Chương II Năng lượng học tế bào PowerPoint® Lecture Presentations for Biology Eighth Edition Neil Campbell and Jane Reece Lectures by Chris Romero, updated by Erin Barley with contributions from Joan Sharp Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings I Một số thuật ngữ lượng • Năng lượng (energy (E) ): Khả biến đổi vật chất • Thế (potential energy): Năng lượng tích trữ (trong liên kết hóa học) • Động (free energy): Năng lượng sử dụng để tạo thay đổi (tạo phản ứng hóa học) • Năng lượng hoạt hóa (activation energy (Ea)): Năng lượng cần thiết để vật chất đạt đến trạng thái hoạt hóa biến đổi II Năng lượng III Phản ứng hóa học • Là q trình chuyển đổi vật chất • Các liên kết hóa học chất phản ứng thay đổi tạo chất (sản phẩm) III Phản ứng hóa học • Q trình ln kèm theo thay đổi lượng tuân theo định luật bảo tồn lượng III Phản ứng hóa học • Để phản ứng hóa học xảy ra, vật chất cần phải cung cấp lượng để đạt đến trạng thái hoạt hóa • Năng lượng gọi lượng hoạt hóa (Ea) III Phản ứng hóa học Định nghĩa enzyme § Enzyme chất xúc tác sinh học có chất protein (có cấu trúc khơng gian) § Enzyme giúp tăng tốc độ phản ứng cách giảm lượng hoạt hóa mà không ảnh hưởng đến chất phản ứng Tên enzyme = Tên chất/phản ứng + -ASE Ví dụ: Lactase, Pyruvate decarboxylase Decarboxylase tách/thêm nhóm COODehydrogenase tách/thêm ion H+ eKinase tách thêm nhóm Phosphate Synthase/synthetase: tổng hợp Định nghĩa enzyme Energy Ea Cơ chất H2O2 ΔH Sản phẩm H2O + O2 Định nghĩa enzyme Energy Ea Cơ chất H2O2 ΔH Sản phẩm H2O + O2 Q trình oxy hố phosphoryl hố (Q trình chuyển điện tử) § Năng lượng giải phóng electron sử dụng để chuyển ion H+ từ chất ti thể khoảng màng ti thể tạo gradient H+ di chuyển H+ từ khoảng màng qua kênh màng (ATP synthase) vào màng ATP tạo 65 Fig 9-13 NADH 50 e– NAD+ FADH2 e– Free energy (G) relative to O2 (kcal/mol) 40 FMN Ι FAD Multiprotein complexes FAD Fe•S ΙΙ Fe•S Q ΙΙΙ Cyt b 30 Fe•S Cyt c1 IV Cyt c Cyt a 20 10 Cyt a3 e– (from NADH or FADH2) H+ + 1/2 O2 H2O Fig 9-14 INTERMEMBRANE SPACE H+ Stator Rotor Internal rod Catalytic knob ADP + P i ATP MITOCHONDRIAL MATRIX Tổng lượng trình hơ hấp hiếu khí § Glucose → NADH, FADH2 → chuỗi chuyền điện tử → lượng chuyển ion H+ chiều gradient H+ → ATP § Khoảng 40% lượng hóa học phân tử glucose chuyển thành ATP q trình hơ hấp hiếu khí (38 ATP) Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Fig 9-17 Electron shuttles span membrane CYTOSOL NADH Glycolysis Glucose Pyruvate MITOCHONDRION NADH or FADH2 NADH NADH Acetyl CoA + ATP Citric acid cycle + ATP Maximum per glucose: About 36 or 38 ATP FADH2 Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis + about 32 or 34 ATP Lên men 70 Lên men • Xảy khơng có O2 • Trong q trình pyruvate tham gia vào q trình lên men Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Phân loại vi sinh vật dựa nhu cầu oxy § Sinh vật kị khí bắt buộc Các sinh vật thực hô hấp kị khí lên men khơng sống mơi trường có O2 § Sinh vật kị khí khơng bắt buộc Sinh vật thực hơ hấp kị khí, lên men hơ hấp hiếu khí Ví dụ: nấm men Hơ hấp hiếu khí vs Hơ hấp kị khí vs Lên men § Hơ hấp hiếu khí: điện tử chuyển đến O2 § Sự hơ hấp kị khí: điện tử chuyển đến chất nhận hữu § Lên men: khơng có chuyển điện tửà khơng tạo ATP Sự lên men § Glycolysis sản phẩm lên men § Lên men rượu § Lên men acid lactic Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Lên men rượu • Pyruvate chuyển thành ethanol giải phóng CO2 Fig 9-18a ADP + P i Glucose ATP Glycolysis Pyruvate NAD+ Ethanol (a) Alcohol fermentation NADH + H+ CO2 Acetaldehyde Lên men acid lactic § Pyruvate bị khử tạo thành acid lactic, trình lên men không tạo CO2 Fig 9-18b ADP + P i Glucose ATP Glycolysis NAD+ Lactate (b) Lactic acid fermentation NADH + H+ Pyruvate Fig 9-19 Glucose CYTOSOL Glycolysis Pyruvate No O2 present: Fermentation O2 present: Aerobic cellular respiration MITOCHONDRION Ethanol or lactate Acetyl CoA Citric acid cycle