Chuyên đề 1.1.
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO
LÝ THUYẾT
A. NƯỚC – CƠ SỞ CỦA SỰ SỐNG
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Nước chiếm 70–90% khối lượng của tế bào sống.
Mọi phản ứng trao đổi chất đều diễn ra trong môi trường nước.
Trên Trái Đất, nước là điều kiện tiên quyết của sự sống – nơi nào có nước, nơi đó có khả năng có sự
sống.
Vì vậy, hiểu rõ tính chất và vai trò của nước giúp ta hiểu cách tế bào hoạt động.
II. CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC VÀ ĐẶC TÍNH HÓA LÍ
1. Cấu tạo phân tử
Công thức: H₂O – gồm 1 nguyên tử Oxygen (O)
và 2 nguyên tử Hydrogen (H).
Oxygen có độ âm điện cao hơn, kéo electron về
phía mình → phân tử nước phân cực
Giữa các phân tử nước hình thành liên kết hydrogen yếu nhưng số lượng rất lớn, tạo nên các tính chất
đặc biệt của nước.
2. Đặc tính quan trọng của nước
Tính chất

Chi tiết

Ý nghĩa sinh học

Phân cực cao, dung Nước hoà tan được nhiều chất phân cực Giúp tế bào hấp thu, vận chuyển và
môi hòa tan
(muối, đường, acid, base, protein,...)
trao đổi chất dễ dàng.
Giúp nước có nhiệt dung riêng lớn,
Liên kết hydrogen Các phân tử liên kết tạo mạng lưới nhiệt bay hơi cao, nhiệt nóng chảy cao
bền vững
hydrogen
→ ổn định nhiệt độ tế bào.
Tính kết dính & Các phân tử nước hút nhau và hút vào bề Giúp nước vận chuyển trong mô dẫn
mao dẫn
mặt thành mạch
của thực vật.
Tính phân li

Một số phân tử nước phân li thành H⁺ và Tham gia điều hoà pH tế bào, là môi

Tính chất

Chi tiết

Ý nghĩa sinh học

OH⁻

trường cho phản ứng acid–base.

Tỷ trọng lớn nhất ở Khi đóng băng, thể tích tăng, khối lượng Nước đá nổi lên trên → bảo vệ sinh
4°C
riêng giảm
vật thuỷ sinh mùa đông.

III. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA NƯỚC TRONG TẾ BÀO
Vai trò

Mô tả

1. Nước là môi trường Mọi phản ứng trao đổi chất đều xảy ra trong môi trường nước hoặc dung
cho phản ứng sinh hoá
dịch.
Ví dụ: phản ứng enzym, tổng hợp, phân giải, quang hợp, hô hấp,…
2. Nước là nguyên liệu
tham gia phản ứng

Phản ứng thủy phân: phân tách phân tử lớn (protein, polysaccharide,
lipid) thành đơn phân.
Trong quang hợp, nước là nguồn cung cấp electron và H⁺, đồng thời là
nguồn O₂ được giải phóng

3. Nước là chất vận Nước vận chuyển các chất dinh dưỡng, ion, hormone,… trong cơ thể.
chuyển và điều hoà nội Tham gia duy trì áp suất thẩm thấu và cân bằng ion trong tế bào.
môi
Thấm hút – thoát hơi – bài tiết đều liên quan đến vai trò điều hòa của
nước.
4. Nước là yếu tố điều Do có nhiệt dung riêng lớn, nước hấp thụ hoặc toả nhiệt mà ít thay đổi
nhiệt
nhiệt độ → giúp sinh vật ổn định nội môi nhiệt.
Thoát hơi nước ở lá cây, mồ hôi ở người giúp cơ thể hạ nhiệt.

B. CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC
Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ vật chất, và vật chất được tạo nên từ các nguyên tố hóa học.
Những nguyên tố này hợp lại theo tỉ lệ xác định, tạo nên mọi phân tử trong tế bào – từ nước, protein,
lipid, đến axit nucleic.
Nói cách khác, sự sống có nền tảng hóa học. Hiểu rõ các nguyên tố giúp ta hiểu được bản chất cấu
trúc và hoạt động của tế bào.
NGUYÊN TỐ ĐA LƯỢNG

NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG

Là những nguyên tố chiếm tỉ lệ lớn (≥ 0,01% Là các nguyên tố cần với lượng rất nhỏ (<0,01%
khối lượng cơ thể).
khối lượng cơ thể) nhưng rất quan trọng cho
hoạt động sống.
Vai trò chính: Cấu trúc và năng lượng

Vai trò chính: Xúc tác, điều hòa, enzyme

Thiếu hụt gây ra: Rối loạn cấu trúc, năng lượng

Thiếu hụt gây ra: Ảnh hưởng enzyme, hormone

Chiếm khoảng 96% khối lượng cơ thể sống, gồm
4 nguyên tố chính:
 C (Carbon) – Cấu tạo khung của các hợp
chất hữu cơ: cacbohidrat, lipid, protein, axit
nucleic.
 H (Hydrogen) – Thành phần của nước, hợp
chất hữu cơ, tham gia phản ứng oxy hóa –
khử.
 O (Oxygen) – Tham gia hô hấp tế bào, là
thành phần của nước và hợp chất hữu cơ.
 N (Nitrogen) – Cấu tạo amino acid, protein,
và base nitơ trong ADN, ARN.
Ngoài ra, còn một số nguyên tố đa lượng chiếm
khoảng 4% khối lượng cơ thể:
 P (Phosphorus) – Thành phần của ATP,
ADN, ARN, màng phospholipid.
 S (Sulfur) – Có trong amino acid (cysteine,
methionine), tạo cầu nối disulfide trong
protein.
 Ca (Calcium) – Thành phần của xương,
răng; tham gia truyền tín hiệu tế bào và co
cơ.
 K (Potassium) – Duy trì điện thế màng, điều
hòa hoạt động thần kinh và cơ.
 Na (Sodium) – Tham gia dẫn truyền xung
thần kinh và cân bằng nước.
 Mg (Magnesium) – Trung tâm hoạt động của
enzyme, có trong diệp lục.
 Cl (Chlorine) – Duy trì áp suất thẩm thấu,
cân bằng ion và thành phần acid HCl trong
dạ dày.

 Sắt (Fe): Thành phần của hemoglobin trong
hồng cầu giúp vận chuyển oxy; đồng thời có
mặt trong nhiều enzyme hô hấp. Thiếu sắt
gây bệnh thiếu máu.
 Iốt (I): Thành phần của hormone tuyến giáp
(thyroxin), có vai trò điều hòa chuyển hóa cơ
thể. Thiếu iốt gây bướu cổ, rối loạn trao đổi
chất.
 Đồng (Cu): Cấu tạo nên một số enzyme oxy
hóa – khử, tham gia hô hấp tế bào. Thiếu
đồng làm rối loạn hô hấp và chuyển hóa sắt.
 Kẽm (Zn): Là cofactor của nhiều enzyme,
cần thiết cho quá trình tổng hợp protein và
hoạt động của hormone insulin. Thiếu kẽm
gây chậm lớn, rối loạn sinh sản, rụng tóc.
 Mangan (Mn): Hoạt hóa các enzyme trong
quang hợp (ở thực vật) và trong hô hấp tế
bào (ở động vật). Thiếu mangan làm giảm
hoạt tính enzyme.
 Molypden (Mo): Cấu tạo enzyme cố định
nitơ ở vi khuẩn nốt sần và enzyme khử nitrat.
Thiếu molypden làm cây họ đậu kém cố định
nitơ.
 Coban (Co): Thành phần của vitamin B₁₂,
cần cho quá trình tạo hồng cầu. Thiếu coban
gây thiếu máu ác tính.
 Flo (F): Giúp men răng cứng, ngăn sâu răng
và góp phần vào cấu trúc xương. Thiếu flo
làm răng yếu, dễ sâu.

C. CÁC PHÂN TỬ SINH HỌC
Các carbohydrate, protein và acid nucleic lớn là những phân tử dạng chuỗi được gọi là polyme.
Một polyme là một phân tử dài gồm nhiều khối cấu tạo giống hệt hoặc tương tự nhau được nối với
nhau bằng các liên kết cộng hóa trị.
Các đơn vị lặp lại tạo nên cấu trúc của polyme là những phân tử nhỏ hơn được gọi là monome.
Ngoài việc tạo nên các polyme, một số monome còn có chức năng riêng biệt của chúng.
Sự tổng hợp và phân giải của các polyme
Khi liên kết hình thành giữa hai monome, mỗi monome sẽ đóng góp một phần của phân tử nước bị loại
bỏ:


Một monome cung cấp nhóm hydroxyl (–OH)



Monome còn lại cung cấp nguyên tử hydro (–H)

Ngược lại, các polyme được phân giải thành monome thông qua phản ứng thủy phân (hydrolysis) —
về cơ bản là phản ứng ngược với phản ứng tách nước.
Liên kết giữa các monome bị phá vỡ khi một phân tử nước được thêm vào:


Nguyên tử hydro (H) từ nước gắn vào một monome



Nhóm hydroxyl (–OH) gắn vào monome còn lại

Các phản ứng tách nước và thủy phân cũng có thể tham gia vào việc hình thành hoặc phân hủy các
phân tử không phải là polyme, chẳng hạn như một số loại lipid.
I. CARBOHYDRATE
Carbohydrate bao gồm các loại đường và các polyme của đường.
Monosaccharide
(đường đơn)

Carbohydrate đơn giản nhất, đây là các monome dùng để tạo nên những
carbohydrate phức tạp hơn.

Disaccharide (đường
đôi)

Hai phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Polysaccharide
(đường đa)

Các đại phân tử carbohydrate là những polyme được cấu tạo từ nhiều đơn
vị đường đơn liên kết với nhau.

1. Đường đơn
Monosaccharide thường có công thức phân tử là bội số của đơn vị CH₂O.
Glucose (C₆H₁₂O₆) là monosaccharide phổ biến nhất và đóng vai trò trung tâm trong hóa học của sự
sống.
Trong cấu trúc của glucose, ta có thể thấy đặc trưng của một phân tử đường:


Phân tử có nhóm carbonyl (C=O)



Và nhiều nhóm hydroxyl (–OH)

Tùy theo vị trí của nhóm carbonyl, đường được phân loại thành:


Aldose (đường aldehyde) nếu nhóm carbonyl nằm ở cuối mạch



Ketose (đường xeton) nếu nhóm carbonyl nằm giữa mạch carbon

(Hầu hết các tên đường đều kết thúc bằng hậu tố “-ose”.)
Một tiêu chí khác để phân loại đường là độ dài của mạch carbon, thường dao động từ 3 đến 7 nguyên
tử carbon:


Hexose: đường 6 carbon (ví dụ glucose, fructose)



Pentose: đường 5 carbon



Triose: đường 3 carbon

Monosaccharide, đặc biệt là glucose, là nguồn dinh dưỡng chính của tế bào. (Trong quá trình hô hấp
tế bào (cellular respiration), tế bào giải phóng năng lượng bằng cách phân giải glucose qua nhiều
phản ứng liên tiếp)
Không chỉ là nguồn năng lượng quan trọng cho hoạt động tế bào, khung carbon của các đường đơn
còn là nguyên liệu để tổng hợp các phân tử hữu cơ nhỏ khác, như amino acidvà axit béo.
Những phân tử đường không được sử dụng ngay cho các mục đích trên thường được liên kết lại để tạo
thành disaccharide (đường đôi) hoặc polysaccharide (đa đường)
2. Đường đôi
Disaccharide (đường đôi) được tạo thành từ hai phân tử monosaccharide (đường đơn) liên kết với nhau
bằng liên kết glycosid (một liên kết cộng hóa trị hình thành giữa hai monosaccharide thông qua phản
ứng tách nước (dehydration reaction))

Maltose

- Một disaccharide được tạo ra khi hai phân tử glucose liên kết với nhau.
- Maltose còn được gọi là đường mạch nha (malt sugar) và là thành phần được sử
dụng trong sản xuất bia.

Sucrose (đường - Là disaccharide phổ biến nhất, gồm một phân tử glucose và một phân tử
mía, đường ăn fructose.
thông thường)

- Thực vật thường vận chuyển carbohydrate từ lá đến rễ và các cơ quan không
quang hợp khác dưới dạng sucrose
Lactose

- Là đường có trong sữa, cũng là một disaccharide, được hình thành từ một phân
tử glucose và một phân tử galactose.

 Để sinh vật có thể sử dụng làm năng lượng, disaccharide phải được phân giải thành
monosaccharide.
Ví dụ: Hội chứng không dung nạp lactose (lactose intolerance) là một tình trạng phổ biến ở người
thiếu enzym lactase, enzym có nhiệm vụ phân giải lactose.
Khi đó, lactose không được tiêu hóa bởi cơ thể, mà bị vi khuẩn đường ruột phân giải, gây sinh khí và
đau quặn bụng.
Tình trạng này có thể được khắc phục bằng cách:


Bổ sung enzym lactase khi ăn hoặc uống các sản phẩm từ sữa, hoặc



Sử dụng các sản phẩm sữa đã được xử lý sẵn bằng lactase để phân giải lactose trước khi tiêu
thụ.

3. Đường đa
Polysaccharide (đa đường) là các đại phân tử (macromolecule) (các polyme được tạo thành từ vài trăm
đến vài nghìn phân tử monosaccharide (đường đơn) liên kết với nhau bằng liên kết glycosid
(glycosidic linkages))

- Một số polysaccharide có vai trò là chất dự trữ năng lượng, có thể bị thủy phân khi cần để cung cấp
đường cho tế bào.
- Những polysaccharide khác lại đóng vai trò là vật liệu cấu trúc, giúp xây dựng và bảo vệ tế bào hoặc
toàn bộ cơ thể.
Cấu trúc và chức năng của một polysaccharide được xác định bởi loại đường đơn (monosaccharide)
tạo nên nó và vị trí của các liên kết glycosid giữa các đơn phân đó.
- Trong sinh học, đường đa được chia thành 2 nhóm: Polysaccharide dự trữ và Polysaccharide cấu
trúc
a. Polysaccharide dự trữ
Ở thực vật

Ở động vật

- Chất dự trữ chính là tinh bột (starch) —
một polyme của glucose.
- Khi cần, cây phân giải tinh bột bằng phản
ứng thủy phân, giải phóng năng lượng.
- Con người và hầu hết động vật đều có
enzym có thể thủy phân tinh bột thực vật,
do đó glucose từ tinh bột có thể được sử
dụng làm chất dinh dưỡng.

- Động vật có xương sống (vertebrates) tích trữ
glycogen chủ yếu trong gan và cơ bắp.
- Khi nhu cầu năng lượng tăng, glycogen được thủy
phân để giải phóng glucose.

Cấu trúc của tinh bột:
- Các đơn vị glucose trong tinh bột chủ yếu
được liên kết với nhau bằng liên kết
glycoside
+ Amylose là dạng đơn giản nhất của tinh
bột, có chuỗi thẳng, không phân nhánh.

Cấu trúc phân nhánh dày đặc của glycogen rất phù hợp
với chức năng này, vì nó tạo ra nhiều đầu tự do hơn cho
phản ứng thủy phân.
Động vật dự trữ đường dưới dạng glycogen, một
polyme của glucose tương tự amylopectin, nhưng có
mức độ phân nhánh cao hơn nhiều

+ Amylopectin là dạng phức tạp hơn, có các
nhánh được hình thành bởi liên kết 1–6
glycosid tại các điểm rẽ nhánh.

b. Polysaccharide cấu trúc

Các sinh vật tạo nên những vật liệu bền chắc từ các polysaccharide cấu trúc.
Cellulose – Thành phần cấu trúc của thành tế bào thực vật
Cellulose là một polysaccharide đóng vai trò thành phần chính trong thành tế bào cứng chắc của thực
vật.
Giống như tinh bột (starch), cellulose cũng là polyme của glucose với liên kết glycosid 1–4,
nhưng kiểu liên kết giữa hai loại này khác nhau.

- Sự khác biệt này bắt nguồn từ hai dạng cấu trúc vòng khác nhau của glucose:

 Trong tinh bột, tất cả các monome glucose đều ở dạng α.
 Trong cellulose, tất cả các monome glucose đều ở dạng β, nghĩa là mỗi phân tử glucose bị “lật
ngược” so với phân tử kế bên.

- Cấu trúc thẳng và không phân nhánh của cellulose phù hợp với vai trò tạo độ bền và độ cứng cho
thực vật.
Tiêu hóa cellulose
- Các enzym tiêu hóa tinh bột (thủy phân liên kết α) không thể phá vỡ liên kết β trong cellulose do
khác biệt về hình dạng.
- Chỉ có rất ít sinh vật có enzym có thể tiêu hóa cellulose. Hầu hết động vật, kể cả con người, không
thể tiêu hóa cellulose — cellulose trong thức ăn đi qua ống tiêu hóa và thải ra ngoài theo phân. Tuy
nhiên, trong quá trình đó, cellulose giúp làm sạch và kích thích thành ruột tiết chất nhầy (mucus), giúp
thức ăn di chuyển trơn tru qua ống tiêu hóa.
 Vì vậy, dù cellulose không phải là chất dinh dưỡng, nó là thành phần quan trọng của chế độ ăn
lành mạnh.
- Một số vi sinh vật có thể phân giải cellulose, biến chúng thành glucose:
Bò chứa vi khuẩn và sinh vật nguyên sinh (protist) trong ruột, giúp phân giải cellulose của cỏ và
rơm, rồi chuyển hóa glucose thành hợp chất nuôi dưỡng cơ thể.




Mối (termite) cũng chứa vi sinh vật cộng sinh có khả năng tiêu hóa cellulose trong gỗ.

Một số nấm (fungi) có thể phân hủy cellulose trong đất, góp phần tái chế các nguyên tố hóa học
trong hệ sinh thái.


Chitin – Polysaccharide cấu trúc khác
Một polysaccharide cấu trúc quan trọng khác là chitin, là carbohydrate được động vật chân đốt
(arthropods) như côn trùng, nhện, và giáp xác (cua, tôm) dùng để xây dựng bộ xương ngoài
(exoskeleton).

Nấm (fungi) cũng sử dụng chitin, chứ không phải cellulose, làm vật liệu xây dựng thành tế bào.

Chitin tương tự cellulose ở chỗ đều có liên kết β, nhưng monome glucose trong chitin có nhóm thế
chứa nitơ (NH–), giúp gia tăng độ bền và tính linh hoạt cho cấu trúc.
II. LIPID
- Lipid là loại duy nhất trong các phân tử sinh học lớn mà không bao gồm các polyme.
- Các hợp chất được gọi là lipid được xếp cùng nhóm vì chúng có một đặc điểm chung quan trọng:
Hầu như không hòa tan hoặc chỉ hòa tan rất kém trong nước.
- Trong sinh học, ba loại lipid quan trọng nhất là: Chất béo (fats), PhospholipidSteroid
1. Chất béo (Fats)
Mặc dù chất béo (fats) không phải là polyme, chúng vẫn là những phân tử lớn được tạo từ phản ứng
tách nước (dehydration reaction)

- Thành phần cấu tạo của chất béo:
Một phân tử chất béo được cấu tạo từ hai loại phân tử nhỏ hơn:
1. Glycerol
2. Axit béo (fatty acids)

- Chất béo bão hòa và chất béo không bão hòa (Saturated and Unsaturated Fats)
Các thuật ngữ “chất béo bão hòa” (saturated fats) và “chất béo không bão hòa” (unsaturated fats)
thường được sử dụng trong ngữ cảnh dinh dưỡng.
Những thuật ngữ này đề cập đến cấu trúc chuỗi hydrocarbon của các axit béo trong chất béo.
a. Chất béo bão hòa (Saturated fats):

b. Chất béo không bão hòa (Unsaturated
fats):

 Chỉ chứa liên kết đơn trong chuỗi
hydrocarbon của acid béo.
 Không chứa liên kết đôi (C=C)

 Chứa một hoặc nhiều liên kết đôi (C=C)
trong chuỗi hydrocarbon của acid béo.

Liên kết đơn khiến chuỗi hydrocarbon thẳng Liên kết đôi gây ra sự uốn cong ở chuỗi
hàng, phân bố dày đặc trong không gian, khiến hydrocarbon, làm cho chúng ít đặc hơn và tồn tại
cho chất béo bão hòa có dạng rắn hoặc bán rắn ở dạng lỏng (trong điều kiện nhiệt độ phòng)
(trong điều kiện nhiệt độ phòng)
Thường được tìm thấy trong các nguồn thực Chủ yếu được tìm thấy trong mỡ các loại cá béo
phẩm chứa mỡ gia súc / gia cầm như thịt, bơ, và (cá hồi, cá ngừ, cá thu,…), cá da trơn, hạt và dầu
sữa.
ép từ các loại hạt.

- Làm tăng cholesterol máu, gây xơ vữa động
mạch, tăng nguy cơ béo phì, tim mạch, đột quỵ.
- Cung cấp năng lượng, giúp hấp thu vitamin tan
trong dầu (A, D, E, K).

- Nếu để oxy hóa (do chiên rán nhiều lần), có thể
sinh ra các chất gây hại cho tế bào.
- Giúp giảm cholesterol xấu (LDL), tăng
cholesterol tốt (HDL), phòng ngừa bệnh tim
mạch. (ở mức hợp lý)

- Chức năng chính của chất béo: dự trữ năng lượng
Các chuỗi hydrocarbon trong phân tử chất béo tương tự như các phân tử trong xăng, và giàu năng
lượng như vậy.
1gram chất béo chứa hơn gấp đôi năng lượng so với 1gram polysaccharide (như tinh bột).
Ở người và các loài động vật có vú khác, năng lượng dài hạn được dự trữ trong tế bào mỡ (adipose
cells). Các tế bào này phình to khi tích trữ chất béo và co lại khi chất béo được sử dụng.
Ngoài chức năng dự trữ năng lượng, mô mỡ (adipose tissue) còn có
những vai trò quan trọng khác:
 Bảo vệ và đệm cho các cơ quan quan trọng như thận (kidneys)
 Cách nhiệt (insulation) nhờ lớp mỡ dưới da (subcutaneous fat
layer)
Ở các loài động vật có vú sống dưới nước như cá voi, hải cẩu, và
hầu hết động vật biển khác, lớp mỡ dưới da dày đặc giúp giữ nhiệt,
bảo vệ cơ thể khỏi nhiệt độ lạnh của đại dương.
2. Phospholipid
Phospholipid (phospholipid) rất thiết yếu đối với tế bào, bởi vì chúng là thành phần chính của màng tế
bào (cell membranes).

Hai đầu của phân tử phospholipid biểu hiện tính chất khác nhau đối với
nước:
 Đuôi hydrocarbon (hydrocarbon tails) → kỵ nước (hydrophobic), bị
loại trừ khỏi nước.
 Đầu phosphate (phosphate group) và các nhóm gắn kèm → ưa nước
(hydrophilic), có ái lực với nước.

Lớp phospholipid kép (phospholipid bilayer) này hình thành
ranh giới (boundary) giữa tế bào và môi trường bên ngoài,
đồng thời tạo ra các khoang riêng biệt (compartments) trong
tế bào nhân thực (eukaryotic cells).

3. Steroid
- Steroid là một loại chất béo đặc biệt, có khung cấu trúc gồm bốn vòng carbon nối liền nhau. Các loại
steroid khác nhau chủ yếu khác nhau ở những nhóm nguyên tử nhỏ gắn vào khung này.
- Một steroid quan trọng nhất ở động vật là cholesterol.

Nó có mặt trong màng tế bào, giúp duy trì tính ổn định và linh hoạt của màng, đồng thời là chất nền
để cơ thể tạo ra các hormone quan trọng, như hormone sinh dục (testosterone, estrogen) và một số
hormone khác.
Cơ thể chúng ta tự sản xuất cholesterol ở gan, nhưng cũng có thể nhận thêm từ thức ăn (như thịt,
trứng, sữa...). Tuy nhiên, nếu hàm lượng cholesterol trong máu quá cao,
nó có thể góp phần gây tắc nghẽn mạch máu — một dấu hiệu của bệnh xơ vữa động mạch.
III. PROTEIN
- Protein là nhóm phân tử đa dạng và phức tạp nhất trong cơ thể sinh vật, với nhiều hình dạng khác
nhau nên đảm nhiệm rất nhiều chức năng quan trọng.
Đặc biệt, enzym — hầu hết là protein — là chìa khóa cho mọi phản ứng sinh hóa trong tế bào. Chúng
làm tăng tốc phản ứng mà không bị tiêu hao,
vì vậy có thể hoạt động liên tục nhiều lần, giống như “bộ máy lao động” của tế bào.
- Cơ thể người có hàng chục nghìn loại protein khác nhau, mỗi loại được thiết kế riêng cho một chức
năng cụ thể, và có hình dạng ba chiều đặc trưng giúp chúng thực hiện nhiệm vụ chính xác.
- Tất cả protein đều được xây dựng từ 20 loại amino acid cơ bản.
- Các amino acid này liên kết với nhau bằng liên kết peptide, tạo thành chuỗi polypeptide.
- Một protein hoàn chỉnh có thể gồm một hoặc nhiều chuỗi polypeptide, được cuộn gấp và sắp xếp tinh
vi để tạo nên cấu trúc ba chiều hoạt động được.
a. AMINO ACID

Mỗi amino acid – đơn vị cấu tạo cơ bản của protein – có cùng bộ khung cấu trúc,
gồm một nguyên tử carbon trung tâm (carbon α) gắn với bốn nhóm khác nhau:
 Một nhóm amino (–NH₂)
 Một nhóm carboxyl (–COOH)
 Một nguyên tử hydro (–H)
 Và một nhóm thế (R group) – phần duy nhất thay đổi giữa các amino acid
=> Chính sự khác biệt nhỏ trong nhóm R tạo nên tính đa dạng to lớn của protein, vì khi các amino acid
liên kết lại trong chuỗi polypeptide, chúng tương tác với nhau để tạo nên cấu trúc ba chiều phức tạp
giúp protein hoạt động chính xác trong tế bào.

b. POLYPEPTIDE
Polypeptide là chuỗi các amino acidnối với nhau bằng liên kết peptide, và chính những chuỗi này tạo
nên protein.
Từ chỉ 20 loại amino acid cơ bản, tế bào có thể kết hợp chúng theo vô số cách khác nhau,tạo nên sự đa
dạng gần như vô hạn của các protein trong tự nhiên.
c. Bốn cấp độ cấu trúc của protein (Four Levels of Protein Structure)
Mặc dù protein rất đa dạng, chúng đều chia sẻ bốn cấp độ cấu trúc cơ bản:
Cấu trúc bậc
một (Primary
structure)

Cấu trúc bậc một của protein là trình tự sắp xếp các amino acidtrong chuỗi
polypeptide.

Cấu trúc bậc một sẽ quyết định cấu trúc bậc hai và bậc ba, vì tính chất hóa học của
khung polypeptide và nhóm thế (R group) ảnh hưởng trực tiếp đến cách chuỗi gấp
lại.
b. Cấu trúc bậc
hai (Secondary
structure)

Những đoạn chuỗi polypeptide lặp lại mô hình cuộn xoắn hoặc gấp nếp, những mô
hình này gọi là cấu trúc bậc hai, hình thành nhờ liên kết hydrogen (hydrogen bond)
giữa các thành phần lặp lại của khung polypeptide, không phải giữa các nhóm R.

Hai dạng phổ biến của cấu trúc bậc hai gồm:
- Alpha helix (α-helix) Là chuỗi xoắn lò xo đều đặn, được giữ cố định bởi liên kết
hydro giữa mỗi amino acidthứ tư.
- Beta pleated sheet (β-pleated sheet): Trong dạng này, hai hoặc nhiều đoạn chuỗi
polypeptide song song (β-strands) được nối với nhau bằng liên kết hydro..
c. Cấu trúc bậc Cấu trúc bậc ba là hình dạng không gian tổng thể của một chuỗi polypeptide, được
ba (Tertiary
xác định bởi sự tương tác giữa các nhóm thế (R groups) của các amino acid.
structure)

Mặc dù từng tương tác riêng lẻ khá yếu trong môi trường nước, nhưng hiệu ứng
tổng hợp của tất cả chúng tạo nên hình dạng duy nhất và ổn định cho protein.
d. Cấu trúc
bậc bốn
(Quaternary
structure)

Một số protein bao gồm nhiều chuỗi polypeptide riêng biệt (subunits), liên kết với
nhau để tạo thành một đại phân tử protein hoàn chỉnh và có chức năng.

Tóm lại: hình dạng ba chiều (3D) của protein, được xác định bởi thứ tự acid amin, quyết định
chức năng sinh học độc nhất của từng loại protein trong cơ thể.
IV. ACID NUCLEIC
- Acid nucleic là nơi lưu trữ, truyền đạt và biểu hiện thông tin di truyền — chúng chính là “ngôn ngữ”
giúp tế bào ghi nhớ và thực hiện kế hoạch sinh học của mình.


Gen (gene) là đơn vị di truyền, chứa mã hướng dẫn cho việc tạo ra protein.



DNA là phân tử mang toàn bộ mã di truyền, còn RNA là người truyền thông tin và hỗ trợ quá
trình sản xuất protein.

- Acid nucleic (DNA và RNA) là những chuỗi dài được tạo nên từ các đơn vị nhỏ hơn gọi là
nucleotide.

Mỗi nucleotide gồm 3 phần:
1. Một phân tử đường 5 carbon (pentose sugar)
2. Một base chứa nitơ (nitrogenous base)
3. Một hoặc nhiều nhóm phosphate (phosphate groups)
Nếu chỉ có base + đường, ta gọi đó là nucleoside; khi thêm một nhóm phosphate, nó trở thành
nucleotide.

Có hai loại nitrogenus base:
 Pyrimidine: nhỏ, chỉ có một vòng (gồm C, T, U).
 Purine: lớn hơn, có hai vòng (gồm A, G).
Trong DNA



Base là A, T, C, G
Đường là deoxyribose

Trong RNA



Base là A, U, C, G
Đường là ribose

- Tất cả các nucleotide được liên kết lại với nhau để tạo thành chuỗi polynucleotide, và chuỗi này
chính là xương sống (backbone) của các phân tử DNA và RNA – nơi chứa đựng và truyền đạt thông
tin di truyền của sự sống.

- Các nucleotide được nối bằng liên kết phosphodiester, trong đó một nhóm phosphate của nucleotide
này gắn vào phân tử đường của nucleotide kế tiếp.
** DNA là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch
polynucleotide song song nhưng chạy ngược
chiều nhau (5' → 3' và 3' → 5').
Hai mạch được liên kết bằng các cặp base bổ
sung:
 A–T (Adenine–Thymine)
 G–C (Guanine–Cytosine)
Các base nằm ở giữa xoắn kép, còn khung
đường–phosphate nằm bên ngoài. Nhờ cấu trúc
bổ sung này, DNA có thể tự sao chép chính xác,

** RNA thì chỉ có một mạch đơn, nhưng có thể
tự gấp lại thành hình dạng ba chiều nhờ bắt cặp
base
trong
chính
phân
tử.
Trong RNA:
 A ghép với U (Uracil)
 Không có T (Thymine).
Khác với DNA, RNA linh hoạt và đa dạng về
hình dạng, v