Bài giảng Hóa Sinh - Chương II: Nước trong cơ thể sống

CHƯƠNG II NƯỚC TRONG CƠ THỂ SỐNG2.1. CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC2.2. PHÂN LOẠI CÁC HỆ PHÂN TÁN- NƯỚC TRONG CƠ THỂ 2.3. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA HỆ PHÂN TÁN NƯỚCCấu tạo một số chất Nước chiếm 75% diện tích bề mặt trái đấtNhìn từ vũ trụ trái đất như một “Trái nước”2.1. CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC	Sự sống trên Trái đất được sinh ra trong môi trường nước. Vai trò của nước trong cơ thể sống thể hiện qua đặc điểm cấu tạo phân tử .	Trong phân tử nước, các nguyên tử hydro và oxy kết hợp với nhau bằng các liên kết đồng hoá trị phân cực. Các điện tích trong phân tử nước phân bố không đồng đều: trong đó có 2 trọng tâm điện tích dương ở hydro và 2 trọng tâm điện tích âm ở oxy. Vì thế phân tử nước là phân tử lưỡng cực với moment lưỡng cực lớn. Các lưỡng cực của chúng có thể tạo ra các liên kết hydro. Do đó các phân tử nước liên kết với nhau thành một tập hợp với công thức chung (H2O)n Trong dung dịch nước tập hợp (H2O)5 chiếm đa số Nước có tính phân cựcPhân tử nước lưỡng cựcO lấy electrons của HO mang điện tích (-), H mang điện tích (+)Hydro và OxyClick để xem hoạt cảnhH2OHHOClick để quay về trang đầuLiên kết của các phân tử nước trong dung dịch nước thay đổi theo nhiệt độ Nước có sức căng mặt ngoài lớn Nước là dung môi tốt NaCl trong không khí chỉ phân ly thành ion ở nhiệt độ 14000C, nhưng trong dung dịch nước dễ dàng phân ly thành ion 2.2. PHÂN LOẠI CÁC HỆ PHÂN TÁN- NƯỚC TRONG CƠ THỂHệ phân tán là hệ được tạo thành từ các hạt của một hoặc một số chất đã phân chia nhỏ và phân tán tương đối đồng đều trong lòng một chất khác. Chất được phân nhỏ gọi là pha phân tán. Chất mà trong đó xảy ra quá trình phân tán của các hạt của pha phân tán gọi là môi trường phân tán. Nước là môi trường phân tán của nhiều hệ phân tán. Tuy nhiên trong màng tế bào được cấu tạo chủ yếu là lipit và protit thì nước lại là pha phân tán. Tuỳ theo kích thước của các hạt của pha phân tán mà người ta chia thành dung dịch thật, dung dịch keo và hỗn dịch : 	+ Dung dịch thật có pha phân tán là phân tử, ion có kích thước 10-5 mDung dịch thật : đồng thể, trong suốt, không phản quang, giữa các hạt của pha phân tán và dung môi không có bề mặt phân cách. Các hạt này dễ dàng đi qua màng giấy lọc và màng tế bào, không bị lắng đọng dưới lực hút của trái đất, vì vậy hệ thống này bền vững không phân chia thành pha phân tán và môi trường phân tán.Dung dịch keo có pha phân tán là tập hợp của nhiều phần tử nhỏ, các ion hay các phân tử lớn. Các hạt này có bề mặt rõ ràng, các hạt này có khả năng hấp phụ và có cấu trúc phức tạp. Thành phần chính của hạt keo là hạt nhân, trên bề mặt của chúng hấp thụ các ion. Các ion làm cho hạt nhân mang điện tích và được gọi là các ion tạo thế. Hạt nhân mang điện tích sẽ hấp thụ các ion trái dấu và chính các ion này sẽ trung hoà một phần điện tích của hạt nhân. Hạt nhân cùng với các lớp ion tạo nên hạt keo	Trong các hỗn dịch, các hạt của pha phân tán có độ lớn không cho phép đi qua cả giấy lọc và màng tế bào. Dưới tác dụng của trọng lực, hỗn dịch nhanh chóng bị phân chia thành 2 lớp: pha phân tán và môi trường phân tán. Nếu các hạt của pha phân tán là chất rắn thì hỗn dịch được gọi là huyền dịch, nếu các hạt là chất lỏng thì được gọi là nhũ tương. Trong cơ thể sống thường gặp các nhũ tương của lipit và các chất tương tự. 	Trong dịch sinh vật tồn tại nhiều dạng khác nhau của hệ thống phân tán tạo nên tổ hợp phức tạp. Ví dụ, máu là dung dịch keo của protit, trong đó có các tế bào máu và hạt mỡ, đồng thời nó là dung dịch thật của muối khoáng, glucoza, axit amin , axit lactic và các chất khác.2.3. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA HỆ PHÂN TÁN NƯỚC	a/ Sự khuếch tán 	Khuếch tán là sự chuyển động của các hạt pha phân tán trong môi trường phân tán, từ đó độ tập trung của các hạt được phân bố đều khắp toàn bộ thể tích của hệ phân tán và tạo nên trạng thái cân bằng. 	Hiện tượng khuyếch tán có vai trò quan trọng trong hoạt động sống, giúp cho các chất có kích thước nhỏ dễ vận chuyển qua lại qua màng tế bào. Nguyên nhân chính gây ra sự khuyếch tán là chuyển động nhiệt của các hạt chất hoà tan và dung môi. Các hạt này có trạng thái chuyển động hỗn loạn và hướng chuyển động là sự chênh lệch về nồng độ của chất hoà tan và dung môi tại các phần khác nhau của dung dịch.	 Hướng chuyển động theo chiều từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp hơn và ta có thể tính được tốc độ khuyếch tánsSự khuếch tánQuá trình khuếch tán Phân tử chất nhộmCho tinh thể chất nhộm vào nướcKhuếch tán của nước và các phân tử chất nhộmTrạng thái cân bằngTrao đổi khí ở phổi là quá trình khuếch tán(Mao quản)(Phế nang)b/ Thẩm thấu và áp suất thẩm thấuMột dạng khuyếch tán đặc biệt đó là sự khuyếch tán của dung môi qua màng bán thấm. Màng bán thấm là màng có tính thấm chọn lọc, chỉ cho dung môi và các chất hoà tan có kích thước nhỏ đi qua nhưng không cho các chất có kích thước lớn đi qua. Màng tế bào động vật và thực vật đều có tính chất của màng bán thấm. Dung môi chuyển động theo hai hướng, song tốc độ chuyển động của nó về hướng dung dịch có nồng độ chất hoà tan cao hơn sẽ lớn hơn so với hướng ngược lại. Quá trình khuyếch tán một chiều như vậy của dung môi qua màng bán thấm được gọi là thẩm thấu. Sự thẩm thấu sẽ dẫn tới cân bằng nồng độ các chất bị ngăn cách bởi màng bán thấm. Mô tả quá trình thẩm thấuKết quả nước dâng cao hơn trong ốngKhuếch tán Thẩm thấu	Nước vận chuyển từ môi trường có ASTT thấp đến môi trường có ASTT cao 	Lực tạo nên quá trình thẩm thấu được gọi là áp suất thẩm thẩu Áp suất thẩm thẩu được xác định qua công thức Ptt=  CRT Trong đó : +  là hệ số phân ly + C là nồng độ phân tử gam của dung dịch + R là hằng số =0,082 at /mol + T là nhiệt độ tuyệt đối ( t0C + 273 ) .Thẩm thấu ở tế bào động vật và thực vật Tế bào trong môi trường đẳng trươngTế bào trong môi trường nhược trươngTế bào trong môi trường ưu trươngc/ Tác dụng đệm của dung dịchQuá trình trao đổi chất của tế bào luôn luôn tạo ra các sản phẩm trung gian có tính kiềm hoặc toan (axit), về lý thuyết có thể làm thay đổi nồng độ kiềm-toan của nội môi trường cơ thể. Tuy nhiên trong thực tế sự biến đổi này hầu như không xảy ra và sự thay đổi pH là không đáng kể. Điều này chứng tỏ có sự tồn tại của hệ thống các chất đệm trong cơ thể .Hệ thống các chất đệm là hỗn hợp các dung dịch axit yếu với dung dịch muối của chúng được tạo thành từ các bazơ mạnh hoặc hỗn hợp dung dịch bazơ yếu với dung dịch muối của chúng tạo thành từ các axit mạnh. Tên hệ thống đệmChất tạo nên hệ thống đệmĐệm BicacbonatH2CO3/ NaHCO3Đệm protitProtit-axit/ Protit-muốiĐệm photphatNaH2PO4/ Na2HPO4Đệm axetatCH3COOH/ NH4ClĐệm amoniacNH4OH/ NH4ClMột số hệ thống đệm trong cơ thểTác dụng của hệ thống đệm chỉ có giới hạn nhất định. Nếu hàm lượng axit hoặc bazơ tăng quá cao cũng sẽ làm thay đổi pH của môi trường. Khả năng hoạt động đệm của dung dịch được gọi là dung lượng đệm . Dung lượng đệm được tính bằng đơn vị đương lượng gam của một axit mạnh hoặc bazơ mạnh cần phải bổ sung vào 1 lit dung dịch để độ pH của nó thay đổi 1 đơn vị.Độ pH pH = log (1/ [H+]) 	 = - log [H+]Nên nhớ: log a = b Nếu 10b=a Trong dung dịch trung tính, 	[H+] = [OH-] = 1.00 x 10-7M ở nhiệt độ 25 oC	Vậy pH = - log [H+] = - log (1.00 x 10-7) 	 = - (-7) = 7Axit aminRCHCOO-NH2a-amino acidGlyAlaValLeuIleProPheTyrTrpCysMetAlkyl groupAromatic groupThiol groupAxit aminLysArgHisSerThrAspGluAsnGlnNitrogen groupHydroxyl groupCarboxyl group