HÓA SINH THỰC VẬT

Hóa sinh học là một khoa học. Nghiên cứu thành phần hóa học và quá trình chuyển hóa trao đổi chất trong cơ thể thực vật

Tài liệu tham khảo

1 Lê Doãn Diên: Hoá sinh thực vật, NXB Nông

Nghiệp, 1993.

2 Phạm Thị Trân Châu, Cs: Hoá sinh học, NXB Giáo

Dục, 1997.

3 Nguyễn Tiến Thắng, Cs: Giáo trình sinh hóa hiện

đại, NXB Giáo Dục, 1998.

4 Ngô Xuân Mạnh, Cs: Giáo trình hóa sinh thực vật,

NXB Nông nghiệp, 2006.

Hóa sinh thực vật

MỞ ĐẦU

- Đối tượng, nhiệm vụ của hoá sinh học.

+ Hóa sinh học là một khoa học.

+ Nghiên cứu thành phần hóa học và quá trình chuyển hóa trao đổi chất trong cơ thể thực vật.

- Ý nghĩa của việc học tập và nghiên cứu về hóa sinh thực vật:

+ Xác định các thành phần hóa học của

thực vật.

+ Nghiên cứu các giai đoạn của quá trình

trao đổi chất.

+ Mối quan hệ của trao đổi chất với các

chức năng sinh lý trong cơ thể thực vật.

Nội dung

- Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang

hợp

- Chương II: Carbonhydrate và trao đổi

carbonhydrate trong cơ thể thực vật.

- Chương III: Protein và sự trao đổi protein trong

cơ thể thực vật.

- Chương IV: Enzyme - các chất xúc tác sinh học.

- Chương V: Vitamine

Hóa sinh thực vật

NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ

SỰ QUANG HỢP

MỤC TIÊU

1 Hiểu được bản chất của quá trình oxy

hóa phosphoryl hóa và quang phosphoryl hóa

2 Lý thuyết hóa thấm của Michell

3 Quang phosphoryl hóa có tính chu kỳ và quang phosphoryl hóa không có tính chu kỳ

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

1 Giới thiệu chung:

- Quá trình oxy hóa phosphorylhóa là

quá trình chuyển e- thông qua NADH và FAD để khử O 2 thành H 2 O

- Quá trình quang phosphoryl hóa là quá

trình vận chuyển e - tới NADP + và phân ly

H 2 O thành O 2 nhờ quang năng.

Ty thể

- Màng trong ty thể: chứa các thành

phần của chuỗi vận chuyển điện tử.

- Màng ngoài ty thể: cho phép các

phân tử nhỏ và các ion xuyên qua.

- Phức chất vận chuyển điện tử trên màng trong ty thể:

+ Vận chuyển trực tiếp e-: thí dụ như hệ Fe+3/Fe+2.

+ Vận chuyển nguyên tử hydrogen (H+ và e-).

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

Sự thay đổi thể tích ty thể:

+ Biến đổi thể tích bị động: do tính thấm

của môi trường quyết định  khi trương phồng có thể làm kìm hãm oxy hóa phosphoryl hóa

+ Biến đổi thể tích chủ động: liên quan

đến dòng vận chuyển điện tử và

Màng trong của ty thể có 5 hệ protein

thâm nhập:

+ NADH-ubiquinone oxydoreductase

+ Succinate-ubiquinone oxydoreductase

+ Ubiquinone-cytochrom c oxydoreductase + Cytochrom c-O 2 oxydoreductase

+ ATP-ase

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

2 Tổng hợp ATP nhờ dòng vận chuyển điện

tử trong chuỗi hô hấp:

- ATPase là phức protein màng rất phức tạp:

+ Phức F0 : gồm 9 – 12 bản

sao của 4 sợi polypeptide

khác nhau.

+ Phức F1 : có cấu tạo

từ 6 tiểu đơn vị chứa

tâm gắn ADP

- Lý thuyết hóa thấm:

+ Do Peter Michell đưa ra vào năm 1961 + Hiệu số nồng độ proton H + giữa hai phía của màng trong ty thể là động lực quan trọng cho quá trình tổng hợp ATP từ

- Lý thuyết hóa thấm.

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

Oxy hóa phosphoryl hóa

- Năng lượng giải phóng trong các phản ứng oxy hóa NADH, FADH 2 có thể được dùng để tổng hợp ATP Vì vậy kiểu tổng hợp ATP này là Phosphoryl hóa oxy hóa trong chuỗi hô hấp

- Năng lượng giải phóng trong quá trình vận

chuyển điện tử này sau đó được enzyme ATP-ase dùng để tổng hợp ATP trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa.

3 Quá trình quang hợp

- Quang hợp là quá trình mà sinh vật sử

dụng năng lượng hoá học của ánh sáng

mặt trời thành những dạng năng lượng có khả năng khử như NADPH hoặc NADH và ATP , đồng thời sử dụng nguồn năng lượng này để tổng hợp nên đường

- Quá trình quang hợp rất phức tạp nhưng

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

- Quá trình quang hợp gồm hai phase:

+ Pha sáng: chlorophyll và các sắc tố khác có mặt trong lục lạp hấp thu quang năng tạo ra các phân tử giàu năng lượng ATP, NADPH

và O 2

+ Pha tối: ATP, NADPH được sử dụng để cố định CO 2 thành glucose

- Cấu tạo của lục lạp:

+ Màng ngoài cho phép các phân tử và các ion qua lại dễ dàng.

+ Màng trong của bản diệp lục xếp nếp tạo thành nhiều ngăn nhỏ gọi là thylakoid

Các ngăn này xếp chồng lên nhau tạo thành khối gọi là grana

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

Chlorophylls are in membranes

3.1 Sự sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp ATP và NADH:

- Sắc tố chính hấp thu ánh sáng nằm trong

màng thylakoid là chl a và chl b.

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

3.2 Sự hấp thu ánh sáng, vận chuyển năng lượng và quang hoá học

Những phân tử chlorophyll và các sắc tố khác tạo thành các phức hợp anten có nhiệm vụ hấp thu và tập trung ánh sáng vào trung tâm hoạt động.

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

- Trên cơ sở của dòng vận chuyển điện tử

mà chia làm hai cơ chế quang hóa đó là:

+ Quang phosphoryl hóa có tính chu kỳ : liên quan đến hoạt động của dòng vận chuyển điện tử theo mạch kín và chỉ xảy ra ở quang hệ thống I.

+ Quang phosphoryl hóa không có tính chu kỳ liên quan tới cả hai hệ thống quang hóa.

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

Quang phosphoryl hóa không có tính chu kỳ:

3.3 Chu trình Benson-Calvin:

- NADPH và ATP hình thành trong pha sáng của

quang hợp được lục lạp sử dụng để tổng hợp glucid và các hợp chất hữu cơ khác.

- Sau nhiều năm nghiên cứu (1946-1961) Melvin

Canvil đã nghiên cứu quá trình cố định CO 2 trong pha tối của quang hợp đã phát hiện ra trật tự các phản ứng gọi là chu trình Calvin (chu trình C 3 ) do sản phẩm đầu tiên hình thành là một hợp chất 3-C là 3-phosphoglycerate.

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

Calvin Cycle (the dark reactions)

3.4 Chu trình Hatch-Slack (Đường

hướng C4):

- M.D Hatck (người Úc) và Slack(người Anh)

đã phát hiện một cơ chế sinh hoá ở cây

mía và một số thực vật nhiệt đới khác,

trong đó sản phẩm đầu tiên của quá trình khử CO 2 là một hợp chất 4C đó là acid

Sơ đồ chu trình C 4 :

Chương I: Năng lượng sinh học và sự quang hợp

3.4 Con đường carbon của thực vật CAM:

Như vậy ta có mối liên hệ giữa pha sáng

và pha tối như sau:

Câu hỏi

1 Bản chất của quá trình oxy hóa

phosphoryl hóa và quang phosphoryl hóa

2 Giải thích bản chất của lý thuyết hóa

thấm.

3 Trình bày quá trình quang phosphoryl

hóa có tính chu kỳ và quang

phosphoryl hóa không có tính chu kỳ.