Giáo trình Hóa Sinh

Nội dung chính của giáo trình bao gồm:

• Giới thiệu về Hóa sinh học: Định nghĩa, lịch sử phát triển, đối tượng và nhiệm vụ của hóa sinh học. Nhấn mạnh hóa sinh học là một khoa học cơ bản và ứng dụng, là nền tảng cho nhiều lĩnh vực khác như công nghệ sinh học, sinh học phân tử, y học, nông, lâm, ngư nghiệp.
• Thành phần hóa học của cơ thể sống: Nước là thành phần quan trọng nhất, ngoài ra còn có hơn 60 nguyên tố khác nhau, trong đó C, H, O, N, S, P, Ca, Mg, K, Na là những nguyên tố thiết yếu. Các hợp chất hữu cơ chính bao gồm protein, nucleic acid, glucid, lipid, enzyme và vitamin.
• Mối quan hệ của Hóa sinh với các ngành khoa học khác: Hóa sinh là nền tảng phân tử cho sinh học, nông nghiệp và y học, giúp nghiên cứu sâu hơn về phân loại, năng suất cây trồng, vật nuôi và bệnh lý học.
• Thành tựu nổi bật của Hóa sinh: Đề cập đến các giải thưởng Nobel trong lĩnh vực hóa sinh, đặc biệt là công trình nghiên cứu về prion của Staley Prusiner năm 1997, mở ra khái niệm mới về bệnh lý phân tử.

Giáo trình chia thành các chương lớn, đi sâu vào từng nhóm hợp chất sinh học quan trọng:

• Chương 1: Saccharide (Carbohydrate):
  • Định nghĩa, công thức cấu tạo chung, phân loại thành monosaccharide, oligosaccharide (disaccharide, trisaccharide) và polysaccharide.
  • Cấu tạo, danh pháp, đồng phân quang học (quy ước Fischer, dạng D/L), công thức vòng (quy tắc Haworth) và hiện tượng hổ biến của monosaccharide.
  • Lý tính (tan trong nước, tính quay cực) và hóa tính (tính khử, phản ứng oxy hóa, phản ứng với chất khử, phản ứng tạo furfural, phản ứng ester hóa) của monosaccharide.
  • Giới thiệu các monosaccharide quan trọng như pentose (ribose, arabinose, xylose, lyxose, ribulose, xylulose) và hexose (glucose, mannose, galactose, fructose).
  • Các disaccharide quan trọng: Maltose, Lactose, Saccharose.
  • Trisaccharide: Raffinose.
  • Polysaccharide (glycan): Phân loại homopolysaccharide và heteropolysaccharide.
  • Polysaccharide thực vật: Tinh bột (amylose, amylopectin), Cellulose, Hemicellulose (xylan, araban, galactan), Inulin, Pectin.
  • Polysaccharide động vật: Glycogen, Hyaluronic acid, Chondroitin, Heparin.
  • Một số polysaccharide phổ biến khác: Chitin, Dextran.
• Chương 2: Lipid:
  • Các định nghĩa khác nhau về lipid (rộng, hẹp, dung hòa).
  • Sự tồn tại trong tự nhiên (mỡ nguyên sinh chất và dạng dự trữ).
  • Phân loại thành lipid đơn giản (chứa C, H, O) và lipid phức tạp (chứa thêm N, P, S).
  • Lipid đơn giản:
    • Glycerid: Ester của glycerol và acid béo. Giới thiệu về glycerol và các loại acid béo (no, không no, có chức rượu, có nhánh, có vòng).
    • Tính chất vật lý (điểm tan chảy, độ sôi, tính hòa tan) và hóa học (hydrogen hóa, halogen hóa, thủy phân bằng acid/kiềm/enzyme, sự ôi hóa) của acid béo và triglyceride.
    • Cerid: Ester của rượu cao phân tử và acid béo (ví dụ: sáp ong, sáp cá voi).
    • Sterid: Ester của sterol và acid béo. Giới thiệu về Cholesterol (cấu trúc, tính chất lý hóa, phản ứng màu) và Acid mật.
  • Lipid phức tạp:
    • Glycerophospholipid (phosphatid): Cấu tạo chung, các loại (lecithin, cephalin, serinphosphatid), tính chất (phần phân cực/không phân cực, tạo dung dịch giả, thủy phân).
    • Sphingophospholipid: Rượu sphingosine liên kết với acid béo bằng liên kết peptid. Giới thiệu về sphingomyelin.
    • Glycolipid: Không chứa phospho, chứa hexose (MGDG, DGDG, sulfolipid).
    • Sphingolipid: Cerebroside, Ganglyoside.
• Chương 3: Protein:
  • Ý nghĩa quan trọng của protein trong cơ thể sống, thành phần nguyên tố (C, H, O, N, S, P, Fe, Zn, Cu), khối lượng phân tử đa dạng.
  • Amino acid:
    • Cấu tạo chung (nhóm carboxyl và amine gắn với carbon ở vị trí α, dạng L-α amino acid).
    • Phân loại amino acid theo nhiều kiểu (mạch thẳng/vòng, tính phân cực của gốc R). Chia thành 5 nhóm dựa vào gốc R (không phân cực, nhân thơm, phân cực không tích điện, tích điện dương, tích điện âm).
    • Các amino acid thường gặp (khoảng 20 loại), khối lượng phân tử và ký hiệu.
    • Các amino acid không thể thay thế (phải đưa từ ngoài vào qua thức ăn).
    • Các amino acid ít gặp (dẫn xuất của amino acid thường gặp).
    • Một số tính chất của amino acid: Màu sắc, mùi vị, tính tan (dễ tan trong nước, khó tan trong alcohol/ether), biểu hiện tính quang học (đồng phân D/L), tính lưỡng tính (dạng cation, lưỡng cực, anion, điểm đẳng điện pI), các phản ứng hóa học (phản ứng của gốc R, phản ứng chung với ninhydrin, phản ứng riêng biệt của nhóm COOH và NH2).
  • Peptide:
    • Khái niệm chung (đoạn ngắn của amino acid, liên kết peptide, đầu N-tận cùng, đầu C-tận cùng).
    • Các phương pháp xác định peptide (phản ứng Biure, tách phân lập bằng điện di/sắc ký, thủy phân hoàn toàn/từng phần để xác định trình tự amino acid).
    • Các peptide thường gặp trong thiên nhiên: Glutathion (vai trò hệ thống oxy hóa khử), các hormone sinh trưởng (HGH/STH), Insulin (cấu trúc, tác dụng hạ đường huyết), Oxytocin, Vasopressin, Vasotocin (so sánh cấu trúc hóa học và tác dụng).
  • Cấu trúc phân tử protein:
    • Phân biệt 4 bậc cấu trúc:
      • Bậc I: Trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide, giữ vững bằng liên kết peptide.
      • Bậc II: Sự xoắn của chuỗi polypeptide, tương tác không gian giữa các gốc amino acid gần nhau, làm bền nhờ liên kết hydrogen (kiểu xoắn α, phiến gấp β, xoắn collagen).
      • Bậc III: Sự xoắn và cuộn khúc của chuỗi polypeptide thành khối, đặc trưng cho protein cầu, giữ vững bằng liên kết disulfua, Van der Waals, hydrogen, tĩnh điện.
      • Bậc IV: Sự kết hợp của các chuỗi có cấu trúc bậc III trong phân tử protein.

Tóm lại, giáo trình cung cấp một cái nhìn toàn diện và chi tiết về các nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất trong cơ thể sống, từ cấu tạo, tính chất hóa học đến vai trò sinh học, phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu trong các ngành liên quan đến sinh học.