Khái niệm về năng lựơng ATP

Chia sẻ: PHAM TRONG | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

525
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ATP là một nucleotide thực hiện nhiều vai trò thiết yếu trong tế bào. · Nó là tiền tệ năng lượng chủ yếu của tế bào, cung cấp năng lượng cho hầu hết các hoạt động tiêu thụ năng lượng của tế bào. · Đây là một trong các monome được sử dụng trong quá trình tổng hợp RNA và sau khi chuyển đổi deoxyATP (dATP), DNA . · Nó quy định nhiều lộ trình sinh hóa.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khái niệm về năng lựơng ATP

I. Khái niệm về năng lựơng ATP. ATP là một nucleotide thực hiện nhiều vai trò thiết yếu trong tế bào. • Nó là tiền tệ năng lượng chủ yếu của tế bào, cung cấp năng lượng cho hầu hết các hoạt động tiêu thụ năng lượng của tế bào. • Đây là một trong các monome được sử dụng trong quá trình tổng hợp RNA và sau khi chuyển đổi deoxyATP (dATP), DNA . • Nó quy định nhiều lộ trình sinh hóa. Adenosine triphosphate (ATP) , cung cấp năng lượng hoặc đồng tiền của các tế bào trong Figfures 1 và 2, chuyển năng lượng từ các liên kết hóa học để endergonic (hấp thụ năng lượng) phản ứng bên trong tế bào. Cấu trúc của ATP bao gồm các adenine nucleotide ( đường ribose , cơ sở adenine, và nhóm phosphate, PO 4 -2 ) cộng với hai nhóm phosphate khác. Hình 1: Cấu trúc của ATP Năng lượng được lưu trữ trong các liên kết hóa trị giữa phosphate, với số tiền lớn nhất của năng lượng (khoảng 7.3 kcal / mol) trong mối quan hệ giữa các nhóm phosphate thứ hai và thứ ba. Liên kết cộng hóa trị này được biết đến như là một trái phiếu pyrophosphate.
Có thể nói ATP tương tự như 1 nguồn pin sạc . Các loại pin được sử dụng, từ bỏ năng lượng tiềm năng của họ cho đến khi nó đã được chuyển đổi thành năng lượng động học và nhiệt / không sử dụng được năng lượng. Pin sạc (đã được đưa vào năng lượng) có thể chỉ được sử dụng sau khi thêm năng lượng vào. Do đó, ATP là dạng năng lượng cao hơn (pin sạc) trong khi ADP là dạng năng lượng thấp (pin được sử dụng). Khi phosphate cuối cùng (thứ ba) bị mất, ATP trở thành ADP ( Adenosine diphosphate ), và năng lượng lưu trữ được phát hành cho một số quá trình sinh học để sử dụng. Đầu vào của năng lượng bổ sung (cộng với một nhóm phosphate) "sạc-nạp" ADP thành ATP (như trong tương tự pin được sạc thêm năng lượng vào). 1. Tổng hợp của ATP  Chúng ta có thể viết các phản ứng hóa học cho sự hình thành của ATP như: ADP + Pi + năng lượng ----> ATP (Adenosine diphosphate) (Phosphate vô cơ) (năng lượng sản xuất) (adenosine triphosphate) Hay ADP + P i → ATP + H 2 O • Đòi hỏi năng lượng: 7.3 kcal / mol • Xảy ra trong tế bào bằng cách glycolysis • Xảy ra trong ty thể bằng cách hô hấp tế bào • Xảy ra trong lục lạp quang 2. Tiêu thụ của ATP  Công thức hóa học cho giải phóng năng lượng của ATP : ATP ----> ADP + năng lượng + Pi (Adenosine Triphosphate sản xuất ) (Adenosine diphosphate ) (năng lượng) (Phosphate vô cơ) ATP quyền hạn nhất trong các hoạt động tiêu thụ năng lượng của các tế bào, chẳng hạn như: • Hầu hết các anabolic điều phản ứng . Ví dụ: o Tham gia RNA vận chuyển các acid amin để lắp ráp vào [protein liên kết ] o Tổng hợp của triphosphates nucleoside để lắp ráp vào DNA và RNA
o Tổng hợp polysaccharides o Tổng hợp chất béo • Hoạt động vận chuyển của các phân tử và ion • Dây thần kinh xung • Duy trì khối lượng tế bào bằng cách thẩm thấu • Thêm nhóm phosphate (phosphoryl hóa) với các protein khác nhau, ví dụ như, để thay đổi hoạt động của họ trong tín hiệu cho tế bào . • Co cơ • Đập của lông mao và roi (bao gồm cả tinh trùng ) • Phát quang sinh học 3. ATP tái chế Tổng khối lượng ATP trong cơ thể người là khoảng 0,2 nốt ruồi . Phần lớn của ATP không thường tổng hợp de novo, nhưng được tạo ra từ ADP theo các quy trình nói trên. Như vậy, tại bất kỳ thời gian nhất định, tổng số tiền của ATP + ADP vẫn còn tương đối ổn định. Năng lượng được sử dụng bởi các tế bào của con người đòi hỏi sự thủy phân từ 100 đến 150 nốt ruồi của ATP hàng ngày, đó là khoảng 50 đến 75 kg. Một con người thông thường sẽ sử dụng trọng lượng cơ thể của mình của ATP trong quá trình trong ngày. [33] Điều này có nghĩa rằng mỗi phân tử ATP được tái chế từ 500 đến 750 lần trong một ngày duy nhất (100 / 0,2 = 500). ATP không thể được lưu trữ, do đó tiêu thụ của nó chặt chẽ sau tổng hợp của nó. 4. Ngoại bào ATP Ở động vật có vú, ATP cũng có chức năng bên ngoài của các tế bào. Phát hành:  Từ các tế bào bị hư hỏng có thể gợi ra những đau đớn ;  Từ cơ quan cảnh báo hiệu tình trạng thiếu oxy trong máu;  Từ các tế bào tiếp nhận hương vị kích hoạt tiềm năng hành động trong các dây thần kinh cảm giác đến não;
 Từ các bức tường kéo dài của bàng quang tiết niệu tín hiệu khi bàng quang cần đổ. II. Quá trình sử dụng năng lượng quang năng trong sinh vật. 1. Quá trình xảy ra ở thực vật và tảo. Ở thực vật, ATP được tổng hợp trong màng thylakoid của lục lạp trong những phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng của quang hợp trong một quá trình được gọi là photophosphorylation. Ở đây, năng lượng ánh sáng được sử dụng để bơm proton qua màng lục lạp. Điều này tạo ra một lực lượng proton-động cơ và ổ đĩa ATP synthase, chính xác như trong phosphoryl hóa oxy hóa. Một số của ATP được sản xuất trong lục lạp được tiêu thụ trong chu trình Calvin , trong đó sản xuất triose đường. Hình 2: thực vật quang hợp Trong tảo và thực vật, quang hợp diễn ra trong các bào quan gọi là lục lạp . Một điển hình tế bào thực vật có chứa khoảng 10 đến 100 lạp lục. Lục lạp được bao bọc bởi một lớp màng. Màng này bao gồm một màng phospholipid bên trong, một
màng phospholipid bên ngoài, và một không gian intermembrane giữa chúng. Trong màng là một chất lỏng dung dịch nước được gọi là chất nền. Stroma chứa ngăn xếp (Grana) của màng thylakoid, đó là những trang web của quang hợp. Màng thylakoid được phẳng đĩa, được bao bọc bởi một màng tế bào với một lumen hoặc không gian thylakoid bên trong nó. Các trang web của quang hợp là màng thylakoid, trong đó có protein màng tế bào tách rời và thiết bị ngoại vi phức hợp, bao gồm các sắc tố hấp thụ năng lượng ánh sáng, tạo thành quang hợp. Thực vật hấp thụ ánh sáng chủ yếu sử dụng sắc tố diệp lục , đó là lý do mà hầu hết các nhà máy này có màu xanh lá cây. Ngoài chất diệp lục, cây cũng sử dụng sắc tố như carotenes và hoàng thể tố (xanthophylls) . Tảo còn sử dụng chất diệp lục, nhưng màu nhuộm khác nhau khác đang có mặt như Phycocyanin , carotenes và hoàng thể tố (xanthophylls) trong tảo lục , phycoerythrin tảo đỏ (rhodophytes) và fucoxanthin trong tảo nâu và tảo cát kết quả trong một loạt các màu sắc. Những sắc tố này được nhúng vào trong tảo và thực vật đặc biệt ăng-ten-protein. Trong các protein như vậy, tất cả các sắc tố được sắp xếp để làm việc tốt với nhau. Một protein như vậy còn được gọi là một ánh sáng thu hoạch phức tạp . Mặc dù tất cả các tế bào trong các bộ phận xanh của cây có lục lạp, hầu hết năng lượng được chụp trong lá . Các tế bào trong các mô bên trong của một chiếc lá, được gọi là diệp nhục , có thể chứa từ 450.000 và 800.000 lạp lục cho mỗi milimet vuông của lá. Bề mặt của lá được thống nhất phủ nước kháng sáp lớp biểu bì bảo vệ lá khỏi bị bốc hơi quá mức của nước và giảm sự hấp thụ tia cực tím hoặc màu xanh ánh sáng để giảm nóng . Các lớp biểu bì trong suốt cho phép ánh sáng đi qua các rào tế bào diệp nhục, nơi mà hầu hết quang hợp diễn ra.
Hình 3 :Lục lạp ultrastructure: 1. ngoài màng 7. granum (chồng các màng 2. intermembrane không gian thylakoid) 3. bên trong màng (1+2+3: phong bì) 8. thylakoid (phiến kính) 4. stroma (dung dịch chất lỏng) ̣ 9. tinh bôt 5. thylakoid lumen (bên trong 10. ribosome thylakoid) 11. plastidial DNA 6. thylakoid màng 12. plastoglobule (giảm lipid) 2. Quá trình xảy ra ở động vật. 3. Các sinh vật quang photoautotrophs , có nghĩa là chúng có khả năng tổng hợp thức ăn trực tiếp từ carbon dioxide và nước sử dụng năng lượng từ ánh sáng. Tuy nhiên, không phải tất cả các sinh vật sử dụng ánh sáng như một nguồn năng lượng thực hiện quang hợp, kể từ khi photoheterotrophs sử dụng các hợp chất hữu cơ, chứ không phải là lượng khí carbon dioxide, như một nguồn carbon.
4. Hình 4: Quá trình sử dụng quang năng lượng 5. Các protein này thu thập ánh sáng để quang hợp được nhúng trong màng tế bào . Cách đơn giản này được bố trí ở vi khuẩn quang hợp, các protein này được tổ chức trong vòng màng bào tương. Tuy nhiên, màng này có thể được chặt chẽ gấp lại thành những tấm hình trụ được gọi là màng thylakoid , hay chụm lại thành các túi tròn gọi là vào tế bào màng. Những cấu trúc này có thể điền vào hầu hết các nội thất của một tế bào, màng một diện tích bề mặt rất lớn và do đó tăng lượng ánh sáng mà vi khuẩn có thể hấp thụ. 6. Cyanobacteria còn được gọi là vi khuẩn màu xanh-màu xanh lá cây, tảo màu xanh- màu xanh lá cây, và Cyanophyta, là một phylum vi khuẩn mà có được năng lượng của mình thông qua quang hợp . Tên "cyanobacteria" xuất phát từ màu sắc của vi khuẩn ( tiếng Hy Lạp : κυανός (kyanós) = màu xanh). 7. Khả năng của cyanobacteria thực hiện quang hợp oxygenic được cho là đã chuyển đổi đầu giảm bầu không khí oxy hóa thành một một trong những thay đổi đáng kể các thành phần của các dạng sống trên trái đất bằng cách kích thích đa dạng sinh học và dẫn đến gần như tuyệt chủng của các sinh vật không dung nạp oxy . Theo lý thuyết nội cộng sinh , lạp lục trong thực vật và tảo có nhân điển hình đã tiến hóa từ tổ tiên từ cyanobacteria qua cộng sinh nội .
8. 9. Hình 5: Hình dạng vi khuẩn Cyanobacteria 10. Như bất kỳ sinh vật prokaryote cyanobacter không hiển thị hạt nhân cũng không màng bên trong hệ thống. Tuy nhiên, nhiều cyanobacter loài có nếp gấp trên màng bên ngoài của nó có chức năng trong quang hợp . Cyanobacteria có được màu sắc của họ từ các sắc tố xanh nhạt Phycocyanin , mà chúng sử dụng để thu ánh sáng để quang hợp. Quang hợp ở vi khuẩn lam thường sử dụng nước như là một nhà tài trợ điện tử và sản xuất oxy như một sản phẩm, mặc dù một số cũng có thể sử dụng hydrogen sulfide như xảy ra giữa các vi khuẩn quang hợp khác. Carbon dioxide được giảm để tạo thành tinh bột thông qua các chu trình Calvin . Trong hầu hết các dạng máy quang được nhúng vào các nếp gấp của màng tế bào, gọi là màng thylakoid . Số lượng lớn oxy trong bầu khí quyển được coi là đã được lần đầu tiên được tạo ra bởi các hoạt động của cổ cyanobacteria. Do khả năng của họ để sửa chữa nitơ trong điều kiện hiếu khí chúng thường được tìm thấy như là vật cộng sinh với một số lượng của các nhóm khác của các sinh vật như nấm ( địa y ), san hô , pteridophytes ( Azolla ), thực vật hạt kín ( Gunnera ).
11. Nhiều cyanobacteria có thể làm giảm nitơ và carbon dioxide theo aerobic điều kiện, một thực tế mà có thể chịu trách nhiệm cho sự thành công tiến hóa và sinh thái của họ. Quang nước oxy hóa được thực hiện bằng cách ghép các hoạt động của quang II và I . Trong điều kiện yếm khí, họ cũng có thể chỉ sử dụng PS I - photophosphorylation cyclic - điện tử với các nhà tài trợ khác hơn so với nước ( hydrogen sulfide , thiosulphate, hoặc thậm chí cả phân tử hydrogen ) giống như vi khuẩn quang hợp màu tím . Hơn nữa, họ chia sẻ một archaea tài sản, khả năng giảm lưu huỳnh bằng cách hô hấp kỵ khí trong bóng tối. Quang vận chuyển điện tử của họ chia sẻ cùng một ngăn chứa như các thành phần vận chuyển điện tử hô hấp. Màng bào tương của họ chỉ chứa các thành phần của chuỗi hô hấp, trong khi các màng thylakoid chủ hô hấp và vận chuyển điện tử quang hợp. 12. (Quang hợp I (PS I) (hoặc plastocyanin: ferredoxin Oxidoreductase) là lần thứ hai quang trong các phản ứng ánh sáng quang hợp của tảo , thực vật và một số vi khuẩn . Quang hợp I được đặt tên như vậy vì nó đã được phát hiện trước khi quang hợp II . Các khía cạnh của PS tôi đã được phát hiện vào những năm 1950, nhưng các significances những phát hiện chưa được biết đến.Louis DUYSENS lần đầu tiên đề xuất khái niệm về quang hợp I và II vào năm 1960, và trong cùng một năm, một đề xuất của Fay Bendall và Robert Hill lắp ráp khám phá trước đó thành một lý thuyết gắn kết nối tiếp quang phản ứng. Hill và giả thuyết Bendall sau đó đã được chứng minh trong các thí nghiệm được tiến hành vào năm 1961 bởi DUYSENS và Witt nhóm. ) 13.
14. (Quang II (hoặc plastoquinone nước Oxidoreductase) là người đầu tiên phức hợp protein trong các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng . Nó nằm trong màng thylakoid của thực vật , tảo , vi khuẩn lam . Enzyme nắm bắt các photon ánh sáng để tiếp sinh lực đi ện tử sau đó được chuyển thông qua một loạt các coenzyme và cofactors để giảm plastoquinone để plastoquinol. Các electron năng lượng được thay thế bằng oxy hóa nước để tạo thành các ion hydro và oxy phân tử. Bằng cách lấy các electron từ nước, quang hợp II cung cấp các điện tử cho tất cả các quang hợp xảy ra. Các ion hydro (proton) được tạo ra bởi quá trình oxy hóa của nước giúp đỡ để tạo ra một gradient proton được sử dụng bởi ATP synthase để tạo ATP . Các electron năng lượng chuyển giao cho plastoquinone sử dụng cuối cùng để giảm NADP + NADPH hoặc được sử dụng trong photophosphorylation cyclic .) 15. Cho quang oxygenic, cả hai thống quang I và II được yêu cầu. Quang Oxygenic có thể được thực hiện bởi thực vật và vi khuẩn lam cyanobacteria được cho là tổ tiên của lục lạp quang có chứa sinh vật nhân chuẩn . Vi khuẩn quang hợp mà không thể tạo ra oxy có một quang duy nhất được gọi là BRC, vi khuẩn phản ứng trung tâm . 16. Quang tôi được đặt tên là "tôi" kể từ khi nó được phát hiện trước khi quang II, nhưng điều này không đại diện cho thứ tự của các dòng electron. 17. Khi quang II hấp thụ ánh sáng, các electron trong chất diệp lục phản ứng trung tâm rất vui mừng lên mức năng lượng cao hơn và đang bị mắc kẹt bởi nhận electron chính. Để bổ sung sự thiếu hụt của các điện tử, các electron được chiết xuất khỏi nước bằng một cụm bốn ion Mangan trong quang hợp II và cung cấp cho chất diệp lục thông qua một tyrosine oxi hóa khử hoạt động. 18. Electron Photoexcited đi du lịch thông qua các phức tạp b6f cytochrome để quang hợp I thông qua một chuỗi vận chuyển điện tử trong màng thylakoid . Mùa thu này năng lượng được khai thác, (toàn bộ quá trình được gọi là hoá thẩm ), để vận chuyển hydro (H +) qua màng, lumen, để cung cấp một lực lượng proton-động cơ để tạo ra ATP. Các proton được vận chuyển bởi plastoquinone . Nếu electron chỉ đi qua một lần, quá trình này được gọi là photophosphorylation noncyclic. 19. Khi điện tử đến quang hợp I, nó lấp đầy thâm hụt điện tử của chất diệp lục trung tâm phản ứng quang I. Thâm hụt là do kích thích ảnh của các điện tử lại một lần nữa bị mắc kẹt trong một phân tử chất nhận điện tử, thời gian này của quang I.
20. ATP được tạo ra khi enzym tổng hợp ATP vận chuyển các proton có trong lumen stroma các, thông qua màng. Các điện tử hoặc có thể tiếp tục đi thông qua vận chuyển điện tử vòng xung quanh PS I hoặc vượt qua, thông qua ferredoxin, NADP enzyme + reductase. Điện tử và các ion hydro được thêm vào NADP + để tạo thành NADPH. Chất khử này được vận chuyển đến chu trình Calvin để phản ứng với glycerate 3-phosphate , cùng với ATP để tạo thành glyceraldehyde 3-phosphate , các khối xây dựng cơ bản mà từ đó nhà máy có thể thực hiện một loạt các chất 21. 22. Hình 6: chu trình calvin 23.