YOMEDIA
Sự hô hấp mô bào (Ôxy hóa hoàn nguyên sinh học)
Chia sẻ: Nguyen Phuonganh
| Ngày:
| Loại File: PDF
| Số trang:16
287
lượt xem
27
download
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Quá trình cháy, tức là oxy hoá được người ta chú ý từ lâu. Chính nhờ quá trình này mà từ các vật phẩm hữu cơ năng lượng tiềm tàng được giải phóng ra để dùng vào các nhu cầu sống của cơ thể sinh vật.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Sự hô hấp mô bào (Ôxy hóa hoàn nguyên sinh học)
- Sự hô hấp mô bào
(Ôxy hóa hoàn nguyên
sinh học)
1. Khái niệm chung
1.1. Định nghĩa về sự oxy hoá hoàn
nguyên sinh học
Quá trình cháy, tức là oxy hoá được
người ta chú ý từ lâu. Chính nhờ quá
trình này mà từ các vật phẩm hữu cơ
năng lượng tiềm tàng được giải phóng ra
- để dùng vào các nhu cầu sống của cơ thể
sinh vật.
Trước thế kỷ XVIH, người ta cho rằng
những chất cháy được đều có chứa một
chất tưởng tượng "Flogiston". Nhưng đến
năm 1756 Lômônôxốp căn cứ vào hiện
tượng tăng trọng lượng kim loại sau khi
đốt, đã nêu ý kiến cho rằng có một chất
nào đó của không khí liên kết với vật bị
cháy. Chất dự đoán này chính là oxy
được Lavoaziê tìm ra năm 1774. ông
khẳng định rằng "sự cháy là quá trình
liên kết của nhiên liệu với oxy không
khí'.
Quá trình oxy hoá hoàn nguyên sinh học
là một quá trình bao quát của thế giới vô
cơ và hữu cơ. Bản chất của quá trình này
theo quan điểm hiện đại là quá trình trao
đổi điện tử giữa các chất tham gia phản
- ứng. Chất cho điện tử gọi là chất bị oxy
hoá hay chất khử còn chất nhận điện tử
gọi là chất oxy hoá hay chất được hoàn
nguyên.
Vậy theo quan điểm hiện đại quá trình
oxy hoá hoàn nguyên sinh học bao gồm
các ý sau:
- Quá trình oxy hoá hoàn nguyên là sự
trao đổi điện tử giữa các chất. Chất cho
điện tử là chất bị oxy hoá hay chất khử
oxy, chất nhận điện tử là chất oxy hoá
hay chất được hoàn nguyên.
Oxy hoá và hoàn nguyên là hai quá trình
tiến hành song song đồng thời, nên nếu
có chất bị oxy hoá phải có chất được
hoàn nguyên và phản ứng phải gọi là oxy
hoá hoàn nguyên mới đủ nghĩa.
- 1.2. Sự khác nhau giữa sự cháy và hô
hấp mô bào
Khi nghiên cứu sự cháy của các chất hữu
cơ đến dạng CO2 và H2O Lavoazie đã
nêu lên được điểm giống nhau của sự
cháy và sự hô hấp mô bào ở động vật. Cả
hai quá trình đều thu O2 và thải CO2,
H2O. Người ta quan niệm thức ăn là
nhiên liệu của cơ thể và phổi là "lò đốt
các nhiên liệu đó.
Nhưng giữa sự cháy và sự hô hấp mô
bào có những điểm khác nhau:
* Sự cháy ngoài mô bào
- Kết hợp trực tiếp với O2 không khí.
- Năng lượng kích động cao (hoá học).
- Có ngọn lửa và toả nhiệt nhiều cùng
một lúc.
- * Sự cháy bên trong tế bào.
Kết hợp gián tiếp với O2 không khí.
Các phản ứng xảy ra từ từ có sự tham gia
của phân tử enzym nên năng lượng kích
động thấp.
- Phản ứng xảy ra trong điều kiện nhiệt
độ hầu như không thay đổi (thân nhiệt
370C), ở môi trường nước, áp suất 0,7 -
0,8AT, không có ngọn lửa. Năng lượng
giải phóng triệt để được tích luỹ vào ATP
để sử dụng dần dần.
Khi nghiên cứu nguồn gốc của CO2 và
H2O trong cơ thể động vật (máu động
mạch và tĩnh mạch), người ta thấy nơi
phát sinh chủ yếu của chúng là các mô
bào, chứ không phải phổi như ban đầu
tưởng lầm. Chính mô bào là nơi tiêu thụ
chủ yếu oxy và sản sinh nước, thán khí.
- Vì vậy trong sinh hoá học xuất hiện khái
niệm về sự hô hấp mô bào, tức là khái
niệm về trao đổi khí, về oxy hoá vật chất
hữu cơ ở mô bào.
Quá trình này có tầm quan trọng rất lớn
vì thông qua nó cơ thể sinh vật mới thu
được năng lượng cần thiết cho hoạt động
sống.
1.3. Các thuyết về oxy hoá hoàn nguyên
* Thuyết Peroxyd của Ba-khơ
Năm 1897 nhà bác học Ba-khơ (Nhà sinh
học Nga) đã đề ra thuyết Peroxyd hoặc
thuyết hoạt hoá oxy.
Theo thuyết này thì phân tử oxy (O-O)
ngoài tự nhiên ở dạng trơ kém hoạt động.
- Nhưng khi vào cơ thể sinh vật oxy đó sẽ
gặp những chất dễ oxy hoá tạo thành
những peroxyd hữu cơ.
Theo Ba-khơ gọi là chất dễ oxy hoá là
những "Oxygenase" và ký hiệu là A.
Phản ứng tạo peroxyd như sau:
Hoá trị của oxy đã được "mở" nên nó
chuyển sang trạng thái hoạt động. Sau đó
trong cơ thể động vật lại có loại
peroxydase đặc trưng có thể chuyền oxy
hoạt hoá cho cơ chất (s)
- Thuyết peroxyd của Ba-khơ về sau được
bổ sung thêm. Nhưng trong cơ thể động
vật phạm vi ứng dụng của nó còn rất hẹp.
* Thuyết chuyển hydro của Paladin.
Năm 1908 Paladin đã rút ra kết luận:
Vai trò chủ yếu trong quá trình oxy hoá
hoàn nguyên sinh học thuộc hydro và sự
hô hấp có thể tiến hành trong môi trường
thiếu oxy.
Paladin tìm thấy trong tế bào thực vật
những chất màu có khả năng tồn tại ở 2
trạng thái: oxy hoá (có màu) và hoàn
nguyên (không mầu).
Những vật phẩm bị oxy hoá sẽ nhả hydro
cho loại chất màu làm chúng được hoàn
nguyên và trở thành dạng không màu.
Dạng này lại nhả hydro thu được cho một
- chất nhận hydro khác (ví dụ cho oxy) và
bản thân nó lại trở về trạng thái oxy hoá
có màu. Như vậy trong quá trình oxy hoá
sinh học, oxy không tác dụng trực tiếp
với cơ chất (như glucid, lipid, protein).
Trong mô bào thực vật người ta thấy có
nhóm quinon (có màu) và hydroquinon
(không màu).
Sau này Vilan đã phát triển quan điểm
của Paladin. Vilan đã chứng minh rằng
- oxy hoá rượu thành aldehyd và sau thành
acid có thể xảy ra trong điều kiện không
có oxy và quá trình oxy hoá tiến hành
bằng con đường khử (tách) hydro.
2. Cơ chế của quá trình oxy hoá hoàn
nguyên sinh học
2.1. Các yếu tố tham gia sự hô hấp mô
bào
* Cơ chất: các chất hữu cơ như: glucid,
lipid, protein...
* Các loại enzym: Có 2 loại enzym tham
gia vận chuyển hydro là:
- Dehydrogenase yếm khí (có nhóm ghép
NAD và NAD.P).
- Dehydrogenase hiếu khí (nhóm ghép
FAD và FMN).
- Các enzym tham gia vận chuyển điện tử
như: hệ thống cytocrom gồm các
Cytorom a, b, c... và Cytocromoxydase
(Cyt.a3)
3+
Nhân herm của Cytocrom chứa Fe nên
3+ -
có khả năng thay đổi hoá trị: Fe + 1e
2+
→ Fe .
Ngoài ra còn có một số enzym phụ khác
bổ trợ như: Catalase, peroxydase,
Oxydase... hoặc polyquinon (ở vi sinh
vật, nấm men).
2.2. Chuỗi hô hấp mô bào và các giai
đoạn của quá trình hô hấp mô bào
- * Các giai đoạn bình thường của chuỗi
hô hấp mô bào:
- Giai đoạn 1 : Enzym dchydrogenase
yếm khí lấy H2 tư cơ chất, NAD chuyển
thành dạng NAD.H2
- Giai đoạn 2: Hydro được chuyển từ
NAD.H2 sang FAD của enzym
dehydrogenase hiếu khí (men vàng) FAD
nhận được H2 chuyển thành FAD.H2
(hoặc FMN.H2 nhưng ít hơn).
Giai đoạn 3: Điện tử chuyển từ FAD đến
hệ thống cytocrom. Hydro được chuyển
thành dạng proton H+ giải phóng ra ngoài
điện tử. Điện tử đi trong hệ thống
cytocrom có 3 loại: cytocrom b, c và a.
Ta thấy rằng trong quá trình hô hấp mô
bào có sự vận chuyển hydro và điện tử
lần lượt từng chặng theo thứ tự nhất định
- đó là do thứ bậc thế năng oxy hoá khử,
nó thể hiện ở ái lực của hệ thống đối với
điện tử.
Thế năng càng cao, ái lực càng mạnh.
Điện tử sẽ được chuyển từ hệ thống có
thế năng oxy hoá khử thấp đến hệ thống
có thế năng oxy hoá khử cao.
Trong cơ thể hydro có thế năng oxy hoá
khử thấp còn oxy có thế năng oxy hoá
khử cao hơn. Cho nên điện tử chuyển từ
hydro đến oxy.
Thế năng oxy hoá khử của một số hệ
thống như sau:
- Điện cực oxy: 0,8 1 vôn.
- Cytocrom b: 0,04 vôn
- Cytocrom c: 0,26 vôn.
- Cytocrom a: 0,29 vôn.
- Trong quá trình vận chuyển này năng
lượng được giải phóng.
- Giai đoạn 4: Điện tử chuyển từ
cytocrom sang cytocromoxydase
(Cyt.a3). Cytocromoxydase thu điện tử
để hoạt hoá oxy (gây điện tích âm cho
chất này).
- Giai đoạn 5 : Oxy được hoạt hoá (O2-)
sẽ liên kết với 2 proton H+ tạo thành
nước .
* Các giai đoạn không bình thường trong
quá trình hô hấp mô bào.
- Trong một số trường hợp, hydro từ cơ
chất được tách bồi enzym dehydogenase
hiếu khí chứ không do enzym
dehydrogenase yếm khí tác động.
- Ví dụ như quá trình oxy hoá acid
sucxinic trong chu trình Krebs hoặc một
số acid béo không bão hoà như acid
linoleic, acid linoleimc, acid
arachidonic...
- Ngoài ra một số men vàng (như
xantinoxydase) sau khi nhận H2 tư NAD
lại chuyển thẳng cho oxy chứ không qua
hệ thống cytocrom để tạo thành H2O2.
H2O2 lại bị phá huỷ bởi catalase nên
không gây tác hại cho mô bào.
- Quá trình oxy hoá khử xảy ra ở màng ty
lạp thể nhằm mục đích khai thác năng
lượng dự trữ trong cặp điện tử cao năng
được hình thành trong quá trình quang
hợp. Vai trò của oxy là đưa cặp điện tử
nghèo năng lượng ra ngoài cơ thể dưới
dạng một phân tử nước .
Thêm tài liệu vào bộ sưu tập có sẵn:
Báo xấu
LAVA
ERROR:connection to 10.20.1.98:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
ERROR:connection to 10.20.1.98:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
Đang xử lý...
Thêm vào BST
Báo xấu
