Nhóm 1_ Bài giữa kì

Thành viên nhóm: Bùi Việt Hà_ Nguyễn Thị Ánh Sao K69 CLC_ Sinh học BÀI BÁO CÁO GIỮA KÌ Câu Chứng minh hơ hấp hiếu khí có ưu mặt lượng so với hô hấp kị khí thực vật Khái niệm - Hơ hấp: Là q trình phân giải oxi hóa chất hữu trước hết glucid với tham gia oxi khơng khí sản phẩm cuối CO2 H2O đồng thờ giải phóng lượng cung cấp cho tất hoạt động tạo sản phẩm trung gian cho trình sinh tổng hợp chất khác - Hơ hấp hiếu khí: - Hơ hấp kị khí (Lên men) Hơ hấp hiếu khí Có đường:  Con đường đường phân - chu trình Krebs  Con đường pentose phosphate 2.1 Con đường đường phân - chu trình Krebs Đặc trưng: chất hữu bị oxi hóa triệt để để giải phóng CO2, H2O cofecment khử a) Đường phân: Diễn biến: Glucose vào tế bào bị phosphoryl hóa nhờ enzyme kinase chuyển nhóm phosphate từ ATP tới đường Điện tích nhóm phosphate giữ đường tế bào màng sinh chất không thấm với ion lớn Sự phosphoryl hóa cho glucose có khả hoạt động hóa học Glucose- 6- phosphate bị biến đổi thành chất đồng phần fructose- 6phosphate Enzyme Phosphofructokinase chuyển nhóm phosphate từ ATP đến đường, đầu tư thêm phân tử ATP khác đường phân Cho tới lúc này, tế bào sử dụng 2ATP Với nhóm phosphate đầu đối diện lúc đường sẵn sàng tách thành nửa Đây bước chủ yếu để điều hòa đường phân Phosphofructokinase hòa dị lập thể nhờ ATP sản phẩm Đây phản ứng mà từ đường phân nhận tên Enzyme tách phân tử đường thành đường có 3C đồng phân nhau: Dihydroacetone phosphate Glyceraldehyde phosphate 5 Isomerase xúc tác cho biến đổi thuận nghịch đường 3C Phản ứng không đạt trạng thái cân tế bào enzyme đường phân dùng G3P làm chất Nhờ phản ứng kéo theo trạng thái cân theo chiều hướng G3P chất bị loại bỏ vừa hình thành Do kết thực bước bước việc tách đường 6C thành phân tử G3P phân tử tiến triển thơng qua bước cịn lại đường phân G3P bị oxi hóa nhờ chuyển e H+ đến NAD+ tạo NADH Phản ứng tỏa nhiệt enzyme dùng lượng giải phóng để gắn nhóm phosphate vào chất bị oxi hóa, tạo sản phẩm cao Đường phân tạo số ATP nhờ phosphoryl hóa mức chất Nhóm phosphate bổ sung bước trước chuyển cho ADP phản ứng tỏa nhiệt tạo ATP Đối với phân từ glucose bắt đầu đường phân, bước tạo ATP sản phẩm sau bước phân tách đường (bước 4) tăng gấp đôi Enzyme chuyển vị trí nhóm phosphate cịn lại, chuẩn bị đưa chất vào phản ứng Enzyme xúc tác tạo liên kết đôi chất nhờ loại phân tử nước, hình thành phosphoenolpyruvate (PEP) 10 Chuyển nhóm Phosphate từ PEP đến ADP tạo acid pyruvic giải phóng ATP Kết thúc đường phân tạo ra: acid pyruvic, NADH, ATP (tạo ATP dùng ATP để hoạt hóa phân tử đường nên lại ATP) b) Chu trình Krebs Tổng quan chu trình Krebs: GĐ1: Sản phẩm cuối đường phân acid pyruvic biến đổ thành Acetyl CoA GĐ2: Accetyl CoA vào chu trình Krebs bị oxi hóa triệt để gồm hàng loạt phản ứng loại kết hợp nước, decarboxyl hóa, dehydro hóa… để cuố giải phóng CO2, H2O, [H2] dạng NADH FADH2, ATP tự Giai đoạn 1: Biến đổi pyruvate thành Acetyl CoA_ mối nối đường phân chu trình Krebs Nhóm Carboxyl pyruvate (- COO-) bị oxy hóa hồn tồn có hóa bị loại dạng phân tử CO2 (Đây bước đầu tên CO2 giải phóng hơ hấp) Đoạn 2C cịn lại bị oxy hóa, tạo chất mang tên acetate (dạng ion hóa acid acetic) Enzyme chuyển e chiết rút cho NAD+ dự trữ lượng dạng NADH Cuối cùng, Coenzyme A (chất chứa S bắt nguồn từ vtm B) gắn vào acetate nhờ liên kết khơng ổn định (đường gợn sóng) khiến cho nhóm acetyl (acetate gắn kết) hoạt động Nhờ tính chất hóa học nên acetyl CoA có cao Nói cách khác, phản ứng Acetyl CoA tạo sản phẩm có lượng thấp phản ứng tỏa nhiệt mạnh Lúc acetyl CoA sẵn sàng vào chu trình Krebs Kết quả: phân tử pyruvate biến đổi thành Acetyl CoA tạo ra: Acetyl CoA, NADH, 1CO2 Kết thúc đường phân tạo phân tử pyruvate → Kết quả: Acetyl CoA, 2NADH, 2CO2 Giai đoạn 2: Acetyl CoA vào chu trình Krebs Diễn biến bước chu trình: Acetyl CoA chuyển nhóm acetyl cho Oxaloacetate tạo Citrat giải phóng CoA_SH Citrate biến đổi thành đồng phân nhờ loại thêm vào phân từ H2O Isocitrate bị oxy hóa, khử NAD+ thành NADH giải phóng phân tử CO2 Loại phân tử CO2 hợp chất thu bị oxy hóa, khử NAD+ thành NADH Về sau phân tử lại gắn vào CoA nhờ liên kết không ổn định 5 CoA thay nhóm Phosphate, nhóm chuyển đến GDP tạo GTP, phân tử có chức giống ATP số trường hợp dùng để tổng hợp ATP Hai hydrogen chuyển đến FAD tạo FADH2 oxy hóa Succinate Bổ sung phân tử nước xếp lại liên kết chất Cơ chất bị oxy hóa, khử NAD+ thành NADH tái sinh Oxaloacetate khép kín chu trình Krebs  Kết quả: Acetyl CoA vào chu trình Krebs tạo ra: 1ATP, NADH, FADH2, CO2 Vậy Acetyl CoA vào chu trình Krebs tạo ra: 2ATP, NADH, FADH2, 4CO2 Nhận xét: Chu trình Krebs chu trình hơ hấp hiếu khí acid pyruvic bị oxi hóa triệt để (Acid pyruvic có 3C qua chu trình Krebs giải phóng CO2) Tổng hợp mặt lượng qua đường phân chu trình krebs: Giai đoạn ATP NADH FADH2 Đường phân 2 Biến đổi Pyruvate thành Acetyl CoA Chu trình Krebs Tổng 10 Sau Cofecment khử (NADH FADH2) bị oxi hóa để tổng hợp ATP c) Oxi hóa Cofecment khử để tổng hợp ATP Xảy màng ty thể Gồm trình diễn đồng thời song song nhau: trình vận chuyển điện tử chuỗi chuyển vận điện tử (CCVĐT) q trình phosphoryl hóa oxi hóa Chuỗi chuyển vận điện tử: Điện tử vận chuyển từ NADH (có oxi hóa khử -0.32V) FADH2 (0.06V) đến O2 khơng khí (0.81V) để tạo nên O- O- kết hợp với 2H+ để tạo nên H2O Tuy nhiên điện tử hướng đến Oxi khơng khí kìm hãm tốc độ vận chuyển điện tử phải có chất hướng dẫn đường điện tử Các chất xếp theo thứ tự oxi hóa khử tăng dần Phần lớn chất mang e chuỗi hợp thành phức hệ I, II, III, IV Hai chất mang di động Ubiquynon (Q) Cytochrome c (Cyt c) di động nhanh chuyên chở e phức hệ lớn Khi phức hệ I, III, IV nhận sau cho e chúng bơm proton từ chất ty thể vào khoang gian màng→ Tạo gradient H+ qua màng Do FADH2 gửi e phức hệ II nên có e để bơm vào khoang gian màng so với NADH Nhiệm vụ CCVĐT: hướng điện tử từ NADH FADH2 đến O2 khơng khí kìm hãm tốc độ vận chuyển điện tử để khai thác lượng tỏa cho trình phosphoryl hóa Cơ chế hóa thẩm thấu: Sự tổng hợp ATP Trong q trình hóa thẩm, dịng proton quay lại xuôi theo gradient thông qua TP synthease gắn màng (từ xoang gian màng vào chất ti thể) ATP synthease lợi dụng lực vận động proton để phosphoryl hóa ADP thành ATP NADH qua chuỗi chuyền e tổng hợp 2.5 ATP FADH2 qua chuỗi chuyền e tổng hợp 1.5 ATP Giai đoạn ATP NADH FADH2 Đường phân 2 Biến đổi Pyruvate thành Acetyl CoA Chu trình Krebs Tổng 10 25 ATP ATP Tổng số ATP = + 25 + = 32 ATP Trong trình vận chuyển NADH QT đường phân vào chất ti thể tiêu tốn ATP Vậy qua chuỗi chuyền e tạo 30- 32 ATP Câu hỏi: So sánh QT PPRH hô hấp PPRH quang hợp Giống nhau: Sử dụng chuỗi chuyển vận điện tử tổng hợp ATP theo chế hóa thẩm Khác nhau: PPRH hơ hấp PPRH quang hợp Chiều vận chuyển điện tử Thuận chiều điện trường (Âm đến dương) Ngược chiều điện trường (Dương đến âm) Thế OXH khử tăng dần giảm dần Nguồn cung cấp e NADH FADH2 Nước 2.2 Con đường pentose phosphate Song song với đường đường phân chu trình Krebs, hơ hấp hiếu khí tế bào cịn diễn theo đường oxi hóa trực tiếp hexozomonophosphate (chu trình pentose phosphate) Con đường oxi hóa hồn tồn xảy tế bào chất tất cae enzyme chu trình hồn tồn nằm tế bào chất Đây trình phân giải triệt để glucose khơng qua giai đoạn đường phân mà oxi hóa trực tiếp đường Gồm pha:  Pha 1: Tách [H2] khỏi chất hô hấp  Pha 2: Tái tạo lại glucozophosphate để khép kín chu trình Điểm khác biệt với đường oxi hóa qua chu trình Krebs enzyme tham gia OXH khử chu trình pentozophosphate có nhóm hoạt động NADP + Sản phẩm quan trọng chu trình NADPH kèm theo giải phóng CO2 Đây chu trình hơ hấp hiếu khí đường bị oxi hóa triệt để lượng sản sinh lớn gần đường qua chu trình Krebs Khi OXH hết phân tử Glucose qua chu trình này, 12NADPH tạo tương đương với 30 ATP Ý nghĩa chu trình:  Tạo nguồn lượng lớn cung cấp cho hoạt động sống Sản phẩm quan trọng tạo 12 NADPH với lượng tương đương 30 ATP → Khi OXH hết phân tử Glucose qua chu trình tạo 29 ATP (1 ATP sử dụng để phosphorin hóa glucose thành glucose-6- phosphate cịn lại 29 ATP) NADPH sử dụng trực tiếp cho phản ứng khử xảy thường xuyên tế bào  Chu trình tạo số sản phẩm trung gian mà quan trọng đường 5C (pentozophosphate) → xuất phát điểm để tổng hợp nên nhiều hợp chất quan trọng acid nucleic, hormone sinh trưởng (BA, IAA, …)  Tạo ribulose từ hình thành ribulose-bisphosphate chất nhận CO2 quang hợp Câu hỏi: Cả đường hô hấp hiếu khí có chung chất hơ hấp glucose bắt nguồn tế bào chất Vậy mối quan hệ chúng nào? Khi xảy chu trình Krebs xảy chu trình pentozophosphate? Trả lời: Phụ thuộc vào sản phẩm nhu cầu sản phẩm tế bào Khi tế bào cần nhiều lượng dạng ATP chu trình Krebs chiếm ưu Ngược lại, TB cần nhiều chất khử NADPH cần nhiều pentozophosphate cho nhu cầu TĐC chu trình pentozophosphate ưu chu trình Krebs Có số ý kiến cho rằng, mơ non chu trình Krebs chiếm ưu thế, cịn mơ già chu trình pentozophosphate chiếm ưu Hơ hấp kị khí (ở thực vật HHKK đề cập đến lên men) Gồm giai đoạn: Đường phân lên men Giai đoạn 1: Đường phân (giống với hơ hấp hiếu khí) Kết quả: Tạo ATP, NADH, acid pyruvic Giai đoạn 2: Lên men (Xảy mơi trường khơng có O2 hàm lượng O2 thấp) Acid pyruvic tiếp tục biến đổi khơng có O2 theo hướng lên men Có đường lên men xảy cây:  Lên men rượu: đường lên men chủ yếu thực vật Khi O2 acid pyruvic biến đổi yếm khí thành rượu etylic NADH tạo nên đường phân sử dụng cho phân tử acid pyruvic → Hiệu lượng ATP  Lên men lactic (vd: bảo quản khoai tây khí Nito) NADH tạo nên đường phân sử dụng cho phân tử acid pyruvic → Hiệu lượng ATP Như vậy, dù theo đường lên men tạo ATP * Ý nghĩa hô hấp yếm khí: - Là q trình bắt buộc điều kiện thiếu O2 Nếu trì lâu điều kiện yếm khí chết lượng tạo sản sinh số sản phẩm (rượu, acid lactic) tích lũy nhiều gây độc - Là phản ứng thích nghi giúp tồn tạm thời ĐK thiếu O2 Chứng minh hơ hấp hiếu khí có ưu mặt lượng so với hô hấp kị khí thực vật Hơ hấp hiếu khí Chu trình Krebs CCVĐT Chu trình pentosophosphate 30 - 32 ATP Tạo 12NAPH tương đương 30 ATP sử dụng ATP để hoạt hóa glucose → Tạo 29 ATP Hơ hấp kị khí (Lên men) ATP Câu Phân tích số biện pháp bảo quản nơng sản sau thu hoạch mà em biết Quan hệ hô hấp bảo quản nông sản phẩm Mục tiêu bảo quản nông sản phẩm: bảo quản nông phẩm lượng chất trình bảo quản Bất nguyên nhân dẫn đến giảm mặt khối lượng chất lượng nơng phẩm kẻ thù bảo quản Có nguyên nhân xuất trình bảo quản làm ảnh hưởng đến nông phẩm: Các vi sinh vật sinh vật công nông phẩm hoạt động hô hấp nông phẩm Nguyên tắc chung bảo quản nông phẩm: giảm hô hấp đặc biệt hô hấp vô hiệu đến mức tối thiểu Hô hấp vô hiệu - Năng lượng không tổng hợp thành ATP mà sản sinh dạng nhiệt vơ ích Hơ hấp hữu hiệu - Năng lượng sản sinh đường chuyển vận điện - Nguyên nhân: Khi gặp điều kiện stress môi trường (nhiệt độ cao/ thấp, hạn hán, sâu bệnh…) cấu trúc màng bị thương tổn dẫn đến tách biệt trình CCCĐT phosphoryl hóa tách biệt - Ví dụ: Khi thể bị bệnh thu hoạch nông phẩm chưa khơ kiệt mà chất đống… hơ hấp vô hiệu tăng làm thể nông phẩm tăng nhiệt độ…→ Hiện tượng tự nhiệt tử liên kết vào ATP để dự trữ lượng cho thể - Diễn thường xuyên thể thực vật Cần giảm hô hấp đặc biệt hô hấp vơ hiệu đến mức tối thiểu nơng sản quan, phận sống nên cần hô hấp, hô hấp lại tiêu hao chất hữu cơ, giảm khối lượng chất lượng nông sản phẩm → Cần khống chế hơ hấp q trình bảo quản để thu hiệu bảo quản tốt Các biện pháp bảo quản nông sản sau thu hoạch Để giảm hô hấp nông phẩm đến mức tối thiểu cần có biện pháp khống chế nhân tổ ngoại cảnh ảnh hưởng đến hô hấp a) Khống chế độ ẩm nông phẩm Nguyên tắc: Do hô hấp làm tăng độ ẩm nông phẩm Hô hấp sản sinh nước Nước tích tụ lại làm tăng độ ẩm nông phẩm Khi độ ẩm tăng hơ hấp lại tăng vi sinh vật hoạt động mạnh Biện pháp: - Với loại hạt: phải phơi khô hạt đạt độ ẩm hạt nhỏ độ ẩm tới hạn, khoảng 10 - 13% Với độ ẩm cường độ hơ hấp khơng đáng kể bảo quản an tồn kho nơng phẩm Vì hơ hấp sản sinh nước làm độ ẩm hạt tăng lên nên phải phơi lại hạt để đưa độ ẩm độ ẩm an toàn - Với loại rau, hoa quả: giữ chúng điều kiện độ ẩm gần bão hòa tưới phun nước Nếu độ ẩm giảm hơ hấp vơ hiệu chúng lại tăng lên Đối với rau hoa cần hạn chế bị héo b) Khống chế nhiệt độ Nguyên tắc: Do hô hấp làm tăng nhiệt độ nông sản phẩm Hô hấp sản sinh nhiệt tự làm tăng nhiệt độ khối nông sản, gọi tượng tự nhiệt Nhiệt độ tăng kích thích hơ hấp hoạt động phân hủy vi sinh vật nguyên nhân “tự thiêu” sản phẩm Biện pháp: Bảo quản kho lạnh (tủ lạnh) biện pháp bảo quản tiên tiến ngày ứng dụng nhiều Ở kho lạnh, nơng sản bảo quản thời gian dài hơ hấp giảm hoạt động vi sinh vật giảm Khi giảm nhiệt độ hơ hấp giảm nên người ta sử dụng nhiệt độ thấp để bảo quản nông sản phẩm Tuy nhiên tùy loại nông phẩm mà ta bảo quản nhiệt độ khác Ví dụ: khoai tây (4 độ C), bắp cải (1 độ C), cam chanh (6 độ C) → Cần nghiên cứu cho loại nông phẩm để xác định nhiệt độ tối ưu cho việc bảo quản chúng - Với loại hạt, củ để giống: bảo quản nhiệt độ thấp cịn có hiệu ứng thứ hai quan trọng chúng xuân hóa, Khi đem gieo trồng vụ sau chúng rút ngắn thời gian sinh trưởng, hoa sớm, sinh trưởng tốt… Ví dụ 1: Việc xử lý lạnh cho củ giống hoa loa kèn rút ngắn thời gian sinh trưởng, hoa sớm trái vụ (vào dịp tết m dịch dương lịch) làm tăng hiệu kinh tế Ví dụ 2: Củ giống khoai tây bảo quản nhiệt độ thấp có sức sống mạnh hơn, trẻ sinh lý vụ sau cho khả sinh trưởng tốt suất cao - Với loại rau, hoa quả: nên bảo quản ngăn mát tủ lạnh 1-4 độ C c) Khống chế thành phần khí mơi trường bảo quản Nguyên tắc: Do hô hấp làm thay đổi thành phần khí mơi trường bảo quản (Oxi giảm CO2 tăng lên) Nếu hàm lượng Oxi giảm mức CO2 tăng lên nhiều môi trường bảo quản hơ hấp chuyển sang yếm khín→ phân hủy nhanh chóng chất hữu nơng phẩm - Với loại hạt khô: việc ức chế hơ hấp khơng gây tác hại cường độ hơ hấp chúng thấp, thiếu Oxi điều kiện độ ẩm hạt tăng hơ hấp yếm khí làm giảm nhanh chóng sức sống khả nảy mầm hạt - Với rau, hoa, quả: tăng nồng độ CO2 giảm hàm lượng Oxi làm giảm đáng kể hơ hấp chúng, đồng thời ngăn ngừa vi sinh vật xâm nhập phát triển nên thuận lợi cho trình bảo quản chúng - Ngoài ra, giới hạn ảnh hưởng nồng độ CO2 O2 thay đổi theo đối tượng bảo quản Ví dụ: Trường hợp thiếu O2 thừa CO2 tốt cho cà rốt, cịn bắp cải, khoai tây tốt để O2 xâm nhập tự do; chưa chín thiếu O2 ảnh hưởng nhiều đến chín sau thu hoạch Biện pháp khống chế thành phần khí mơi trường bảo quản: - Bảo quản kín túi polyetylen hay chum, vại sành, sứ có hiệu tốt tăng CO2 giảm O2 khống chế thể tích bảo quản nên làm giảm hơ hấp tiêu hao chất hữu Bảo quản kín thường sử dụng nhiều bảo quản loại nông phẩm gàu protein chất béo, có hệ số hơ hấp