Bài giảng Đại cương hoá sinh ThS. Mạnh Trường Lâm [chuẩn nhất]

Ths. MẠNH TRƯỜNG LÂM manhlammaster@gmail.com Cell phone 0918079623

ĐẠI CƯƠNG HOÁ SINH

L.O.G.O

ĐẠI CƯƠNG HOÁ SINH

1.Trình bày được định

nghĩa về hóa sinh học

MỤC TIÊU

2.Trình bày đúng khái niệm về hóa sinh tĩnh, hóa sinh động và quá trình chuyển hóa các chất

3.Trình bày được vai trò của

hóa sinh trong y học.

ĐỊNH NGHĨA

Hoá sinh là hóa học của sự sống,

Chuyên nghiên cứu về thành phần cấu

tạo của chất sống và các quá trình hóa học xảy ra trong cơ thể sống.

Là lĩnh vực nghiên cứu các hiện

tượng sống bằng các phương pháp hoá học.

của chất sống

Đối tượng nghiên cứu của Hoá sinh học

Môn học hóa sinh được hình thành trên

cơ sở của sinh học và hoá học

Chính những sự chuyên biệt của các TB và những quá trình tiến hoá tự nhiên đã dẫn đến sự khác biệt đa dạng và tạo nên những quá trình hoá sinh đặc hiệu.

Liên quan mật thiết với tế bào học

Đối tượng nghiên cứu của Hoá sinh học

Hoá sinh học gồm 2 phần

Hoá sinh tĩnh

Hoá sinh động.

Đối tượng nghiên cứu của Hoá sinh học

Hoá sinh tĩnh

Dựa vào các phương pháp lý, hóa hiện đại để mô tả cấu tạo của cơ thể sống ở mức độ phân tử, nguyên tử.

Đối tượng nghiên cứu của Hoá sinh học

Hoá sinh động

Nghiên cứu các quá trình chuyển hoá, số phận của các chất khi vào cơ thể, tính đặc hiệu của những phản ứng sinh học như phản ứng giữa enzym và cơ chất, giữa hormon và các chất tiếp nhận.

Quá trình chuyển hóa các chất

QUÁ TRÌNH ĐỒNG HOÁ

Là quá trình biến đổi các đại phân tử hữu cơ (glucid, lipid, protid, acid nucleic) có tính đặc hiệu theo nguồn gốc thức ăn (vi sinh vật, động vật, thực vật) thành các đại phân tử glucid, lipid, protid, acid nucleic có tính đặc hiệu của cơ thể.

Quá trình chuyển hóa các chất

Là quá trình thu nhận các chất từ bên ngoài vào để tổng hợp các chất sống riêng cuả cơ thể gồm 3 bước là tiêu hoá, hấp thu và tổng hợp

QUÁ TRÌNH ĐỒNG HOÁ

Quá trình chuyển hóa các chất

TIÊU HOÁ

Là quá trình thuỷ phân các đại phân tử của thức ăn nhờ các hydrolase trong các dịch tiêu hoá: amylase thuỷ phân tinh bột, peptidase thuỷ phân protein….

Quá trình chuyển hóa các chất

Hấp thu

- Các sp tiêu hoá cuối cùng: các đv cấu tạo của glucid (monosaccarid), protid (acid amin),…được hấp thu qua niêm mạc ruột non vào máu nhờ quá trình vật lý (sự khuếch tán)…

Quá trình chuyển hóa các chất

Tổng hợp

- Các sp hấp thu được dòng máu đưa đến các mô và được tế bào sử dụng để tổng hợp các phân tử đặc hiệu của cơ thể

-Xây dựng tb và mô: protein, polysacarid tạp, phospholipid)

-Dự trữ: Glycogen, triglycerid

Quá trình chuyển hóa các chất

Tổng hợp

-Hoạt động sống: a. nucleic, enzym và các protein chức năng

Quá trình chuyển hóa các chất

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ (thành phần cơ bản của cơ chất) nhằm mục đích:  Giải phóng năng lượng  Đào thải các chất cặn bã

QUÁ TRÌNH DỊ HOÁ

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Trước thế kỷ XX:

Ở thế kỷ XIX: khi ngành hoá học phát triển như vũ bão, xuất hiện lĩnh vực khoa học mới nhằm nghiên cứu các thành phần hóa học của cơ thể sống và những quá trình chuyển hóa hóa học của các chất và của năng lượng trong quá trình hoạt động sống xảy ra trong cơ thể

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Trước thế kỷ XX:

Gắn liền với những thành tựu của các lĩnh vực nghiên cứu hóa hữu cơ, sinh lý học, y học và một số ngành khoa học khác

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Trước thế kỷ XX:

Các nghiên cứu về hóa sinh đã bắt đầu từ thế kỷ 18 nhưng đến cuối thế kỷ 19 mới trở thành ngành khoa học độc lập

 Giữa thế kỷ XIX: Friedrich Wohler (1828) tổng hợp

được u rê (urease); (NH2)2CO.

 Urê được Hilaire Rouelle phát hiện năm 1773. Nó là hợp chất hữu cơ được tổng hợp nhân tạo đầu tiên từ các chất vô cơ, được Friedrich Woehler thực hiện vào năm 1828 bằng cách cho cyanat kali phản ứng với sulfat amoniac.



LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Trước thế kỷ XX:

Cuối thế kỷ 19: tìm ra những số liệu về cấu trúc hóa học của acid amin, saccarid, lipid, bản chất của liên kết peptid, bắt đầu nghiên cứu acid nucleic

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Trước thế kỷ XX:

Năm 1897: Eduard Buchner thành công trong việc lên men (enzym) vô bào

 Năm 1897, Eduard Buchner đã gởi bài báo đầu tiên về khả năng chiết xuất men từ các tế bào nấm men còn sống để lên men đường. Trong một loạt các thí nghiệm tại Đại học Berlin, ông nhận thấy rằng đường được lên men thậm chí không có mặt các tế bào nấm men trong hỗn hợp. Ông đặt tên enzym lên men sucrose đó là "zymase".

 Năm 1907, ông đã nhận được giải Nobel hóa học "cho nghiên cứu sinh hóa của ông và phát hiện của ông về sự lên men không có tế bào".

Đầu thế kỷ XX: phát hiện một số bệnh liên quan đến dinh dưỡng - Bệnh scobut do thiếu vitamin C - Viêm da pellagre hay gặp ở các vùng ăn toàn ngô do thiếu vitamin PP.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Đầu thế kỷ XX: phát hiện một số bệnh liên quan đến dinh dưỡng - Bệnh tê phù do thiếu vitamin B1... Người ta gọi đó là các bệnh thiếu dinh dưỡng đặc hiệu, nghĩa là nguyên nhân chủ yếu là do thiếu một thành phần dinh dưỡng nào đó

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Từ đầu thế kỷ XX đến 1950

Trước 1950: nhiều công trình nghiên cứu về tế bào thực vật, động vật, tìm ra Amylase, Pepsin, Trypsin, Vitamin, Hormon, phản ứng lên men…

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Từ 1950 đến nay

Từ năm 1950: cơ bản đã xác định các tính chất chủ yếu cuả các chất và con đường chuyển hoá các chất trong cơ thể

- Nghiên cứu cấu trúc phân tử protein,

axit nucleic, liên quan cấu trúc – chức năng

Tổng hợp được insulin

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Năm 1961: tìm ra mô hình điều

hòa hoạt động gen.

Từ 1950 đến nay

(Điều hoà hoạt động gen chính là điều hoà lượng sản phẩm của gen tạo ra, giúp tế bào điều chỉnh sự tổng hợp Protein cần thiết lúc cơ thể cần thiết)

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Từ 1950 đến nay

Từ 1970: bắt đầu nghiên

cứu tổng hợp gene bằng phương pháp hóa học

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Vào năm 1977, Maxam và Gilbert lần đầu tiên phát minh ra phương pháp giải trình tự gen bằng phương pháp hóa học.

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Nguyên tắc của phương pháp là

Từ 1950 đến nay

dựa trên phản ứng hóa học thủy giải đặc hiệu, các DNA không tự xoắn lại với nhau, tạo thành tập hợp nhiều phân đoạn có kích thước khác nhau.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Tiếp tục nghiên cứu quá trình sinh tổng hợp acid nucleic và protein, sự liên quan giữa biến đổi di truyền và các bệnh lý y học (bệnh đái tháo đường, bệnh xơ vữa động mạch, bệnh thống phong (Goutte),…)

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Hoá sinh của hệ thống miễn

dịch của Snell, Bena Cerraf và Dausset năm 1980

Giải thưởng Nobel bởi công

trình nghiên cứu gắn các mẫu DNA của Paul Berg

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Năm 1981-1982,

thành tựu tổng hợp gen α-interferon gồm 514 đôi base bởi Leicester đã được thực hiện

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Năm 1997 giải thưởng Nobel y học trao cho Staley Prusiner về công trình nghiên cứu prion, một khái niệm mới về "nhiễm khuẩn", gây bệnh não thể xốp ở người và động vật

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Prion (PrP) là protein tồn tại hai dạng đồng phân alpha và bêta. Ở cơ thể khoẻ mạnh thì PrP có dạng alpha còn khi cơ thể bị bệnh thì dạng alpha bị duỗi ra và xếp thành các băng song là PrP bêta. Dạng này rất song gọi bền với enzyme tiêu hoá và không bị phá huỷ ở nhiệt độ cao (đến 200 độ C).

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Do vậy prion như là tác nhân gây bệnh hoàn toàn mới được bổ sung vào danh sách những tác nhân gây bệnh như virus, vi khuẩn, nấm.

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Từ 1950 đến nay Công trình này đưa ra khái niệm bệnh lý phân tử hoàn toàn mới trong sinh học và y học. Công trình không chỉ phát hiện ra tác nhân gây bệnh xốp não ở người và động vật (Fatal Familial Insomnia = Chứng mất ngủ gia tử, bệnh bò điên) mà còn đặt nền hệ chí móng cho sự tìm hiểu cơ chế mất trí liên quan đến bệnh già và bệnh Alzheimer

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Cùng với sự phát minh ra một số trang thiết bị y tế hiện đại từ những thế kỷ 18 nay như : Kính hiển vi, máy siêu ly tâm, máy sắc ký …hoá sinh học đóng vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực đời sống

Từ 1950 đến nay

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN HÓA SINH

Hiện nay:

Phương pháp xác định trình tự nucleotid bằng máy tự động (PCR)

MÁY ĐIỆN DI

trường

bên

Nghiên cứu các chức năng của cơ thể và sự liên hệ với ngoài. môi Nghiên cứu nhiệm vụ của từng tế bào, từng mô, từng cơ quan trong cơ thể

VAI TRÒ CỦA HÓA SINH TRONG Y HỌC

Nghiên cứu những thay đổi bệnh lý trong quá trình chuyển hóa tìm hiểu một số nguyên nhân gây bệnh bằng các xét nghiệm trên dịch sinh vật, bằng nghiệm pháp về Enzym thăm dò chức năng  chẩn đoán và điều trị

VAI TRÒ CỦA HÓA SINH TRONG Y HỌC

Giúp thầy thuốc biết được cơ chế hấp thu, phân bố chuyển hoá, thải trừ cuả các chất từ bên ngoài vào cơ thể  đưa ra những nguyên tắc cơ bản, phù hợp với triển của cơ thể sống sự phát (chế độ dinh dưỡng, chỉ định phương pháp chữa trị …)

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 Xét nghiệm HSLS đối với việc chẩn đoán  Quyết định chẩn đoán: Nhiều bệnh hoặc trạng thái bệnh lý cần phải có các xét nghiệm sinh hoá mới xác định được, ví dụ như bệnh đái tháo đường trước hết xét nghiệm đường huyết (tăng) rồi đường niệu; rối loạn thăng bằng nước điện giải cần các số liệu về ion đồ (Na+ , K+ , Ca+ ,….)

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 Xét nghiệm HSLS đối với việc chẩn

đoán

 Góp phần chẩn đoán: Đa số các xét nghiệm hóa sinh lâm sàng có tác dụng góp phần chẩn đoán, nghĩa là thầy thuốc chẩn đoán bệnh dựa trên sự phân tích và tổng hợp các triệu chứng lâm sàng và các xét nghiệm cận lâm sàng khác nhau.

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 Xét nghiệm HSLS đối với việc chẩn đoán  Góp phần chẩn đoán:  Ví dụ: kết quả điện di Protein huyết thanh giúp cho chẩn đoán các bệnh gan, tiêu hoá,…Bilirubin trong các bệnh vàng da; Ure, creatinin trong bệnh thận, acid uric trong bệnh gút; các hormon trong các bệnh của tuyến nội tiết; Triglycerid trong các bệnh về tim mạch,….

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 Xét nghiệm HSLS đối với việc chẩn

đoán

 Chẩn đoán phân biệt: Đối với những bệnh có những bệnh cảnh lâm sàng giống nhau, những nguyên nhân gây bệnh khác nhau, đòi hỏi những biện pháp điều trị khác nhau.

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 Xét nghiệm HSLS đối với việc chẩn

đoán

 Chẩn đoán phân biệt: Ví dụ: Viêm gan do virus và tắc mật không hoàn toàn giống nhau về những triệu chứng lâm sàng (sốt, đau vùng gan,….) nhưng có những xét nghiệm hoá sinh khác nhau.

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

Urobilinogen niệu

Transaminase HT

Phosphatase HT

Viêm gan

+++

Tăng nhiều

Bt, tăng ít

Tắc mật

Bt, tăng ít

Tăng nhiều

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

Chẩn đoán sớm: có một số bệnh ở giai đoạn đầu hoặc ở thời kỳ ủ bệnh, các triệu chứng lâm sàng xét chưa biểu hiện nhưng nghiệm sinh hoá đã có những thay đổi.

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

Chẩn đoán sớm: Thí dụ ở thời kỳ

ủ bệnh viêm gan virus, chưa vàng da và chưa có những biểu hiện lâm sàng khác, transaminase - đặc biệt là GPT (glutamat pyruvat transaminase) tăng rất cao;

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 Chẩn đoán sớm: Thí dụ ở ở bệnh nhồi máu cơ tim khi chưa có biểu loạn hiện lâm sàng, chưa có rối điện tâm đồ, transaminase - đặc biệt là GOT (glutamat oxaloacetat và Creatin kinase transaminase) tăng rất cao

Ý nghĩa XNSH đối với lâm sàng

 3.4.2. Theo dõi kết quả điều trị và trực

tiếp phục vụ điều trị

 Nhờ tác dụng kể trên mà các xét

nghiệm hoá sinh lâm sàng còn được sử dụng để theo dõi kết quả điều trị. Ví dụ: phản ứng MacLagan được dùng để theo dõi kết quả điều trị viêm gan, protein niệu đối với thận hư nhiễm mỡ.

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CƠ THỂ SỐNG-

SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CƠ THỂ - MÔI TRƯỜNG

Đặc điểm về thành phần hóa học của cơ thể sống: Về tỉ lệ nước: chiếm khoảng 70% thể trọng/người (trong tế bào: 50%, ngoài tế bào; 20%), ở loài cá nước chiếm > 80%

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CƠ THỂ SỐNG-

SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CƠ THỂ - MÔI TRƯỜNG

Đặc điểm về thành phần hóa học của cơ thể sống:

Thành phần các nguyên tố trong cơ thể sống: chiếm 27/100 nguyên tố đã biết, một số nguyên tố thường gặp dưới dạng ion như: Na+ , K+ , Mg++ , Ca++ , Cl- và một số nguyên tố khác với một lượng rất nhỏ gọi là các nguyên tố vi lượng: Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Al, Mo, Si, Sn, Cr, F, Se, Vd

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CƠ THỂ SỐNG-

SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CƠ THỂ - MÔI TRƯỜNG

Đặc điểm về thành phần hóa học của cơ thể sống:

- Trong tế bào và cơ thể sống chủ yếu là

C, H, O, N

- Các chất tồn tại trên trái đất: O, Si, Al,

- C, N trong cơ thể sống thường ở dạng khử , ngoài môi trường thường tồn tại dưới dạng hợp chất đơn giản như CO2 , N2 , NO3 ….

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CƠ THỂ SỐNG-

SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CƠ THỂ - MÔI TRƯỜNG

Đặc điểm các phản ứng hóa học trong cơ thể sống

Hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống đều có sự xúc tác của enzym  đặc điểm chung, và xảy ra ở điều kiện nhiệt độ, áp suất bình thường, tốc độ nhanh, chính xác