Tại sao 1 số sinh vật sống ở suối nước nóng 100 độ C mà protein không bị biến tính

- Khi nhiệt độ môi trường quá cao có thể phá hủy cấu trúc không gian 3 chiều của prôtêin làm cho chúng mất chức năng [hiện tượng biến tính của prôtêin].

- Một số vi sinh vật sống được ở trong suối nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 1000 độ C mà prôtêin của chúng lại không bị hỏng do prôtêin của các loại sinh vật này có cấu trúc đặc biệt nên không bị biến tính khi ở nhiệt độ cao.

Trong môi trường nước của tế bào, prôtêin thường quay các phần kị nước vào bên trong và bộc lộ phần ưa nước ra bên ngoài. Ở nhiệt độ cao, các phân tử chuyển động hỗn loạn làm cho các phần kị nước ở bên trong bộc lộ ra ngoài, nhưng do bản chất kị nước nên các phần kị nước của phân tử này ngay lập tức lại liên kết với phần kị nước của phân tử khác làm cho các phân tử nọ kết dính với phân tử kia. Do vậy, prôtêin bị vón cục và đóng thành từng mảng nổi trên mặt nước canh.

- Các prôtêin khác nhau từ thức ăn sẽ được tiêu hoá nhờ các enzim tiêu hoá và sẽ bị thuỷ phân thành các axit amin không có tính đặc thù và sẽ được hấp thụ qua ruột vào máu và được chuyển đến tế bào để tạo thành prôtêin đặc thù cho cơ thể chúng ta. Nếu prôtêin nào đó không được tiêu hoá xâm nhập vào máu sẽ là tác nhân lạ và gây phản ứng dị ứng [nhiều người bị dị ứng với thức ăn như tôm, cua, ba ba, trường hợp cấy ghép mô lạ gây phản ứng bong miếng ghép].

Chế độ dinh dưỡng các axit amin không thay thế [cơ thể không tự tổng hợp được phải lấy từ thức ăn hàng ngày] do đó để phòng tránh suy dinh dưỡng [nhất là đối với trẻ em] nhất thiết là phải cung cấp đầy đủ lượng axit amin không thay thế [như trứng, sữa, thịt các loại].

Prôtêin là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống. 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.

Prôtêin có một số chức năng chính sau:

+ Cấu tạo nên tế bào và cơ thể. Chúng đóng vai trò cốt lõi trong cấu trúc của nhân, của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao. Ví dụ: côlagen tham gia cấu tạo nên các mô liên kết, histon tham gia cấu trúc nhiễm sắc thể.

+ Vận chuyển các chất. Một số prôtêin có vai trò như những xe tải vận chuyển các chất trong cơ thể. Ví dụ: hêmôglôbin

+ Bảo vệ cơ thể. Ví dụ: các kháng thể [có bản chất là prôtêin] có chức năng bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh

+ Thu nhận thông tin. Ví dụ: các thụ thể trong tế bào

+ Xúc tác cho các phản ứng sinh hóa. Ví dụ: các enzim [có bản chất là prôtêin] đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học

+ Điều hoà quá trình trao đổi chất. 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

+ Vận động. 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

+ Dự trữ. 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

Sự đa dạng của cơ thể sống do tính đặc thù và tính đa dạng của prôtêin quyết định.

Người ta phân biệt 4 bậc cấu trúc của prôtêin:

Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi pôlipeptit. Cấu trúc bậc một của prôtêin thực chất là trình tự sắp xếp đặc thù của các loại axit amin trên chuỗi pôlipeptit. Cấu trúc bậc một thể hiện tính đa dạng và đặc thù của prôtêin qua số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin.

Cấu trúc bậc hai: Chuỗi pôlipeptit co xoắn α hoặc gấp nếp β tạo nên nhờ các liên kết hiđrô giữa các axit amin trong chuỗi với nhau tạo nên cấu trúc bậc 2.

Cấu trúc bậc ba: là hình dạng của phân tử prôtêin trong không gian 3 chiều, do xoắn bậc 2 cuộn xếp theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại prôtêin, tạo nên khối hình cầu].

Cấu trúc bậc bốn: khi prôtêin có 2 hay nhiều chuỗi pôlipeptit [cùng loại hay khác loại] phối hợp với nhau để tạo nên phức hợp prôtêin lớn hơn thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của prôtêin. Các chuỗi pôlipeptit liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hiđrô.

* Chỉ cần cấu trúc không gian 3 chiều của prôtêin bị hỏng [do nhiệt độ cao, độ pH,] là prôtêin đã mất chức năng sinh học [hiện tượng biến tính của prôtêin].

Các loại liên kết hóa học tham gia duy trì cấu trúc prôtêin:

Liên kết peptit hình thành giữa 2 axit amin. Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi pôlipeptit tạo nên cấu trúc bậc 1 của prôtêin.

Liên kết hiđrô. Cấu trúc bậc 2 của prôtêin được giữ vững nhờ liên kết hiđrô giữa các axit amin ở gần nhau.

Liên kết kỵ nước. Khi các gốc kỵ nước [ví dụ gốc $-CH_3$ của các axit amin] ở gần nhau, giữa chúng hình thành lực hút, đó là lực hút kỵ nước tạo nên liên kết kỵ nước.

Liên kết đisunphua [-S-S-], góp phần hình thành cấu trúc bậc 3 và bậc 4 của prôtêin.

- Collagen và elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chằng, gân. Kêratin tạo nên cấu trúc của da, lông, móng.

Hoocmôn insulin và glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường glucô trong máu.

Các enzim thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, enzim amylaza trong nước bọt phân giải tinh bột, enzim pepsin phân giải prôtêin, enzim lipaza phân giải lipit.

Huyết sắc tố hêmôglôbin có chứa trong hồng cầu có vai trò vận chuyển ôxy và cacbônic trong máu

- Trình tự các axit amin trên chuỗi pôlipeptit sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi pôlipeptit, từ đó tạo nên hình dạng không gian 3 chiều của prôtêin và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của prôtêin. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của prôtêin. Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi pôlipeptit quyết định tính đa dạng và đặc thù của prôtêin.

Tơ nhện, tơ tằm, sừng trâu, tóc, thịt gà và thịt lợn mặc dù đều được cấu tạo từ prôtêin nhưng chúng khác nhau về nhiều đặc tính là do chúng khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi pôlipeptit.

Vận dụng toán xác suất để giải nhanh các bài tập sinh học phần quy luật phân li độc lập như: xác định số loại kiểu gen, kiểu hình ở đời con hay tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình ở đời con trong các phép lai khi biết kiểu gen của bố mẹ mà không cần viết sơ đồ lai. Theo quy luật phân li độc lập ta hiểu rằng: một phép lai có n cặp tính trạng, thực chất là n phép lai một cặp tính trạng. Như vậy khi đề bài cho biết kiểu gen có bố mẹ và tuân theo quy luật phân li độc lập thì ta chỉ cần dung toán xác suất để xác định nhanh số loại cũng như tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình ở đời con theo quy tắc sau: Tỉ lệ KG khi xét chung nhiều cặp gen bằng các tỉ lệ KG riêng rẽ của mỗi cặp tính trạng nhân với nhau. Số KH khi xét chung nhiều cặp tính trạng bằng số KH riêng của mỗi cặp tính trạng nhân với nhau. Ví dụ: Cho biết A - hạt vàng : a- hạt xanh; B- hạt trơn : b - hạt nhăn; D - thân cao : d- thân thấp. Tính trạng trội là trội hoàn toàn. Phép lai P: AabbDd x AaBbdd sẽ cho số loại và tỉ lệ kiểu g

ADN là một đại phân tử sinh học được cấu trúc theo nguyên tắc đa phân các đơn phân là nucleotit. Trong tự nhiên thì phân tử ADN có nhiều dạng cấu trúc nhưng dạng phổ biến nhất là cấu trúc ADN theo dạng B ; Trong chương trình sinh học phổ thông thi chúng ta cũng chủ yếu bàn đến cấu trúc dạng B của ADN mà thôi. Nếu bạn chưa biết cấu trúc ADN dạng B như thế nào thì hãy xem trước bài viết cấu trúc dạng B của phân tử ADN ; Còn ở đây chúng ta chủ yếu bàn đến cách vận dụng lý thuyết về ADN vào giải những bài tập cụ thể liên quan đến cấu trúc ADN dạng B. Trước hết chúng ta bắt đầu với dạng bài tập đơn gian nhất trong series bài vết giải bài tập ADN cơ bản , và đây là bài đầu tiên sẽ hướng dẫn cách tính số nuclêôtit trong phân tử ADN [hay gen] khi biết một trong các đại lượng như: chiều dài ADN, khối lượng ADN, số liên kết hóa trị, số vòng xoắn. Sau đây chúng ta sẽ xem ví dụ về tính số nuclêôtit của ADN [có thể là phân tử ADN hoàn chỉnh hay chỉ là một đoạn ADN] cho từng trường hợp cụ thể:

Loài ong mật có bộ NST lưỡng bội 2n=32. Hợp tử của loài trải qua nguyên phân. Hãy cho biết có bao nhiêu NST, crômatit, tâm động có trong một tế bào qua mỗi kì của quá trình nguyên phân? Để giải bài tập sinh học trên trước hết các bạn cần nhớ một số vấn đề sau: NST nhân đôi ở kì trung gian [pha S] trở thành NST kép, tồn tài trong tế bào đến cuối kì giữa. Vào kì sau, NST kép bị chẻ dọc tại tâm động, tách thành 2 NST đơn, phân li đồng đều về 2 cực tế bào. Crômatit chi tồn tại ở NST kép, mỗi NST kép có 2 crômatit. Mỗi NST dù ở thể đơn hay kép đều mang một tâm động. Vậy có bao nhiêu NST trong tế bào thì sẽ có bấy nhiêu tâm động. Do vậy, gọi 2n là bộ NST lưỡng bội của loài, số NST, số crômatit, số tâm động có trong một tế bào qua mỗi kì quá trình nguyên phân như bảng sau: Kì trung gian Kì đầu Kì giữa Kì sau Kì cuối Số NST đơn 0 0 0 4n 2n Sô NST kép 2n 2n 2n 0 0 Số crômatit 4n 4n 4n 0 0 Số tâm động 2n 2n 2n 4n 2n T

ARN là bản sao từ một đoạn của ADN [tương ứng với một gen], ngoài ra ở một số virút ARN là vật chất di truyền. 1. Thành phần: Cũng như ADN , ARN là đại phân tử sinh học được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nuclêôtit . Mỗi đơn phân [nuclêôtit] được cấu tạo từ 3 thành phần sau: Đường ribôluzơ: $C_5H_{10}O_5$ [còn ở ADN là đường đềôxi ribôluzơ $C_5H_{10}O_4$ ]. Axit photphoric: $H_3PO_4$ . 1 trong 4 loại bazơ nitơ [A, U, G, X]. Các nuclêôtit chỉ khác nhau bởi thành phần bazơ nitơ, nên người ta đặt tên của nuclêôtit theo tên bazơ nitơ mà nó mang. 2. Cấu trúc ARN: ARN có cấu trúc mạch đơn: Các ribônuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa $H_3PO_4$ của ribônuclêôtit này vớiđường $C_5H_{10}O_5$ của ribônuclêôtit kế tiếp. Tạo nên một chuỗi pôli nuclêôtit [kích thước của ARN ngắn hơn rất nhiều so với kích thước của ADN. Có 3 loại ARN: - ARN thông tin [mARN]: sao chép đúng một đoạn mạch ADN theo nguyên tắc bổ sung nhưng tr

Đại phân tử sinh học ADN được cấu trúc từ 4 loại đơn phân là Ađênin [A], Timin [T], Xitôzin [X] và Guanin [G]. Như chúng ta đã biết thì 4 loại đơn phân trên đều được cấu tạo bở 3 thành phần là: 1. Đường 5C [$C_5H_{10}O_4$] 2. Gốc phốtphát [$H_3PO_4$] 3. Bazơ nitơ [4 loại loại Bazơ nito => có 4 loại Nu]. Với 4 loại Nuclêôtit A, T, G và X sắp xếp theo những cách khác nhau tạo nên sự đa dạng di truyền [Mỗi loại ADN sẽ khác nhau về số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của các Nu]. Trên mỗi mạch đơn, các Nucêlôtit liên kết với nhau bằng liên kiết phophodieste [cộng hóa trị]; Các Nu đứng đối diện nhau ở 2 mạch liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung. Tức là Nucleotit chứa Bazơ nito có kích thước lớn [A, G]liên kết với Bazơ nito có kích thước bé [T, X]. Cụ thể A luôn liên kết với T bằng 2 liên kết hidro và G luôn liên kết với X bằng 3 liên kết hidro => Đây còn gọi là nguyên tắc bổ sung [NTBS] trong cấu trúc của ADN. [xem thêm vòng Purin

Tế bào là hệ thống mở thường xuyên phải thu nhận năng lượng và vật chất từ môi trường bên ngoài cho các hoạt động sống liên tục của mình. Chức năng quan trọng nhất của tế bào là điều hòa sự qua lại của các chất giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Tất cả các chất di chuyển vào hoặc ra tế bào điều phải qua vật cản là màng, mà nó thực hiện chức năng chuyên biệt đó một cách có chọn lọc và định hướng. Kiểm soát việc đó được thực hiện bằng hai cách: sử dụng quá trình vận chuyển thụ động như khuếch tán, thẩm thấu và sự vận chuyển chủ động. Xem thêm: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất Khả năng đi qua màng của các chất phụ thuộc vào kích thước phân tử, điện tích, độ hòa tan của các phân tử trong chất béo. 1. Khuếch tán và thẩm thấu Khuếch tán l à hiện tượng các phân tử của một chất di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn của chất đó. Quá trình này xảy ra không tiêu tốn năng lượng. Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào kích thước, hình dạng phân tử, điện t

Môi trường bên trong cơ thể sinh vật [nội môi] nói chung và cơ thể người nói riêng luôn được duy trì ổn định. Ví dụ như người trưởng thành có nhiệt độ thân nhiệt khoảng 37,5 độ C, áp suất thẩm thấu trong máu và dịch mô khoảng 0,9atp, nồng độ gulozo [đường] trong máu khoảng 108 - 140mg/dl, nồng độ pH khoảng 7.35 7.45 ... Điều gì xảy ra nếu như các điều kiện lí hóa bên trong cơ thể chúng ta không còn ở trong vùng bình thường? Khi cơ thể chúng ta nhiệt độ quá cao hay quá thấp; điều gì sẽ xảy ra khi nồng độ đường trong máu luôn quá cao hay quá thấp; điều gì sẽ xảy ra khi áp suất thẩm thấu trong cơ thể luôn cao hay thấp hơn mức bình thường? Câu trả lời chung là cơ thể không còn khỏe mạnh [hay là đã bị bệnh]. Trong nội dung bài này chúng ta cùng nhau tìm hiểu có chế để cân bằng áp suất thẩm thấu trong trong môi trường bên trong cơ thể mà cụ thể là trong máu [dịch tuần hoàn]. Áp suất thẩm thấu trong máu phụ thuộc vào lượng nước và nồng độ các chất hòa tan trong máu mà chủ yếu là hà

Dạng bài tập sinh học về tính số lượng và tỉ lệ % từng loại nuclêôtit trên cả 2 mạch của phân tử ADN [hay gen]. Để giải bài tập này bạn cần lưu ý một số vấn đề sau: Cần nhớ: Các nuclêôtit trên hai mạch đơn của ADN [hay gen] liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung A liên kết với T và ngược lại [T liên kết với A] G liên kết với X và ngược lai [X liên kết với G] Công thức Số lượng từng loại nuclêôtit +A=T; G=X => $\frac{A+G}{T+X}=1$ +N=A+T+G+X=2A+2G=2T+2X + A+G=T+X= $\frac{N}{2}$ Tỉ lệ % từng loại nuclêôtit +%A=%T; %G=%X +%[A+T+G+X] = 100% => %[A+G]=%[T+X]=50%N +%A=%T=50%-%G=50%-%X; %G=%X=50%-%A=50%-%T Bài tập có đáp án về tính số lượng, tỉ lệ phần trăm [%] từng loại nuclêôtit trong gen [hay ADN] Bài tập trắc nghiệm vận dụng 1. Gen có hiệu số gữa nuclêôtit loại T với loại nucleoit khác bằng 20%. Tỉ lệ phần trăm từng loại nuclêôtit của gen là: A. A=T=15%; G=X=35% B. A=T=35%; G=X=65% C. A=T=35%; G=X=15% D. A=T=30%; G=X=20% 2. Gen

Phiên mã là quá trình truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn. Đây là quá trình tổng hợp ARN. Phiên mã diến ra ở kỳ trung gian, lúc nhiễm sắc thể ở dạng dãn xoắn. 1. Cơ chế phiên mã ở sinh vật nhân sơ: Quá trình phiên mã được phân thành 3 Giai đoạn: khởi động, kéo dài và kết thúc . Giai đoạn khởi động: Dưới tác động của enzim ARN-pôlimeraza một đoạn của phân tử ADN [gen] được tháo xoắn và tách 2 mạch đơn ra, trong đó một mạch đơn được dùng làm khuôn để tổng hợp ARN. Giai đoạn kéo dài: + Khi enzim ARN-pôlimeraza di động trên mạch khuôn, mỗi nuclêôtit trên mạch khuôn kết hợp với 1 ribonuclêotit trong môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung [A-U, T-A, G-X, X-G] + Enzim di động theo chiều 3 => 5 và sợi ARN được tổng hợp theo chiều 5 => 3. Giai đoạn kết thúc: + Khi enzim ARN-pôlimeraza dịch chuyển gặp dấu hiệu kết thúc thì ngừng lại và nhã mạch khuôn ra, đồng thời mạch ARN được tổng hợp xong và tách khỏi enzim và mạch k

Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu có vai trò đặc biệt quan trọng đối với thực vật [cây]. Nhưng rễ cây chỉ hút được nitơ ở dạng NH4+ và NO3-. Nhưng trong không khí thì có các dạng nitơ chủ yếu N2 [ ngoài ra còn có dạng NO hay NO2 nhưng gây độc cho cây ] còn trong đất thì chủ yếu nitơ trong các hợp chất hữu cơ của xác động thực vật để lại. Do đó, để cung cấp nitơ cho cây thì cần phải chuyển các dạng nitơ N2 cũng như nito trong các hợp chất có chứ nitơ thành dạng nitơ mà cây có thể hấp thụ được [NH4+ hoặc NO3-]. Trong phạm vi bài này chúng ta cùng nhau tìm hiểu và phân tích thêm các quá trình chuyển hóa nitơ trong đất . Còn quá trình chuyển hóa nito trong không khí dạng N2 thành NH4+ được gọi là quá trình cố định nitơ [cố định đạm] chúng ta sẽ bàn ở bài sau. Các vi khuẩn amôn hóa trong đất sẽ chuyển hóa niơ trong các hợp chất hữu cơ thành dạng NH4+. Nitơ dạng ion NH4+ này cung cấp cho cây. NH4+ tồn dư trong đất, trong diều kiện hiếu khí và có các vi khu