Bài giảng Hóa sinh học - Phần 1: Giới thiệu về môn học và một số yêu cầu cơ bản - Phạm Phước Điền

Hóa Sinh Học TS. Phạm Phước Điền Hóa Sinh Học 1/5/2018 1 1/5/2018 Hóa Sinh Học 2 Phần 1: Giới thiệu về môn học và một số yêu cầu cơ bản 1/5/2018 Hóa Sinh Học 3 Môn học Hoá sinh cung cấp cho người học các kiến thức đại cương cần thiết về cấu tạo, tính chất và vai trò của các chất hữu cơ cơ bản tạo nên cơ thể sống như :  Glucid  Lipid  Acid amin & Protein  Hemoglobin  Acid nucleic  Enzyme & xúc tác sinh học  Các quá trình chuyển hoá của các chất trên 1. Mục tiêu của môn học 1/5/2018 Hóa Sinh Học 4 2. Hình thức đánh giá kết quả học tập Phân loại Tỷ trọng (%) Hình thức Đánh giá quá trình 1 10 Trắc nghiệm Đánh giá quá trình 2 20 Trắc nghiệm/Bài tập nhỏ Kiểm tra giữa kỳ 20 Trắc nghiệm Kiểm tra cuối kỳ 50 Trắc nghiệm Đánh giá quá trình 2 : bao gồm nhiều bài kiểm tra trong các buổi học, điểm cộng khi phát biểu và sẽ không được báo trước. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 5 1. Chuẩn bị bài và tự học  Chuẩn bị bài trước khi đến lớp  Đạt đủ số bài kiểm tra qui định  Xây dựng kế hoạch học tập của môn học; có thái độ nghiêm túc trong giờ học. 2. Tham gia đầy đủ các hoạt động trên lớp  Chủ động và hợp tác khi làm việc nhóm, thảo luận và thực hiện tất cả các yêu cầu của nhóm học tập.  Tích cực, tự giác phát biểu, trả lời câu hỏi hoặc tranh luận về học thuật trong giờ học tại lớp hoặc các buổi học nhóm 3. Yêu cầu đối với người học 1/5/2018 Hóa Sinh Học 6 3. Hoàn thành các bài tập về nhà:  Đọc tài liệu học tập và tài liệu tham khảo  Tra cứu thêm tài liệu trên cơ sở dữ liệu môn học ở thư viện hiện có để đọc thêm, mở rộng kiến thức và nâng cao chuyên môn.  Làm bài tập được giao đầy đủ và đúng tiến độ. 3. Yêu cầu đối với người học 1/5/2018 Hóa Sinh Học 7 4. Tài liệu học tập Giáo trình chính Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo 1/5/2018 Hóa Sinh Học 8 4. Tài liệu học tập Tài liệu tham khảo chính Tài liệu tham khảo chính Tài liệu tham khảo 1/5/2018 Hóa Sinh Học 9 Phần 2: Đại Cương Hóa Sinh 1/5/2018 Hóa Sinh Học 10 1. Đại Cương Hóa Sinh Mục tiêu 1. Định nghĩa về hóa sinh học 2. Khái niệm về hóa sinh tĩnh, hóa sinh động và quá trình chuyển hóa các chất 3. Vai trò của hóa sinh trong y học. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 11 2. Giới thiệu về Hóa Sinh Nghiên cứu Hóa Sinh: • Hiểu chức năng cơ bản của cơ thể • Cho thông tin về hoạt động của tế bào ở cấp độ phân tử Định nghĩa: • Hoá sinh là hóa học của sự sống, của chất 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. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 12 3. Đối tượng nghiên cứu của Hoá sinh học  Hình thành trên cơ sở của sinh học và hoá học nghiên cứu về cơ sở hóa học của sự sống.  Liên quan mật thiết với tế bào học (tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống)  Hóa sinh học là môn học nghiên cứu về thành phần hóa học của các tế bào cơ thể sống, cùng với các phản ứng và các quá trình mà chúng trải qua. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 13  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.  Hoá sinh động: Nghiên cứu các quá trình chuyển hoá, tính đặc hiệu của những phản ứng sinh học Ví dụ : enzym và cơ chất, giữa hormon và các chất tiếp nhận... 3. Đối tượng nghiên cứu của Hoá sinh học 1/5/2018 Hóa Sinh Học 14 4. Cột mốc lịch sử quan trọng trong Hóa Sinh 1/5/2018 Hóa Sinh Học 15 5. Các phân tử sinh học trong cơ thể sống Hơn 99% cơ thể người được tạo thành bởi 6 nguyên tố: Oxy, Carbon, Hydrogen, Nitrogen, Calcium, Phosphorus. Bao gồm 60% là nước, 15% là protein, 15% lipid, 2% carbohydrate và 8% khoáng chất. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 16 Cấu trúc phân tử của cơ thể được xây dựng từ 30 “tiền tố” (precursor), đôi khi còn gọi là “bảng chữ cái” của môn Hóa Sinh. . Một số acid amin của protein Đó là 20 acid amin, 2 purin, 3 pyrimidine, đường (glucose và ribose), palmitate, glycerol và choline 5. Các phân tử sinh học trong cơ thể sống 1/5/2018 Hóa Sinh Học 17 Thành phần Acid nucleic Thành phần Lipid 5. Các phân tử sinh học trong cơ thể sống 1/5/2018 Hóa Sinh Học 18 6. Trật tự cấu trúc trong tổ chức phân tử của tế bào Trong tế bào thực vật, nhân tế bào chứa nhiều loại phức hợp đại phân tử. Nhiễm sắc thể chứa các hợp chất cao phân tử DNA và nhiều loại protein khác nhau. Mỗi loại được tạo thành từ các thành phần nhỏ hơn - DNA của nucleotide (deoxyribonucleotide) 7. Hóa sinh học và y dược Mục đích của hóa sinh học : mô tả và giải thích ở mức độ phân tử tất cả các tiến trình hóa học của các tế bào sống Nhà Hóa sinh học phải :  Tách riêng biệt vô số các phân tử hiện diện trong tế bào  Xác định cấu trúc của các phân tử này  Xác định chức năng của từng phân tử này Sử dụng rất nhiều kỹ thuật phân tích 1/5/2018 Hóa Sinh Học 19 8.1. Các phương pháp phân lập và tinh chế các phân tử sinh học:  Muối kết (tủa protein bằng amoni sulfat.)  Sắc ký: trao đổi ion, ái lực, lớp mỏng, khí, lỏng, lỏng cao áp, lọc gel  Điện di: giấy, cao áp, thạch, acetat cellulose, gel tinh bột, gel polyacrylamid, gel SDS-polyacrylamid  Siêu ly tâm 1/5/2018 Hóa Sinh Học 20 8. Phương pháp phân tích trong Hóa Sinh 8.2. Các phương pháp xác định cấu trúc của các sinh phân tử:  Phân tích các nguyên tố  Phổ UV, khả kiến, IR, NMR  Thủy phân để khảo sát thành phần cấu tạo cơ bản của các chất  Enzym đặc hiệu phân hủy các chất để khảo sát (VD: protease, nuclease, glycosidase)  Khối phổ (MS)  Phân tích tinh thể bằng tia X 1/5/2018 Hóa Sinh Học 21 8. Phương pháp phân tích trong Hóa Sinh 9. Vai trò của Hóa Sinh Học Kiến thức về hóa sinh là cần thiết cho tất cả các khoa học về sự sống  Di truyền: kiến thức về acid nucleic của Hóa sinh  Sinh lý học: chức năng của cơ thể  Miễn dịch học: ứng dụng các kỹ thuật hóa sinh  Dược lực học và Dược học: dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa sinh học và sinh lý học. Các dược phẩm đều được chuyển hóa bằng các phản ứng xúc tác bởi các enzym 1/5/2018 Hóa Sinh Học 22 9. Vai trò của Hóa Sinh Học Độc chất học: các chất độc tác động như thế nào trên các phản ứng và các quá trình hóa sinh trong cơ thể Bệnh lý học: các kiến thức hóa sinh được sử dụng nhiều để nghiên cứu các khía cạnh căn bản của các loại bệnh  Vi sinh học, động vật học, thực vật học sử dụng các tiến bộ của hóa sinh học hầu như tuyệt đối Các rào cản của các khoa học về sự sống đã bị tháo bỏ: hóa sinh học trở thành ngôn ngữ chung của các ngành khoa học này. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 23 Nghiên cứu bệnh lý trong quá trình chuyển hóa tìm hiểu một số nguyên nhân gây bệnh bằng các xét nghiệm trên dịch sinh vật → chẩn đoán và điều trị 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 chế độ dinh dưỡng, chỉ định phương pháp chữa trị 1/5/2018 Hóa Sinh Học 24 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học Xét nghiệm Hóa sinh lâm sàng đối với việc 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 rồi đường niệu; rối loạn thăng bằng nước điện giải cần các số liệu về ion đồ (Na+ , K+ , Ca+ ,.) 1/5/2018 Hóa Sinh Học 25 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học Xét nghiệm Hóa sinh lâm sàng đối với việc chẩn đoán. Góp phần chẩn đoán: • 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,. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 26 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học  Kiến thức về cấu trúc và chức năng của protein thì cần thiết để làm sáng tỏ sự khác nhau về mặt hoá sinh của hemoglobin bình thường và hemoglobin S (bệnh hồng cầu hình liềm) (acid glutamic ở vị trí 6 chuỗi  được thay bằng valin)  Mặt khác việc phân tích Hemoglobin S góp phần giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của cả 2 loại Hb bình thường và bất thường 1/5/2018 Hóa Sinh Học 27 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học Hồng cầu ở những bệnh nhân này khuyết như trăng lưỡi liềm nên khó di chuyển trong các mạch nhỏ, dễ bị đông vón, gây tắc nghẽn, giảm khả năng chuyên chở oxy tới các mô. Khi hiện tượng tắc mạch xảy ra, bệnh nhân nhiều khả năng bị viêm và nhiễm khuẩn cơ hội, với các cơ quan bị ảnh hưởng nhiều nhất là não, tim, gan, lá lách, xương, da và thận. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 28 HÓA SINH Y DƯỢC Acid nucleic Bệnh di truyền (Genetic diseases) Protein Bệnh thiếu máu HbS (Sickle cell Anemia) Lipid Bệnh xơ vữa động mạch (Athero- sclerosis) Carbonhydrate Đái tháo đường tụy (Diabetes Mellitus) 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học Các nghiên cứu về Hóa sinh tác động đến Dinh dưỡng học và Y học dự phòng Để bảo vệ sức khỏe : có khẩu phần ăn tối ưu về mặt dinh dưỡng (đầy đủ và hài hòa các chất) + các vitamin + các acid amin + một số acid béo + các chất khoáng + nước Dinh dưỡng học còn có mục đích ngừa bệnh (xơ vữa động mạch, ung bướu): Y học dự phòng Để hiểu rõ về dinh dưỡng cần rất nhiều kiến thức về Hóa sinh 1/5/2018 Hóa Sinh Học 29 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học Hầu như tất cả các bệnh đều có cơ sở hóa sinh của nó Các yếu tố chính gây bệnh ở động vật và người gồm: 1. Tác nhân vật lý: chấn thương cơ học, nhiệt độ cao, thay đổi đột ngột áp suất khí quyển, phóng xạ, shock do điện 2. Tác nhân hóa học, gồm cả dược phẩm: các hợp chất độc, thuốc điều trị 3. Tác nhân sinh học: virus, vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng 4. Thiếu oxy: thiếu máu, giảm khả năng cung cấp oxy máu, các chất độc tác động trên các enzym oxy hóa 1/5/2018 Hóa Sinh Học 30 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học 5. Rối loạn di truyền: bẩm sinh hay phân tử 6. Các phản ứng miễn dịch: quá mẫn, bệnh tự miễn 7. Dinh dưỡng thiếu cân đối: thiếu, thừa 8. Rối loạn nội tiết : thiếu, thừa Các tác nhân trên tác động trên một hay nhiều phản ứng hóa học hay các phân tử trong cơ thể. Các nghiên cứu hóa sinh được ứng dụng nhiều trong cả hai lĩnh vực chẩn đoán và điều trị bệnh 1/5/2018 Hóa Sinh Học 31 Hầu như tất cả các bệnh đều có cơ sở hóa sinh của nó 10. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học 11. Vị trí của môn hóa sinh trong chương trình đào tạo dược sĩ đại học  Là môn cơ sở phục vụ cho các môn nghiệp vụ. Như hóa dược, bào chế, kiểm nghiệm, dược lực, dược lâm sàng, dược liệu  Cấu trúc, tính chất và nồng độ các phân tử sinh học trong các tế bào, dịch sinh vật.  Các quá trình sinh tổng hợp, thoái hóa các chất  Các quá trình trao đổi, vận chuyển các chất và năng lượng cung cấp.  Dễ dàng tiếp cận môi trường xét nghiệm lâm sàng ở các bệnh viện. 1/5/2018 Hóa Sinh Học 32