Chương 3: Năng lượng sinh học và trao đổi chất pps

Cấu trúc và chức năng của tế bào sống liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến các phản ứng hóa họcTrao đổi chất là chỉ các chuyển hoá có liên quan đến qúa trình tổng hợp và phân huỷ trong

Chương III

Năng lượng sinh học

và trao đổi chất

1 Khái niệm về sự trao đổi chất

Là sự trao đổi chất giữa sinh vật với môi trường thông qua hai quá trình đồng hóa và dị hóa

Ví dụ: Sự trao đổi chất ở người

Cấu trúc và chức năng của tế bào sống liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến các phản ứng hóa học

Trao đổi chất là chỉ các chuyển hoá có liên quan đến qúa trình tổng hợp và phân huỷ

trong tế bào Trao đổi chất gồm có hai quá trình đồng hoá (thu năng lượng) và quá trình

dị hoá (tỏa năng lượng).

TẾ BÀO SINH VẬT

CÁC SẢN PHẨM

DỊ HÓA

SỰ TĂNG SINH KHỐI

CHẤT DỰ TRỮ

CÁC CHẤT DINH DƯỠNG

Sự trao đổi năng lượng

Sự dị hóa

Tái tổng hợp

Trao đổi xây dựng

Trao đổi chất

Các hướng chuyển hĩa của sinh vật

* Vai trò của sự trao đổi chất

- Sự trao đổi chất là điều kiện phân biệt giữa vật thể sống và vật thể không sống Nếu TĐC ngừng cơ thể sinh vật sẽ chết.

- Sự TĐC ở SV nhằm thực hiện hai chức năng Kiến tạo & Cung cấp năng lượng

* Vai trò của sự trao đổi chất

Hai chức năng:

+ Kiến tạo: nghĩa là xây dựng và đổi mới chất sống.

+ Cung cấp năng lượng: chất sống

bị phân huỷ sẽ giải phóng năng lượng để tiêu dùng.

Trao đổi chất của sinh vật

1 Quá trình dị hóa

2 Quá trình đồng hóa

1 Quá trình đồng hóa- Anabolism

• Là quá trình chế biến lại các chất dinh dưỡng được hấp thụ thành chất riêng của

tế bào từng loại vi sinh vật

• Quá trình này còn gọi là sự trao đổi kiến tạo hay sự sinh tổng hợp, đây là quá trình thu nhiệt

Phần lớn năng lượng (ATP) để tạo các khối xây dựng , sinh tổng hợp các phân tử lớn , sữa chữa các sai hỏng của tế bào , và duy trì việc chuyển vận và vận chuyển tích cực qua màng tế bào

Hầu hết các ATP được tạo ra từ quá trình dị hoá được dùng để sinh tổng hợp các phân tử sinh học như protein, lipid, polysaccharid, purin và pyrimidine

• Hầu hết các đơn phân của những phân tử lớn này (acid amin, acid béo, monosaccharid) được lấy từ các sản phẩm trung gian của quá trình

glycosis, chu trình Krebs và các con đường trao đổi khác

• Những đơn phân này sẽ liên kết với nhau bằng những liên kết đặc trưng (liên kết peptid cho

protein, liên kết glycoside cho polysaccharid và liên kết phosphodiester cho các acid nucleic) để tạo thành các polymer sinh học của tế bào.

Quá trình đồng hóa tiêu biểu

Quang hợp: là quá trình biến đổi năng lượng

học dưới dạng các hợp chất hữu cơ

Hay quang hợp là quá trình biến đổi các

chất vô cơ đơn giản thành các hợp chất hữu

cơ phức tạp có hoạt tính cao trong cơ thể thực vật dưới tác dụng của ánh sáng Mặt

• Là quá trình phân giải chất hữu cơ để tạo ra năng

lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào

• Các quá trình oxy hoá – phân huỷ kèm theo sự giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống được gọi là quá trình đổi năng lượng.

2 Quá trình dị hóa- catabolism

Các quá trình dị hóa tiêu biểu

• Oxi hóa hô hấp (hô hấp hiếu khí)

1- Đường phân

2- Chu trình Crep 3- Chuỗi chuyển êlectron

Được chia làm 3 giai đoạn

• Lên men

1- Đường phân

Cơ quan và bào quan thực hiện

hô hấp

• Cơ quan hô hấp

ĐV,TV hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan của cơ thể Đặc biệt ở các cơ quan đang tăng trưởng, đang sinh sản và ở rễ

• Bào quan hô hấp

Bào quan thực hiện chức năng hô hấp là

ti thể

Màng trong

Quá trình dị hóa

Bản chất của sự hô hấp sinh vật

• Là quá trình oxi hoá khử được thực hiện bằng sự khử hydro của cơ chất và chuyển

H này cho chất nhận, giải phóng ra năng lượng

• Năng lượng giải phóng sẽ được giữ lại trong các hợp chất giàu năng lượng trong

tế bào (ATP, axetyl photphat, axetyl CoA)

• Lên men là sự vận chuyển pyruvic acid đến các sản phẩm khác nhau

• Sụ lên men giải phóng ít năng lượng 2ATP trên mỗi glucose trong giai đoạn đường phân và hầu hết các năng lượng được giữ lại trong các sản phẩm lên men

• Sản phẩm lên men phụ thuộc vào loại sinh vật tham gia quá trình lên men

Quá trình lên men

2 Năng lượng ATP

• Trong tế bào, tất cả các quá trình chuyển đổi

các hợp chất giàu năng lượng đều thông qua

việc tạo ra hợp chất trung gian ATP

• Cấu tạo phân tử và tính chất hoá học của ATP hoàn toàn thích ứng với vai trò chức năng của chất tích luỹ và chất chuyển giao năng lượng

trung gian

• Phân tử ATP được cấu tạo từ bazo nitơ Adenin, đường ribose và 3 gốc acid photphoric, trong đó nhóm pirophotphat là nhóm cao năng lượng

ATP là năng lượng trong tế bào Chúng được sử dụng trong tất cả các phản ứng cần năng lượng

Điều kiện tiêu chuẩn mỗi phân tử ATP giải phóng khoảng 7.500 Cal

Sự hình thành liên kết cao năng giữa P và O còn gọi là quá

CẤU TRÚC ATP- Adenosine-5'-triphosphate

CẤU TRÚC ATP- Adenosine-5'-triphosphate

CẤU TRÚC ATP- Adenosine-5'-triphosphate

CẤU TRÚC ATP- Adenosine-5'-triphosphate

• Năng lượng của của ATP được dùng trong hầu hết các phản ứng cần năng lượng; AMP, ADP, ATP rất dễ chuyển hoá tương

hỗ lẫn nhau, do đó sử dụng rất tốt trong quá trình trao đổi năng lượng

• AMP + H3PO4+ Q  ADP

ADP + H PO4+ Q  ATP

• Khi thủy phân ATP, với sự tạo thành phân

tử axit octophotphoric và ADP trong điều kiện tiêu chuẩn, năng lượng giải phóng

xấp xỉ 30KJ/mol:

• ATP + H2O  ADP + Pv + Q Q= 30KJ/mol

• Khi tách nhóm photphat thứ hai sẽ tạo ra adenosinmono - photphat và giải phóng một năng lượng tương tự:

30KJ/mol

Có thể xuất hiện con đường khác là tách đồng thời hai nhóm photphat của ATP để

Phân tử AMP tiếp tục được photphoryl hóa thành ADP bằng phân tử ATP thứ hai với

sự tham gia của men adenilate-kinase, còn pirophotphat bị thủy phân bởi men pirophotphatase thành axit photphoric:

AMP + ATP  2ADPPPv + H2O  2Pv