Chương V Hóa học của tế bào

Chương VHÓA HỌC CỦA TẾ BÀO I. Mở đầu của hóa sinh học II. Chất khí và sự sống III. Các hợp chất hữu cơ I. Mở đầu của hóa sinh học Jan Baptis Van Helmont (1577 -1644) là người cùng thời với Harvay – Ông là nhà hóa y học có tên tuổi nhất sau Paracelse đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm hóa học trên cơ thể sống ở thực vật đễ lý giải cho câu hỏi cây sinh trưởng và phát triển nhờ đâu. Jan Baptis Van Helmont (1577 -1644) Mọi người cho rằng cây lớn lên được là nhờ đất, phân… Thí nghiệm của Jan Baptis Van Helmont trong việc trồng cây liễu muốn nói lên điều gì? Thí nghiệm trồng cây liễu của Jan Baptis Van Helmont Thí nghiệm của ông nói lên rằng: cây sinh trưởng và phát triển là không phải nhờ vào đất mà là nhờ vào nước. Chính Van Helmont là người đầu tiên nghiên cứu về chất khí. Danh từ “khí” thuộc về ông và đó chính là nguồn gốc phát sinh sự sống Một trong những nhà sinh hóa học đầu tiên và nhiệt tình phải kể đến là France de la Boe (1613 – 1672) , ông có biệt danh La tinh hóa là Xinvia. France de la Boe ông đã đưa ra cơ thể người là một bộ máy hóa học? Bởi vì trong cơ thể có nhiều hoạt động diễn ra tương tự như quá trình biến đổi hóa học cụ thể như: quá trình tiêu hóa, hô hấp, bài tiết… Theo ông tiêu hóa thuần túy là quá trình hóa học? - Tiêu hóa là một quá trình biến đổi các hợp chất hữu cơ…. -Để giải quyết được vấn đề trên thì nhà nghiên cứu tự nhiên học người Pháp là Anthony Reomuya (1683-1758) đưa ra 2 ví dụ để chứng minh rằng tiêu hóa là một quá trình hóa học. Ví dụ 1: ông cho một miếng thịt vào trong một ống kim loại nhỏ bịt kín hai đầu bằng lưới sắt, cho chim Kiền Kiền nuốt cái ống đó, ống này giữ cho thịt khỏi bị cọ xát có tính chất lí học, còn lưới sắt không ngăn cản dịch dạ dày chảy vào ống. Thông thường chim Kiền Kiền thải thức ăn không tiêu hóa ra ngoài, lần này nó thải cái ống sắt ra và thịt ở trong ống đã bị tiêu hóa một phần.  Ví dụ 2: Ông đặc bọt bể vào trong ống kim loại. Sau khi ống này qua dạ dày, ông lấy bọt bể ra và vắt lấy dịch dạ dày, trộn dịch này vào thịt, thịt tan dần.  Người đi đến kết luận: tiêu hóa là một quá trình hóa học. Chương VHÓA HỌC CỦA TẾ BÀO II. Chất khí và sự sống II. Chất khí và sự sống - Anthony Reomuya (1683 -1758): Chứng minh tiêu hóa là một quá trình hóa học. - Năm 1727 Stepphen Heles (1677-1761) là nhà thực vật học kiêm hóa học Anh ông là người sáng lập ra sinh lý học thực vật. - Tại sao người ta công nhận Heles là người sáng lập ra sinh lý học thực vật? Ông cũng là người đầu tiên xác nhận các chất khí cacbonic đã tham gia vào quá trình dinh dưỡng của thực vật. Ông đã viết cuốn sách nêu những thí nghiệm về sự thay đổi nhịp điệu sinh trưởng của thực vật và áp suất các chất dịch. Trên thực tế người ta có thể công nhận ông là người đầu tiên đã xác nhận các chất khí cacbonic theo cách nào đó đã tham gia vào quá trình dinh dưỡng của thực vật. Chính vì vậy, ông đã thay đổi quan điểm: mô thực vật chỉ hình thành từ nước như Van Helmont đã xác định. - Nhà hóa học người Anh Joseph Pristley ông phát hiện khí oxy và ông nhận thấy khí oxy dùng để thở, làm tăng hoạt tính của động vật và thực vật có khả năng tăng hàm lượng oxy trong không khí. Phòng thí nghiệm của Priestley Joseph Pristley (1733 -1804) Priestley đã phát hiện ra Oxy bằng cách nào? Ông kết luận là không khí quanh ta gồm hai loại: một chất là hoạt động sự đốt và một là cặn bã. - Nói về chất khí này ông viết: cái làm tôi ngạc nhiên nhất là đèn cầy cháy bằng chất khí này có độ sáng rất mãnh liệt. Ông cũng diễn tả tỉ mỉ và in cho ra các kết quả. Nhân dịp bữa ăn tối, khi Priestley được mời qua pháp tháng 10 năm 1774 thì Lavoisier mới biết được sự khám phá ra chất khí đặt biệt mà ông nói là “ Khí để hô hấp tốt hết sức” Priestley đã phát hiện ra Oxy bằng cách nào? THÍ NGHIỆM CỦA PRIESTLEY Dựa trên cơ sở nào để Priestley nhận định oxy là 1 chất duy trì sự sống mà không phải chất khác? Do đó Priestley nhận định oxy là 1 chất duy trì cho sự sống. Jan Ingenhousz là nhà nghiên cứu tự nhiên kiêm thầy thuốc ở Hà Lan, khẳng định rằng thực vật sử dụng khí cacbonic và hình thành khí oxy chỉ xảy ra ngoài ánh sáng. Jan Ingenhousz (1730 -1799) Antoine Lavoisier (1743 - 1794) Nhà hóa học vĩ đại Pháp tiêu biểu cho thế kỷ đó là Antoine Laurent Lavoisier, đã nêu ý nghĩa to lớn của những đo đạc chính xác trong hóa học và ông đã dùng những đo đạc đó làm nền tảng cho lý thuyết về sự cháy - Các hợp chất hóa học cháy với oxy có trong không khí. Lavoisier đã làm thí nghiệm để chứng minh rằng các hợp chất hóa học cháy với oxy có trong không khí. Thí nghiệm: -Như vậy động vật hấp thụ oxy và thải cacbonic  sự cân bằng hóa học trong khí quyển là oxy là 21% và cacbonic là 0,03% Chương VHÓA HỌC CỦA TẾ BÀO III. Các hợp chất hữu cơ III. Các hợp chất hữu cơ Vào những năm đầu của thế kỉ 19, cùng với sự phát triển của hóa phân tích, người ta biết các hợp chất hữu cơ cấu tạo từ các nguyên tố: N, O, H, P. Vào nữa thế kỉ 19, người ta đã tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ và từ thời gian đó người ta không thể nào định nghĩa hóa học hữu cơ là khoa học nghiên cứu về các chất chỉ do những cơ thể sống tạo nên. Năm 1827, thầy thuốc người Anh là William Perount (1785-1850) lần đầu tiên chia các chất hữu cơ. Ngày nay chúng ta gọi các nhóm chất đó là gluxit (chất đường), lipit (chất mỡ), protit (chất đạm). Protit là chất phức tạp nhất, dễ bị phá hủy nhất và đặc trưng nhất cho sự sống. Ngoài thành phần cacbon, hiđrô, oxi, protit còn chứa nitơ và lưu huỳnh. Chất protit hòa tan trong nước lạnh, bị đóng cục và thậm chí không hòa tan khi bị đun nhẹ Lúc đầu, người ta gọi protit là Albumin, và albumin-lòng trắng trứng, là chất protit được nhiều người biết hơn cả. Năm 1838 nhà hóa học Hà Lan Jera John Munde (1802-1880) đã gọi albumin là protein-”chất quan trọng số một”. Nhưng các thành tựu của hóa học hữu cơ đã tạo điều kiện cho quan điểm tiến hóa luận phát triển. Vì người ta khẳng định rằng mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một số loại chất hữu cơ –gluxit, lipit, protit, và mặc dù có sự khác biệt giữa các loài với nhau, song sự sai khác đó chỉ mang đặc tính thứ yếu. Tại sao Jera John Munde (1802- 1880) đã gọi albumin là protein- “ chất quan trọng số một”? chứng minh trên cơ sở hiểu biết của anh hay chị. Năm 1838 nhà hóa học Hà Lan Jera John Munde đã gọi albumin là Protein – (chất quan trọng số một) vì: Prôtêin là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống. Chúng đóng vai trò cốt lõi của cấu trúc nhân, của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao. Các enzim (có bản chất là prôtêin) đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học. Một số prôtêin có vai trò như những “xe tải” vận chuyển các chất trong cơ thể (ví dụ hêmôglôbin). Các kháng thể (có bản chất là prôtêin) có chức năng bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh. Các hoocmôn - phần lớn là prôtêin – có chức năng điều hoà quá trình trao đổi chất trong tế bào và trong cơ thể (ví dụ insulin điều hoà lượng đường trong máu). Nhiều loại prôtêin tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể (ví dụ miozin trong cơ, các prôtêin cấu tạo nên đuôi tinh trùng). Lúc thiếu hụt cacbohiđrat và lipit, tế bào có thể phân giải prôtêin dự trữ cung cấp năng lượng cho tế bào và cơ thể hoạt động (ví dụ albumin, cazêin, prôtêin dự trữ trong các hạt của cây). Ngoài ra, một số prôtêin còn có vai trò là giá đỡ, thụ thể… Sự đa dạng của cơ thể sống do tính đặc thù và tính đa dạng của prôtêin quyết định. Prôtêin là đại phân tử sinh học được cấu tạo nên từ các axit amin theo nguyên tắc đa phân nhờ các liên kết peptit bền vững. Prôtêin có nhiều bậc cấu trúc khác nhau: bậc 1, bậc 2, bậc 3 và bậc 4. Cấu trúc của prôtêin quy định chức năng sinh học của nó. Prôtêin có cấu trúc và chức năng sinh học đa dạng nhất trong số các hợp chất hữu cơ có trong tế bào. Chức năng của prôtêin: cấu trúc, trao đổi chất, điều hoà sinh trưởng, vận động, bảo vệ, giá đỡ, thụ thể…