Nang luong sinh hoc

Chuyên đề
Năng lượng sinh học
Đề tài: Hiệu quả của các
quá trình tạo năng lượng
trong cơ thể sống.
Học viên: Lê Văn Vũ
Lớp: CH sinh K10
Giảng viên hướng dẫn: TS. Võ Văn Toàn

MỞ ĐẦU
Năng lượng cần cho tất cả các hoạt động sống của
cơ thể sinh vật. Năng lượng của sự sống khởi nguồn từ
năng lượng ánh sáng mặt trời. Nguồn năng lượng này vào
cơ thể sẽ trãi qua quá trình biến đổi và tích luỹ năng lượng.
Trong cơ thể sinh vật có nhiều quá trình tạo ra năng
lượng. Mỗi quá trình tạo ra năng lượng diễn ra theo một
hướng khác nhau và hiệu quả cũng khác nhau. Sau đây
chúng ta lần lượt tìm hiểu hiệu quả của các quá trình tạo
năng lượng trong cơ thể sinh vật.

NỘI DUNG
1. Các phản ứng tạo năng lượng trong cơ thể
1.1. Năng lượng của quá trình quang hợp
Năng lượng của quá trình phosphoryl hoá vòng
Năng lượng của quá trình phosphoryl hoá không vòng
1.2. Năng lượng của quá trình phân giải hydratcacbon
Năng lượng của quá trình đường phân (glycolyse)
N ng l ng c a chu tră ượ ủ ình Crebs
N ng l ng c a chu tră ượ ủ ình pentosephosphat
2. Năng lượng của quá trình phân giải chất béo

3. Năng lượng của các phản ứng khác
4. Hiệu số-hiệu quả sử dụng năng lượng phosphoryl hoá oxy hoá
Hiệu quả sử dụng năng lượng phosphoryl hoá
Con đường đường phân
Con đường pentosephosphat
Hiệu số sử dụng năng lượng

1. Các phản ứng tạo năng lượng trong
cơ thể
Bản chất hoá học của quá trình giải phóng năng
lượng từ cơ chất là quá trình oxy hoá.
Năng lượng của quá trình này chỉ được tế bào sống
sử dụng khi chúng được giải phóng dần dần và từng
bước nhất định cũng như khi chúng được chế biến thành
các dạng thích hợp. Như vậy, các phản ứng cung cấp
năng lượng có thể là quá trình cung cấp hydro, tách các
điện tử, tạo thành ATP, toả nhiệt tự do . . .
Trong cơ thể sinh vật có các quá trình tạo ra năng
lựong sau đây:

1.1. Năng lượng của quá trình quang hợp
Tất cả các nguồn năng lượng cho sự sống đều
khời nguồn từ năng lượng ánh sáng mặt trời. Bởi vì,
nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời mà cây xanh có thể
chuyển hoá từ các chất vô cơ thành các chất hữu cơ
của chúng và từ đó là nguồn chất dinh dưỡng cho tất
cả các sinh vật khác.
Trong cơ thể sinh vật quang hợp, có 1 hệ thống
phản ứng phức tạp, chuyển hoá năng lượng của các
foton ánh sáng thành hoá năng trong các liên kết của

các hợp chất hữu cơ gọi là Quang hợp.

•
Quá trình quang hợp có thể tóm tắt như sau:
CO
2
+ H
2
O → (CH
2
O) + O
2

Đây là phản ứng thu năng lượng. Người ta tính
toán muốn khử từ 6CO
2
để tạo thành glucose - 6 -
phosphat - sản phẩm cuối cùng của phản ứng quang
hợp, cần thiết phải có 12 phân tử NADPH và 18 phân
tử ATP. Nguồn năng lượng để tạo thành các phân tử
NADPH và ATP này do năng lượng ánh sáng mặt
trời cung cấp.
Các sắc tố quang hợp gồm: Clorophin,
Carotenoit, Phycobilin và sắc tố của dịch tế bào.
`Quang hợp ở cơ thể thực vật gồm: quá trình quang
phosphoryl hoá vòng và quá trình quang phosphoryl
hoá không vòng.

1.1.1 Quang Phosphoryl hóa vòng
(Cyclic Photophosphorylation)

E
P700
1
O
Electron
acceptor
Ferredoxin (Fd)
(E
0
= O,43V)
Plastoquinone (P
Q
)
(E
0
= 0,06V)
Plastocyanin
(E
0
= O,365V)
hν
Cytochrome b/f
Photosystem I
2e
-
2e
-
2e
-
2e

-
2e
-
+2H
+
- 0,6
+ 0,43
nADP + nP nATP + nH
2
O

Enzym
→
ν
h

Các phân tử diệp lục, khi hấp thu lượng tử
ánh sáng chuyển thành trạng thái kích thích. Ở
trạng thái kích thích dưới tác dụng của ánh sáng
tiếp tục chlorophyl trở thành chất cho điện tử.
Chất nhận điện tử đầu tiên trong chuỗi
phosphoryl hóa là protein –ferredoxin có chứa sắt.
Khi nhận điện tử thì ferredoxin chuyển thành trạng
thái khử:
Ferredoxin-Fe +e- → Ferredoxin-Fe.
có thế năng l à E
0
=-0,435volt
2+
3+

.
•
Vì là chất khử mạnh, nên ferredoxin-Fe2+ chuyển điện
tử cho chất vận chuyển trung gian tiếp theo là cytochrom
b6, có thế năng là :
E
0
=-0,060volt và khử cytochrom này. Từ cytochrom b6,
lại được chuyển điện tử cho cytochrom f, có thế năng là
E
0
=+ 0,365volt, cuối cùng điện tử quay trở lại
chlorophyl
•
Trong quá trình vận chuyển điện tử, có sự tham gia của
các hệ thống enzyme đặc hiệu, nên hình thành các liên
kết phosphoryl giầu năng lượng ATP mà không có
tham gia của bất kỳ một chất cho hay chất nhận điện tử
nào khác.

•
Đó là nét đặc trưng của quá trình
phosphoryl hóa vòng và có thể trình bày
theo phương trình tổng quát:
nADP +nP → n ATP +n H2O
•
Quá trình phosphoryl hóa vòng không đủ
thỏa mãn năng lượng để khử CO
2

cho nên
trong quang hợp còn có thể có quá trình
khác bổ sung, đó là qúa trình phosphoryl
hóa không vòng để cung cấp ATP và
NADPH cho đồng hóa CO
2

hv
Dl

1.1.2 Quang Phosphoryl hóa không vòng
(NoncyclicPhotophosphorylation)
H
2
O + ADP + P +2NADP
+
ATP +2NADPH + ½ O
2

Enzym
→
ν
h

Thành phần của chu trình truyền điện tử ở đây
là plastoquinon, plastoxyanin, xitocrom f rồi đến
P
700
của PSI mà không trở về P
680

để khép kín chu
trình. Điện tử bù lại cho P
680
được lấy từ H
2
O qua
quá trình quang phân ly nước để giải phóng O
2
và
e, cũng như H.
Vì vậy, kết quả của chu trình truyền điện
tử không vòng này là sự hình thành không
những ATP mà còn giải phóng O2 và hình
thành sản phẩm khử NADPH2.
+
-

•
Con đường không vòng thực hiện bởi hệ sắc tố
sóng ngắn và sóng dài bao gồm: clorophin a có
cực đại hấp thu ở bước sóng λ< 680nm và các sắc
tố phụ khác.P
680
là trung tâm phản ứng của phản
ứng sáng II.
•
Chất nhận điện tử đầu tiên của PSII là C
550

•

Các sản phẩm của quá trình quang phosphoryl
hóa không vòng là ATP, NADPH và oxy, do đó
có thể viết phương trình tổng quát như sau:
2H
2
O+ 2ADP + 2 P + 2NADP+→ 2ATP + 2NADPH +O
2
.

Hiệu quả năng lượng của quá trình
1. Quá trình Quang Phosphoryl hóa vòng:
Trong quá trình này cứ trung bình 4 photon
ánh sáng đỏ thì vận chuyển được 4 điện tử và
tạo được từ 2 đến 4 ATP (1 ATP =9kcal). Một
photon ánh sáng đỏ có năng lượng là 42 Kcal,
hiệu suất năng lượng tối đa có thể có của quá
trình này là:
(9x4/42x4)x100% = 22%