Sinh học đại cương
NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2005.
Tr 7 – 19.

Từ khoá: Thành phần hóa học của cơ thể sống, thành phần vô cơ, , nước, muối vô cơ,
lipit, gluxit, protein, axit lucleic, đại phân tử, siêu cấu trúc.

Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục
đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục
vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả. Mục lục

Chương 1 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA CƠ THỂ SỐNG 3

1.1 CƠ THỂ SỐNG TỔ HỢP NHIỀU NGUYÊN TỐ KHÁC NHAU 3
1.2 CẤU THÀNH VÔ CƠ CỦA CƠ THỂ SỐNG 5
1.2.1 Nước 5
1.2.2 Các chất muối vô cơ 6
1.3 CẤU THÀNH HỮU CƠ CỦA CƠ THỂ SỐNG 7
1.3.1 Cấu tạo các chất hữu cơ, các phản ứng sinh hoá 7
1.3.2 Gluxit (hydrat cacbon) 8
1.3.3 Lipit 9
1.4 PROTEIN 10
1.4.1 Cấu trúc của protein 10
1.4.2 Enzym - chất xúc tác sinh học 11
1.5 AXIT NUCLEIC 12
1.5.1 Cấu tạo của axit nucleic 12

cú chức năng bài tiết nước tiểu; hệ miễn dịch cú chức năng bảo vệ cơ thể, chống cỏc tỏc
nhõn gõy bệnh; hệ sinh dục cú chức năng sản sinh ra cỏc tinh trựng, trứng và cỏc hợp tử
nhằm duy trỡ cỏc thế hệ; hệ cảm giỏc và thần kinh cú chức n
ăng thu nhận, xử lý và phỏt
thụng tin để điều hoà điều khiển hoạt động của toàn bộ cơ thể.
Hệ cơ quan bao gồm nhiều cơ quan, như hệ tuần hoàn gồm cú tim là cơ quan phõn phỏt
mỏu, hệ mạch là cơ quan vận chuyển mỏu và mỏu cú chức năng vận chuyển cỏc chất, khớ
oxy và khớ cacbonic. Mỗi cơ quan được cấu tạ
o từ cỏc mụ khỏc nhau như biểu mụ, mụ liờn
kết, mụ cơ, mụ xương, mụ thần kinh v.v Mỗi mụ được cấu tạo bởi nhiều tế bào cú cựng
diện cấu tạo và chức năng nhất định. Vớ dụ da người được cấu tạo gồm lớp biểu bỡ bao ở
mặt ngoài và lớp chõn bỡ nằm ở phớ
a dưới. Lớp biểu bỡ được cấu tạo bởi nhiều biểu mụ cú
chức năng bảo vệ, cũn lớp chõn bỡ được cấu tạo từ mụ liờn kết cú chức năng nõng đỡ dinh
dưỡng. Biểu bỡ được cấu tạo từ cỏc tế bào biểu mụ nền cú chức năng sản sinh ra cỏc tế bào
biểu mụ khỏc nhau như
tế bào biểu mụ sừng cú chức năng chế tiết chất sừng, múng tay,
múng chõn, túc; cỏc tế bào sắc tố cú chức năng tiết sắc tố melanin v.v
Như vậy, cơ thể người là cơ thể đa bào gồm nhiều tế bào biệt hoỏ khỏc nhau, trong lỳc
đú vi khuẩn hay trựng Amip là cơ thể đơn bào. Cơ thể chỳng chỉ gồm một tế bào độc nhất
nhưng cú đầy đủ đặc tớnh của một cơ thể sống.
Tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của vật chất sống - là vật chất đặc trưng cho cơ thể sống
từ con vi khuẩn đến con người.
Vật chất sống khỏc với vật chất vụ cơ bởi nhiều đặc tớnh:
9 Vật chất s
ống là một hệ thống mở, tồn tại và phỏt triển nhờ 3 dũng trao đổi: vật chất,
năng lượng và thụng tin với mụi trường.
9 Hệ thống sống là hệ cú tổ chức cao theo cấp bậc lệ thuộc: từ tổ chức tế bào, mụ, cơ
quan, cơ thể, quần thể đến hệ sinh thỏi và là hệ mở cho nờn entropi của hệ ph
ỏt triển theo

năng lượng và thông tin với môi trường.
9 Hệ thống sống là hệ có tổ chức cao theo cấp bậc lệ thuộc: t
ừ tổ chức tế bào, mô, cơ
quan, cơ thể, quần thể đến hệ sinh thái và là hệ mở cho nên entropi của hệ phát triển theo
chiều hướng giảm (entropi – là thước đo mức độ năng lượng vô ích của hệ) còn lượng thông
tin phát triển theo chiều hướng tăng.
9 Hệ thống sống có đặc tính tự tái bản theo mã hoá thông tin đặc trưng cho mình, từ đây
hệ thống sống có thể biến
đổi vật chất lạ thành vật chất của mình, biến đổi thông tin lạ thành
bản mã thông tin đặc trưng cho mình và cũng từ đây sáng tạo nên các hệ tổ chức vật chất và
bản mã thông tin mới (tức là các công cụ, máy móc, các công trình khoa học, kỹ thuật, văn
hoá, nghệ thuật v.v ).
Đó là ba đặc tính cơ bản để ta phân biệt vật chất sống với vật chất vô cơ.
Nếu ta dùng phương pháp phân tích hoá học để
phân tích một tế bào, mô, cơ quan hoặc
cơ thể người hay một sinh vật nào khác ta sẽ thấy rõ vật chất sống được cấu tạo gồm nhiều
nguyên tố tồn tại trong thế giới vô cơ, trong đó có những nguyên tố đóng vai trò quyết định
như: cacbon (C), hydro (H), oxy (O), nitơ (N), photpho (P), sunphua (S) là những nguyên tố
dùng làm vật liệu cấu tạo, chúng chiếm đến 98%; một số nguyên tố khác cần thiết cho quá
trình sinh lý như natri (Na), kali (Ka), canxi (Ca), clo (Cl), magie (Mg), sắ
t (Fe), đồng (Cu),
kẽm (Zn), coban (Co), iod (I), mangan (Mn) v.v (xem bảng 1).
5
Bảng 1
Các nguyên tố quan trọng nhất cấu tạo nên cơ thể người
Tên gọi Ký hiệu Khối lượng %
Oxy (Oxygen)
Cacbon (Carbon)
Hydro (Hydrogen)
Nit¬ (Nitrogen)

9,3
5,1
2,0
0,6
0,6
0,35
0,16
0,15
0,05
0,004
vÕt
vÕt
vÕt
vÕt
Theo dinh dưỡng học thì những nguyên tố có hàm lượng < 0,001% được gọi là nguyên
tố vi lượng, chúng rất cần thiết cho hoạt động sống và nâng cao chất lượng hoạt động sống.
Trong cơ thể sống, các nguyên tố tồn tại có thể ở dạng các nguyên tử, dạng ion, nhưng
chúng thường liên kết với nhau tạo nên các phân tử đơn giản hoặc phức tạp. Về phương
diện hoá học thì người ta kể
đến các cấu thành vô cơ và hữu cơ của cơ thể.
1.2 CẤU THÀNH VÔ CƠ CỦA CƠ THỂ SỐNG
Các chất vô cơ trong cơ thể thường ở dạng nước (H
2
O) và các muối vô cơ.
1.2.1 Nước
1.2.1.1 Nước là thành phần chiếm nhiều nhất trong cơ thể
Nước chiếm đến 60-65% trọng lượng cơ thể trưởng thành, ở phôi nước chiếm đến 95%,
ở trẻ sơ sinh chiếm 70%.
Trong các mô cứng như xương, răng, móng, nước cũng chiếm từ 10-20%. Đối với các
mô, cơ quan lượng nước bị thay đổi > 10% sẽ dẫn đến tình trạng bệnh lý.

trì hoạt động sống bình thường.
1.2.2 Các chất muối vô cơ
1.2.2.1 Các chất muối vô cơ tồn tại dưới 2 dạng
Dạng ít nhiều hoà tan trong nước. Chúng có trong thành phần cứng như: xương, móng,
tóc, v.v đó là các muối silic, magie, phổ biến nhất là các muối canxi (cacbonat canxi,
photphat canxi). Chất gian bào của xương chủ yếu được cấu tạo từ hydroxiapatit canxi.
Dạng các ion
Các muối vô cơ ở dạng ion là thành phần rất quan trọng cần thiết cho các hoạt động
sống, đó là các cation như Na
+
, K
+
, Ca
++
, Mg
++
và các anion như Cl
−
, SO
4
−
, CO
3
H
−
, NO
3
−
,
PO

H
8
(Propan), C
2
H
4
(Ethylen) hoặc C liên kết với H và O để tạo nên gluxit hoặc
lipit, hoặc C liên kết với H, O và N để tạo nên protein và axit nucleic v.v
Người ta phân biệt các chất hữu cơ đơn giản (các monome - đơn phân) có khối lượng
phân tử chỉ vài chục hoặc vài trăm dalton, như axit axetic, đường glucoz và các chất hữu cơ
phức tạp (các polime - đa phân) được tạo thành do tổ hợp từ nhiều monome với nhau, chúng
có khối lượng phân tử lớn- từ hàng nghìn đến hàng chụ
c nghìn dalton nên được gọi là các đại
phân tử (macromolecule). Ví dụ glicogen có trong gan là một chất trùng hợp gồm nhiều đơn
hợp là glucoz.
Các đại phân tử chủ yếu của cơ thể sống là protein và axit nucleic. Chúng có cấu trúc rất
phức tạp và đặc trưng, chúng đóng vai trò quyết định trong tổ chức và hoạt động của cơ thể
sống. Vì vậy, Engel đã từng định nghĩa: “Sống - là phương thức tồn tại củ
a các thể
albuminoit” (tức là đại phân tử).
Các đại phân tử có thể kết hợp với nhau tạo nên các phức hệ đại phân tử, các siêu cấu
trúc từ đó hình thành nên các cấu thành của tế bào.
1.3.1.2 Các phản ứng sinh hoá - cơ sở của sự trao đổi chất (metabolism)
Phản ứng sinh hoá là phản ứng hoá học xảy ra trong cơ thể sống, giữa các chất hoá học
cấu tạo nên cơ thể với s
ự tham gia của chất xúc tác sinh học - các enzym. Sự trao đổi chất là
tập hợp nhiều giai đoạn của các phản ứng sinh hoá.
Người ta phân biệt hai quá trình của trao đổi chất:
9 Sự đồng hoá (anabolism) là quá trình tổng hợp chất trong đó từ các chất bé, đơn giản
phản ứng với nhau để tạo thành các chất lớn hơn và phức tạp hơn.

O)n, trong đó có chứa từ 3 - 8
nguyên tử C liên kết với nhau và với nhóm OH. Do có nhiều nhóm OH phân cực nên các
đường đơn dễ dàng hoà tan trong nước.
Tuỳ theo số nguyên tử C mà người ta phân biệt đường trioz (3C), đường pentoz (5C),
đường hexoz (6C). Đường pentoz, ví dụ: riboz và deoxyriboz có vai trò rất quan trọng, chúng
có trong axit nucleic. Đường hexoz, ví dụ: glucoz là nguồn nhiện liệu cho quá trình đường
phân và hô hấp hiếu khí - là quá trình chuyển hoá năng lượng của tế bào. Các đường đơn là
cấu thành tạo nên các đường đôi (disaccarit) và đặc biệt khi trùng hợp tạ
o nên các đường
phức tạp như glicogen (chất dự trữ glucoz trong gan), như tinh bột (gluxit dự trữ ở thực vật),
như xenluloz (chất tạo nên lớp vỏ cứng của tế bào thực vật).
1.3.2.2 Disaccarit
Disaccarit là đường đôi được tạo thành do sự trùng hợp hai monosacarit (cùng loại hoặc
khác loại) với sự mất đi phân tử H
2
O. Đường đôi có vị ngọt và tan trong nước và là dạng
đường vận chuyển trong cơ thể và được cơ thể dùng làm chất dự trữ cacbon và năng lượng.
Đối với cơ thể người đường đôi quan trọng hơn cả là lactoz có trong sữa, được tạo thành do
sự liên kết glucoz với galactoz. Đối với thực vật các đường đôi quan trọng là: saccaroz
(đường mía và củ cải đường) trong thành phần có glucoz và fructoz, còn đường maltoz (có
trong kẹ
o mạch nha) gồm hai phân tử glucoz tạo nên. Trong gan khi glicogen bị thuỷ phân
cũng tạo nên đường maltoz.
1.3.2.3 Polysaccarit
Các polysaccarit được tạo thành do sự trùng hợp các đường đơn. Chúng không tan trong
nước và thường được cơ thể sử dụng làm chất dự trữ năng lượng hoặc nâng đỡ. Ví dụ, hàng
nghìn phân tử glucoz kết hợp với nhau tạo thành glicogen là dạng gluxit dự trữ năng lượng
có nhiều trong gan và cơ. Khi trong máu có quá nhiều glucoz (do thức ăn cung cấp), glucoz
sẽ vào gan, ở đây chúng trùng hợp thành glicogen và khi trong máu có quá ít glucoz (khi đói)
glicogen sẽ phân giải thành glucoz đi vào máu.

Thuộc axit béo no là phân tử mà trong mạch không chứa liên kết đôi và liên kết ba (giữa
các nguyên tử C) (-CH
2
-CH
2
-), còn axit béo không no là phân tử mà trong mạch có liên kết
đôi (-CH=CH-) và liên kết ba (-CH/CH-). Bơ và mỡ bò chứa nhiều axit béo no, còn dầu thực
vật thường là các axit béo chưa no. Vì thức ăn giàu axit béo no (bơ, mỡ động vật) gây bệnh
huyết áp cao, bệnh mạch vành tim nên để tránh bệnh đó ta nên ăn dầu thực vật. Trong cơ thể
các axit béo không ở trạng thái tự do mà thường liên kết với glicerol để tạo thành triglicerit
hay là mỡ trung tính. Trong cơ thể người chúng chi
ếm đến 95% lipit tổng số và thường được
tập trung trong các mô mỡ và là nguồn dự trữ năng lượng chủ yếu.
Một số mỡ trung tính ở trạng thái lỏng (dầu thực vật) một số ở trạng thái rắn (như sáp
ong). Khi cơ thể cần giải phóng năng lượng tích trong mỡ thì triglicerit sẽ bị phân giải thành
axit béo và glicerol. Các axit béo sẽ bị phân giải nhờ các phản ứng sinh hoá và năng lượng
đượ
c giải phóng sẽ được tích vào ATP.
1.3.3.2 Photpholipit
Photpholipit là nhóm lipit mà trong thành phần có đến 2 phân tử axit béo liên kết với
một phân tử glicerol; ngoài ra còn có nhóm photphat liên kết với glicerol. Photpholipit là
phân tử lưỡng tính: đuôi axit béo không phân cực là kỵ nước, còn đầu photphat phân cực là
ưa nước.
Photpholipit là cấu thành bắt buộc và quan trọng của tất cả các loại màng tế bào.

1.3.3.3 Steroit và Colesterol
Steroit và Colesterol là những lipit không chứa các axit béo và trong phân tử có cấu trúc
vòng. Colesterol là cấu thành quan trọng của màng tế bào và khi trong máu chứa lượng dư
thừa colesterol là nguyên nhân dẫn đến các bệnh tim mạch.
Thuộc steroit là các hormon sinh dục như testosteron và estrogen, chúng đóng vai trò

2
NCC
R
OH
O
H

Gốc R qui định tính chất hoá học khác biệt giữa các axit amin, (có thể là axit, bazơ, phân
cực hoặc không phân cực) đồng thời chúng cũng qui định nên đặc tính cấu tạo và chức năng
của phân tử protein khi chúng tham gia vào thành phần của protein đó. Ví dụ, trong enzym
những gốc R đặc thù qui định nên tính liên kết của enzym với phân tử mà chúng xúc tác
phản ứng.
11
Các axit amin liên kết với nhau theo tuyến tính tạo nên chuỗi dài nhờ các liên kết peptit -
là liên kết giữa nhóm amin của 1 axit amin này với nhóm cacboxyl của axit amin bên cạnh.

H
2
NCC
R
OH
O
H

H
2
NCC
R
OH
O

c
gấp khúc β, đó là cấu trúc cấp 2 của protein. Các liên kết hydro đóng vai trò quan trọng trong
việc duy trì các cấu trúc cấp 2.
1.4.1.3 Cấu trúc cấp 3 và cấp 4
Chuỗi polypeptit ở dạng xoắn hoặc gấp khúc có thể cuộn lại theo nhiều cách tạo nên thù
hình không gian - được gọi là cấu trúc cấp 3 (cấu trúc 3D) của protein. Cấu trúc 3D của
protein qui định nên hoạt tính chức năng của protein. Khi có tác động của nhiệt hoặc hoá
chất dẫn tớ
i làm thay đổi thù hình 3D của protein (được gọi là sự biến tính của protein), sẽ
dẫn tới việc huỷ hoại chức năng của chúng và từ đó dẫn tới trạng thái sinh lý bệnh.
Khi protein được cấu tạo gồm nhiều chuỗi polypeptit thì protein đó có cấu trúc cấp 4. Ví
dụ: hemoglobin có 2 chuỗi α và 2 chuỗi β.
1.4.2 Enzym - chất xúc tác sinh học
Enzym - là những protein đóng vai trò là chất xúc tác - tăng cường tốc độ các phản
ứng hoá học bằng cách tương tác trực tiếp với các chất tham gia phản ứng, trong đó chúng
không hề bị biến đổi thành phần, vì vậy enzym được sử dụng nhiều lần.
+

Enzym xúc tác các phản ứng bằng cách đầu tiên liên kết với cơ chất (chất tham gia phản
ứng) ở vùng trung tâm hoạt tính, tiếp theo các liên kết giữa các chất tham gia phản ứng bị bẻ
gãy hoặc được thành lập và cuối cùng các sản phẩm được giải phóng khỏi enzym.
Sau khi sản phẩm được giải phóng, enzym lại được tái sử dụng. Enzym là chất xúc tác có
tính đặc thù đối với các phân tử và phản
ứng nhất định. Vì vậy, trong cơ thể người có hàng

enzym + cơ chất Phức hệ enzym - cơ chất enzym + sản phẩm
13
gọi là các purin), timin (T), citozin (C) và uraxin (U) (là những bazơ nitơ có cấu trúc vòng
đơn được gọi là các pirimidin) (xem hình 1.1).
Các nucleotit không chỉ là cấu thành của axit nucleic, mà chúng còn có vai trò quan
trọng khác: như được sử dụng làm chất tích luỹ năng lượng cao (ATP, GTP), chất vận
chuyển hydro (NAD, NADP và FAD) và chất làm tín hiệu thông tin (AMP) (xem phần sau).
1.5.2 Các loại axit nucleic và vai trò của chúng
Tuỳ theo thành phần nucleotit và đường pentoz người ta phân biệt 2 loại axit nucleic là
axit deoxyribonucleic và axit ribonucleic.
1.5.2.1 Axit deoxyribonucleic (ADN)
Trong thành phần của ADN có bốn loại bazơ nitơ là adenin (A), guanin (G), citozin (C)
và timin (T). Chúng liên kết với đường deoxyriboz (là đường pentoz khác với riboz vì trong
phân tử bớt đi một oxy) và axit photphoric để tạo nên 4 loại nucleotit khác nhau là A, G, C
và T (người ta vẫn dùng các ký hiệu của bazơ nitơ để chỉ 4 loại nucleotit). Bốn loại nucleotit
liên kết với nhau nhờ liên kết photpho - dieste để tạo nên chuỗi dài được gọi là chu
ỗi
polynucleotit - đó chính là phân tử ADN ở dạng mạch đơn. A
. M« h×nh ph©n tö lËp thÓ.
B. S¬ ®å xo¾n kÐp ADN; 1. Lâi ®−êng –photphat; 2. CÆp baz¬ nit¬
H×nh 1.1. CÊu tróc ph©n tö ADN

polyribonucleotit (ARN).
ARN được tế bào sử dụng như chất truyền đạt thông tin di truyền.
Đối với một số virut thì phân tử ARN được dùng làm vật liệu tích thông tin di truyền. Ví
dụ, virut HIV.
Người ta phân biệt ba loại ARN:
9 ARN - thông tin (mARN) - là mạch đơn được phiên mã từ ADN trong nhân và vận tải
ra t
ế bào chất, sử dụng làm khuôn để tổng hợp protein. Trong tế bào người có thể có 80.000
đến 100.000 phân tử mARN khác nhau được dùng làm khuôn để tổng hợp nên hàng 100.000
protein khác nhau.
9 ARN - riboxom (rARN) - là loại ARN nhiều nhất, chúng chiếm đến 80% lượng ARN
của tế bào, chúng cũng được phiên mã từ ADN và liên kết với protein để tạo nên riboxom là
nơi tổng hợp protein.
9 ARN - vận tải (tARN) - đóng vai trò vận tải các axit amin để lắp ráp vào mạch
polypeptit khi tổng hợp protein, tARN là nhữ
ng phân tử ARN bé chỉ chứa khoảng 75 - 85
nucleotit. Có khoảng trên 20 loại tARN khác nhau đặc trưng cho 20 loại axit amin khác
nhau, tARN được tổng hợp trong nhân tế bào và trong cấu trúc của chúng có những phần
gấp cuộn đặc thù cho phép chúng nhận biết các axit amin cần vận chuyển, đồng thời chúng
có chứa bộ ba anticodon bổ sung với các bộ ba codon của mARN, điều đó cho phép chúng lắp
ráp đúng các axit amin trong mạch polypeptit theo mã trong mARN.
1.6 CÁC PHỨC HỆ ĐẠI PHÂN TỬ, SIÊU CẤU TRÚC
Trong tế bào các phân tử protein và axit nucleic có thể hoạt động riêng lẻ, nhưng chúng
thường liên kết với nhau và với các phân tử hữu cơ khác tạo nên các phức hệ đại phân tử là
những đơn vị hoạt động đồng bộ được gọi là siêu cấu trúc của tế bào.
Các protein khác nhau (như axit actin, miozin) liên kết với nhau tạo nên các vi sợi cơ có
chức năng co rút.
Protein liên kết với lipit và gluxit tạo nên cấu trúc màng tế bào có chức năng thực hiệ
n
trao đổi chất giữa tế bào và môi trường.