Bài giảng Chương 2: Trao đổi chất và năng lượng sinh học

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

243
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chương 2: Trao đổi chất và năng lượng sinh học cung cấp cho các bạn những kiến thức về sự trao đổi chất và thông tin qua màng; sự trao đổi năng lượng của tế bào; hô hấp tế bào; quang hợp. Bài giảng phục vụ cho các bạn chuyên ngành Sinh học và những bạn quan tâm tới lĩnh vực này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 2: Trao đổi chất và năng lượng sinh học

Please purchase a personal license.
Chương 2. Trao đổi chất và năng lượng sinh học
NỘI DUNG 1. Sự trao đổi chất và thông tin 3.Hô hấp tế bào qua màng 3.1 Khái niệm 1.1 Sự vận chuyển chất qua 3.2 Sự đường phân màng 3.3 Các quá trình lên men 1.2 Sự trao đổi thông tin qua màng 3.4 Hô hấp hiếu khí 2. Sự trao đổi năng lượng của tế 4 Quang hợp bào 4.1 Tổng quan 2.1 Năng lượng tự do và năng 4.2 Hệ quang hóa-Sự vận lượng hoạt hóa chuyển điện tử trong quang 2.2 Oxy hóa khử sinh học và hợp Thế oxy hóa khử 4.3 Chu trình C3 2.3 Enzim 4 Chu trình C4 2.4 Sự tổng hợp ATP
Khái niệm Trao đổi chất: Là quá trình phân giải & tổng hợp các chất trong thành phần của TB. Tập hợp các phản ứng hoá học diễn ra trong cơ thể sống (TB); đảm bảo cho sự sinh trưởng, sinh sản & các h/đ sống của TB. Trao đổi năng lượng. Sự chuyển hoá Q từ dạng này sang dạng khác Sự dị hoá: Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ (phức tạp đơn giản); thải năng lượng. Sự đồng hoá: Quá trình xây dựng cấu trúc & các chất (phân tử hợp chất);thu năng lượng. Đồng hoá tự dưỡng & đồng hoá di dưỡng
1. Sự trao đổi chất qua màng tế bào 1.1 Sự vận chuyển các chất qua màng a. Sự vận chuyển chất qua màng theo con đường khuếch tán: Chất được v/c qua màng theo quy luật vật lý, hóa học;không tiêu tốn năng lượng;tốc độ phụ thuộc tổng Gradien giữa hai phía của màng. 2 cơ chế: Khuêch tán đơn giản Khuếch tán liên hợp
1.1 Sự vận chuyển các chất qua màng a. Sự vận chuyển chất qua màng theo con đường khuếch tán Khuếch tán đơn giản: Qua màng lipit: V/C các chất có kích thước nhỏ, không tích điện, tan trong lipit. Qua kênh protein: Là Pr xuyên màng, chứa nước, đk: 0,8nm. 2 loại kênh: loại luôn mở + loại lúc đóng lúc mở (mở khi được kích thích)
1.1 Sự vận chuyển các chất qua màng a. Sự vận chuyển chất qua màng theo con đường khuếch tán Khuếch tán liên hợp (khuếch tán nhanh): vc chất nhờ chất mang Chất mang: Là Pr màng, có khu vực ĐB để kết hợp và hđ, mang tính đặc hiệu Hoạt động: Pr mang + chất cần vận chuyển-> phức hợp; Phức hợp sang phía bên kia của màng: gp chất cần vc,Pr mang quay lại tgia chu trình mới A + X -> AX -> X + A A: Chất cần vận chuyển X: Protein mang -> Có hiện tượng bão hoà: Khi toàn bộ Pr mang hđ -> tốc độ vc đạt tối đa, bị giới hạn về tốc độ
1.1 Sự vận chuyển các chất qua màng b. Sự vận chuyển chủ động các chất qua màng (Tích cực): Định nghĩa: Là sự v/c các chất qua màng thông qua kênh hoặc chất mang ngược với gradient và có tiêu thụ năng Bơm ion Na+- K+ (Na+_ K+ ATPaza): Là tổ hợp Pr xuyên màng, làm nvụ duy trì sự chênh lệch nồng độ Na+, K+ giữa 2 phía của màng (Na+ ngoài > trong; K+ ngược lại) Hđộng: Bơm hđ liên tục, cứ tiêu tốn 1ATP, bơm đẩy 3 Na+ ra ngoài và hút 2 K+ vào trong TB
1.1 Sự vận chuyển các chất qua màng b. Sự vận chuyển chủ động các chất qua màng (Tích cực): Bơm proton: Phân bố: màng trong ty thể, màng tylacoit. Gồm 2 kênh proton chuyên hoá xuyên màng. Kênh 1: Bơm chủ động H+, tạo chênh lệch [H+] giữa 2 phía của màng, có tiêu tốn NL. Kênh 2: Cho H+ khuếch tán trở lại theo chiều gradient; tổng hợp ATP. Kênh liên kết: Chất v/c (a.amin, đường), l/k với ion (Na) – có lợi thế về dốc nồng độ theo phương thức đồng chuyển
1.2 Sự trao đổi thông tin qua màng Tb có kn đáp ứng với tđ môi trường nhờ màng Tb thu nhận các tín hiệu nhờ các thụ quan màng Thông tin: dạng tín hiệu hoá học Thụ quan màng: Protein xuyên màng. Đầu ngoài lk đặc trưng với f.tử tín hiệu, gây ra sự biến đổi đầu trong làm phát động những hiệu quả sinh lý của tế bào (kích hoạt Enzym, hoạt hoá gen…)
2. Năng lượng và sự trao đổi chất của tế bào 2.1. Năng lượng tự do và năng lượng hoạt hóa a. Năng lượng tự do: Là năng lượng có ích, có thể dùng để sinh ra công trong điều kiện đẳng nhiệt, đẳng áp. Đây là năng lượng tạo ra lực liên kết hoá học giữa các chất, cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào, cơ . b. Năng lượng hoạt hóa: Năng lượng tối thiểu cần thiết để phản ứng hóa học xảy ra, là hàng rào năng lượng. Phản ứng toả nhiệt năng lượng hoạt hoá đòi hỏi ít Phản ứng thu nhiệt năng lượng hoạt hoá cần nhiều hơn
2.2. Oxy hoá-khử & Thế Oxy hoá sinh học a. Oxy hóa khử: - F ư oxh là f ư cho e, chất cho là chất khử. - F ư khử là f ư nhận e, chất nhận e là chất oxh Hai phản ứng này luôn đi kèm cùng nhau gọi là phản ứng oxy hoá khử. Ví dụ: H2 → 2 H+ + 2e- (phản ứng oxy hoá) ½ O2 + 2e- → O2- (phản ứng khử) ────────────── H2 + ½ O2 →2 H+ +O2- → H2O (pư oxh-kh) -> Như vậy, thực chất phản ứng oxy hoá khử là sự vận chuyển điện tử từ hệ oxy hoá khử này đến hệ oxy hoá khử khác - Trong hệ thống sống quá trình hô hấp tế bào, quá trình quang hợp diễn ra bằng nhiều phản ứng oxy hoá khử kế tiếp nhau, chúng quan hệ với nhau gọi là sự oxy hoá khử sinh học.
2.2. Oxy hoá-khử & Thế Oxy hoá khử sinh học b. Thế oxy hoá khử (E): • Thế oxy hoá khử (E) của mỗi chất là ái lực đối với điện tử của chất đó • E có tính ái điện tử thấp, có xu hướng nhường điện tử; • E>0 -> có tính ái điện tử cao, có xu hướng nhận điện tử. • Sự truyền điện tử từ hệ oxy hoá khử có E0 diễn ra tự phát và thải năng lượng, ngược lại thu năng lượng. Thế oxy hoá khử chuẩn sinh học (Eo’): Là E đo trong điều kiện chuẩn sinh học (25oC, 1at, pH=7, 1mol/l) Ví dụ: Eo’(H2/2H+) = - 0,42V; Eo’(O2-/1/2O2) = + 0,81V; Eo’(Fe2+/Fe3+) = + 0,77V .
3.2. Oxy hoá-khử & Thế Oxy hoá khử sinh học b. Thế oxy hoá khử (E): Sự biến đổi năng lượng tự do trong phản ứng oxy hoá khử ở điều kiện chuẩn sinh học (∆Go’) ∆Go’: sự biến đổi NLTD ∆Go’= - ∆Eo’. n . F ∆Eo’: hiệu thế oxy hoá khử của 2 hệ N: số điện tử được chuyển/mol F: số Faraday 96500cu/mol Ý nghĩa • Thông qua các phản ứng oxy hoá khử trong hô hấp tế bào và quang hợp, điện tử được chuyển từ phân tử này sang phân tử khác và qua đó năng lượng được dẫn truyền giữa các phân tử.Như vậy, phản ứng oxy hoá khử đóng vai trò chủ yếu trong dòng năng lượng qua các hệ sinh học.
2.3. Vận chuyển điện tử trong hô hấp tế bào - Quá trình truyền điện tử được thực hiện bằng nhiều phản ứng oxy hoá khử kế tiếp nhau (sự oxy hoá khử sinh học) - Một số chất vừa vận chuyển điện tử vừa vận chuyển H+: coenzim Q (CoQ) và các Xitocrom - Xếp theo thứ tự tăng dần của thế oxy hoá khử: từ - 0,32V(NADH/NAD+) đến + 0,81V (O2-/1/2O2). -> giải phóng năng lượng. - Quá trình vận chuyển điện tử hợp diễn với phản ứng photphoryl hoá. Năng lượng giải phóng ra trong các phản ứng truyền điện được nạp vào liên kết cao năng. Toàn bộ quá trình tạo được 3 ATP từ ADP