Shđc chương 2 hô hấp

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Biology Eighth Edition Neil Campbell and Jane Reece Lectures by Chris Romero, updated by Erin Barley w

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Biology

Eighth Edition

Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero, updated by Erin Barley with contributions from Joan Sharp

Năng lượng học của tế bào

Chương II

I Một số thuật ngữ về năng lượng

chất

(trong các liên kết hóa học)

tạo sự thay đổi (tạo phản ứng hóa học)

lượng cần thiết để vật chất đạt đến trạng thái hoạt hóa và

có thể biến đổi

2

II Năng lượng

3

III Phản ứng hóa học

•  Là quá trình chuyển đổi của vật chất

•  Các liên kết hóa học trong chất phản ứng thay đổi và

tạo ra chất mới (sản phẩm)

4

III Phản ứng hóa học

•  Quá trình này luôn kèm theo 1 sự thay đổi năng

lượng và tuân theo định luật bảo toàn năng lượng

5

III Phản ứng hóa học

•  Để phản ứng hóa học có thể xảy ra, vật chất cần phải

được cung cấp năng lượng để đạt đến trạng thái hoạt

•  Năng lượng này gọi là năng lượng hoạt hóa (Ea)

6

III Phản ứng hóa học

7

1 Định nghĩa enzyme

§  Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein

(có cấu trúc không gian)

§  Enzyme giúp tăng tốc độ phản ứng bằng cách giảm

của phản ứng

Tên enzyme = Tên cơ chất/phản ứng + -ASE

Ví dụ: Lactase, Pyruvate decarboxyl ase

Decarboxylase tách/thêm nhóm COO-

Dehydrogenase tách/thêm ion H+ và e-

Kinase tách hoặc thêm nhóm Phosphate

2 Tính chất của enzyme

Tất cả các enzyme đều có 3 đặc điểm chung

ứng à tái sử dụng

11

a Trung tâm hoạt động của enzyme

polypeptide

§ Đây là vị trí enzyme tiếp xúc và tương tác với cơ chất

12

Carboxypeptidase

a Trung tâm hoạt động của enzyme

Giả thuyết “chìa khoá” và “ổ khoá”

§  Enzyme là “ổ khóa”

§  Cơ chất là là “chìa khóa”

§  Cơ chất và vùng trung tâm hoạt động của enzyme

phải có cấu trúc không gian khớp nhau

13

a Trung tâm hoạt động của enzyme

Giả thuyết cảm ứng

§  Trung tâm hoạt động của E có thể nhận biết S và

khớp và gắn với E

14

b Tính đặc hiệu của enzyme

§  Enzyme có tính đặc hiệu cao

§  Mỗi enzyme chỉ có hoạt tính với

ü  Một kiểu phản ứng hóa học nhất định

16

c Enzyme không bị biến đổi cấu

trúc sau phản ứng

17

3 Yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

§  Hoạt tính enzyme bị thay đổi khi cấu trúc không

18

3 Yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

3 Yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

20

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

f Cofactor: các ion Zn2+ , Cu2+ , Mg2+ v.v

h Coenzyme: các vitamin

j Các chất ức chế: cạnh tranh và không cạnh tranh

21

IV Hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào

22

Phương thức dinh dưỡng

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Fig 9-2

Light energy ECOSYSTEM

ATP powers most cellular work

Heat energy

ATP

Hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào

Phân giải các hợp chất hữu cơ carbohydrate, lipid và protein

để tạo năng lượng và các tiền chất hữu cơ của tế bào

Fig 9-20

Proteins Carbohydrates

Amino acids

Oxidative phosphorylation

1 Hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí

Xảy ra khi có O 2 , phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu

cơ để tạo

của tế bào

Hô hấp hiếu khí

3 Giai đoạn của hô hấp hiếu khí

1 Đường phân (Glycolysis) ở tế bào chất (cytosol)

2 Chu trình Krebs (citric acid cycle) ở ti thể

3 Sự oxi hoá phosphoryl hoá (sự chuyển điện tử)

ở màng trong ti thể

chuỗi protein vận chuyển điện tử

chuyển electron được sử dụng để tạo ATP

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

(b) Cellular respiration

Controlled release of energy for synthesis of ATP

2 H + + 2 e–

ATP ATP ATP

sp o

rt

chain

H 2 O

Fig 9-6-1

Substrate-level

phosphorylation

ATP Cytosol

Glucose Pyruvate

Glycolysis

Electrons carried via NADH

Glucose Pyruvate

Glycolysis

Electrons carried via NADH

Substrate-level phosphorylation

ATP

Electrons carried via NADH and FADH 2

Citric acid cycle

Glucose Pyruvate

Glycolysis

Electrons carried via NADH

Substrate-level phosphorylation

ATP

Electrons carried via NADH and FADH 2

Oxidative phosphorylation

ATP

Citric acid cycle

Oxidative phosphorylation: electron transport

and chemiosmosis

Quá trình đường phân

Glycolysis (“Phân cắt đường”)

§ Phân cắt 1 phân tử đường (6C) thành 2 phân tử pyruvate (3C)

§ Xảy ra trong tế bào chất

§ Gồm hai giai đoạn: giai đoạn sử dụng năng lượng ATP và giai đoạn tạo năng lượng ATP

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Glycolysis

4 ATP formed – 2 ATP used 2 ATP

2 NAD + + 4 e– + 4 H + 2 NADH + 2 H +

Fig 9-9-4

Glucose ATP

Glyceraldehyde- 3-phosphate

4

5

1, 3-Bisphosphoglycerate

6

2 NAD +

Glyceraldehyde- 3-phosphate

2

7

Fig 9-9-7

3-Phosphoglycerate

Triose phosphate dehydrogenase

6

7

8

8

Fig 9-9-9

Triose phosphate dehydrogenase

Quá trình đường phân

§  Xảy ra ở tế bào chất

§  Gồm 10 phản ứng với 2 giai đoạn

3C) – tạo 4 ATP và 2 NADH

Như vậy quá trình đường phân giúp oxy hoá:

Fig 9-20

Proteins Carbohydrates

Amino acids

Oxidative phosphorylation

Giai đoạn chuyển tiếp vào

chu trình Krebs

§  Khi có O2, pyruvate (3C) tiếp tục được oxy hóa

§  Trước khi tham gia vào chu trình Krebs, pyruvate (3C)

phải bị tách CO 2 để tạo thành acetyl CoA (2C) và 1 phân

tử NADH

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Chu trình Krebs

§  Xảy ra ở chất nền ti thể

§  Chu trình Krebs giúp tạo

từ 1 phân tử Acetyl-CoA 3C

52

tham gia vào quá trình oxy hoá phosphoryl hoá của chuỗi vận chuyển điện tử để tạo ATP

2

H 2 O

Isocitrate

Quá trình oxy hoá phosphoryl hoá (Quá trình chuyển điện tử)

Hô hấp hiếu khí

Quá trình oxy hoá phosphoryl hoá

(Quá trình chuyển điện tử)

§  Xảy ra trên mào ti thể (màng trong ti thể)

phức hợp protein màng của mào ti thể

§  Theo chuỗi chuyền điện tử, các electron của NADH,

FADH2 được chuyển đến O 2 (chất nhận điện tử) à H2O

§  Trong quá trình chuyển điện tử, các electron năng lượng

cao giảm dần năng lượng

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Quá trình oxy hoá phosphoryl hoá (Quá trình chuyển điện tử)

sử dụng để chuyển ion H + từ chất nền ti thể ra

màng (ATP synthase) vào trong màng trong à ATP được tạo ra

65

Cata- lytic knob

Tổng năng lượng của quá trình hô

hấp hiếu khí

and chemiosmosis

Citric acid cycle

2 Acetyl CoA

Glycolysis

Glucose

2 Pyruvate

2 NADH 2 NADH 6 NADH 2 FADH 2

Lên men

70

Lên men

•  Xảy ra khi không có O 2

•  Trong quá trình này

quá trình lên men

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Phân loại vi sinh vật dựa trên nhu cầu oxy

Các sinh vật này luôn thực hiện hô hấp kị khí hoặc lên men và không sống được trong môi trường có O 2

Sinh vật có thể thực hiện cả hô hấp kị khí, lên men và hô hấp hiếu khí Ví dụ: nấm men

Hô hấp hiếu khí vs Hô hấp kị khí

vs Lên men

hữu cơ

Sự lên men

§  Glycolysis à sản phẩm lên men

§  Lên men rượu

§  Lên men acid lactic

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

Lên men rượu

•  Pyruvate chuyển thành ethanol và giải phóng CO 2

Lên men acid lactic

§  Pyruvate bị khử tạo thành acid lactic, quá trình lên men