Năng lượng và sự trao đổi chất

NĂNG LƯỢNG
VÀ SỰ TRAO ĐỔI CHẤT
(NĂNG LƯỢNG HỌC CỦA TẾ BÀO)
I. NĂNG LƯỢNG
II. SỰ TRAO ĐỔI CHẤT
III. ENZYME HỌC
IV. CÁC PHẢN ỨNG SINH HÓA
TRONG CƠ THỂ SỐNG
1. Năng lượng tự do
a) Thế nào là năng lượng tự do ?
Năng lượng tự do là năng lượng
vốn có của một hệ thống, khi cần nó
được dùng để thực hiện công dưới các
điều kiện và áp suất nhất định.
Vd: Một bồn chứa nhiều nước để
trên cao có tích năng lượng tự do: có
thể thực hiện công khi mở vòi cho nước
chảy xuống thấp.
b) Phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt
Năng lượng tự do của các liên kết
cộng hóa trị của các chất phản ứng được
giải phóng ra ở dạng nhiệt nên phản ứng
được gọi là phản ứng tỏa nhiệt.
Ngược lại, nếu các sản phẩm chứa
nhiều năng lượng tự do hơn, phản ứng
không được tự động thực hiện, cần nhận
thêm năng lượng nên gọi là thu nhiệt.
2. Sự oxi hóa khử và sự oxi hóa trong tế
bào
a) Phản ứng oxi hóa khử:
II. SỰ TRAO ĐỔI CHẤT

1. Đặc điểm chuyển hóa năng lượng của tế bào
Ánh sáng mặt trời được các sinh vật tự dưỡng
hấp thụ trong quá trình quang hợp.
Các sinh vật dị dưỡng thì không thu nhận trực
tiếp được từ năng lượng mặt trời mà phải nhận
năng lượng gián tiếp từ các chất hữu cơ do các sinh
vật quang hợp tạo ra.
Năng lượng chứa trong các chất hữu cơ được
giải phóng ra thông qua quá trình hô hấp.
Năng lượng chủ yếu được chuyển hóa là năng
lượng hóa học của các hợp chất hữu cơ.
Các cơ chất thường không tiếp xúc trực tiếp
với oxi.
2. Adenosine triphosphate (ATP)
Adenosine triphosphate (ATP) là một
trong những hợp chất căn bản của sự sống.
Nó giữ vai trò chủ chốt trong hầu như tất cả
các quá trình chuyển hóa năng lượng của
mỗi hoạt động sống.
Phân tử ATP là một nucleotide, được
tạo thành từ Adenine, đường ribose và 3
phosphate PO
4
.
Tính chất quan trọng của phân tử ATP
là dễ biến đổi thuận nghịch để giải phóng
hoặc tích trữ năng lượng.
3. Các chất chuyên chở Hydrogen
Tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng còn có
các chất chuyên chở Hydrogen như: NAD+, NADH

2
, FAD,
NADP và NADPH
2
.
NAD là Nucleotide. Phần trên là vòng Nicotine amide
giữ vai trò quan trọng trong vận chuyển Hydrogen. Nửa dưới
phân tử là Adenosine monophosphate (AMP).
NAD+ là dạng oxi hóa, có sự biến đổi thuận nghịch sang
NADH + H+ (gọi là NAD-khử).
ADP có cấu trúc tương tự như NAD nhưng có thêm một
nhóm phosphate.
NAD+ và NADP+ hai chất chuyển Hydrogen quan trọng
nhất trong phản ứng dị hóa.
Tham gia chuyển Hydrogen có FAD, cũng là Nucleotide.
Nó dễ dàng biến sang dạng FADH
2
.
4. Các chất chuyền điện tử
Từ năm 1925, các cytochrome được phát hiện đó
là các chất có màu do chứa nhân heme ở hemoglobin.
Hiện nay, có hơn 40 protein được phát hiện ở hệ
thống chuyền điện tử. Các cytochrome chia thành 3
loại a, b, c.
Chất vận chuyển điện tử có cấu tạo đơn giản là
ubiquinone hay coenzyme Q, nó có thể nhận một hoặc
hai điện tử.
Mặt khác các phản ứng hóa học giữa sự chuyển
năng lượng từ các chất phản ứng sang các sản phẩm.
Trong quá trình hô hấp biến đổi glucose:

C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
6CO
2
+ 6H
2
O + Q
III. ENZYME HỌC
1. Đại cương về enzyme
a) Các chất xúc tác
Chất xúc tác là chất:
+Giảm năng lượng hoạt hóa.
+Tăng vận tốc phản ứng.
+Không tham gia phản ứng.
+Không đổi chiều phản ứng.
Vd: Platin xúc tác phản ứng H
2
và O
2
:
2H
2
+ O
2

+ 6Pt → 4HPt + 2OPt → 2H
2
O + 6Pt.
b) Enzyme là gì?
Enzyme ( xúc tác sinh học):
+Chất xúc tác thông thường.
+Là Protein.
+Không bền với điều kiện môi trường.
+Hiệu suất phản ứng cao (có thể đạt 100%).
+Đặc hiệu