Bài giảng về hóa học đường và tinh bột phần i

HOÁ HỌC ĐƯỜNG & TINH BỘT SỰ HÌNH THÀNH ĐƯỜNG &TINH BỘT TRONG TỰ NHIÊN 1.Khái quát về quang hợp Những hiểu biết đầu tiên về sự quang hợp Joseph Priestley (Anh) vào năm 1772 đã làm thí nghiệm : dùng hai chuông thủy tinh, một bên để vào một chậu cây và bên kia để một con chuột, sau một thời gian cả hai đều chết, nhưng nếu để chúng ở chung với nhau thì chúng đều sống ⇒ Cây tạo ra oxy, mặc dù lúc đó người ta chưa biết được các quá trình cũng như chưa biết được vai trò chính yếu của ánh sáng trong sự quang hợp. Trước đây, các nhà khoa học cho rằng oxy được tạo ra trong quá trình quang hợp là từ CO 2 , nhưng ngày nay người ta biết rằng O 2 là từ sự phân ly của những phân tử nước.  2H2O +sun 4 ion H+ + 4 đ i n t + O2ệ ử  Đồng thời người ta cũng biết rằng năng lượng để tách các phân tử nước là từ ánh sáng mặt trời và được diệp lục tố hấp thu. Ion H+ tự do và điện tử được tạo ra từ sự phân ly của những phân tử nước được dùng để biến đổi CO2 thành carbohydrat và các phân tử nước mới: CO2 + 4 ion H+ + 4 đi n t (CH2O) + H2Oệ ử  Tóm tắt hai phương trình trên: CO2 + 2H2O (CH2O) + H2O + O2 Cây xanh Cây xanh Cây xanh  Một trong những sản phẩm của quang hợp là glucoz, một đường 6C nên có thể tóm tắt như sau:  6CO2 + 12 H2O + ánh sáng, di p l c tệ ụ ố 6O2 + C6H12O6 + 6H2O  Trong quang hợp, các phản ứng oxy hóa khử dùng năng lượng của ánh sáng mặt trời làm phân ly phân tử nước và khử CO2 thành dạng đường giàu năng lượng. Có nghĩa là, ion H+ và điện tử do sự phân ly của những phân tử nước được cung cấp cho CO2 để tạo ra hợp chất khử với đơn vị căn bản là CH2O, đồng thời năng lượng từ ánh sáng mặt trời được dự trữ trong quá trình này. Trong sự quang hợp, quan trọng nhất là cơ chế hấp thu và sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và cơ chế chuyển hydro và điện tử từ nước đến CO2. 1. Tầng biểu bì trên; 2. Mô dậu; 3. Mô xôp; 4. Tầng biểu bì dưới; 5. Cuticun; 6. Tế bào bảo vệ; 7. Lỗ khí; 8.Gân lá Cấu tạo của lá (cắt ngang) a). Nhìn tổng thể; b) Cắt dọc qua tâm 1. Tế bào biểu bì; 2. Vách trong mỏng của tế bào bảo vệ; 3. Nhân tế bào bảo vệ; 4. Lỗ khí; 5. Lục lạp; 6. Tế bào bảo vệ Cấu tạo lỗ khí Lục lạp (a) và Chlorophyll (b) 1. Phân tử chlorophyll gắn trên màng thylakoid; 2. Màng thylakoid; 3. Thylakoid; 4 Cột; 5. Đầu Porphyrin; 6. Đuôi hydratcarbon 1 2 3 4 5 6 Cấu tạo Chlorophyll. Chlorophyl gồm một đầu là phân tử porphyrin và một đuôi hydratcabon, phân tử sắc tố có dạng mỏ neo hướng tới vùng kỵ nước của phân tử protein gắn với màng của thylakoid. Chỉ có sự sai khác của 2 phân tử chlorophyll là sự thay thế nhóm -CHO (aldehyd) trong chlorophyll b bằng nhóm - CH3 (metyl) trong chlorophyll a Có hai màng bao bọc lục lạp, bên trong có chứa một hệ thống màng làm thành các túidẹp thông với nhau được gọi là thylakoid. Một số thylakoid có hình đĩa xếp chồng lên nhaunhư một chồng đồng xu gọi là cột. Màng ngăn cách giữa những phần bên trong của thylakoidvà chất cơ bản của lục lạp. Diệp lục tố và các sắc tố phụ cần thiết cho quá trình quang hợp làm thành hai hệ thống quang I và II, cả hai đều ở trên màng thylakoid. Mỗi hệ thống quang chứa khoảng 300 phân tử sắc tố, gồm từ 5 đến 10 LHC (light-harvesting complex), mỗi LHC II gồm ba bán đơn vị, mỗi bán đơn vị gồm một protein, 7 phân tử chlorophyll a, 5 chlorophyll b và 2 carotenoid. Mỗi hệ thống quang có một trung tâm phản ứng gồm có 4 phân tử sắc tố, 4 phân tử enzim tất cả được gắn với nhau nhờ một phân tử protein. Những phân tử sắc tố khác hoạt động như những anten, hai hệ thống này hấp thu năng lượng của ánh sáng có độ dài sóng khác nhau và truyền năng lượng về trung tâm phản ứng. Hệ thống quang I chứa phức hợp trung tâm phản ứng P700 vì nó không thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 700nm, hệ thống quang II chứa phức hợp trung tâm phản ứng P680 vì nó không thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 680nm. [...]... (adenosin triphosphat) gồm adenosin n i v i ba gốc phosphat là Adenosin_P ~ P ~ P  Các n i giữa P thứ nhất và P thứ hai và n i giữa P thứ hai và P thứ ba thường được g i là n i phosphat giàu năng lượng  Khi n i này bị thủy phân thành ADP và P sẽ phóng thích năng lượng hữu dụng ATP được thành lập và thủy phân trong tế bào  Nếu n i phosphat cu i cùng bị thủy phân thì hợp chất còn l i là ADP (adenosin diphosphat),... quang I Phức hệ b-f Hệ thống quang II Khử NADP Trong hệ thống quang I, phân tử tiếp nhận i n tử đầu tiên là một protein có chứa FeS  P700 bị oxy hóa và chuyển i n tử cho protein - FeS nên protein này bị khử Sau đó i n tử từ FeS được một chất nhận i n tử kế tiếp tiếp nhận Trong m i chu i dẫn truyền i n tử chất nhận i n tử trở thành chất khử và chất cho i n tử thành chất oxy hóa Chất nhận i n... Adenosin-Triphotphat(ATP) N N OH OH -H3PO4 +H3PO4 HO-P-O-POCH2 O O O H H HH OH OH Andenosin-Diphotphat(ADP) 3 Giai đoạn hô hấp : là giai đoạn tác dụng của oxi, cũng là một hệ phản ứng phức tạp, trong đó các sản phẩm hình thành khi glycol phân bị oxi hoá Oxi bị tiêu thụ, oxit cacbonic và nước hình thành đồng th i gi i phóng ra năng lượng Giai đoạn cu i cùng để hình thành axit lactic là quá trình khử axit... để hình thành axit lactic là quá trình khử axit purivic thành axit lactic Tác nhân khử ở đây là NADN (nicotiamit ađenin đinucleotit) hay NADP + CH2-C-C-O- + NADN + H > CH3-C O O C-O + NAD+ OH O  Trong khi đó, axit purivic cũng bị oxi hoá thành axit axetic dư i dạng thioeste của CoA g i là axetyl CoA  Axetyl CoA là sản phẩm của glycol phân sẽ i vào chu trình hô hấp: NH2 CH3 O N O HS-CH2CH2NH-C-CH2CH2... hai là Fd Chất nhận i n tử thứ ba trong chu i dẫn truyền i n tử là phức hợp FAD sau đó nó chuyển i n tử cho NADP+ (nicotinamid adenin dinucleotid phosphat), chất này ở trong cơ chất   M i phân tử NADP+ có thể nhận hai i n tử từ FAD và một ion H+ từ cơ chất của lục lạp và bị khử thành NADPH NADPH ở trong cơ chất sẽ là chất cho i n tử trong sự khử CO2 thành carbohydrat Trong hệ thống quang II,... lượng hóa nh sáng i n tử cho đến i n tử nhận và khử nó.Chlorophyl oxy hóa sau khi đa lấp đầy hố i n tử bằng sự oxy hóa phân tử chất cho 1 i n tử cho; 2 Phân tử chlorophyll bị kích thích;3 i n tử nhận; 4.Chlorophyll oxy hóa; 5 Chất nhận bị khử; 6.Chất cho oxy hóa; 7 Chất nhận bị khử 3.Chu trình Calvin -Benson +Mclvin Calvin và cộng sự đa phát hiện ra bước đầu tiên, nên g i là chu trình Calvin +Họ... nC6H12O6(D-Glucozơ) 2 Giai đoạn phân tích glucozơ còn g i là glycol phân : gồm 11 phản ứng v i 11 lo i enzym khác nhau Các giai đoạn này cu i cùng cho sản phẩm tổng quát sau: D-Glucozơ + 2HPO2-4 + 2ADP  2CH3CH(OH)-C(O)-O- + 2ATP Lactat Trong giai đoạn này, không có sự tiêu thụ oxi nhưng đã tiêu thụ 2 phân tử ATP (Adenosin-Triphotphat) cho m i phân tử glucozơ và tạo ra 2 phân tử ADP Gốc PO4(2-) l i kết hợp v i ADP... phản ứng sau khi nhận năng lượng từ những phân tử sắc tố đưa t i trở thành một chất có xu hướng cho i n tử mạnh Chất nhận i n tử đầu tiên là Q Q chuyển i n tử vào một chu i dẫn truyền i n tử, đưa i n tử từ hệ thống quang II đến hệ thống quang I, n i đã mất i n tử 2 1 4 3 Hệ thống vận chuyển i n tử trong quang hợp 1 Màng thylakoid; 2 Phức hệ anten; 3 Enzym phân ly nước; 4 Gradient proton 2.ATP... 3 carbon được dùng để t i tao nguyên liệu ban đầu có 5 carbon nhằm hoàn thành chu trình Các bước thực hiện chu trình Calvin  Các phản ứng để tổng hợp carbohydrat từ CO2 sử dụng ATP và NADP hay NADN (nicotiamit ađenin đinucleotit) được tạo ra trong pha sáng thường được g i là những phản ứng t i vì nó có thể xảy ra trong t i, chỉ cần có đủ ATP và NADP Những phản ứng này đ i h i những sản phẩm của pha... chuyển hoá gluxit trong cơ thể sinh vật là một quá trình d i và phức tạp Chẳng hạn, quá trình chuyển hoá glycogen t i axit cacbonic và nước bao gồm hàng tá phản ứng, mà m i phản ứng được xúc tác bằng một hệ enzym có thể chia quá trình làm 3 giai đoạn cơ bản sau : 1 Phân cắt glycogen bằng thuỷ phân đơn giản liên kết axetal dư i tác dụng của enzym để tạo thành glucozơ : [C6H11O5]n + nH2O  enzim nC6H12O6(D-Glucozơ) . HOÁ HỌC ĐƯỜNG & TINH BỘT SỰ HÌNH THÀNH ĐƯỜNG & ;TINH BỘT TRONG TỰ NHIÊN 1.Kh i quát về quang hợp Những hiểu biết đầu tiên về sự quang hợp Joseph Priestley (Anh) vào năm 1772. là Adenosin_P ~ P ~ P.  Các n i giữa P thứ nhất và P thứ hai và n i giữa P thứ hai và P thứ ba thường được g i là n i phosphat giàu năng lượng.  Khi n i này bị thủy phân thành ADP và P sẽ. bị oxy hóa và chuyển i n tử cho protein - FeS nên protein này bị khử. Sau đó i n tử từ FeS được một chất nhận i n tử kế tiếp tiếp nhận. Trong m i chu i dẫn truyền i n tử chất nhận i n tử