COOH acid acid 16:0 Palmitic Hexadecanoic CH3(CH2)14 acid acid COOH 18:0 Stearic acid Octadecanoic CH3(CH2)16COOH acid 62
3. 20:0 Arachidic Eicosanoic acid CH3(CH2)18COOH aicd 22:0 Behenic docosanoic acid CH3(CH2)20COOH acid 24:0 Lignoceric tetracosanoic CH3(CH2)22COOH acid acid Chiều dài từ 4 Carbon – 8 Carbon thì acide béo ở trạng thái lỏng. Chiều dài từ 10 Carbon trở lên thì acide béo ở trạng thái rắn. Điểm nĩng chảy ( melting point) của acide béo tùy thuộc chiều dài dây carbon và mức độ chưa bảo hịa của nĩ; một acide béo cĩ số lẻ carbon ( x+1) sẽ cĩ điểm nĩng chảy thấp hơn một acide béo cĩ số chẳn carbon là x. Điểm nĩng chảy của acide béo (độ C) 100 80 60 40 20 0 -20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Điểm nĩng chảy -40 -60 Số carbon 63
4. Acide béo bất bảo hịa cĩ số chẳn carbon Số carbon và vị Tên thơng Tên hĩa học Cơng thức cấu tạo trí nối đơi thƣờng ∆ 9 16:1 Palmitoleic Hexadecenoic CH3(CH2)5CH=CH-(CH2)7COOH acid acid ∆ 9 18:1 Oleic acid 9-Octadecenoic CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COOH ( ω- 9 ) acid ∆ 9, 12 18:2 Linoleic 9,12 CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH acid (ω- 6) Octadecadienoic acid ∆ 9, 12, 15 18:3 αLinolenic 9,12,15 CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH acid (ω- 3) Octadecatrienoic acid ∆ 5,8,11,14 20:4 Arachidonic 5,8,11,14 CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH acid Eicosatetraenoic acid ∆ 5,8,11,14,17 20:5 EPA 5,8,11,14,17 CH3CH2(CH=CHCH2)5(CH2)2COOH Eicosapentaenoic acid 22:6∆4,7,10,13,16,19 DHA Docosohexaenoic 22:6 ω 3 acid Acide omega 3 là acide α linolenic. ( carbon ω là carbon của nhĩm CH3 ) Acide omega 6 là acide linoleic. 64
5. Acide omega 9 là acide oleic. - Acide béo cĩ vịng (CH2 )n COOH n= 10 : acid hydrocarpic n= 12: acid chaulmoogric Glyceride là thành phần chính của dầu, mỡ. Tùy theo dạng acide béo cĩ trong cấu tạo mà glyceride cĩ trạng thái lỏng hay rắn. - Nếu đa số là acide béo bất bảo hịa hay dây carbon ngắn ( 4-8 C) thì glyceride ở trạng thái lỏng gọi là dầu. - Nếu đa số là acide béo bảo hịa hay dây carbon dài thì glyceride ở trạng thái rắn gọi là mỡ. *Hĩa tính của glyceride : 1/ Sự phân giải: Khi bị phân giải glyceride sẽ phĩng thích glycerole và acide béo; sự phân giải cĩ thể thực hiện với H2O, acide, baz hay enzyme. Phân giải bằng H2O ( thủy giải ): Cần 3 H2O ở áp suất và nhiệt độ cao; giải phĩng glycerole và acide béo. Phân giải bằng acide: Dùng một acide mạnh HCl hay 1 acide hữu cơ (acide naphtalen sulphonic) cho glycerol và acide béo. CH2 O COR1 CH2 OH R1COOH CH O COR 2 CH OH R2COOH CH O R3COOH 2 COR3 CH2 OH Glycerole Acid béo 65
6. Phân giải bằng kiềm : Dùng NaOH hay KOH ; tạo ra glycerole và muối kiềm của acide béo gọi là xà bơng. CH2 O COR1 CH2 OH R1COONa NaOH CH O COR 2 CH OH R2COONa CH O R3COONa 2 COR3 CH2 OH Glycerole Savon Phân giải bằng enzyme : Dùng lipase thì cho diglyceride, monoglyceride, glycerole, và acide béo. Các chỉ số đặc trƣng của glyceride: Chỉ số acid : Số mg KOH cần thiết để trung hịa acid béo tự do cĩ trong 1gam glycerid. Chỉ số này cho biết “độ tươi” của glycerid, vì trong quá trình bảo quản lượng acid béo tự do ngày càng tăng ( chỉ số acid của glycerid dùng làm thực phẩm khơng được quá 3,5 .) Chỉ số savon : Số mg KOH cần để trung hịa tất cả acid béo cĩ trong 1gam glycerid. Chỉ số savon sau khi trừ chỉ số acid sẽ cho ta tính được khối lượng phân tử trung bình của glycerid. Chỉ số Iod : Số gam Iod cĩ thể liên kết với 100 gam glycerid. Chỉ số Iod cho biết mức độ chưa bảo hịa của các acid béo cĩ trong thành phần glycerid. Chỉ số này càng cao thì glycerid càng dễ bị hư trong quá trìng bảo quản vì các acid béo cĩ nối đơi bị oxid hĩa tạo nên mùi hơi. Ví dụ chỉ số Iod của đậu nành là 130, dầu bơng là 150, mỡ heo là 56, bơ là 25-35. Sự ơi hĩa của acid béo : Oxy kết hợp với các carbon của nối đơi để tạo nên peroxid và sau đĩ phân hủy thành dạng aldehide cĩ mùi hơi. 66
7. - CH2 -CH - CH - CH2- R - CH2 - CH = CH - CH2 - + O2 O O peroxid -CH2 - CHO + - CH2- CHO Chỉ số Reichert – Meissl dùng xác định sự hiện hữu của acid béo dễ bay hơi cĩ khối lượng phân tử nhỏ ( acid butyric (4C), acid caproic (6C), acid caprilic (8C) trong thành phần glycerid. Nĩ được biểu thị bằng số ml NaOH 0,1N dùng trung hịa các acid béo dễ bay hơi cĩ trong 5 gam glycerid. Chỉ số acetyl Số mg KOH dùng để trung hịa acid acetic thu được từ sự thủy phân 1 gam glycerid được acetyl hĩa ; vì một acid béo chứa nhĩm OH cĩ thể phản ứng với anhydric acetic để cho ra hợp chất acetyl. Ví dụ : Castor oil chứa một acid béo chưa bảo hịa cĩ nhĩm OH (acid ricinoleic ) sẽ cho một chỉ số acetyl cao 142 – 150. 3.1.2 / Steride ( steroide). Sterid là ester của một rượu vịng sterol và các acid béo cao phân tử, sterid là một nhĩm lớn của lipid đơn giản, nĩ là thành phần lipid cĩ ở mơ thần kinh , máu, tinh trùng. ở thực vật thì sterid cĩ ở phấn hoa , hạt. Sterol là mơt rượu dẫn suất từ ciclopentanoperhidrophenanthren. 20 18 12 21 11 19 13 17 22 9 1 16 23 14 2 10 8 15 24 5 7 3 25 4 6 26 27 67
8. Các sterol thường gặp ở thiên nhiên OH OH Cholesterol Ergosterol C2H5 OH OH Stigmasterol Sitosterol CH=CH 2 OH Eucosterol 68
9. Cholesterol là sterol chủ yếu ở mật. Ergosterol là sterol của các lọai nấm. Sitosterol & Stigmasterol là sterol của thực vật. Eucosterol là sterol của tảo xám. Các sterol là những chất dễ kết tinh, dễ hịa tan trong chloroform, rượu nĩng. Trong cơ thể động vật các sterol bị oxyd hĩa thành nhiều dẫn suất khác nhau như acid cholic, acid - 7-dehydrocholic vv. Các acid béo cao phân tử trong sterid thường là acid palmitic, acid stearic, acid oleic. Vai trị sinh học quan trọng của sterol là chúng cĩ thể chuyển hĩa thành các chất điều hịa sinh học khác nhau như là các hormon sinh dục, hormon corticoid, vitamin D .vv OH COOH OH OH acid cholic 3.1.3/ Sáp: Sáp được tạo thành chủ yếu từ ester của rượu một và acid béo cao phân tử. Sáp giữ vai trị quan trọng trong thực vật, chủ yếu là chức năng bảo vệ; bằng cách tạo một lớp mỏng phủ trên mặt lá, trái, thân; sáp giữ cho cây khỏi bị nhiễm bệnh, khơng bị các lọai sâu bọ phá hại và tránh cho cây khỏi mất nước quá nhiều. Sáp cĩ rất ít trong hạt (0,01 – 0,03%). Sáp thiên nhiên, ngịai các ester đã nĩi trên cịn cĩ một ít rượu cao phân tử và acid bậc cao ở dạng tự do cũng như một ít hydrocarbon luơn cĩ số nguyên tử lẻ ( 27-33), các chất màu và các chất thơm. Trong sáp thiên nhiên ta thường gặp các lọai rượu cĩ phân tử lớn và các acid béo bậc cao sau đây 69
10. Acid béo Acid palmitic CH3-(CH2)14-COOH ( sáp ong ). Acid cerotic CH3-(CH2)24- COOH (sáp ở lá và trái) Acid moltanic CH3-(CH2)26- COOH (sáp ở lá và trái) Acid melissic CH3-(CH2)28- COOH (sáp ở lá và trái) Rượu Rượu cerilic CH3-(CH2)24CH2OH ( sápp ong ). Rượu cerilic CH3-(CH2)24CH2OH (sáp ở lá và trái) Acid moltanilic CH3-(CH2)26- CH2OH (sáp ở lá và trái) Acid merisilic CH3-(CH2)28- CH2OH (sáp ở lá và trái) Căn cứ theo nguồn gốc người ta chia sáp ra làm 3 lọai: sáp động vật, sáp thực vật và sáp khĩang. Sáp thường cĩ một lượng khơng lớn lắm ở thực vật, trên bề mặt lá, trái, thân, cành vv. Một phần đáng kể của lớp sáp này là hidrocarbon, ví dụ như lớp sáp trên lá bắp cải chủ yếu tạo nên từ hidrocarbon dãy parafin nonacosan C29H60 và dẫn xuất của nĩ cĩ nhĩm –C=O tức là nonacosanon. Ở cây thuốc lá tìm thấy heptocosan (C27H56) và untriacontan (C31H64). Trong thành phần của lớp sáp ở trái nho cĩ acid palmitic tự do (CH3(CH2)14COOH) và ester của nĩ với rượu cĩ phân tử lớn như cerilic, miricilic. 3.2/ Lipide phức tạp: Lipid phức tạp khác lipid đơn giản ở chổ là trong thành phần của chúng cịn cĩ acid phosphoric và các hợp chất khác thường là hợp chất chứa nitrogen. 70
11. 3.2.1/ Phosphatide: cịn gọi là phospholipide. Phosphatide là ester của glycerole và acid béo mà trong đĩ một nhĩm OH của glycerole tạo ester với acid phosphoric , đặc tính chung là khơng tan trong aceton. Phosphatide cĩ trong tất cả tế bào thực vật, nhiều nhất ở hạt, đặc biệt là hạt của cây cĩ dầu và cây họ đậu. Tùy theo tính chất của nhĩm X hiện diện ở thành phần của phosphatide ta cĩ : Lecithine cĩ nhiều trong mơ thần kinh, chất béo thực vật ( đậu nành ), lịng đỏ trứng; ly trích bằng aceton; tùy vị trí của gốc phosphat phân bố ở vị trí α hay β mà ta cĩ α hay β lecithine. Lecithine cĩ thể bị phân giải bởi acid, baz hay enzyme; nếu phân giải bằng enzyme ta dùng enzyme phosphatidase A,B,C,D. phosphatidase A cắt nối ester tại vị trí β để tạo thành lysolecithine là một chất độc làm hủy họai hồng cầu, phosphatidase B cắt nối ester ở vị trí α, phosphatidase C cắt nối ester ở nhĩm OH và H3PO4 , phosphatidase D cắt nối ester ở vị trí γ CH2 O COR1 CH O COR2 O CH3 CH N 3 2 O P O CH2 2 OH Phosphatidylcholin (Lecithin) 71
12. CH2 O COR1 CH O COR 2 O CH NH3 2 O P O CH2 2 OH Phosphatidyletanolamin (Colamin) CH2 O COR1 CH O COR 2 O CH 2 O P O OH Phosphoinositol CH2 O COR1 CH O COR2 COOH O CH2 O O CH CH NH2 P 2 OH Phosphatidylserine 72
13. 3.2.2 / Sphingolipide: Đây là ester của một amin rượu sphingosine với acid béo cao phân tử. Khác với phospholipide, gốc acid béo trong phân tử sphingolipide được kết hợp với amin rượu bằng liên kết peptide. Ở thực vật amin rượu thường là phytosphingosine Sphingosine CH3-( CH2)13-CHOH-CHOH-CH (NH2)-CH2OH phytosphingosine sphingomyelin Sphingomyeline cĩ nhiều trong chất trắng của não, mơ thần kinh, ngịai ra cũng cĩ trong gan, thận, phổi, ở động vật khơng xương sống khơng cĩ chất này. Ngồi ra cịn cĩ các lipid phức tạp khác như: 3.2.3 / Glycolipide: cấu tạo bởi rượu sphingosine với acid béovà glucidde (thường là galactose, dẫn xuất nitơ của galactose, khơng cĩ nhĩm phosphat ). 3.2.4/ Lipoproteid : cấu tạo gồm lipid và proteine cĩ trong cấu tạo màng tế bào. 73
14. ACIDE NUCLEIQUE 1/ GIỚI THIỆU CHUNG : 1.1/ Đại cƣơng : Acide nucleique được phát hiện trong các cấu trúc khác nhau của tế bào : nhân, ti thể, ribosome và trong những phần hịa tan của tế bào. Chúng tồn tại nhiều nhất trong các cơ quan và các mơ nhiều nhân và cĩ cường độ tổng hợp protein cao; ví dụ trong phơi, mầm lá non hay ở đỉnh sinh trưởng của cây bao giờ hàm lượng acide nucleique cũng cao hơn trong lá già và cành. Các quá trình cơ bản nhất của họat động sống như tổng hợp proteine , sinh trưởng và phát triển, sự truyền lại các tính chất di truyền, vv đều xảy ra với sự tham gia của acide nucleique. Trong tế bào sống acide nucleique liên kết với proteine và tạo ra các proteine phức tạp nucleoproteide. 1.2/ Định nghĩa : Acide nucleique là những chất trùng hợp cao phân tử vơ cùng phức tạp và cĩ vai trị rất quan trọng trong họat động sống của sinh vật. Acide nucleique đã được nhà bác học Fischer Miescher phát hiện hơn 100 năm về trước ( 1869-1870) nhưng chỉ trong vịng 10-15 năm gần đây khi sinh hĩa học ứng dụng các nghiên cứu hiện đại thì tính chất và vai trị sinh học của nĩ mới được nghiên cứu. Trong cơ thể sống cĩ 2 lọai acide nucleique chủ yếu; đĩ là acide ribonucleique (ARN) và acide desoyribonucleique (ADN). ADN (DNA) cĩ khối lượng phân tử từ vài chục đến vài trăm triệu, chúng chủ yếu tích lũy trong nhân tế bào, nhưng một số lọai ADN cịn được phát hiện trong các cấu trúc của tế bào chất như lạp thể, ti thể. ARN ( RNA) trong cơ thể cĩ nhiều lọai : ARNs ( ARN hịa tan ) cĩ khối lượng phân tử nhỏ ( 25.000 – 35.000 ) ARNr ( ARN ribo thể ) cĩ khối lượng phân tử từ 1,7 đến 2,1 triệu 74
15. ARNm ( ARN thơng tin ) cĩ khối lượng phân tử từ 300.000 – 4 triệu. 2/ THÀNH PHẦN HĨA HỌC: Khi thủy phân hịan tịan acide nucleique phĩng thích : Baz nitơ ( gồm baz purine và baz pirimidine ) Pentose ( gồm ribose và desoxyribose ) Acid phosphoric ( H3PO4 ) 2.1/ Baz nitơ ( base nitrogenique) 2.1.1/ Baz purin Adenine Guanine ( 6-aminopurine ) ( 2-amino-6-hidroxypurine) 2.1.2 / Baz pirimidin 75
16. Cytocine Thymine (2-oxy-6 –aminopirimidine ) ( 5-metiluracin ) Uracine ( 2,6- dioxypirimidine ) Đặc điểm quan trọng của các dẫn suất chứa oxy của pirimidine và purine là chúng cĩ khả năng hỗ biến (tautomerisation ), nhờ đĩ chúng cĩ thể tồn tại ở dạng enol hoặc ceton. Baz pirimidine là dẫn suất của pirimidine gồm cytocine, uracine, thymin, tồn tại trong acid nucleic với lượng đáng kể chúng được gọi là nhĩm baz chủ yếu bên cạnh những baz khác cĩ trong acid nucleic với lượng ít như 5-oxymetilcytocin, pseuduracin và dihidrouracin. Lưu ý uracin chỉ cĩ trong ARN, thimin chỉ cĩ trong ADN, cytocin cĩ trong ADN và ARN. 2.2/ Pentose : 76
17. Cĩ 2 lọai D- ribose ( trong ARN ) và 2-D- desoxyribose (trong ADN ) CH2OH CH2OH H H O O H H H H H OH H OH OH H OH OH Desoxyribose Ribose Tĩm lại acid nucleic cĩ thành phần hĩa học như sau : ARN gồm : adenin, guanin, uracin, cytocin, ribose, H3PO4 ADN gồm : adenin, guanin, thimin, cytocin, desoxyribose, H3PO4. 2.3/ Nucleoside : Là sản phẩm liên kết giữa baz nitơ với pentose bởi liên kết giữa C số 1 của ribose hay desoxyribose với N số 9 của baz purin hoặc N số 3 của baz pirimidin. NH2 NH2 6 6 4 N 5 N N 1 1 7 2 4 2 8 3 3 4 9 O N N N 5' CH2OH 5' O CH OH 1' 2 O 4' H H 4' H H 1' H 3' 2' 3' 2' H OH OH OH OH Adenosine Citidine Tên gọi của nucleosid như sau : 77
18. Nếu là ribose : - Adenine + Ribose = Adenosine - Guanine + Ribose = Guanosine - Cytocine + Ribose = Citidine - Uracine + Ribose =Uridine - Thimine + Ribose = Ribothimidine Nếu là desoxyribose : - Adenine + Desoxyribose = Desoxyadenosine - Guanine + Desoxyribose = Desoxyguanosine - Cytocine + Desoxyribose = Desoxycitidine - Uracine + Desoxyribose =Desoxyuridine - Thimine + Desoxyribose = Thimidine 2.4/ Nucleotide : Là ester của nuclesid với acid phosphoric tại vị trí C số 5 của pentose. Tên gọi của nucleotid dựa vào tên gọi của baz nitơ cĩ trong thành phần của chúng. Các nucleotid trong ARN chứa ribose được gọi là ribonucleotid; các nucleotid trong ADN chứa desoxyribose được gọi là desoxyribonucleotid Ribonucleotid - Adenosine + H3PO4 = acid adenilic (A) hay (AMP) - Guanosine + H3PO4 = acid guanilic ( G) hay ( GMP) - Cytidine + H3PO4 = acid citidilic ( C ) hay (CMP) - Uridine + H3PO4 = acid uridilic ( U ) hay (UMP) Desoxyribonucleotid -Desoxyadenosine + H3PO4 = acid desoxyadenilic (dA ) hay (dAMP) - Desoxyguanosine + H3PO4 = acid desoxyguanilic (dG ) hay (dGMP) - Desoxycitidine + H3PO4 = acid desoxycitidilic (dC ) hay (dCMP) - Desoxyuridine + H3PO4 = acid desoxyuridilic (dU ) hay (dUMP) - Thimidine + H3PO4 = acid desoxythimidilic ( T ) hay ( dTMP) 78
19. Ngịai cách gọi tên trên đây, các nucleotid cịn được gọi theo cách khác; ví dụ acid adenilic cịn được gọi là adenosin monophosphat (AMP) ; acid guanilic cịn được gọi là guanosin monophosphat ( GMP) vv NH2 NH2 6 6 4 5 N 1 N 1 7N 2 4 2 8 3 4 9 O 3 N N O N O 5' HO P O CH 5' 2 O HO P O CH2 O OH 4' H H 1' OH 4' H H 1' H 3' 2' H 3' 2' OH OH OH OH Acid adenilic Acid citidilic ( adenosine monophosphat ) ( cytidine monophosphat ) (AMP) (CMP ) Trong các nucleotid trên, acid phosphoric liên kết với ribose hoặc desoxyribose ở vị trí C5 vì vậy gọi là nucleosid 5’ phosphat. Bên cạnh ta cĩ những nucleotid mà gốc phosphat ở vị trí C3 những nucleotid này được gọi là nucleosid 3’ phosphat. Nucleotid cĩ vai trị quan trọng đối với quá trình họat động sống; chúng là những viên gạch từ đĩ xây dựng nên những phân tử acid nucleic khổng lồ, ngịai ra chúng cịn tham gia trong thành phần của nhiều enzym hai thành phần. Đặc biệt khi liên kết thêm một hay hai gốc phosphat nữa các nucleotid trở thành những hợp chất cao năng, là những chất tích chứa nhiều năng lượng để cung cấp cho các quá trình họat động sống. Liên kết ester giữa các nhĩm phosphat cao năng khi thủy phân giải phĩng khỏang 7000- 10.000 calo Các hợp chất chứa các liên kết cao năng như ATP ADPcĩ vai trị vơ cùng quan trọng trong trao đổi chất. Năng lượng tích lũy trong liên kết cao năng khi cần thiết sẽ được giải phĩng để cung cấp cho các quá trình họat động sống. Tương tự acid uridilic cũng được phosphoryl hĩa để tạo ra uridin diphosphat ( UDP) và uridin triphosphat (UTP). UDP & UTP cần thiết đối với họat động của nhiều enzyme xúc tác các quá trình chuyển hĩa và 79
20. tổng hợp các lọai đường glucose, fructose, galactose, saccharose, trehalose và các esterphosphoric của chúng Các nucleotid khác như acid guanilic, acid cytidilic và acid thimidilic cũng cĩ thể được phosphoryl hĩa và hình thành các hợp chất cao năng tương ứng. 80
21. 3 / CẤU TẠO CỦA ACID NUCLEIC : 3.1/ Cấu tạo của mạch Polynucleotide Acid nucleic là những chất trùng hợp cao cĩ một số lớn các nucleotid. Về mặt bản chất hĩa học acid nucleic là những mạch polynucleotid khổng lồ ( ARN là polyribonucleotid; ADN là polydesoxyribonucleotid ). Dựa vào kết quả sau khi thủy phân bằng kiềm và sự khử amin các nhĩm amin của acid nucleic dưới tác dụng của HNO3 người ta xác nhận rằng: * Sự kết hợp giữa các nucleotid trong mạch polynucleotid được thực hiện nhờ acid phosphoric (H3PO4 )và kèm theo hiện tượng giải phĩng một phân tử nước do nhĩm OH của pentose và H của acid phosphoric. Liên kết này được thực hiện từ phosphat của nucleotid ( nucleosid 5’ phosphat ) này với nhĩm OH tại nguyên tử C thứ 3 của nucleotid kế cận. Trong kiểu liên kết này acid phosphoric đồng thời liên kết ester với 2 chức rượu ( liên kết phosphodiester ) 81
22. Các tính chất hĩa học và sinh học đặc trưng của ADN và ARN phụ thuộc trước tiên vào thành phần nucleotide, số lượng cũng như trật tự sắp xếp của chúng trong mạch polynucleotide, nĩi cách khác chúng phụ thuộc vào cấu trúc bậc một của ADN và ARN. Trong khi nghiên cứu thành phần nucleotide của ADN , ta cĩ qui luật quan trọng của Chargaff như sau: a/ Trong phân tử ADN tổng số các baz purin (pur) bằng tổng số các baz pirimidin (pir). pur / pir = 1 b/ Trong phân tử ADN, số nhĩm Adenin (A) luơn bằng số nhĩm Thimin (T) và số nhĩm Guanin (G) luơn bằng số nhĩm Cytocin (C). A = T hay A / T =1 và G = C hay G / C =1. Từ đĩ suy ra : A+G = T+C hay (A+G) / (T+C) = 1. Nghĩa là tổng số baz purin bằng tổng số baz pirimidin. c/ Tổng số các baz guanin với cytocin và tổng số các baz adenin với thimin ở các loại ADN khác nhau thì khơng giống nhau Tỉ lệ (G+C) / (A+T) được gọi là hệ số đặc 82
23. hiệu của ADN và là một trong những chỉ tiêu rất cĩ ý nghĩa đối với ADN vì nĩ thể hiện thành phần nucleotide đặc trưng cho từng loại ADN. Khác với ADN thành phần nucleotide của ARN biến đổi rất ít. Hệ số đặc hiệu của ARN ( tỉ lệ G+C / A+U ) chỉ khác nhau đáng kể ở các lồi xa nhau về mặt hệ thống học. Tuy nhiên, cũng khơng loại trừ khả năng là tính đặc hiệu của ARN cịn thể hiện ở trật tự nucleotide và các đặc điểm cấu trúc khác. Cấu tạo của phân tử ADN gồm 2 mạch xoắn polydesoxyribonucleotide sĩng đơi nhau. Giữa 2 mạch đĩ tồn tại những liên kết hidro giữa các đơi Adenin –Thimin và Guanin – Cytocin. Những đơi baz liên kết với nhau bằng liên kết hidro đĩ được gọi là những đơi baz bổ sung. Theo quan điểm hiện đại thì phân tử ADN tạo nên từ hai mạch polynucleotide xoắn ốc với nhau theo cách như thế nào để cho mạch glucide – phosphat nằm ở bên ngồi cịn các baz purin và pirimidin thì ở bên trong ; hai mạch này liên kết với nhau nhờ liên kết hidro giữa các baz của các nucleotide, cấu tạo của mạch này sẽ qui định cấu tạo của mạch kia ( mơ hình Watson & Crick ) 83
24. Như thế thì ADN là một phân tử xoắn ốc quanh một trục gồm 2 chuổi polynucleotide, trên mỗi mạch cứ qua 3,4 Ǻ phân tử lại cĩ một nucleotide và sau 10 khoảng như thế nghĩa là qua 34 Ǻ mạch cĩ một vịng hồn tồn. 3.2/ Cấu trúc của phân tử acide nucleique * Cấu trúc bậc một : Cấu trúc bậc một là trình tự sắp xếp các gốc nucleotide trong chuổi polynucleotide. * Cấu trúc bậc hai : Cấu trúc bậc hai của ADN là một chuổi xoắn kép gồm 2 mạch polydesoxyribonucleotide xoắn quanh một trục Cấu trúc bậc hai của ARN thường chỉ cĩ một chuổi polyribonucleotide liên tục ; tuy nhiên khơng phải mạch đơn này bao giờ cũng ở dạng thẳng, đơi khi cĩ sự tự xoắn trong nội mạch để tạo cấu trúc xoắn bậc hai của ARN. Cấu tạo tự xoắn là do các liên kết hidro tạo ra giữa các baz “ cĩ tính chất bổ sung cho nhau “ nghĩa là giữa Adenin (A) và Uracin (U), 84
25. giữa Guanin (G) và Cytocin (C) ; cấu trúc xoắn trong ARN chỉ chiếm 50% mạch polynucleotide; vì khơng cĩ sự tương ứng hồn tồn trong trật tự các baz theo nguyên tắc “baz bổ sung” trong tồn mạch polynucleotide nên cĩ những vị trí tạo “vịm lồi” ( đầu lồi dạng hình trịn “. *Cấu trúc bậc ba: Acid nucleic cĩ thể cĩ cấu trúc bậc ba tương tự như protein. Các mạch polynucleotide ngồi cấu tạo xoắn cĩ thể cuộn lại trong khơng gian thành các phần tử dạng cầu hoặc những khối cuộn xoắn vơ trật tự làm cho kích thước phân tử ngắn và gọn lại. 4 - TÌNH CHẤT CỦA DNA 4.1/ Tính xấp đơi ( nhân đơi ). Khi tế bào phân chia thì mỗi tế bào con sẽ nhận được một DNA giống hệt như tế bào mẹ nhờ sự nhân đơi của DNA. Sự nhân đơi này nhờ xúc tác của enzym DNA polymerase do nhà bác học Kornberg ( 1957) và Lehman (1958) lần đầu tiên trích ly được từ chủng vi sinh vật E.Coli. DNA polymerase xúc tác sự trùng hợp những desoxyriboside triphosphate thành một dây DNA mới với sự hiện diện của một mẫu DNA làm giá ( template). Dây DNA xoắn đơi sẽ được tháo ra ở một đầu và sự tổng hợp xảy ra ở mỗi đầu dây đĩ theo nguyên tắc “baz bổ sung “. Cuối cùng của sự xấp đơi này sẽ được 2 dây DNA mới, mỗi dây mới giống như dây DNA ban đầu. Chính tính chất này giúp cho tế bào sinh vật giữ được đặc tính từ thế hệ này sang thế hệ sau. 85
26. 4.2/ Tính sao chép thơng tin di truyền. Tính chất này của DNA là khả năng làm một giá để tổng hợp RNA, sự tổng hợp này nhờ enzyme RNA polymerase xúc tác sự liên kết các riboside triphosphate. Hiện tượng này gọi là hiện tượng sao chép; kết quả là một RNAm được tạo thành chứa những thơng tin di truyền dưới dạng thứ tự các nucleotid trên 1 dây DNA ( chỉ cĩ 1 trong 2 dây được sao chép mà thơi). Thơng tin này được giải mã bởi ribơ thể để tổng hợp nên những protein, những enzyme. 4.3/ Hiện tƣợng đột biến. Cấu trúc phân tử DNA đã gợi cho Watson và Crick cơ chế xấp đơi của DNA thì sự xấp đơi cũng gợi ra cơ chế của hiện tượng đột biến ở sinh vật. Khi xấp đơi 2 dây polynucleotide mở ra để thành lập dây bổ túc mới theo nguyên tắc “ baz bổ sung “ do đĩ cĩ thể cĩ sự thay đổi trong sự bổ sung baz trên dây bổ túc. Đĩ là cơ chế sai lầm khi xấp đơi DNA tạo nên cá thể đột biến ở sinh vật. Sự sai lầm này là do các baz N bị thay đổi cấu tạo phân tử ( hiện tượng hỗ biến ) khi đĩ khơng bổ sung bởi baz tương ứng mà thay bởi 1 baz khác. 86
27. 5 - CHỨC NĂNG CỦA ACID NUCLEIC Acid nucleic cĩ vai trị quyết định đối với quá trình sinh tổng hợp đặc hiệu của các hợp chất cao phân tử, trong đĩ cĩ protein là cơ chất của các quá trình hoạt động sống. Vai trị đĩ của acid nucleic phụ thuộc trực tiếp vào cấu trúc hĩa học độc đáo, cơ chế sinh tổng hợp của chúng. Mỗi loại DNA đều cĩ khả năng tạo nên vơ số những phân tử DNA khác giống hệt chúng bằng một cơ chế đặc biệt gọi là “cơ chế sao chép” ; hai mạch polynucleotid bổ sung của phân tử DNA xoắn đơi được tách ra và mỗi mạch đĩ làm khuơn để sao chép nên 2 mạch polynucleotide mới hồn tồn bổ sung với chúng. Như vậy thơng tin di truyền trong phân tử DNA mẹ được truyền sang cho các phân tử DNA con, điều đĩ giải thích tính giống nhau giữa thế hệ con với thế hệ cha mẹ. DNA cịn cĩ chức năng quyết định thành phần cấu tạo, cấu trúc và chức năng của protein trong cơ thể sống thơng qua RNAm; phân tử DNA được làm khuơn để đúc nên phân tử RNAm và do đĩ những mệnh lệnh về việc tổng hợp phân tử protein tương lai được truyền từ phân tử DNA sang phân tử RNAm và phân tử RNAm mang tín hiệu đĩ vào ri bơ thể để giải mã 87
28. VITAMINE 1 -GIỚI THIỆU CHUNG : Trong các họat động sống của sinh vật nĩi chung, bên cạnh sự hiện diện của những hệ enzyme xúc tác cịn cĩ một nhĩm chất xúc tác hữu cơ khác để kích họat những phản ứng biến dưỡng, chúng cĩ khối lượng phân tử thấp được gọi tên là vitamine. Vitamine liên hệ chặt chẻ với enzyme, nĩ là thành phần họat động của những enzyme 2 thành phần ( là Coenzyme ). Đối với động vật vitamine rất cần thiết cho các họat động của cơ thể , tuy nhu cầu khơng nhiều lắm nhưng nếu thiếu thì họat động sống sẽ bị xáo trộn và sẽ dẫn đến những hiện tượng bịnh lý trầm trọng. Vậy vitamine là những hợp chất hữu cơ cĩ khối lượng phân tử nhỏ, cĩ bản chất hĩa học khác nhau nhưng cĩ họat tính sinh học đặc biệt và rất cần thiết cho họat động sống bình thường của cơ thể ở một liều lượng thấp. Vitamine đượcc tổng hợp nhiều ở thực vật 2 - TÊN GỌI CỦA VITAMINE Cĩ 3 cách gọi tên của vitamine : 2.1/ Tên theo bệnh do thiếu vi tamine này Ví dụ :Vitamine A ( Axerophtol ) vì bị khơ giác mạc ( Axerophtalmie ) khi thiếu vitamine này. Vitamine PP vì khi thiếu vitamine này sẽ bị bệnh da sần sùi ( Pellarge preventive ) 2.2/ Tên theo chữ cái (chữ in ) Khi số lựong vitamine được tìm thấy nhiều thì người ta ( Mac Collmn ) đề nghị đặt tên vitamine theo chữ cái La Mã A, B, C, D, E vv. Nếu trong 1 nhĩm vitamine ( cùng chữ cái ) cĩ nhiều lọai chất khác nhau ta thêm chỉ số, ví dụ B1, B2, B5, B6 2.3/ Tên theo bản chất hĩa học Theo đề nghị của Hiệp hội quốc tế về Hĩa học tinh khiết và hĩa học ứng dụng 88
29. ( IUPAC – ( Internatinal Union of Pure and Applied Chemistry ) quy định gọi tên vitamine theo tên hĩa học để phản ảnh tính chất hĩa học và cơng dụng của chúng 3 – PHÂN LỌAI VITAMINE: Người ta chia vitamine ra làm 2 nhĩm lớn :Vitamine tan trong chất béo và vitamine tan trong nước 3.1/ Vitamine tan trong chất béo gồm cĩ A, D, E, K, Q 3.1.1- Vitamine A ( cịn cĩ tên là Retinol, Axeroptol, xerophtalmie) Thường cĩ ở mơ động vật như lịng đỏ trứng, sữa, mỡ bị, gan cá thu, Ở thực vật cĩ những chất cĩ họat tính của vitamine A được gọi là tiền sinh tố A, đĩ là caroten cĩ nhiếu ở gấc, bí đỏ, cà rốt, cà chua khi vào cơ thể sẽ chuyển hĩa thành vitamine A. vitamine A dễ bị oxy hĩa, trong điều kiện yếm khí thì bền khi ở nhiệt độ cao 1000 C và khá bền với acid, kiềm khi ở nhiệt độ khơng quá cao. Tácdụng chủ yếu của vitamine A là chống bệnh viêm lĩet và khơ giác mạc của mắt, tăng độ nhạy của mắt, chống bệnh quáng gà Thuộc nhĩm vitamine A cĩ vitamine A1 C20H30O và vitamine A2 C20H28O; họat tính của A2 kém hơn A1 2 lần Sự tạo thành vitamine A 89
30. Từ 1 phân tử β caroten ( C40 H56 ) ta sẽ thu được 2 phân tử vitamine A Các dạng vitamine A 90
31. 3.1.2- Vitamine D ( Calciferole ) Là nhĩm vitamin chống bệnh cịi xương ở trẻ em, chậm mọc răng, xương bị mềm. vitamine D tham gia vào quá trình điều hịa trao đổi calci và phospho; vitamine D rất bền ở nhiệt độ cao. Trong thực phẩm vitamine D thường cĩ ở cá biển, dầu gan cá thu, dầu dừa, sữa, lịng đỏ trứng Trong các mơ thực vật thường khơng cĩ hoặc rất ít mà chỉ cĩ tiền vitamine D, đĩ là các sterole; nhĩm sterole này cịn là tiền chất của nhiều chất khác như hormone động vật. Dưới tác dụng của tia tử ngọai các sterol sẽ chuyển hĩa thành vitamine D U.V ergosterol (vitamin D1) vitamin D2 u.v aa 7-dehidrocholesterol vitamin D3 91
32. CH3 vitamin D4 3.1.3- Vitamine E (Tocopherole ) Là nhĩm vitamine cần thiết cho quá trình sinh sản bình thường của động vật; được tìm thấy trong những phần xanh của thực vật, trong phơi hạt của một số thực vật; nĩ được tổng hợp mạnh vào lúc hạt nẩy mầm nhất là khi nẩy mầm ngịai sáng; nĩ tham gia vận chuyển điện tử trong phản ứng oxyd khử, cần thiết cho quá trình phosphoryl oxy hĩa ở mơ cơ để chuyển hĩa glucid, lipid 92
33. 3.1.4- Vitamine K ( Phylloquinone ) Cần thiết cho sự đơng máu ở động vật. Ở thực vật thì phần xanh chứa nhiều vitamine K hơn; nĩ là chất vận chuyển điện tử trong quá trình quang hợp, quá trình phosphoryl hĩa, oxy hĩa kèm theo tích lũy năng lượng ở động vật; tham gia quá trình tổng hợp yếu tố đơng máu thrombin chuyển hĩa fibrinogen thành fibrin 3.1.5- Vitamine Q ( Ubiquinone ) Cĩ chức năng gần giống như vitamine E, K ; nĩ cĩ bản chất là 1 coenzyme ( của enzyme Q ) là một enzyme oxy hĩa khử trong chuổi hơ hấp, vitamine Q cịn tham gia vận chuyển nhĩm phosphat trong chuổi oxy hĩa khử. Vitamine Q cĩ nhiều trong các mơ động vật, thực vật mà ở đĩ tiến hành quá trình oxyd hĩa khử ở cường độ cao 93
34. 3.2/ Vitamine tan trong nƣớc: 3.2.1- Vitamine B1 ( Thiamine, Aneurine ) Cần thiết chống bệnh viê thần kinh ở động vật. B1 là thành phần của nhiều enzyme như decarboxylase, pyruvatdeshydrogenase xúc tác sự khử carboxy của acid pyruvic, acid α cetoglutaric B1 cĩ nhiều ở cám gạo, nấm men. B1 bền trong mơi trường acid, khơng bền trong mơi trường kiềm 95
35. Vitamine B1 3.2.2- Vitamine B2 ( Riboflavine ) Là thành phần của coenzyme FMN, FAD tham gia vào sự oxyd hĩa các acid amin, acid hữu cơ và các hợp chất khác. B2 là tinh thể màu vàng, cĩ vị đắng, tan trong nước, bền với nhiệt độ và acid. B2 cĩ nhiều trong ngũ cốc, trái cây, trứng, nấm men báh mì, nấ men bia Vitamin B2 3.2.3- Vitamine B6 ( Pyridoxine ) Là thành phần của enzyme xúc tác sự chuyển amin các acid amin, khử carboxy, cĩ nhiều ở nấm men,cám gạo 96
36. Vitamine B6 3.2.4- Vitamine B12 ( Cyanocobalamine ) Chỉ tổng hợp được ở nấm mốc và vi sinh vật. Ở động vật B12 cần thiết cho sự đồng hĩa thức ăn, sự trao đổi proteine, lipide, glucide. B12 cĩ tác dụng kích thích sự tạo máu ở tủy xương 3.2.5- Vitamine PP ( acid nicotinic , B5 ) Ở thực vật PP được tổng hợp mạnh khi cây nẩy mầm, là thành phần của enzyme oxyd hĩa khử NAD hay NADP. Ngịai ra ở thực vật PP được tổng hợp từ tryptophan. Thiếu PP động vật sẽ bị bệnh da sần sùi. PP cĩ nhiều trong thịt, gan, men rượu 97
37. Vitamine PP 3.2.6- Vitamine C ( acid ascorbic ) Là chất vận chuyển Hidro.Ở thực vật vitamin C được tổng hợp từ glucide; thiếu vitamine C động vật sẽ bị bệnh họai huyết.vitamine C cĩ nhiều ở cam, chanh, bưởi, rau xanh. Vitamine C chịu được nhiệt độ cao ở pH trung tính hay acid Vitamine C 3.2.7- Vitamine H ( Biotine, B8 ) Là chất tham gia vào quá trình khử CO2 1 vài acid amine. Cĩ nhiều ở gan động vật, sữa, nấm men, đậu nành. Thiếu vitamine H sự sinh trưởng của động vật sẽ chậm lại, viêm da, thiếu máu, tuyến mỡ da tiết nhiều mỡ. Tác dụng chính của vitamin H là tham gia chuyển hĩa mỡ. Vitamine H 98
38. 3.2.8 – Acid folic ( vitamine Bc ) Vitamine Bc tham gia vận chuyển nhĩm formaldehid, metil; tham gia tổng hợp nhân purin là thành phần ADN. Thiếu acid folic sẽ ảnh hưởng sự tạo hồng cầu. Acid folic cĩ nhiều trong lá, men bia, nấm, ngũ cốc Acid folic 4 – Kháng vitamine ( antivitamine ) : Kháng vitamine là chất cĩ khả năng làm mất tác dụng của vitamin và cĩ tác dụng chống lại chúng. Antivitamine thường gây ra các chứng bệnh thiếu vitamine ở người, động vật, thực vật và vi sinh vật.Cấu tạo hĩa học của antivitamine gần giống với vitamine nghĩa là khung cơ bản khơng thay đổi chỉ thay đổi các nhĩm bên. Tác dụng làm vơ họat tính của vitamine là do antivitamine cĩ khả năng chiếm lấy vị trí của Coenzyme. Vài ví dụ: * Piridin -3- sulfoacid là antivitamine của vitamine PP SO3H N piridin- 3- sunfo acid Acid nicotinic ( vitamine PP ) *Acid glucoascorbic trong cấu tạo chỉ khác vitamine C là tăng thêm 1 nhĩm CHOH nghĩa là cĩ 7 carbon thì trở thành anti vitamine C, 99
39. HỢP CHẤT THỨ CẤP. Cùng với proteine, acide nucleic, glucide, lipide và vitamine; trong thực vật cịn cĩ các chất khác nhau thường được gọi là những hợp chất cĩ nguồn gốc thứ cấp; tuy rằng trong thực vật các chất này cĩ một lượng khơng nhiều nhưng chúng cĩ một vai trị quan trọng trong sự chuyển hĩa ở thực vật ; nhiều chất trong số này ví dụ như những acid hữu cơ khi tạo thành sẽ được sử dụng cho các quá trình tổng hợp khác ; chính vì thế chúng khơng được tích lũy nhiều và đều là sản phẩm trung gian của sự chuyển hĩa. Một số chất lại được tích lũy nhiều hơn ( alkaloide, cao su, tinh dầu .) và chúng qui định tính đặc thù của sự chuyển hĩa ở thực vật này. Nhiều chất trong số này cĩ ở một mức độ đáng kể, chúng qui định giá trị thực phẩm và giá trị mùi vị của nhiều sản phẩm khác nhau . Tất cả các chất cĩ nguồn gốc thứ cấp cĩ thể chia thành các nhĩm sau đây : 1 – Acid hữu cơ. 2 – Tinh dầu. 3 – Alkaloide. 4 – Cao su 5 – Các chất điều hịa sinh trưởng thực vật. 1 / ACID HỮU CƠ: Các acid hữu cơ đều là những hợp chất trung gian trong tiến trình oxid hĩa glucide, lipide, acide amine. Chúng được dùng trong sự tổng hợp acide amine, alkaloide và nhiều hợp chất khác. Acide hữu cơ cĩ mơt vai trị quan trọng trong sự chuyển hĩa và cĩ một ý nghĩa thực tiển vì chúng đều là những chất qui định mùi vị của nhiều loại thực phẩm. Các ester của acid hữu cơ đều tạo nên mùi vị đặc trưng của các loại trái. Acetate amil : CH3COO(CH2)4CH3 : mùi chuối. Acetate octil : CH3COO(CH2)7CH3 : mùi cam. Butyrate metil : CH3(CH2)2COO CH3 :mùi dâu Butyrate isoamil : CH3(CH2)2 COO(CH2)4 CH3 :mùi lê. 100
40. Butyrate etil : CH3 (CH2)2 COO C2H5: mùi dứa. Isovalerate isoamil (CH3)2CH CH2 COOCH2CH (CH3)2: mùi táo. Các dạng acid hữu cơ ở thực vật: Acide formique : H - COOH. Acide acetique : CH3- COOH. Acide glyoxilique : CH2 -OH COOH. Acide propionique : CH3- CH2-COOH. Acide lactique : CH3- CHOH - COOH. Acide pyruvique : CH3 –CO- COOH. Acide glycerique : CH2OH- CHOH- COOH. Acide n butyrique : CH3 -CH2-CH2 COOH. Acide isovalerique : (CH3)2 (CH) CH2 COOH Acide oxalique : HOOC- COOH. Acide malonique : HOOC -CH2 -COOH. Acide succinique : HOOC-CH2- CH2-COOH. Acide fumarique : HOOC- CH=CH- COOH. Acide malique : HOOC- CHOH- CH2- COOH. Acide oxaloacetique : HOOC-CO- CH2 -COOH. Acide tartrique : HOOC- CHOH- CHOH- COOH. Acide citrique : HOOC- CH2 HO(C)COOH- CHOH COOH. Acide isocitrique : HOOC- CH2(CH)COOH-CHOH-COOH. Acide cis aconitique : HOOC-CH2(CH)COOH- CH2- COOH. Acide gluconique : CH2OH(CHOH)4 COOH. Acid citric và acid malic là sản phẩm trung gian của quá trình trao đổi glucid & acid amin, nĩ hiện diện nhiều ở trái nhất là cam , chanh, dâu, cà chua, cherry. 101
41. Acid oxalic & acid α – cetoglutaric hiện diện ở thực vật rất ít vì chúng sẽ chuyển hĩa thành chất khác ví dụ như acid amin. Acid α – cetoglutaric chuyển hĩa thành acid glutamic, alanin. Acid oxalic cĩ thể ở dạng tự do hay muối oxalat calci. Acid aconitic hiện diện với lượng đáng kể ở cây mía, là sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hĩa glucide. Acid acetic là sản phẩm lên men dấm. Acid butyric hiện diện rất ít ở thực vật ; dạng tự do cĩ mùi hắc rất khĩ chịu nhưng ở dạng ester thì cĩ mùi thơm đặc trưng nên các ester của acid butyric được sử dụng rộng rãi trong kỹ nghệ bánh kẹo ví dụ như butyrat methil cĩ mùi táo ; butyrat ethil cĩ mùi dứa. Acid lactic là sản phẩm của qúa trình lên men lactic ở thực vật ; ứng dụng của lên men này trong muối dưa. Acid pyruvic là sản phẩm trung gian trong quá trình trao đổi glucid, lipid, acid amin. Các acid hữu cơ liên quan đến các quá trình sống của thực vật như : * Tạo nên mùi vị đặc trưng. * Sản phẩm trung gian của các quá trình tổng hợp acid amin, glucid, lipid . 2 / TINH DẦU: Nhiều loại cây cĩ mùi đặc trưng bởi sự cĩ mặt của các terpene và các dẫn suất của chúng. Các terpen và các sản phẩm oxid hĩa của chúng đều tạo thành tinh dầu. Terpen là những hydrocarbon cĩ số nguyên tử carbon là bội số của 5; nĩi cách khác terpen là chất trùng hợp của isopren ( C5 H8 ) CH CH CH2 C CH CH2 2 C CH2 n CH3 CH3 Isopren Terpen Monoterpen : n=1 là thành phần cấu tạo chính của tinh dầu thực vật. Dạng hidrocarbon: gồm cĩ 102
42. Myrcene : là tinh dầu của hoa cần sa.(andropogon citratus ) CH2 CH3 C CH CH2 CH2 C CH CH2 CH3 Myrcen ( tinh dầu hoa cần sa) Ocimene : là tinh dầu của cây é quế ( ocimum bacilicum ) CH 3 CH3 CH2 C CH2 CH2 CH C CH CH2 Ocimen ( tinh dầu cây é quế) Dạng rƣợu : gồm cĩ Geraniol : cấu tử chính của tinh dầu hoa hồng. CH3 CH3 C CH CH2 CH2 CH CH CH2OH CH3 Geraniol ( tinh dầu hoa hồng) (C10H18O) Linalol : cĩ trong tinh dầu chanh, cam CH3 CH3 C CH CH2 CH2 C CH CH2 CH3 OH Linalol ( tinh dầu chanh, cam) (C10H18O) 103
43. Citronellol: cĩ trong tinh dầu hoa hồng. CH CH 3 3 C CH CH2 CH2 CH CH CH OH 2 CH 3 Citronellol ( tinh dầu hoa hồng) (C H O) 10 20 Nhĩm này cĩ thể biến đổi thành dạng vịng dễ dàng; ví dụ Geraniol thành Limonene geraniol limonene Dạng aldehide : gồm cĩ Citral : cĩ trong tinh dầu chanh, cam CH3 CH3 C CH CH2 CH2 C CH CHO CH3 Citral ( tinh dầu cam, chanh) (C10H16O ) 104
44. CH2 CH3 C CH2 CH2 CH2 CH CH2 CHO CH3 Citronellal ( tinh dầu chanh, quýt) (C10H18O ) Dạng ceton: gồm cĩ Menthon cĩ trong tinh dầu bạc hà O Menthon (tinh dầu bạc hà) Carvon cĩ trong tinh dầu cây hồi hoang ( carum carvi ) và cây thìa là ( anethum graveolens ) O Carvon (tinh dầu cây hồi, thìa là) 105
45. Camphor cĩ rất nhiều trong các tinh dầu khác nhau, nhiều nhất trong thân gỗ và lá cây long não ; ngày nay camphor được trích chủ yếu từ hương nhu ( arteminia astra chamica ) O Camphor (tinh dầu cây long não, hương nhu) 3 / CAO SU : Vài loại cây trong hệ thống mạch cĩ những tế bào chứa nhựa ( latex) và trong nhựa này thành phần chính là cao su màu trắng sữa ; ngồi cao su cịn cĩ những chất khác bao bọc phân tử cao su và che chở những phân tử này như : proteine, glucide, phospholipide, muối khống ( nhiều nhất là KCl ), quebrachitol ( ester metil của inositol ), acid béo, sáp. Cao su khơng cĩ ở đơn tử diệp và lõa tử, ở song tử diệp sao su hiện diện ở vài họ như:Moraceae,Asclepiadaceae,Apocynaceae,Euphorbiaceae Papaveraceae, Compotaceae. Thành phần cao su ở nhựa ( latex ) tỉ lệ nghịch với tinh dầu và resine ; tỉ lệ này thay đổi theo sự phát triển của cây vì cùng 1 tiền chất nên điều kiện thích hợp cho chất nào thì sẽ tổng hợp nên chất đĩ . Cao su là chất trùng hợp của nhiều đơn vị isoprene (C5H8) n là một polyisoprenoid, cao su của cây Havea brasiliensis gồm 500 – 5000 hay hơn nữa gốc isoprene. Latex là tên dùng để chỉ những nhựa giống như sữa Resine là tên để chỉ những hỗn hợp phức tạp của những chất oxid hĩa của hydrocarbon thường tan trong nước và dung mơi của chất béo 106
46. Isoprene Cao su Chuổi isoprene này dài hay ngắn tùy theo tuổi của cây, cây càng già thì chuổi isoprene này càng dài ; những chuổi này cĩ thể xoắn lại tạo một cấu trúc 3 chiều theo kiểu cơ cấu của proteine và tạo nên tính đàn hồi của cao su 4 / ALKALOIDE : Alkaloid là những hợp chất chứa Nitro ( N ) của thực vật cĩ tính độc ( ít hay nhiều ) vì chúng tác động vào hệ thần kinh trung ương ; những chất này thường gặp ở song tử diệp, trong mỗi loại cây cĩ chứa alkaloide thường cĩ 1 alkaloide chủ yếu và vài alkaloide ở nồng độ ít hơn. Ví dụ : Thuốc lá cĩ Nicotine ( chính ) và Nornicotine Thuốc phiện cĩ Morphine ( chính ) và Codeine, Thelsavine Các loại alkaloide : A/ Alkaloide nhĩm piridine Nicotine của thuốc lá ( nicotiana tabacum ) Areoline của trái cau ( Areca catachu ) Piperine của hạt tiêu ( piper nigra ) khơng độc , gây cảm giác nĩng Ricinine của cây thầu dầu ( ricinus communis ) rất độc 107
47. nhân piridine ricinine Piperine Nicotine B/ Alkaloide nhĩm tropane Thuộc nhĩm này cĩ Atropine ( Atropa belladona ) tác động lên hệ thần kinh , chủ yếu làm co dãn con ngươi, cĩ thể dùng làm chất giải độc Cocaine làm tê liệt đầu dây thần kinh, dùng để gây tê bộ phận Atropine nhân tropan 108
48. Cocaine C / Alkaloide nhĩm isoquinoleine Đây là nhĩm alkaloide của thuốc phiện Morphine : tác dụng lên hệ thần kinh trung ương và ngọai vi; nĩ là chất an thần, giảm đau Codeine : dùng làm thuốc ho, khơng cĩ tác dụng gây mê Quinine : dùng làm thuốc chữa bệnh sốt rét morphine codeine Quinine D / Alkaloide dẫn suất từ Indole : Nhĩm này cĩ trong hạt lịai Strychnos muxvomica họ Loganiaceae cĩ tên chung là Curare 109
49. Strychnine nhân Indol E / Alkaloide dẫn suất từ purine : Cafeine kích thích hệ thần kinh trung ương và họat động của tim. Tác dụng của cafeine làm mạch máu bị co và tăng huyết áp Theobromine cĩ trong hạt cà phê nhân Purine Cafeine Theobromine Sinh tổng hợp Alkaloide Bằng nhiều thí nghiệm ( tháp thân cà chua vào rễ thuốc lá ) người ta chứng minh được nicotine của thuốc lá được tổng hợp ở rễ từ glucide ở lá chuyển xuống cùng với nitơ vơ cơ hấp thụ được ở rễ sau đĩ chuyển đến lá và tích tụ ở đĩ. Tiền chất để tổng hợp alkaloide thường là acid amine nhất là những diaminoacide và những chuyển hĩa phenyl propane 110
50. SẮC TỐ THỰC VÂT ( Anthocyanine và những hợp chất liên quan ) 1 / Đại cƣơng : Mặc dù anthocyanine và những hợp chất liên hệ khơng phải là lipide nhưng thường chúng được xếp cùng với carotenoide và chlorophyl là nhĩm sắc tố chính của thực vật. Ở cây xanh chlorophyl hiện diện ở hạt grana của diệp lạp (chloroplast) cùng với carotenoide. Cịn những sắc tố khác thường thì tan tự do trong nước và thường tìm thấy ở dịch khơng bào của tế bào thực vật. Những màu đỏ, xanh lam ( blue) và tím là những glucoside chứa 1 hay 2 đơn vị glucide với 1 aglycone gọi là anthocyanidine. Anthocyanidine là dẫn suất của 3,5,7 – trihydroxyflavilyum hydroxide (2 – phenyl – 3, 5, 7 trihydroxybenzopyrylium hydroxide ) B A Anthocyanidine Ba nhĩm chính của anthocyanidine được phân chia dựa trên nhĩm thêm của nhân B . Phần lớn anthocyanidine cĩ thể chứa từ 4 đến 6 nhĩm OH và một vài nhĩm OH này cĩ thể được thay thế bằng CH3 ; và số đơn vị glucid cĩ thể thay đổi từ 1 đến 2 ( ở vị trí 3 và 5 của aglycone). Màu sắc của sắc tố tùy thuộc vào số nhĩm OH và chiều dài của nhĩm methoxyl thay thế nhĩm OH ( CH3 O ) 111
51. Ngịai ra màu của sắc tố cịn tùy thuộc pH, ở pH acid thì màu đỏ, pH trung tính thì màu tím ( hoặc đỏ thẩm ), pH kiềm thì xanh lơ (blue) 2/ PHÂN LỌAI SẮC TỐ: 1/ Anthocyanine là sắc tố chính của hoa và trái. 2/ Flavone là sắc tố phụ của hoa, trái và lá. 3/ Flavonoide ( Chalcone & Aurones ) 2.1/ Anthocyanine Là sắc tố chính của hoa và trái, chúng làm cho hoa và trái cĩ màu xanh, đỏ và các sắc tố khác. Chúng cĩ thể là 1 glucoside của anthocyanidine. Sự hiện diện của nhĩm metoxy OCH3 làm cho đỏ hơn. Các nhĩm OH của vịng B cũng là yếu tố điều hịa màu sắc ; nếu nhĩm OH tăng thì màu đỏ giảm, màu xanh tăng 2.2/ Flavone & Flavonol Là một nhĩm sắc tố hiện diện phổ biến ở thực vật liên hệ đến anthocyanidine, chúng cĩ màu vàng và phần lớn những chuyển hĩa hydroxy của nĩ như flavone, flavonol và flavanone cĩ màu vàng OH Flavone Flavonol 112
52. 2.3/ Chalcone & Aurone Thường cĩ màu vàng ; ở dạng tự do hay liên kết với một glucide Chalcone Aurone Sinh tổng hợp : Aglycone của những sắc tố thực vật đều cĩ một sườn căn bản là C6 – C3 – C6 ; nên theo Seshadri và Peach nên cĩ thể 1 sườn phenylpropan kết hợp với 1 polyphenol để cho ra sườn C6 – C3 – C6 , phenylpropan cĩ thể là acide –p- coumarique và acide caffeique HOOC - CH = CH- - OH HOOC - CH = CH- - OH OH Acid -p-coumaric Acid caffeic 113
53. Hormone thực vật 1 / Đại cƣơng : Ở thực vật cĩ sự hiện diện của một số các chất kích thích sự sinh trưởng gọi là phytohormone tác động ở một liều lượng thấp ; tác động của chúng liên quan đến hiện tượng quang hướng động, địa hướng động và các hiện tượng sinh trưởng, phát dục. 2 / Các lọai chất hormone thực vật : 2.1/ Kích thích sinh trƣởng ( growth hormone ) Là những chất cĩ khả năng kích thích sự dãn của tế bào, được thành lập ở những phần cuối cùng của thực vật, đặc biệt là ở những diệp tiêu ( đầu bao lá mầm ) của những cây con và chúng tác động đến những tế bào bên dưới nĩ. Thuộc nhĩm này là những auxine như IAA ( indolyl – 3 – acetic acid ). IAA được phân bố khắp nơi trong cây ( đầu bao lá mầm, chồi ngọn, lá non, đầu rễ vv ) IAA được thực vật tổng hợp từ tryptophane. Tác dụng của auxine giải thích hiện tượng quang hướng động (phototropisme ), địa hướng động (geotropisme).Hiện tượng địa hướng động nghịch (negative geotropisme) của một chồi quay hướng về phía trên là kết quả của một sự tập trung nồng độ auxine trong những tế bào ở cạnh bên dưới của chồi làm cho những tế bào ở cạnh dưới của chồi dãn dài nhanh hơn những tế bào ở cạnh trên, do đĩ chồi sẽ hướng lên trên. Tương tự như vậy khi một rễ cây để ở tư thế nằm ngang thì những tế bào ở cạnh dưới tích tụ auxine cùng với các hạt Calci ngăn cản sự dãn dài những tế bào ở cạnh này làm cho rễ hướng địa thuận (positive geotropisme) IAA cịn là cho rễ sinh ra nhanh chĩng ở các cành giâm được giải thích như là sự di chuyển IAA từ chồi ngọn xuống tập trung ở vùng gốc của cành bị cắt. Tế bào thực vật cĩ chứa indolyl – 3 – acetaldehide cĩ tác động auxine yếu nhưng chúng sẳn sàng bị oxyd hĩa thành IAA. Ngịai ra cịn cĩ indolyl – 3 – acetonitril ( - CH 2 CN ) hiện diện nhiều ở thực vật hữu hiệu hơn IAA. 114
54. IAA 2.2/ Kích thích phân chia tế bào ( cell division hormone ) Khi một vết thương được gây ra cho một mơ thực vật thì lập tức ở vết thương đĩ cĩ sự hình thành một mơ sẹo ( wound callus ). Sự hình thành mơ sẹo này là do sự kích thích phân chia những tế bào đã trưởng thành ở vùng bị thương dưới tác động của 2 hormone ; một là auxine, hai là kích thích tố thương tích đĩ là acid traumatic ly trích được từ tế bào bị thương HOOC – CH = CH – ( CH 2)8 – COOH. Một số dicarboxylic acid tương tự như cấu trúc của traumatic acid cũng cĩ tác dụng tương tự ; ngịai ra trong nước dừa cĩ chứa một chất cĩ khả năng kích thích phân chia tế bào là 1,3 – diphenylurea C6 H5 NHCONHC6 H5. 2.3/ Kích thích ra hoa ( flower forming hormone ) Acid gibberellic cũng tác động giống như auxine nghĩa là kích thích sự dãn dài của tế bào, nhưng nĩ cũng kích thích sự ra hoa ; sự nẩy mầm của khoai tây. 115
55. 2.4/ Cytokinin Nhĩm này kích thích sự phân chia tế bào ; đặc biệt kích thích sự phát sinh chồi, (tác động trái ngựợc với auxine). Thuộc nhĩm này cĩ Kinetine 2.5/ Chất kìm hãm sinh trƣởng : Khi thực vật vào trạng thái nghỉ đều cĩ kèm theo sự tích lũy những chất ức chế sinh trưởng. Hiện tượng ức chế biểu hiện bởi sự rụng lá; chất ức chế này là Acid abscisic 116