- Phương pháp tính nồng độ bằng cách tính tỷ trọng của tế bào:
3. Trao đổi chất nội bào theo phương thức đồng hoá và dị hóa 1 Khái niệm chung:
3.1. Khái niệm chung:
Đồng hóa: quá trình tổng hợp chất đơn giản thành chất hữu cơ đặc trưng của cơ
thể đồng thời tích lũy năng lượng.
Dị hóa là quá trình phân giải chất hữu cơ chủ yếu là glucose đồng thời giải phóng
năng lượng dười dạng ATP.
=> thực chất của quá trình trao đổi chất nội bào là hàng loạt các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào sống, có vai trò xúc tác của các enzym.
3.2. Vai trò của enzym (E) trong sự trao đổi chất và năng lượng:
- Khái niệm: enzym là chất xúc tác sinh học có hiệu quả cao có vai trò xúc tác các phản ứng hóa học làm tăng tốc độ phản ứng và không bị mất đi sau phản ứng.
- Cấu tạo enzym: enzym có cấu tạo gồm protein có phân tử nhỏ và thành phần không phải là protein:
pepxinaza tripxin + Các ion kim loại như: Cu2+, Mo5+, Zn2 +....
+ Nhóm ngoại chứa vòng hem như emzym catalaza, xitocrom, proxidaza + Coenzym: là những dẫn xuất của các vit amin hòa tan trong nước
- Mỗi enzym có một trung tâm hoạt động, có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất
- Cơ chế tác động của enzym:
E + S SP + E
- Enzym có tính chuyên hóa cao: một enzym chỉ tác dụng với một loại cơ chất hoặc với những cơ chất có cấu tạo hóa học tương tự nhau
Ví dụ: Tinh bột glucose Đisacarit glucose
=> Bản chất: Enzym làm tăng tốc độ phản ứng nhờ hạ thấp hàng rào năng
lượng:
+ Enzym hoạt động như một khuôn cho sự định hướng cơ chất.
+ Gây tác động ứng suất lên cơ chất làm ổn định trạng thái chuyển tiếp. + Cung cấp vi môi trường thích hợp.
+ Tham gia trực tiếp vào phản ứng xúc tác.
- Enzym tác động có sự phối hợp giữa các Enzym trong chuyển hóa vật chất theo nguyên tắc sản phẩm của Enzym trước là cơ chất của Enzym sau. Ví dụ:
Protein phức tạp Protein đơn giản (10-12 aa) axit amin
P (Chất tiền thân) Tirozin Melanin (tạo sắc tố trên da) Chất không màu Chất không màu 2 Sắc tố cam Sắc tố đỏ
=> Hoạt động chuyển hóa diễn ra thuận lợi nếu các enzym của các giai đoạn được tổng hợp bình thường.
Amilaza
Amilaza
E1 E2
- Enzym chỉ có tác động trong điều kiện của sự sống, ngoài cơ thể sống enzym không có tác dụng.
- Sự điều hòa hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào tuân theo cơ chế ức chế ngược âm tính: Sự tăng sản phẩm của phản ứng cuối sẽ dẫn đến ức chế phản ứng đầu của con đường chuyển hóa.
+ Điều hòa ngược dương tính: Tăng sản phẩm của phản ứng cuối làm tăng phản ứng đầu của con đường chuyển hóa.
=> Trong tế bào có thể sản sinh ra các chất gây ức chế phản ứng hóa học trong các con đường chuyển hóa nội bào: chất ức chế có cấu hình không gian giống với cơ chất => khi có mặt nó chiếm chỗ của cơ chất => làm giảm tốc độ phản ứng, gọi là chất ức chế cạnh tranh.
o Chất ức chế không cạnh tranh: là chất liên kết với enzym ở vị trí xa trung tâm hoạt động => làm thay đổi cấu hình không gian của trung tâm hoạt động => làm liên kết giữa cơ chất và enzym giảm => giảm tốc độ phản ứng.
o Ứng dụng: Endophin là chất được tế bào não sản xuất khi cơ thể bị stress, các chất có cấu hình không gian giống endophin khi đưa vào cơ thể có tác dụng giảm đau.
o Chất gây nghiện được chiết xuất từ một số loại thực vật như hoa cây thuốc phiện hoặc được tổng hợp nhân tạo cũng có tác dụng giống endophin => đưa từ ngoài vào làm phản ứng sản sinh endophin nội sinh giảm, thiếu nó người có cảm giác đau => người mới cai nghiện có dấu hiệu đau đớn vật vã. Sau một thời gian phản ứng sản xuất endophin từ tế bào não phục hồi, người nghiện hết các biểu hiện đau đớn. => Enzym là protein do đó hoạt tính của nó phụ thuộc vào các liên kết yếu vì vậy các điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, chất ức chế …đều có thể làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym => chậm tốc độ phản ứng.
3. 3. Sự đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon
a. Những vấn đề chung:
- Đồng hóa cacbon từ chất vô cơ:
=> hình thức tiến hóa thấp là hóa tổng hợp và quang hợp không thải oxi (vi khuẩn lưu huỳnh quang hợp) => Hình thức tiến hóa là quang hợp thải oxi (vi khuẩn lam, tảo, thực vật)
+ Hóa tổng hợp: . Đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ nhờ năng lượng hóa học (vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất N, Fe, S).
- Nguồn cung cấp cacbon là khí CO2 và nguồn cho Hidro là hợp chất vô cơ chứa hidro. - Năng lượng giải phóng trong các phản ứng oxy hóa hợp chất chứa N, S, Fe trong đất.
H2S + O2 H2O + 2S + 65 Kcal
=> năng lượng từ phản ứng hóa học giải phóng sử dụng để đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ=> sản phẩm giải phóng của quá trình hóa tổng hợp không phải là O2 mà là các kim loại như S, Fe,…làm lắng đọng thành quặng trong thiên nhiên.
=> Nguồn năng lượng sử dụng cho đồng hóa chất hữu cơ giải phóng từ các phản ứng phân giải các chất trong đất (hạn chế)
+ Quang hợp lấy nguồn năng lượng vô tận ở môi trường là năng lượng lượng tử của các photon ánh sáng.
Trong đó quang hợp không thải oxi:
Quang hợp không thải oxi Quang hợp thải oxi Sinh vật đại
diện
Vi khuẩn lưu huỳnh quang hợp Vi khuẩn lam, tảo, thực vật nguồn cung
cấp Hidro
chất chứa lưu huỳnh là chất không phổ biến trong môi trường
là chất phổ biến nhất trong môi trường
Sản phẩm thải không có tác dụng đối với sinh vật khác
oxi cung cấp nguyên liệu cho hô hấp tế bào
Sắc tố hấp thụ năng lượng
khuẩn diệp lục không hiệu quả bằng clorophin.
diệp lục là chất hữu cơ có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng một cách có chọn lọc, hiệu quả