LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG III NĂNG LƯƠNG HỌC TRONG SINH HỌC pptx

151 CHƯƠNG III NĂNG LƯƠNG HỌC TRONG SINH HỌC 152 Trong phần nầy chúng ta sẽ xem xét việc cơ thể tích lũy năng lượng cũng như sử dụng chúng như thế nào trong hoạt động sống của mình. Nền tảng của qúa trình nầy là phản ứng Oxy hóa – khử. Vì vậy trước khi đề cập đến các quá trình liên quan đến năng lượng của cơ thể sống ta cần nhắc lại đôi điều về phản ứng Oxy hóa- khử 153 I.PHẢN ỨNG OXY HÓA -KHỬ  Phản ứng oxy hóa –khử là phản ứng mà trong đó có sự “cho” và “nhận” electron giữa các chất tham gia phản ứng. 154 Chất cho electron là chất khử (Reductant) Chất nhận electron là chất oxy hóa (Oxydant) Trong phản ứng oxy hoá khử chất khử sẽ bị oxy hóa; chất oxy hóa sẽ bị khử 155 Nửa phản ứng ( halt-reactions):là phần oxy hóa hoặc phần khử của phản ứng oxy hóa khử Cu (s) + 2Ag + (aq) Cu 2+ (aq) + 2Ag (s) Cu (s) Cu 2+ (aq) + 2 e - 2Ag + (aq) + 2e - 2Ag (s) 156  Trạng thái oxyhóa (oxydation states - OS) của các chất là số electron mà nó đã cho hoặc đã nhận Trạng thái Oxy hóa của các chất có đặc điểm: OS của ion bằng điện tích của nó Oxygen trong hợp chất có OS = - 2 ; trừ trường hợp trong peroxide có OS = -1 Các nguyên tử tự do không tích điện và các phân tử khí có 2 nguyên tử như O 2 , H 2 có OS = 0 Hydrogen trong hợp chất có OS=+1; Trừ trường hợp trong hydride có OS = -1  T ổ ng đ ạ i s ố OS trong h ợ p ch ấ t = 0 157 Người ta dưạ vào OS để xác định phản ứng có phải là Oxy hó khử hay không *Trong phản ứng oxyhoá khử luôn luôn có sự thay đổi OS của các chất tham gia phản ứng: 2Ag NO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag 158 * Nếu trong phản ứng không có sự thay đổi OS thì đó không phải là phản ứng oxy hóa khử: K 2 (Cr 2 O 7 ) + 2KOH 2K 2 (CrO 4 ) + H 2 O 159 Thế Oxy hóa khử (Redox Potential) là năng lượng cần thiết để chuyển các electron trong phản ứng oxy hóa-khử E 0 ox/red - Thế oxy hóa khử chuẩn Thế oxy hóa khử chuẩn được đo trong điều kiện chuẩn : áp suất 1 at, pH=0 , nhiệt độ 25 0 C 160 Thế redox chuẩn của nguyên tử hoặc phân tử sẽ thay đổi theo pH của môi trường Bảng dưới đây giới thiệu thế Redox chuẩn của một vài chất ở pH=0 và pH=7( là pH phổ biến trong cơ thể sống ) [...]... Các NADH (và FADH2) sẽ khử H2O trong chất nền tạo thành các proton (H+) + electron + OHCác electron sẽ được vận chuyển từng bước trong chuỗi hơ hấp để thực hiện phản ứng tạo thành nước 169 Qúa trình nầy được thực hiện nhờ: * Ba phức hợp protein màng (enzyme): -NADH dehydrogenesa - Cytochrome c khử - Cytochrome c oxy hố * Hai loại protein-vật mang tự do: - Ubiquinone - Cytochrome c Hai loại phân tử... hệ -Năng lượng tự do được tăng khoảng 120Kcal/mol tương đương với năng lượng 3 mol photon ánh sáng đỏ ( ánh sáng đỏ  =600 nm có năng lượng 42 Kcal/mol ) 182 Nó gồm hai giai đọan chính: * Giai đọan ánh sáng (Quang hóa) * Giai đọan bóng tối (Chu trình Calvin) 183 2.Quang hóa Quang hóa là q trình chuyển quang năng sang hóa năng Tốc độ hấp thụ quang năng (số lượng phơton) được tính theo biểu thức sau: -Tốc... thụ phơton I- Cường độ ánh sáng tới dN dt dN  SCI dt C- Nồng độ chất hấp thụ S- Hệ số tỉ lệ hay tiết diện hấp thụ (3,8x1 0-2 3 .cm2) 184 Tốc độ phản ứng quang hóa tỉ lệ với quang năng được hấp thụ cho nên : dC  dN dt dt C - Nồng độ sản phẩm của phản ứng Hay dC  SCI dt 185 Khơng phải tồn bộ bề mặt S đều tham gia phản ứng khi nhận năng lượng ánh sáng đến , mà chỉ có phần nhất định có khả năng chuyển... âm (-) 161 II HƠ HẤP ( Respiration) Hơ hấp là q trình giải phóng năng lượng từ một số hợp chất hữu cơ trong cơ thể thơng qua phản ứng Oxy hóa khử để đáp ứng các u cầu của hoạt động sống Bản chất của hơ hấp tế bào (Cellular Respiration) thì là sự oxy hóa glucose 162 Q trình oxy hóa glucose trong Eukaryote trải qua hai giai đoạn: - Glycolysis, cắt glucose thành pyruvic acid diễn ra trong cytoplasm - Oxy... 4e- + 4 H+ Phản ứng khử CO2: 2CO2 + 4e- + 4H+  2CH2O + O2 Tiếp theo là các phản ứng tổng hợp các sản phẩm hữu cơ ban đầu của quang hợp 180 * Về mặt cấu trúc hóa học : Quang hợp là qtrình phá vỡ các mối liên kết bền vững của H2O và CO2 để tạo thành các mối liên kết kém bền vững hơn là CH2O và O2 Tiếp đến là chuỗi các phản ứng sinh hóa hình thành các hợp chất hữu cơ 181 * Về mặt nhiệt động học: -Quang... CO2 và H2O diễn ra trong mitochodria 163 Mitochondria có nhiệm vụ chuyển năng lượng các phân tử thức ăn vào phân tử cao năng ATP Mitochondria có cấu trúc cơ bản như sau: 164 Màng ngồi (Outer Membrane) chứa nhiều protein xun màng (Transmembrane) tạo thành những cổng khác nhau cho các phân tử cũng như ion đi qua màng Màng trong (Inner Membrane) chứa 5 protein màng có hoạt tính sinh học : NADH dehydrogenase... = 30 ATP 177 Cơ chế tổng hợp ATP từ ADP theo kiểu trong mitochondria cũng giống như trong cơ thể Bacteria • 178 • IV.QUANG HỢP 1.Quang hợp là q trình tích luỹ năng lượng Q trình quang hợp gồm các bước: 1) Tách electron từ Hydro của nước 2) Nâng mức năng lượng electron lên bằng năng lượng ánh sáng được hấp thụ 3) Khử CO2 Tiếp đến là chuỗi các phản ứng sinh hóa hình thành các hợp chất hữu cơ 179 Đầu tiên... thành nước O2 + 4 H+ + 4 e2H2O Năng lượng thu được từ sự oxy NADH (và FADH2) dùng để bơm các proton (H+) từ chất nền chuyển ra khơng gian giữa (Intermembrane Space) 173 Vì Proton được giải phóng nhiều ra khơng gian giữa làm cho nồng độ của nó tăng cao , còn trong chất nền có nhiều OH- tăng cao H+ có thể chuyển theo chiều gradien nồng độ trở vào chất nền nhờ protein màng trong là ATPsynthase và tạo thành... sự oxy hóa NADH (FADH2) trên màng trong sẽ được bơm ra khơng gian giữa (intermembrane Space) Nồng độ H+ tăng cao dần cho đến khi đủ để tổng hợp ATP từ ADP thì q thì Proton sẽ đi trở vào chất nền theo cổng ATP synthesa 175 Bước 2: Các proton đi trở vào chất nền theo chiều gradien nồng độ qua cổng ATP synthesa Năng lượng được giả phóng trong q trình nầy được tích luỹ trong phản ứng tổng hợp ATP từ ADP... dehydrogenase Succinate dehydrogenase Cytochrome c reductase Cytochrome c oxydase ATP synthase 165 Khơng gian giữa (Intermembrane Space) là khoảng khơng giữa màng ngồi và màng trong Chất nền (Matrix) được bao bọc bỡi màng trong Trong chất nền chứa nhiều enzyme và các chất xúc tác để chuyển hóa pyruvic acid cũng như các phân tử hữu cơ nhỏ 166 Sự chuyển hóa acid pyruvic trải qua các bước sau 167 Sơ đồ . 151 CHƯƠNG III NĂNG LƯƠNG HỌC TRONG SINH HỌC 152 Trong phần nầy chúng ta sẽ xem xét việc cơ thể tích lũy năng lượng cũng như sử dụng chúng như thế nào trong hoạt động sống của. nhờ: * Ba phức hợp protein màng (enzyme): -NADH dehydrogenesa - Cytochrome c khử - Cytochrome c oxy hoá * Hai loại protein-vật mang tự do: - Ubiquinone - Cytochrome c Hai loại phân tử nầy như con. oxy hóa glucose trong Eukaryote trải qua hai giai đoạn: - Glycolysis, cắt glucose thành pyruvic acid diễn ra trong cytoplasm - Oxy hoá pyruvic acid thành CO 2 và H 2 O diễn ra trong mitochodria 164 Mitochondria