bài giảng công nghệ tế bào chương 1 sinh học tế bào

Bài giảng: Công Nghệ Tế Bào Khoa: Công nghệ sinh học – môi trường Th.s Vưu Ngọc Dung Chương SINH HỌC TẾ BÀO Cấu trúc tế bào Năng lượng trao đổi chất Hô hấp tế bào Sự quang hợp TLTK: Sinh học đại cương (tập 1), Nguyễn Đức Lượng Cấu trúc tế bào • Tế bào nhân nguyên thuỷ : vi khuẩn (bacteria) vi khuẩn lam (cyamobactena) • Kích thước: 0,5 - 3µm, thiếu màng nhân, thiếu bào quan như: lục lạp, thể lyzosom, phức hệ Golgi • Thơng tin di truyền nhiễm sắc thể gồm mạch xoắn kép DNA dạng vịng, nhiễm sắc thể khơng chứa protide kiềm, thiếu máy phân bào hạch nhân • • Vách tế bào bao phía ngồi màng sinh chất tạo khung cứng vững cho tế bàobảo vệ cố định hình dạng tế bào, chống chịu tác nhân bất lợi áp suất thẩm thấu mơi trường bên ngồi • Độ vững vách tế bào có nhờ tính chất peptidoglucan (cịn gọi murein) có procaryote • Peptidoglucan cấu tạo từ hai loại đường gắn với peptid ngắn gồm hai acid amin Các đường peptid kết nối với  đại phân tử bao bọc màng tế bào • Phản ứng nhuộm màu violet  phân biệt vi khuẩn: Gram dương Gram âm  Vách tế bào vi khuẩn Gram dương dày (như Streptococus), gồm peptidoglucan  Vách tế bào Gram âm (như E.coli) gồm lớp: màng tế bào, peptidoglucan lớp dày gồm lipoprotein liposaccharide tạo phức hợp lipopolysaccharide • Dưới vách tế bào màng sinh chất bao bọc tế bào chất • Mesosome cấu trúc màng tế bào xếp thành nhiều nếp nhăn, lõm sâu vào khối tế bào chất Có thể nơi gắn DNA vào màng • Trong ngun sinh chất có vùng tương tự nhân gọi nucleotide • Bộ gen chứa phân tử DNA lớn, vòng tròn, trơn  DNA procaryote mang gen xếp theo đường thẳng xác định đặc tính di truyền hoạt tính thơng thường gọi nhiễm sắc thể  Tế bào procaryote có phân tử DNA nhỏ độc lập gọi plasmid (có dạng vịng trịn) • Ribosome nằm tế bào chất  tổng hợp protein Các quang hệ thống thu nhận lượng Chu trình Calvin Cố định CO2 • 1948 - 1954, Calvin Benson dùng đồng vị phóng xạ C14 gắn vào CO2 để tiến hành nghiên cứu đường đồng hố CO2 pha tối quang hợp • Sản phẩm tạo q trình đồng hố CO2 hợp chất có nguyên tử cacbon - APG (acid photpho – glyceric) hay gọi chu trình C3 • Để tạo C3 từ CO2 cần chất tiếp nhận CO2 hợp chất có nguyên tử C- Ribulozo 1,5 diphotphat • Q trình biến đổi CO2 thực theo chu trình khép kín, gọi chu trình Calvin (hay chu trình C3) Kết chung chu trình: 6CO2 +12H2O +18ATP +12NADPH2 → C6H12O6 +12NADP + 18ADP + 18H3PO4 • Sản phẩm chu trình Calvin C6H12O6 • C6H12O6 tinh bột hợp chất hữu khác • Có thể nói chất hữu có tạo từ quang hợp Quang hô hấp - Quang hô hấp đồng biến với ánh sáng >< hô hấp tối không chịu ảnh hưởng ánh sáng - Quang hô hấp giảm nồng độ oxy thấp (< 2%), nồng độ oxy cao, quang hô hấp mạnh đạt cực đại nồng độ O2 100% - Tăng hàm lượng CO2 gây ức chế quang hơ hấp, cịn hàm lượng CO2 cao ảnh hưởng đến hô hấp tối - Quang hô hấp nhạy cảm với nhiệt độ hô hấp tối 59 Quang hợp thực vật C4 thực vật CAM Chu trình Hatch – Slack • Năm 1943, Cacvanho nghiên cứu lục lạp mía thấy cấu trúc không đồng lục lạp nhiều khác • Năm 1963, Tacchepski Cacpilop tìm thấy sản phẩm pha tối quang hợp khơng phải APG chu trình C3 mà hợp chất có nguyên tử cacbon acid malic • Đến năm 1966, Hatch Slack xác định chế đồng hoá CO2 đặc trưng số mầm mía, ngơ, kê xảy theo chu trình khác với chu trình C3 Đó chu trình Hatch-Slack hay chu trình C4 • Chu trình C4 xảy nhóm thực vật mầm, có cấu tạo số hoạt động sinh lý đặc trưng - Ở tế bào thịt lá, xảy giai đoạn cacboxyl hoá APEP (acid photpho enol pyruvic) tạo nên acid oxalo acetic, sau bị khử thành acid malic - Acid malic linh động, có tính thấm cao với màng tế bào nên dễ dàng chuyển từ tế bào mezophyll vào tế bào bao bó mạch để tiếp tục biến đổi giai đoạn hai - Ở tế bào bao bó mạch, acid malic bị decacboxyl hoá để tạo acid pyruvic CO2 - CO2 tạo (CO2 nội bào) ribulozo 1,5 diphotphat tiếp nhận để thực chu trình Calvin Qua chu trình Calvin, C6H12O6 tạo Chu trình CAM (Casulaceae Acids Metabolism) • Nhóm thực vật đồng hoá CO2 qua hai giai đoạn: - Gđ1: APEP Cacboxyl hóa acid oxalo acetic acid malic  Xảy vào ban đêm khí khổng mở, CO2 khuyếch tán qua khí khổng tế bào q trình cacboxyl hoá - Gđ 2: decacboxyl hoá acid malic  Acid malic tích lũy vào ban đêm, ban ngày bị decacboxyl hố để tạo CO2và acid pyruvic CO2 chu trình Calvin C6H12O6 ☻Q trình đồng hố CO2 phức tạp theo nhiều đường khác Chu trình Calvin đường tạo sản phẩm sơ cấp quang hợp C6H12O6 Các yếu ảnh hưởng đến quang hợp - Cường độ ánh sáng Nhiệt độ CO2 Nước… Vai trị- ý nghĩa q trình quang hợp  Chuyển hoá lượng ánh sáng thành lượng hoá học dự trữ thể  Nhờ hơ hấp, lượng hố học chuyển hố thành ATP cung cấp cho hoạt động sống thể  Quang hợp tổng hợp chất hữu để xây dựng nên thể làm nguyên liệu cho hoạt động sống  Ý nghĩa định tồn sinh giới: thực vật đóng vai trò sinh vật sản xuất làm nhiệm vụ cung cấp nguồn vật chất lượng cho nhóm sinh vật khác  Đối với người: Quang hợp cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, lương thực, thực phẩm, dược phẩm  Quang hợp cịn có ý nghĩa lớn lao với mơi trường: Nhờ có quang hợp mà tỷ lệ CO2/O2 khơng khí ổn định  sống trì  Nếu khơng có quang hợp lượng CO2 khổng lồ thải hàng ngày qua hoạt động sống sinh vật (hô hấp, thối rữa ), hoạt động ngành công nghiệp, đốt cháy  lượng CO2 khí tăng  tượng hiệu ứng lồng kính thảm hoạ môi trường 10 Mối quan hệ biến dưỡng quang hợp hô hấp So sánh quang hợp hô hấp thực vật Quang hợp Chức Năng lượng dự trữ Hô hấp Năng lượng giải phóng Bào quan Lục lạp Ti thể Chất tham gia phản ứng Sản phẩm CO2 H2O C6H12O6 O2 C6H12O6 O2 CO2 H2O Phương trình p.ứ 6CO2 + 6H2O light> C6H12O6 + 6O2 6O2 + C6H12O6  6CO2 +6H2O + energy .. .Chương SINH HỌC TẾ BÀO Cấu trúc tế bào Năng lượng trao đổi chất Hô hấp tế bào Sự quang hợp TLTK: Sinh học đại cương (tập 1) , Nguyễn Đức Lượng Cấu trúc tế bào • Tế bào nhân nguyên... Vách tế bào bao phía ngồi màng sinh chất tạo khung cứng vững cho tế bào? ??bảo vệ cố định hình dạng tế bào, chống chịu tác nhân bất lợi áp suất thẩm thấu mơi trường bên ngồi • Độ vững vách tế bào. .. lớp: màng tế bào, peptidoglucan lớp dày gồm lipoprotein liposaccharide tạo phức hợp lipopolysaccharide • Dưới vách tế bào màng sinh chất bao bọc tế bào chất • Mesosome cấu trúc màng tế bào xếp