Tài liệu Chương 4: Năng lượng và sự trao đổi chất của tế bào pptx

CHƯƠNG 4
NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ TRAO ĐỔI
CHẤT CỦA TẾ BÀO


1. CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG VÀ
TRẬT TỰ SINH HỌC


1.1. Qui luật trật tự sinh học

a. Các qui luật biến đổi sinh học
- Định luật I: định luật bảo toàn năng lượng
- Định luật II: thế giới vật chất biến đổi theo hướng
tăng entropy


b. Trật tự sinh học
- Các cấu trúc và hoạt động chuyển hố trong cơ
thể sinh vật được duy trì theo một trật tự nhất định
- Trật tự sinh học được duy trì do các phản ứng
phân huỷ cung cấp năng lượng tự do
- Phản ứng tổng hợp và phân huỷ đều giải phóng
nhiệt năng  tăng sự rối loạn
của môi trường  tuân
theo định luật II
- Năng lượng ánh sáng
 thực vật  động vật
 xác bã  vi sinh vật…
 định luật I

1.2. Phản ứng toả nhiệt và thu nhiệt
A + B 
G (i)
G = G (f) - G (i)
G (f) > G (i)
 G >0: phản ứng
thu nhiệt
G (f) < G (i)
 G <0: phản ứng
tỏa nhiệt

C

+ D
G (f)


1.3. Phản ứng oxy hoá khử
- Khử: cộng thêm 1 hay nhiều e- (đồng thời với sự kết
hợp với H+)
- Oxy hoá: cho đi 1 hay nhiều e- (đồng thời với sự cho
đi H+ ) khi có mặt oxygen
Oxy hố
- Thêm O
- Cho bớt H
- Cho bớt điện tử
- Giải phóng năng lượng

Khử

- Cho bớt O
- Cộng H
- Cộng thêm điện tử
- Tích lũy năng lượng


Ví dụ
• Phản ứng khử (hoạt động quang hợp)
6CO2 + 6H2O  6O2 + C6H12O6
• Phản ứng oxy hố (hoạt động hô hấp)
C6H12O6 + O2  6CO2 + 6H2O


1.4. Phân loại thực vật dựa trên sự dinh dưỡng
- Nhóm tự dưỡng: sử dụng CO2 khơng khí và quang
năng để tồn tại (vi khuẩn quang hợp và cây xanh)
- Nhóm dị dưỡng: nhận năng lượng và tiền chất từ các
phân tử hữu cơ phức tạp sẵn có (động vật, nguyên
sinh động vật, vi sinh vật)


2. SỰ TRAO ĐỔI CHẤT


- Gồm hai q trình đồng hố và dị hố xảy ra song
song, có tác động tương hỗ lẫn nhau
- Được điều hoà ở mức độ rất cao
- Chi phối toàn bộ hoạt động sống của tế bào
- Các phản ứng cần có sự xúc tác của enzyme

 Q trình dị hóa (metabolism): q trình phân rã sinh
chất đồng thời với sự giải phóng năng lượng (ATP)
 Q trình đồng hóa (anabolism): q trình tổng hợp
sinh chất, cần năng lượng
Ví dụ
• Phản ứng khử (hoạt động quang hợp)
6CO2 + 6H2O  6O2 + C6H12O6
• Phản ứng oxy hố (hoạt động hơ hấp)
C6H12O6 + O2  6CO2 + 6H2O


- 2 q trình này được điều hồ rất cao và tiết kiệm năng
lượng nhất
- Các đặc điểm chung của đồng hoá và dị hoá:
+ Các phản ứng được xúc tác bởi đa số enzyme
chung, nhưng ít nhất có một giai đoạn phản ứng
được xúc tác bởi enzyme khác nhau
+ Từng cặp đồng hố và dị hố có chung điểm đầu và
điểm cuối, nhưng xảy ra ở
vị trí khác nhau giúp
cách ly hai quá trình
+ Nồng độ các chất
trao đổi, enzyme và
các chất điều hịa tham gia hai q trình trên được ổn
định khác nhau ở các vị trí khác nhau của tế bào.


2.1. Đặc điểm của sự chuyển hoá năng lượng trong tế
bào

- Năng lượng chuyển hoá trong tế bào là năng lượng
hố học
- Q trình oxy hố giải phóng năng lượng qua nhiều
phản ứng trung gian  cơ chất thường không tiếp
xúc với oxygen


2.2. ATP là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu
- ATP : Adenosine Tri phosphate
- ATP giữ vai trò chủ chốt trong hầu hết các q trình
chuyển hố năng lượng
- Cấu tạo:
+ adenine
+ ribose
+ 3 nhóm phosphate
- Nếu có 1 nhóm –P gắn
vào adenine  AMP
- Nếu có 2 nhóm –P gắn
vào adenine  ADP


Cấu tạo phân tử ATP


- Năng lượng dự trữ trong các liên kết giữa các nhóm
phosphate  liên kết cao năng () năng lượng được
giải phóng khi nối bị đứt
ATP + H2O  ADP + Pi + năng lượng
ADP + H2O  AMP + Pi + năng lượng
- Enzyme thủy giải ATP: ATPase

- Enzyme tổng hợp ATP: ATP synthase
- Quá trình gắn phosphate: phosphoryl hoá


2.3. Các quá trình cần năng lượng
- Quá trình tổng hợp các đại phân tử sinh học
- Quá trình vận chuyển tích cực qua màng
- Sự chuyển động cơ học


2.4. Các chất tham gia vào phản ứng chuyển hoá năng lượng
- Chất chuyển hydrogen
+ NAD: nicotinamide adenine dinucleotide
+ FAD: flavine adenine dinucleotide
(NAD+, FAD+: dạng oxy hoá
NADH, FADH2: dạng khử)
- Các chất chuyển điện tử:
Cytochrome là chất chuyển
điện tử có chứa nhân hème
(Fe2+  Fe3+)


Sơ đồ vòng năng lượng kép


3. ENZYME