sinh li hoc

MÔN: CHỦ ĐỀ: CON ĐƯỜNG PENTOZƠPHOTPHAT, CON ĐƯỜNG LÊN MEN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÔ HẤP Trường: Đại học Đồng Tháp Khoa: Sinh học Lớp: CĐSSH08A GVHD: võ Thị Phượng Nhóm SVTH: Nhóm 3 DANH SÁCH NHÓM 3 Đào Trọng Điều Trần Thị Thu Trang Lý Thị Tho Lê Khắc Trung Trần Thị Thúy Vân Trần Thị Nguyên Đoàn Cẩm Lài Phạm Trúc Phương Nguyễn Xuân Thủ Nguyễn Hoài Linh Trần Văn Vinh 1. Con đường pentozophotphat: Trong cơ thể sinh vật, sự phân giải glucozo đến sản phẩm cuối cùng là CO 2 và H 2 O còn theo con đường oxy hóa trực tiếp glucoza tạo ra dehydrogenaza khử NADPH và Ribozo-5-phosphat.Con đường này diễn ra chủ yếu ở mô gan, mô mỡ, mô lá, nơi thực hiện phản ứng tối của quá trình quang hợp. Nét đặc trưng của chu trình này là 6 phân tử hexose tham gia vào chuỗi chuyển hóa thì 5 hân tử được tái sinh, chỉ có 1 phân tử được oxy hóa theo phương trình thông thường của hô hấp: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → CO 2 + H 2 O + 2870KJ Con đường pentozophotphat gồm 2 pha chính là pha oxy hóa và pha không oxy hóa. a. Pha oxy hóa: Phân giải glucozo-6-phosphat thành ribulozo-5- phosphat và 2 NADPH, gồm 3 phản ứng: - Oxy hóa glucozo-6-phosphat thành 6- phosphogluconolacton và NADPH dưới tác dụng của glucozo-6-phosphat dehydrogenaza . - Thủy phân 6- phosphogluconolacton thành 6- phosphogluconat - Khử cacboxyl hóa oxy hóa: 6- phosphogluconat cacboxyl hóa thành ribulozo-5- phosphat và NADPH. O OH OH H OH OH PO 3 -2 - O - CH 2 α - D- glucozo - 6 - phosphat Glucozo - 6 - phosphat dehydrogenaza NADP + NADPH + H + 6 - phosphat - D - glucono - δ - lacton O OH H OH OH PO 3 -2 - O - CH 2 O Glutonolactonaza H + H 2 O 6 - phosphat - D - gluconat COOH C C C C CH 2 O - PO 3 2- H OH HO H H OH H OH 6- phosphogluconat dehyrogenaza 3 - xeto - 6 - phospho - D - gluconat NADP + NADPH + H + COO - C C C C CH 2 O - PO 3 2- H OH H OH H OH O CH 3 OH C C C CH 2 O - PO 3 2- H OH H OH O D - Ribulozo - 5 phosphat H + CO 2 Hình X.5: Con ñöôøng pentozo phosphat (pha oxy hoùa) Con đường pentozo phosphat (pha oxy hoá) b. Pha không oxy hóa: gồm các phản ứng biến đổi tương hỗ chuyển hóa các phân tử đường để tái tạo chất ban đầu là hexose-6-phosphat và khép kín chu trình - Đồng phân hóa ribulozo-5- phosphat thành ribozo-5- phosphat và xylulozo-5- phosphat dưới tác dụng của ribozo-5- phospho izomeraza và ribulozo-5- phosphat epimeraza. - Phản ứng biến đổi trung gian giữa các trioza, pentoza và hexoza dưới tác dụng của transxetolaza và transaldoza. - Phản ứng vận chuyển nhóm xeto của xylulozo-5-phosphat cho ribozo-5- phospho tạo thành sedoheptulozo-7-phosphat và glyceraldehit-3-phosphat dưới tác dụng của transxetolaza. - Phản ứng vận chuyển 1 phân tử 3C của sedoheptulozo-7-phosphat cho glyceraldehit-3-phosphat tạo thành fructozo-6-phosphat và erytrozo - 4- phosphat dưới tác dụng của transaldoza. - Phản ứng vận chuyển nhóm xeto thứ 2 của xylulozo-5-phosphat cho glyceraldehit-3-phosphat dưới tác dụng của transxetolaza Như vậy pha không oxy hóa đã sinh tổng hợp được ribozo-5- phosphat, glyceraldehit-3-phosphat và fructozo-6-phosphat  Về mặt năng lượng: chu trình pentozophotphat tạo ra 12 NADP → qua chuỗi hô hấp → 36 ATP( 3ATP + 12 = 36ATP) chu trình sử dụng 1ATP để hoạt hóa glucozo → glucozo 6 photphat Như vậy khi phân hủy 1 glucozoqua chu trình pentozo photphat → cho cơ thể 35ATP gần tương đương với năng lượng tích lũy được trong đường phân và chu trình Krebs.  Ý nghĩa: - Đây là quá trình phân hủy triệt để C 6 H 12 O 6 thay cho con đường đường phân – chu trình Krebs - Năng lương do chu trình cung cấp tương đương con đường đường phân – chu trình Krebs nên góp phần quan trọng trong việc tạo năng lượng cho cơ thể hoạt động - chu trình pentozo – photphat tạo ra nhiều sản phẩm trung gian quan trọng, đó là các đường phosphat - Những sản phẩm trung gian này làm cơ chất cho nhiều chu trình trao đổi chất khác của cơ thể thực vật, đặc biệt là chu trình Calvin trong quang hợp - Chu trình calvin và chu trinh pentozo photphat có nhiều cơ chất giống nhau nên sản phẩm trung gian của con đường này có thể lôi kéo sang làm cơ chất cho con đường kia. Ngoài ra các sản phẩm trung gian của pentozo- photphat còn tham gia tổng hợp các hợp chất thứ cấp( từ C 4 tổng hợp cumarin, lisulin, axit benzoic, plavonic…), 1 số axit amin( tyrozin…) 2. Con đường lên men Theo sơ đồ hô hấp thì sư lên men la 1 nhánh sau giai đoạn đường phân trong điều kiện yếm khí. Nó phản ánh phương thức khai thác năng lượng theo bậc tiến hóa thấp. chính vì vậy mà sinh vật bậc cao( có ti thể) cũng có khả năng khai thác năng lượng bằng cách lên men trong điều kiện cần thiết Có 2 hướng len men có thê xảy ra trong cây là: 2.1. Lên men rượu etylic Dưới tác dụng của enzym decacboxylaza, axit pyruvic sẽ bị khử cacboxin hóa giải phóng khí cacbonic và aldehytacetic. Phản ứng xảy ra như sau: OCH 3 + CO 2 C OC OH OCH 3 C H decacboxylaza Nhờ có NADH 2 aldehyt acetic bị khử thành rượu: C OCH 3 H 2 H NAD NADH 2 OCH 3 C H Sản phẩm cuối cùng của lên men rượu là rượu ethylic và khí CO 2 . 2.2. Lên men axit lactic Sự lên men lactic tiến hành bởi các vi khuẩn lactic (lúc muối dưa, làm sữa chua, làm tương…) Axit pyruvic bị khử trực tiếp bởi NADH 2 dưới tác dụng của enzym dehydrogenaza tạo axit lactic. CH 3 COCOOH CH 3 CHOHCOOH NADH 2 NAD 3. Các nhân tố ảnh hưởng tới hô hấp Hô hấp là quá trinh sinh lí trung tâm của mọi con đường trao đổi chất và năng lượng trong tế bào và cơ thể. Chính vì vậy nó chịu tác động của nhiều yếu tố nội tại và môi trường. mức độ tác động đó thường được đánh giá bằng những đại lượng đặc trưng cho quá trình hô hấp như cường độ hô hấp, hệ số hô hấp, hoạt độ của enzym hô hấp …. Có rất nhiều yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của sinh vật nói chung và thực vật nói riêng. Các yếu tố đó là nhiệt độ, oxy, cacbonic, nước, khoáng, ánh sáng Việc nghiên cứu các yếu tố này đặc biệt có ý nghĩa đối với chế độ hô hấp của hạt giống (khi bảo quản và khi ủ mầm), chế độ hô hấp của rau quả tươi, của cây ươm, cành chiết, sự ra hoa kết trái, sự ngủ nghỉ của mầm chồi… 3.1 Các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hô hấp thực vật a. Nhiệt độ Hô hấp bao gồm các phản ứng hóa sinh dưới sự xúc tác của các enzym. Vì vậy hô hấp cũng tuân theo quy tắc của Van Hoft là hệ số nhiệt độ của phản ứng bằng 2. Tuy nhiên, thực vật là cơ thể sống nên quy tắc Van Hoft chỉ đúng trong 1 giới hạn nhất định (0-40 o C). Vượt quá giới hạn đó thì hô hấp không bình thường nữa vì nguyên sinh chất dễ bị biến tính … Giới hạn nhiệt độ của hô hấp : sự phụ thuộc của cường độ hhoo hấp với nhiệt độ có thể biểu diễn bằng đường cong của 1 đỉnh cực đại. Nhiệt độ tối thấp : nhiệt độ thấp nhất mà cây bắt đầu có biểu hiện hô hấp khoảng -10 o C - 0 o C tuỳ theo loài và vùng sinh thái mà nó sống. Thậm chí 1 số thực vật vùng hàn đới như thông lá nhọn có thể hô hấp ở 25 o C Nhiệt độ tối ưu : nhiệt độ tối ưu ngắn hạn thực nghiệm là khoảng 40 o C trong thí nghiệm dài ngày nhiệt độ tối uuw là 35 o C. Nên nhiệt độ 40 o C là nhiệt độ ưu giả tạo vì duy trì lâu cây sẽ suy kiệt vì bị tổn thương Nhiệt độ tối cao : cho hô hấp ở đa số thực vật khoảng 45 o C - 55 o C. Ở nhiệt độ tối cao thì protein bị biến tính, cấu trúc chất nguyên sinh bị phá hủy và cây chết. Tuy nhiên, các thực vật chống chịu nóng có thể thích nghi được khi nhiệt độ tăng cao, như một số vi khuẩn và tảo chịu nóng có thể sống ở suối nước nóng 60 o C – 80 o C b. Thành phần khí môi trường  Hàm lượng oxy: - Oxy là nguyên tố hóa học phát hiện 1774, tồn tại ở dạng phân tử oxy tự do trong không khí chiếm 20,95% thể tích. Đó là yếu tố quan trọng được coi là dưỡng khí đối với đời sống sinh vật. - Oxy rất cần cho hô hấp hiếu khí. Nó là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi hô hấp của tế bào. Nếu thiếu oxi quá trình hô hấp sẽ bị ngưng trệ. Nhiều nghiên cứu cho thấy, sự giảm hàm lượng oxi trong không khí tới 5% thì hô hấp hiếu khí bị ức chế nhưng sự thải CO 2 lại tăng lên do hô hấp yếm khí. Hiện tượng đó được gọi là “hiệu ứng Pasteur” Trong trường hợp thiếu oxi, lên men bia hô hấp theo cơ chế lên men rượu và do đó thải nhiều khí CO 2 hơn.  Hàm lượng CO 2 Khí CO 2 trong không khí với tỉ lệ 0,03% thể tích. Nó có trong nước và ở trong đất dưới dạng HCO 3 - với nòng độ 83mg/l. Dạng CaCO 3 có yrong đát và nước dễ biến thành bicacbonat theo phản ứng: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3 ) 2 → Ca 2 + 2HCO 3 - CO 2 cos trong dung dịch đất, nước ở dạng MgCO 3 ,KHCO 3 , NaHCO 3 , cây thủy sinh và rể cây nhận CO 2 dưới dạng ion hòa tan chủ là HCO 3 - Khí CO 2 là sản phẩm cuối cùng của hô hấp yếm khí cũng hư hô hấp hiếu khí và lên men Đại bộ phận khí CO 2 trong hô hấp được thải ra không khí nhờ dòng nước qua các bó mạch qua các lỗ khí, xoang hô hấp ở lá, ở thân cành Hàm lượng CO 2 cao kìm hãm hô hấp có thể do 3 nguyên nhân  Tác dụng làm ếu khả năng chông chịu của cơ thể  Là giảm hoạt tính của hành loạt enzym hô hấp  Gây ra sự đóng các khí khổng, O 2 khó xâm nhập vào cơ thể và thông qua sự biến đổi độ pHcuar tế bào bộ máy khí khổng ảnh hưởng gián tiếp đến hô hấp Chính vì vậy mà ta dùng CO 2 để ức chế hô hấp hoa quả rau tươi khi bảo quản hoặc ức chế hô hấp của hạt giống  Hàm lương nước + Vai trò của nước: Nước là dung môi là môi trương cho các phản ứng hóa sinh xảy ra trong hô hấp Nước tham gia trực tiếp vào việc oxy hóa nguyên liệu hô hấp. Theo chu trình Krebs có 3 phân tử nước tham gia vào việc oxy hóa axit pyruvic Nước là yếu tố tự nhiên của môi trường. Nó là thành phần không thể thiếu của tế bào mô mô và cơ thể. Hàm lượng nước (hay độ ẩm nói chung) của môi trường đất, nước và không khí có ảnh hưởng nhiều mặt đến đời sống của thực vật đặc biệt là ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của thực vật. Trước hết nước của môi trường đảm bảo dinh dưỡng cho cây, thứ hai, nó tồn tại trong mô thực vật với hàm lượng cần thiết mang bản chất di truyền và thích nghi sinh thái. Vì vậy hàm lượng nước trong mô được coi là một chỉ số sinh lý của tế bào. Đối với quá trình hô hấp, nước không những là dung môi của các chất, là môi trường diễn ra các phản ứng chuyển hóa các chất, mà còn là nguyên liệu tham gia trực tiếp vào quá trình hô hấp (đóng vai trò oxy hóa nguyên liệu hô hấp) đồng thời cũng là sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp.  Vì vậy hàm lượng nươc trong mô ảnh hưởng trực tiếp đến hô hấp của chúng Mối quan hệ giữa hàm lượng nước và cường độ hô hấp của mô khá phức tạp và phụ thuộc vào các loại mô chức năng khác nhau. Các mô non mọng nước có đặc điểm cường độ hô hấp tăng khi mô bị héo (thiếu hụt nước). Một số loại mô khác có cường đô hô hấp tăng khi bắt đầu thiếu nước. Cây rêu có cường độ hô hấp không thay đổi khi mất nước tới 2/3 lượng nước tổng số.  Độ ẩm của mô Độ ẩm của mô ảnh hưởng đến hô hấp của hạt rõ rệt hơn cả. Các hạt khô không khí có hàm lượng nước từ 8-10% chỉ đủ để duy trì sự sống của phôi thì hô hấp rất yếu. Độ ẩm tăng lên 12-15% làm tăng cường độ hô hấp gấp 4-5lần. Nếu độ ẩm hạt đạt 30-35% thì cường độ hô hấp tăng lên ngàn nghìn lần. Ấm độ của mô mà ở đó xuất hiện nước tự do và hô hấp tăng mạnh gọi là ẩm độ tới hạn. Đa số các hạt ngũ cốc như lúa, ngô có ẩm độ tới ahn5 là 14,5-15,5%. Đối với các hạt có dầu, ẩm độ tới hạn là 8-9%. Do đó cần giữ hạt giống ở nơi khô mát thoáng khí để giữ sức sống cho phôi, vì nó còn phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ. Khi hạt chín, ẩm độ giảm dần và kéo theo hô hấp giảm, nhưng khi hạt khô dần, hô hấp tăng lên đến mức độ nhất định rồi mới giảm xuống. Khi hạt mất độ ẩm đột ngột hô hấp tăng nhanh, hiệu quả năng lượng thấp, là nguyên nhân làm hạt mất sức sống. Cần chú ý phơi hạt giống nơi nắng nhẹ và làm khô hạt dần dần. c. Chế độ dinh dưỡng khoáng [...]... điều tiết quá trình này thông qua các hệ enzym hô hấp d Ánh sáng Ánh sáng là nhân tố sinh thái vô cùng quan trọng Mọi sinh vật trên trái đất đều chịu tác động của ánh sáng với mức độ khác nhau Trong giới thực vật một số loài cây có hô hấp ánh sáng gọi là quang hợp Vai trò của ánh sáng : Làm tăng sự hình thành glicolic mà sự oxi hóa nhanh chất này sẽ làm tăng sự thải CO2 và hấp thụ O2 Ánh sáng có tác... trò tăng cường vận tốc của các phản ứng vận chuyển gốc photphat, đặc biệt tăng cường quá trình sử dụng ATP của tế bào Cung cấp đầy đủ kali có thể thúc đẩy quá trình phosphorin hóa oxy hóa và quá trình sử dụng năng lượng trong các phản ứng sinh tổng hợp Thiếu hụt kali có thể gây nên sự gián đoạn một phần nào đó của quá trình hô hấp, quá trình photphorin hóa oxy hóa và quá trình tổng hợp năng lượng kém... lại giữa cơ thể và môi trường, các phản ứng sinh lý và sinh hóa, nhất là quá trình hô hấp thường chịu ảnh hưởng sạu sắc bởi tác động của chúng Trước hết nhiều nguyên tố khoáng, nhất là các nguyên tố vi lượng đóng vai trò vận chuyển điện tử trong các hệ enzym oxy hóa khử của quá trình hô hấp như fe trong các xitocrom, catalase, peroxydase; Ca trong hệ enzym poliphenol oxidase, ascorbicoxudase… Khoa học... kháng độc cao, thường tăng lên trong mô bị thương, nhất là oxydase chứa Fe và oxydase chứa Cu Các poliphenoloxydase, peroxydase chống độc cao hơn ascocbin oxydase và xitocromoxydase Quá trình oxi hóa trong hô hấp giữ vai trò tự vệ còn phụ thuộc vào loài, giống cây Ví dụ, khi tiêm chất độc của penicillium italicum vào cây cam và chanh thì hô hấp ở cam hầu như không thay đổi, còn hô hấp ở chanh lại đột ngột... bóng Cây trên núi cao hô hấp mạnh hơn cây ở đầm lầy Quá trình hô hấp phụ thuộc vào tuổi, vào trạng thái sinh lí của mô, tế bào trong cơ thể thực vật Cây càng già, hô hấp càng giảm Các hoạt động cơ quan nào hoạt động mạnh hơn thì hô hấp mạnh hơn Ví dụ cường độ hô hấp của mô phân sinh, của cơ quan sinh sản (nhụy, nhị) cao hơn so với các mô khác hàng trăm lần Lá non cây bầu bí, ngô, cà chua có cường độ... phận cơ thể do gió bão, do người sản xuất chặt, đốn, tạo hình Tác động vật lí, hóa học do các tia độc, các chất độc tác động sinh học do các vi khuẩn, nấm gây bệnh, do các sâu bọ đục khoét làm tổ và khai thác thức ăn Khoa học nghiên cứu ảnh hưởng của các tác động này đến sự sinh trưởng, phát triển của cây, đến năng suất và chất lượng sản phẩm đã được chú ý từ lâu Song việc nghiên cứu ảnh hưởng các... hô hấp của các lát cắt khoai tây được hoạt hóa bởi kali, nhưng sẽ bị kìm hãm bởi muối canxi, tác dụng hoạt hóa và kìm hãm của các cation đã được tăng cường bởi các anion Mức độ hoạt tính của các enzym được gia tăng do có mặt của các anion Các nguyên tố khoáng cũng có tác dụng gián tiếp đến quá trình hô hấp, do làm thay đổi tính thẩm thấu của màng sinh chất, hoặc cường độ hô hấp phụ thuộc vào cường độ... tới 100200% ( B A Rubin, E B Arxikhovskaia, 1977) Có thể nói, vết thương tổn có ảnh hưởng mạnh đến hoạt động sinh lí của cây, trong hô hấp có vai trò tự vệ quan trọng nhất 3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong đến hô hấp thực vật: Quá trình hô hấp phụ thuộc vào đặc điểm di truyền thích nghi sinh thái của thực vật Như trên đã nêu, cường độ hô hấp cao nhất là đặc trưng cho thực vật bậc thấp và nấm mốc.Còn... của thực vật Mức độ ảnh huownhr này phụ thuộc vào đặ điểm di truyền sinh thái của loài, phụ thuộc vào các hệ enzym thấp nhất là hệ oxydase, ngoài ra còn phụ thuộc vào chất lượng ánh sáng e Sự tổn thương và hô hấp ở thực vật Trong tự nhiên sự tổn thương đối với thực vật thương xảy ra do nhiều nguyên nhân (tác động cơ học, hóa học, sinh học…) Các tác động cơ học làm hư hại cơ thể và từng bộ phận cơ thể... cực đại rồi lại giảm nhanh Hiện tượng đó gọi là “hô hấp khủng hoảng” Thành phần và hàm lượng hô hấp được dùng làm nguyên li u hô hấp là một loại nhân tố bên trong có ảnh hưởng đến quá trình hô hấp Điều đó được thể hiện rõ khi xác định hệ số hô hấp của chúng (đối với cacbohidrat, lipit, protein, các axit hữu cơ…) Các hệ enzim tham gia quá trình hô hấp có ý nghĩa điều tiết quá trình này: trong đó hệ . của tế bào. Cung cấp đầy đủ kali có thể thúc đẩy quá trình phosphorin hóa oxy hóa và quá trình sử dụng năng lượng trong các phản ứng sinh tổng hợp. Thiếu hụt kali có thể gây nên sự gián đoạn. của pentozo- photphat còn tham gia tổng hợp các hợp chất thứ cấp( từ C 4 tổng hợp cumarin, lisulin, axit benzoic, plavonic…), 1 số axit amin( tyrozin…) 2. Con đường lên men Theo sơ đồ hô hấp. vậy mà sinh vật bậc cao( có ti thể) cũng có khả năng khai thác năng lượng bằng cách lên men trong điều kiện cần thiết Có 2 hướng len men có thê xảy ra trong cây là: 2.1. Lên men rượu etylic Dưới