Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM HOÁ SINH HỌC THỰC PHẨM TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG 2.1 Sự trao đổi chất 2.2 Sự trao đổi năng lượng 2.2.1 Khái niệm chung về trao đổi năng lượng và năng lượng sinh học 2.2.1.1 Sự biến đổi năng lượng tự do 2.2.1.2 Liên kết cao năng và vai trò của ATP 2.2.2 Quá trình oxy hóa khử sinh học 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào và sự phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hô hấp tế bào 2.2.3.2 Sự phosphoryl hóa oxy hóa
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM HOÁ SINH HỌC THỰC PHẨM TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG GVHD: Trần Quỳnh Hoa Thành viên nhóm: Lê Thị Tường Vi Trần Thị Yến Nhi Nguyễn Thị Tuyết Ngân Nguyễn Phúc Nhật Huy 2005190809 2005190444 2005190360 2022181026 2.1 Sự trao đổi chất 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.1 Khái niệm chung trao đổi lượng lượng sinh học 2.2.1.1 Sự biến đổi lượng tự 2.2.1.2 Liên kết cao vai trò ATP 2.2.2 Q trình oxy hóa khử sinh học 2.2.3 Chuỗi hơ hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào 2.2.3.2 Sự phosphoryl hóa oxy hóa 2.1 Sự trao đổi chất Sự trao đổi chất gì? Cơ thể sống tồn nhờ khả trao đổi (hấp thu đào thải) khơng ngừng với mơi trường xung quanh Q trình thực biến đổi hóa học liên tục xảy thể→ Sự trao đổi chất “Là q trình tự chuyển hóa có quy luật thể sống Là tảng tượng sinh học” 2.1 Sự trao đổi chất ❑ Quá trình đồng hóa: hấp thụ chất từ mơi trường bên ngoài, biến đổi chúng thành sinh chất mình, biến đổi chất đơn giản thành chất phức tạp hơn, tích lũy lượng cao ❑ Q trình dị hóa: ngược lại với q trình đồng hóa, biến đổi chất phức tạp thành chất đơn giản giải phóng lượng cần thiết cho hoạt động sống 2.1 Sự trao đổi chất 2.1 Sự trao đổi chất 2.1 Sự trao đổi chất Tùy theo kiểu trao đổi chất, sinh vật chia thành nhóm: Nhóm sinh vật tự dưỡng Nhóm sinh vật dị dưỡng Bao gồm tất sinh vật tự tổng hợp chất dinh dưỡng cần thiết cho chúng Chỉ cần H2 O CO2 , muối vơ nguồn lượng Có hình thức: ➢Tự dưỡng quang hợp: xanh, tảo, VK lam VK lưu huỳnh vốn dung quang để tổng hợp chất hữu ➢Tự dưỡng hóa hợp: VK oxy hóa lưu huỳnh, VK oxy hóa hidro, VK Bao gồm vi sinh vật khơng có khả tự tổng hợp chất dinh dưỡng từ chất vô mà phải sống nhờ vào chất dinh dưỡng sinh vật tự dưỡng tổng hợp nên 2.1 Sự trao đổi chất Theo kiểu trao đổi chất, sinh vật chia làm nhóm: nhóm hiếu khí (aerobe) nhóm kị khí (anaerobe) ❖Nhóm hiếu khí: kiểu trao đổi chất mà q trình oxy hóa có tham gia oxy khí ❖Nhóm kị khí: kiểu trao đổi chất mà q trình oxy hóa khơng có tham gia oxy khí 2.1 Sự trao đổi chất Q trình chuyển hóa thể sống mang tính thống riêng biệt Các đường chuyển hóa lớn thể động vật, thực vật đơn bào, đa bào theo giai đoạn tương tự Tuy vậy, sâu mơ, quan, cá thể lồi lại có nét riêng biệt 10 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào - Đặc tính chuỗi hơ hấp tế bào: ▪ Cần enzyme xúc tác ▪ Năng lượng tích lũy ATP phần tỏa dạng nhiệt ▪ Hiệu suất sử dụng lượng cao ▪ Phản ứng phức tạp, xảy qua nhiều bước 31 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào - Trong chuỗi hô hấp màng ty thể gồm có phức hệ: Phức hệ I (NADH- ubiquinon- reductase) Phức hệ II (succinate- ubiquinon- reductase) Phức hệ III (ubiquinon- cytocrom c-reductase) Phức tạp IV (cytocrom c-cytocrom oxidase) 32 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào Trong đó: - NAD NADP loại coenzyme phân tử nhóm phosphate kết hợp 𝐻+ tạo NADH NADPH - NADH sản phẩm trung gian trình hơ hấp tế bào - Cùng tham gia q trình cịn có 𝐹𝐴𝐷𝐻2 33 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào 34 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào - Q trình chuyển hydrogen điện tử chuỗi hô hấp phân thành giai đoạn: Giai đoạn 1: Thông thường hydrogen tách từ chất dehydrogenase có coenzyme 𝑁𝐴𝐷 + (hoặc 𝑁𝐴𝐷𝑃 + ) Hydrogen chất gắn vào 𝑁𝐴𝐷 + , chất từ dạng khử chuyển thành dạng oxy hóa 𝑁𝐴𝐷+ từ dạng oxy hóa biến sang dạng khử Mỗi chất có dehydrogenase đặc hiệu tương ứng: A𝑯𝟐 + 𝑵𝑨𝑫+ → A + NADH +𝑯+ 35 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hơ hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào Giai đoạn 2: NADH (hoặc NADPH) bị oxy hóa dehydrogenase Enzyme flavoprotein có coenzyme FMN FAD Hai electron chuyển từ NADH + 𝐻 + tới FMN (hoặc FAD) cho 𝐹𝑀𝑁𝐻2 (hoặc 𝐹𝐴𝐷𝐻2 ): NADH + 𝑯+ + FMN→ 𝑵𝑨𝑫+ + 𝑭𝑴𝑵𝑯𝟐 36 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào Giai đoạn 3: H + electron chuyển từ FMNH2 tới coenzyme Q dẫn xuất quinone, gọi ubiquinon (UQ) Coenzyme Q chất tác dụng chuyển vận linh hoạt electron flavoprotein hệ thống cytochrome Ubiquinon nhận 2e− tạo semiquinone (UQH − ) ubiquinol (UQH2 ) 37 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hơ hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào Giai đoạn 4: Các enzyme vận chuyển eletron từ CoQH2 đến oxygen Đó hệ thống cytochrome - trung tâm hô hấp tế bào Mỗi cytochrome protein enzyme vận chuyển electron có chứa nhóm ngoại hem Ở phân tử cytochrome, nguyên tử sắt liên tục từ trạng thái (Fe2+ )dạng khử tới trạng thái (Fe3+ )- dạng oxy hóa q trình chuyển vận electron Nhóm hem chuyển vận electron; ngược lại với NADH, flavin coenzyme Q chất chuyển vận electron 38 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào 39 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hơ hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào Kết chuỗi hô hấp tế bào thông thường H2 O, có trường hợp tạo thành gốc superoxyd (O2− ) hydrogenperoxyd (H2 O2 ) Đây chất độc tế bào chúng cơng acid béo không no cấu tạo lipid màng tế bào gây biến chất cấu trúc màng 40 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.1 Chuỗi hơ hấp tế bào Q trình vận chuyển hydrogen đến oxygen tạo 𝐻2 𝑂, thực chất trình trao đổi electron (cho nhận) cách liên tục Bản chất q trình oxy hóa khử Vì vậy, người ta gọi hơ hấp tế bào oxy hóa khử sinh học 41 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.2 Sự phosphoryl hóa oxy hóa Sự phosphoryl hóa quang hóa q trình tổng hợp ATP lục lạp thể nhờ lượng ánh sáng xảy quang hợp Sự phosphoryl hóa oxy hóa q trình tổng hợp ATP ty thể nhờ lượng thải phản ứng oxy hóa khử ADP + 𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 → ATP 42 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.2 Sự phosphoryl hóa oxy hóa Trong chuỗi hơ hấp có điểm tương hợp hô hấp với phosphoryl hóa: 1) NADH với flavoprotein; 2) cytochrome b c1 ; 3) cytochrome a cytochrome oxidase 43 2.2 Sự trao đổi lượng 2.2.3 Chuỗi hô hấp tế bào phosphoryl hóa oxy hóa 2.2.3.2 Sự phosphoryl hóa oxy hóa Sự phosphoryl hóa oxy hóa qua hệ thống vận chuyển điện tử chuỗi enzyme hô hấp đường chủ yếu sinh vật hiếu khí nhằm khai thác lượng hợp chất hữu cách hữu hiệu để phục vụ cho hoạt động sống Sự phosphoryl hóa oxy hóa cịn xảy với phân tử chất gọi phosphoryl hóa chất, lượng giải phóng chuyển trực tiếp cho gốc phosphate vô 44 ... Sự trao đổi lượng 2.2.1 Khái niệm - Trao đổi chất gắn liền với trao đổi lượng - Trao đổi lượng q trình oxy hóa chất dinh dưỡng để tạo lượng - Nguồn lượng lượng hóa học chất thức ăn 11 2.2 Sự trao. .. Sự trao đổi chất Sự trao đổi chất gì? Cơ thể sống tồn nhờ khả trao đổi (hấp thu đào thải) khơng ngừng với mơi trường xung quanh Q trình thực biến đổi hóa học liên tục xảy thể→ Sự trao đổi chất. .. trao đổi chất 2.1 Sự trao đổi chất 2.1 Sự trao đổi chất Tùy theo kiểu trao đổi chất, sinh vật chia thành nhóm: Nhóm sinh vật tự dưỡng Nhóm sinh vật dị dưỡng Bao gồm tất sinh vật tự tổng hợp chất