Ở Thực vật, qua quá trình hô hấp sáng, các phân tử hữu cơ bị oxi hóa đến CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng và một phần năng lượng đó được tích luỹ trong ATP. C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O + năng lượng (nhiệt + ATP).
ĐỒNG TIỀN NĂNG LƯỢNG GVHD: Nhóm 1: PGS TS Nguyễn Bá Lộc 1.Nguyễn Thị Kiều Oanh 2.Hoàng Tỉnh VI 3.Võ Thị Quốc Quyên 4.Lê Thị Thanh Quỳnh MỞ ĐẦU Ở Thực vật, qua q trình hơ hấp sáng, phân tử hữu bị oxi hóa đến CO2 và H2O, đồng thời giải phóng lượng phần lượng tích luỹ ATP ATP ĐỒNG TIỀN NĂNG LƯỢNG Năng lượng Cấu trúc Vai trò NỘI DUNG I – Cấu trúc phân tử ATP Cấu trúc ATP (Adenosin – 5’ – triphosphate) Cấu trúc gồm thành phần chính: Base chứa N adenine Đường pentose ribose 3 gốc phosphate nằm thẳng hàng với (đây nguồn gốc lượng) => tạo bẻ gãy liên kết cao O ~ P (kí hiệu “~” phân biệt với kiểu liên kết khác) I – Cấu trúc phân tử ATP Vì gọi LK cao năng? Khi thủy phân hai lk cao phân tử giải phóng lượng 8-12 kcal/mol > kcal/mol (mức cao thủy phân lk bình thường) Nhưng thấp so với nặng lượng dùng để tổng hợp – 12 kcal/mol lý thuyết Thực tế môi trường sinh lý thể, ATP tạo thành ADP H 3PO4 giải phóng lượng lên đến 14.6 kcal/mol I – Cấu trúc phân tử ATP ATP tham gia nhiều phản ứng? Nói mức độ phản ứng chất => sở quan trọng tương quan e- quanh nguyên tử chất hay nói rõ điện tích => nhóm phosphate (hay nguồn lượng ATP) có cấu trúc điện tích nảo ? - 0.821 - 0.805 +0.204 - 0.821 - 0.805 - 0.089 + 0.204 +0.208 - 0.809 Sự phân phối điện tích khác tạo cho ATP có khả tham gia vào phản ứng trao đổi chất lượng khác hệ thống sinh học I – Cấu trúc phân tử ATP Kiến trúc điện tích phân tử ATP II Năng lượng phân tử ATP 2.1 Năng lượng liên kết cao phân tử ATP Adenosin Triphosphat ATP Liên kết thường Liên kết cao Khi thủy phân liên kết cao phân tử ATP thu khoảng 12 kcal/mol Thủy phân liên kết esterphosphat – kcal/mol II Năng lượng phân tử ATP 2.1 Năng lượng liên kết cao phân tử ATP Ở pH = 7,0, thủy phân liên kết phosphat cuối ATP 7,80 kcal/mol 7,80 kcal/mol Ở pH = 7,0, thủy phân liên kết phosphat ATP 9,40 kcal/mol 9,40 kcal/mol II Năng lượng phân tử ATP 2.2 Một số nhân tố ảnh hưởng lượng thủy phân ATP Ảnh hưởng cấu trúc - Hàm lượng lượng tự liên kết cao ATP cao cấu trúc anhydrid chúng định có liên quan đến cộng hưởng cạnh tranh Bộ khung cộng hưởng phân tử ATP II Năng lượng phân tử ATP 2.2 Một số nhân tố ảnh hưởng lượng thủy phân ATP * Ảnh hưởng cấu trúc - Trong ATP ADP có nhóm phosphat tương ứng dạng cộng hưởng anhydrid Những liên kết chúng bền vững nhờ tác dụng lượng cộng hưởng Phụ thuộc vào kiến trúc điện tử lan cận - Ngoài ra, điện tích âm nằm gần phân tử ATP làm góp phần tăng tính cộng hưởng Làm cho lượng thủy phân trở thành giá trị âm lớn lơn II Năng lượng phân tử ATP 2.2 Một số nhân tố ảnh hưởng lượng thủy phân ATP Ảnh hưởng giá trị pH môi trường - Năng lượng tự thủy phân ATP tăng tỉ lệ thuận với tăng giá trị pH môi trường + pH = HATP3- + H2O HADP2- + H2PO4- + pH > ATP4- + H2O ADP3- + HPO42- + H+ Ở pH = proton khơng giải phóng, pH>7 có Dẫn đến tạo điều kiện tham gia vào lượng hóa giải: pH=7 có độ lớn – 1,7 kJ/mol pH=8 -6 kJ/mol Vì vậy: Thủy phân ATP pH = có G0 = - 32,7 kJ/mol pH = có G0 = - 34,4 kJ/mol pH = có G0 = - 38,7 kJ/mol II Năng lượng phân tử ATP 2.2 Một số nhân tố ảnh hưởng lượng thủy phân ATP Ảnh hưởng nồng độ ion Mg2+ - Các ion khác ATP, ADP phosphat tạo thành phản ứng thuận nghịch với phức hợp ion Mg2+ , chúng có lực khác Tính bền vững phức hợp thay đổi theo giá trị pH Như vậy, nồng độ ion Mg2+ giá trị pH có mối tương quan hiệu phức tạp với G0 thủy phân ATP II Năng lượng phân tử ATP 2.2 Một số nhân tố ảnh hưởng lượng thủy phân ATP Ảnh hưởng nồng độ ATP, ADP phosphat tế bào - Nồng độ ATP, ADP phosphat tế bào không đạt nồng độ tiêu chuẩn Trong điều kiện tế bào nguyên vẹn lượng tự thủy phân ATP có G0 = - 60 kJ/mol III Vai trò ATP III Vai trò ATP - ATP chất chế biến vận chuyển lượng Nó tạo thành trình phân giải chất khác oxy hóa chất ty thể, đường phân lên men - ATP cung cấp lượng cần thiết để tổng hợp hàng ngàn loại đại phân tử sinh học cần thiết cho tồn tế bào DNA, RNA, protein … - ATP cung cấp lượng cho trình co cơ, hoạt động nhiễm sắc thể cấu trúc sợi - Hoạt hóa axit amin, axit béo, nucleotid trog trình tổng hợp phân giải chất III Vai trò ATP Nhiều phản ứng tế bào thu nhiệt, khó diễn hồn tồn khơng có giúp đỡ từ bên ngồi Một vai trò ATP hướng phản ứng nói xảy triệt để ATP phân tử cao nghĩa bị thuỷ phân hoàn toàn thành ADP Pi với ∆Go’ khoảng -7,3kcal/mol ATP + H2O ADP + Pi III Vai trò ATP - ATP tác nhân liên kết: Việc sử dụng ATP để tạo thành phản ứng nội thuận lợi ATP tạo thành phản ứng ngoại năng, sau dùng để hướng dẫn phản ứng nội III Vai trò ATP Một tế bào hoạt động trao đổi chất mạnh cần tới triệu phân tử ATP giây Trong vòng phút sau tổng hợp, phân tử ATP sử dụng Khi trạng thái nghỉ ngơi, trung bình người vịng ngày sản sinh phân hủy tới 40kg ATP Người ta ước tính tế bào giây tổng hợp phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP Như ATP thích hợp lý tưởng vai trò đồng tiền lượng ATP tạo thành trình hấp thu sản sinh lượng quang hợp, lên men hô hấp hiếu khí Đứng kinh tế tế bào phân giải ATP thải nhiệt liên kết với phản ứng thu nhiệt khác giúp cho phản ứng hồn thành Nói cách khác ATP liên kết phản ứng sinh lượng với phản ứng sử dụng lượng