ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

Các nguyên lý cơ bản của trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở cơ thể sinh vật.Đặc trưng của sự sống. Tính chất lý hóa học của các phản ứng trong cơ thể sinh vật.Các dạng năng lượng trong cơ thể sinh vật. Sinh vật là hệ thống hở. Oxy hóa sinh học,thế oxy hóa khử và ứng dụng của chúng. Chuỗi hô hấp và đặc trưng của chuỗi hô hấp.Các enzyme khác của oxy hóa sinh học. Bản chất của phát quang sinh học.

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-  -

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

1 Thông tin về giảng viên:

- Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên Cao cấp, GS TS

- Thời gian, địa điểm làm việc: Bộ môn Hóa sinh P 137, T1

- Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Hóa sinh, Khoa Sinh học, trường ĐHKHTN, Ha nội

- Điện thoại, email: nqkhang@fpt.vn

- Các hướng nghiên cứu chính: Hóa sinh Y – Dược học, Ô nhiễm môi trường

Các chất có hoạt tính sinh học Sinh học Phân tử; Công nghệ Protein;

Công nghệ enzyme, Công nghệ Sinh học,…

2 Thông tin về môn học:

- Tên môn học: Năng lượng Sinh học

- Mã môn học:

- Số tín chỉ: 02

- Giờ tín chỉ đối với các hoạt động học tập:

+ Nghe giảng lý thuyết trên lớp 15

+ Thực hành trong phòng thí nghiệm + Thực tập thực tế ngoài trường

- Đơn vị phụ trách môn học:

Trang 2

+ Bộ môn Tổ Sinh lý Thực vật và Hóa sinh

- Môn học tiên quyết: Sinh lý, Sinh hóa

- Môn học kế tiếp: Lý sinh, Nhiệt động học, Dinh dưỡng

3 Mục tiêu của môn học:

- Mục tiêu về kiến thức

Người học hiểu được các nguyên lý cơ bản của trao đổi chất và trao đổi năng lượng của cơ thể sinh vật Bản chất của oxy hóa sinh học và chuỗi hô hấp tế bào Nguồn gốc của năng lượng sinh học, chuyển hóa năng lượng và chu trình ATP Năng lượng là động lực trao đổi chất tế bào Năng lượng có chức năng chủ đạo trong điều hòa trao đổi chất Qua đó hiểu được sinh vật là hệ thống hở - thường xuyên phải trao đổi chất với môi trường xung quanh là điều tất yếu

- Mục tiêu về kĩ năng

Trên cơ sở những điều đã học, người học có thể xây dựng những mô hình mô phỏng chiều hướng cải thiện trao đổi chất của sinh vật theo mong muốn của con người Tham gia giải thích các hiện tượng bất thường của trao đổi chất Bản chất của các hiện tượng Di truyền và Biến dị Hiểu được và nắm vững nguyên lý và cơ chế, cũng như động lực của mọi quá trình trao đổi chất để điều hòa, điều chỉnh năng suất và phẩm chất vật nuôi cây trồng theo mong muốn

- Các mục tiêu khác (thái độ học tập…)

Từ những điều đã học được làm cho người học ham mê tìm tòi và khám phá cái mới và những điều còn đang tiềm ẩn trong tự nhiên để hy vọng trở thành người thành đạt trong lĩnh vực động lực của sự sống

4 Tóm tắt nội dung môn học:

Các nguyên lý cơ bản của trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở cơ thể sinh vật Đặc trưng của sự sống Tính chất lý hóa học của các phản ứng trong cơ thể sinh vật Các dạng năng lượng trong cơ thể sinh vật Sinh vật là hệ thống hở Oxy hóa sinh học,

thế oxy hóa khử và ứng dụng của chúng Chuỗi hô hấp và đặc trưng của chuỗi hô hấp Các enzyme khác của oxy hóa sinh học Bản chất của phát quang sinh học

Chuyển hóa năng lượng trong cơ thể sinh vật Đặc trưng phosphoryl hóa cơ chất và phosphoryl hóa chuỗi hô hấp Cơ chế phosphoryl hóa chuỗi hô hấp Kiểm tra phosphoryl hóa chuỗi hô hấp

Trang 3

Năng lượng sinh học - động lực trao đổi chất tế bào Nhóm vận chuyển – trung tâm của trao đổi chất tế bào Các liên kết giầu năng lượng trong cơ thể sinh vật Vai trò của hệ thống adenylic trong điều hòa trao đổi chất và các nhóm vận chuyển khác Vai trò năng lượng của chất dinh dưỡng

Các quá trình cung cấp và tiêu hao năng lượng trong cơ thể sinh vật Các quá trình giải phóng và biến đổi năng lượng trong cơ thể sinh vật Năng lượng của quá trình quang hợp và các quá trình phân giải hợp chất hữu cơ Các quá trình tiêu hao năng lượng trong cơ thể sinh vật

Sản xuất năng lượng bằng con đường sinh học Những khái niệm sinh khối và năng lượng Những hình thức và điều kiện sản xuất sinh khối và năng lượng Mô hình sản xuất khí sinh học Sản xuất các chất sơ cấp và thứ cấp bằng con đường sinh học và điều hòa tổng hợp chúng

5 Nội dung chi tiết môn học:

Chương 1 CƠ SỞ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG Ở

CƠ THỂ SINH VẬT

1.1 Những khái niện về năng lượng sinh học

1.2 Những khái niệm hóa lý cơ bản của nhiệt động học

1.3 Năng lượng tự do và hiệu ứng năng lượng tự do

1.4 Năng lượng tự do phụ thuộc vào kiểu và chuỗi phản ứng

1.5 Nhiệt động học của hệ thống học

Chương 2 OXY HÓA SINH HỌC

2.1 Khái niệm chung

2.2 Chuỗi hô hấp

2.3 Tạo thành và phân giải hydroxyperoxid (H2O2)

2.4 Các oxygenase và hydroxylase

2.5 Phát quang sinh học

Chương 3 NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ CHU TRÌNH ATP

3.1 Chuyển hóa năng lượng của oxy hóa sinh học

3.2 Mối quan hệ giữa ty thể và chuỗi hô hấp

3.3 Cơ chế phosphoryl hóa chuỗi hô hấp

3.4 Kiểm tra các bước phosphoryl hóa

Trang 4

Chương 4 NHÓM VẬN CHUYỂN – TRUNG TÂM CỦA TRAO ĐỔI CHẤT

4.1 ATP- trung tâm trao đổi chất tế bào

4.2 Nhóm vận chuyển và liên kết giầu năng lượng

4.3 Vai trò của ATP đối với các nucleoside-phosphate khác

4.4 Vai trò của ATP đối với các nhóm vận chuyển khác

4.5 Đặc trưng cấu trúc và chức năng của nhóm vận chuyển

Chương 5 NĂNG LƯỢNG – ĐỘNG LỰC TRAO ĐỔI CHẤT TẾ BÀO

5.1 Cấu trúc và cơ chế tác dụng của các bơm ion

5.2 Phản ứng phân ly và kết hợp

5.3 Điều hòa hoạt động các bơm ion

5.4 Trao đổi giữa bên trong và bên ngoài ty thể

Chương 6 VAI TRÒ NĂNG LƯỢNG SINH HỌC TRONG ĐIỀU HÒA

TRAO ĐỔI CHẤT

6.1 Vài nét sơ lược về điều khiển học

6.2 Nguyên tắc điều hòa trao đổi chất

6.3 Ý nghĩa của hệ thống adenylic trong điều hòa trao đổi chất

6.4 Điều hòa hoạt động enzyme

6.5 Điều hòa hoạt động enzyme trong các chuỗi trao đổi chất

6.6 Điều hòa hoạt động gen và tiến hóa

Chương 7 NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHỨC NĂNG

7.1 Ba dạng tích lũy năng lượng chính

7.2 Nhu cầu tiêu thụ và sản xuất năng lượng

7.3 Hormon phương tiện chính cho quá trình giao tiếp nội bào

7.4 Hoạt động của hormone – chất truyền tin thứ nhất

7.5 AMP-vòng – chất truyền tin thứ hai

Chương 8 CÁC QUÁ TRÌNH GIẢI PHÓNG VÀ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ SINH VẬT

8 1 Các phản ứng cung cấp năng lượng

8.2 Năng lượng của quá trình quang hợp ở thực vật và vi sinh vật tía

8.3 Năng lượng của các quá trình phân giải các chất

8.4 Các quá trình lên men vi sinh vật (Biogas)

8.5 Hiệu số năng lượng và hiệu quả sử dụng phosphoryl hóa

Trang 5

Chương 9 CÁC QUÁ TRÌNH TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ SINH VẬT

9.1 Lực khởi động và năng lượng hoạt động hóa

9.2 Các liên kết năng lượng trung gian là lực khử

9.3 Năng lượng vận chuyển qua màng

9.4 Năng lượng với các chức năng sinh học khác

9.5 Nhu cầu năng lượng tổng hợp các chất khác

6 Học liệu:

Học liệu bắt buộc

1 Nguyễn Quốc Khang - Năng lượng Sinh học – NXB KHKT Hà nội, 2002

2 Racker E., - A New Look at Mechanisms in Bioenergetics.- New-York, - San Francisco – London, 1976

Học liệu tham khảo:

3 Klotz J M – Grndlagen Biochemische Energetik, - Stuttgart, 1960

4 Lehninger, A L., Principles of Biochemistry, New – York, 2004

7 Hình thức tổ chức dạy học:

7.1 Lịch trình chung:

Nội dung

Hình thức tổ chức dạy học môn học

Tổng

thí nghiệm, điền dã

Tự học, tự nghiên cứu

Lý thuyết Bài tập Thảo luận

Trang 6

7.2.Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể:

Tuần Nội dung chính viên chuẩn bị Yêu cầu sinh chức dạy học Hình thức tổ Ghi chú

1 - Giới thiệu chương

trình môn học

- Năng lượng sinh học

là gì ?

- Sự ra đời và phát

triển của năng lượng

sinh học

- Vai trò và ý nghĩa

của năng lượng sinh

học trong sinh vật học

- Tình hình nghiên

cứu và giảng dạy năng

lượng sinh học trong

và ngoài nước

- Những khuynh

hướng nghiên cứu

năng lượng sinh học

và triển vọng của nó

- Lập kế hoạch học tập

- Chuẩn bị tư liệu học tập

- Chia nhóm học tập

-

- Giảng lý thuyết bằng hình ảnh mô phỏng

- Sinh viên trao đổi hoặc đề xuất các vấn đề

bổ sung

Hiểu năng lượng sinh học là gì

2 Chương 1

1.1 Những khái niện

về năng lượng sinh

học

1.2 Những khái niệm

hóa lý cơ bản của

nhiệt động học

1.3 Năng lượng tự do

và hiệu ứng năng

lượng tự do

1.4 Năng lượng tự do

phụ thuộc vào kiểu và

chuỗi phản ứng

1.5 Nhiệt động học

của hệ thống học

-Đọc giáo trình, Chương 1

- Đọc tài liệu tham khảo về Năng lượng để

bổ sung bài ghi

-Trình bày bài giảng dưới dạng seminar

- Sinh viên trao đổi bổ sung hay

đề xuất vấn đề cần mở rộng hay ứng dụng thực tiễn

Các quy luật hình thành các dạng năng lượng sinh học

Sinh học là hệ thống hở có trao đổi chất

và trao đổi năng lượng

trường

3 Chương 2

2.1 Khái niệm chung

2.2 Chuỗi hô hấp

- Đọc giáo trình Chương 1 và 2

Để củng cố bài ghi

- Sinh viên trình bày seminar bài học có bổ sung

- Giảng viên

Hiểu bản chất oxy hóa sinh học

Sinh vật

Trang 7

- Đọc tài liệu tham khảo để

seminar

phân tích đánh giá và nhấn mạnh nội dung bài giảng

muốn sống muốn tồn tại phải hô hấp

4 2.3 Tạo thành và phân

giải hydroxyperoxid

(H2O2)

2.4 Các oxygenase và

hydroxylase

2.5 Phát quang sinh

học

- Đọc giáo trình chương 2

- Đọc tài liệu tham khảo bổ sung bài ghi và

seminar

- Sinh viên seminar về các enzyme oxy hóa ngoài chuỗi

hô hấp và phát quang sinh học

- giảng viên hệ thống chương 2

và bổ sung những điều sinh viên chưa đề cập đến

Các điều kiện

và cơ chế oxy hóa sinh học

có enzyme tham gia

5 Chương 3

3.1 Chuyển hóa năng

lượng của oxy hóa

sinh học

3.2 Mối quan hệ giữa

ty thể và chuỗi hô hấp

phosphoryl hóa chuỗi

hô hấp

3.4 Kiểm tra các bước

phosphoryl hóa

mở rộng và bổ sung bài ghi

seminar về các thuyết chuyển hóa năng lượng

- Giảng viên giảng lý thuyết bằng hình ảnh diễn tả

- Sinh viên trao đổi, đề xuất các vấn đề bổ sung hoặc chất vấn

- Giảng viên hoàn thiện bài giảng

Năng lượng được hình thành và được tích lũy vào ATP

6 Chương 4

4.1 ATP- trung tâm

trao đổi chất tế bào

4.2 Nhóm vận chuyển

và liên kết giầu năng

lượng

- Đọc giáo trình Chương 4

mở rộng kiến thức

- Chuẩn bị seminar

- Giảng viên giảng lý thuyết bằng hình ảnh

mô phỏng

- Sinh viên chất vấn

- Giảng viên bàn luận và hoàn thiện bài giảng

ATP được coi như một đồng tiền năng lượng (có thu

và có chi)

7 4.3 Vai trò của ATP

nucleoside-phosphate

khác

- Đọc lại chương 4 và tài liệu tham khảo

có liên quan

- Giảng viên giảng lý thuyết bằng hình ảnh minh họa

Năng lượng

là động lực trao đổi chất

tế bào

Trang 8

đối với các nhóm vận

chuyển khác

4.5 Đặc trưng cấu

trúc và chức năng của

nhóm vận chuyển

tiền năng lượng

- Đọc lại giáo trình từ đầu để chuẩn bị kiểm tra giữa học kỳ

xuất vấn đề cần thiết

- Trao đổi những vấn đề

có liên quan đến kiểm tra giữa kỳ của môn học

8 - Sinh viên làm bài

kiểm tra giữa kỳ

-Đọc tài liệu liên quan với chương 5

seminar tuần sau

- Sau giờ kiểm tra, sinh viên trình bày nội dung bài kiểm tra

- Giảng viên chữa theo đáp

án cho sinh viên

- Trao đổi, nếu cần

9 Chương 5

5.1 Cấu trúc và cơ

chế tác dụng của các

bơm ion

5.2 Phản ứng phân ly

và kết hợp

- Đọc giáo trình

- Đọc tài liệu tham khảo bổ sung và mở rộng kiến thức

- Đề xuất các vấn đề chưa rõ bản chất

- Giảng viên giảng lý thuyết bằng học cụ mới

- Trao đổi những kiến thức sách vở và những ứng dụng thực tiễn

Các quá trình cung cấp và tiêu hao năng lượng

10 5.3 Cơ chế tác dụng

của bơm ion

5.4 Điều hòa hoạt

động các bơm ion

5.5 Trao đổi giữa bên

trong và bên ngoài ty

thể

- Đọc tài liệu tham khảo, Lehninger chương 12

- Chuẩn bị seminar

- Sinh viên trình bày seminar về vai trò và ý nghĩa của các loại bơm sinh học

- Giảng viên hoàn thiện chương 5

Sự sống muốn tồn tại và phát triển phải đáp ứng điều kiện môi trường

11 Chương 6

6.1 Vài nét sơ lược về

điều khiển học

6.2 Nguyên tắc điều

hòa trao đổi chất

6.3 Ý nghĩa của hệ

- Đọc tài liệu tham khảo bổ sung và củng

cố bài ghi

- Đề xuất và

- Giảng viên trình bày bài giảng bằng học

cụ mới

Sự sống có khả năng tự điều hòa để thích ứng với điều kiện môi trường thay đổi

Trang 9

thống adenylic trong

điều hòa trao đổi chất trao đổi

12 6.4 Điều hòa hoạt

động enzyme

động enzyme trong

các chuỗi trao đổi

chất

động gen và tiến hóa

- Đọc các tài liệu tham khảo

về các lĩnh vực điều hòa trao đổi chất tế bào

- Chuẩn bị seminar về các loại hình trao đổi chất

- Giảng lý thuyết theo mô hình minh họa

- Trao đổi những vấn đề khó và khả năng ứng dụng trong CNSH

- Giải đáp những thắc mắc của sinh viên

Hình thái sống là do enzyme-chất xúc tác và điều chỉnh sinh học quyết định

13 Chương 7

7.1 Ba dạng tích lũy

năng lượng chính

7.2 Nhu cầu tiêu thụ

và sản xuất năng

lượng

7.3 Hormon phương

tiện chính cho quá

trình giao tiếp nội bào

7.4 Hoạt động của

hormone – chất truyền

tin thứ nhất

7.5 AMP-vòng – chất

truyền tin thứ hai

- Chuẩn bị seminar các vấn đề chương

7

- Sinh viên trình bày seminar

- Trao đổi chung

- Giảng viên tổng hợp và hoàn thiện bài giảng

Cơ thể muốn sống muốn tồn tại và phát triển thì không thể thiếu quá trình đồng hóa các chất dinh dưỡng

14

Chương 8

8 1 Các phản ứng

cung cấp năng lượng

8.2 Năng lượng của

quá trình quang hợp ở

thực vật và vi sinh vật

tía

8.3 Năng lượng của

các quá trình phân giải

các chất

8.4 Các quá trình lên

men vi sinh vật

8

- Trao đổi chung

Các quá trình cung cấp năng lượng của sự sống

Trang 10

8.5 Hiệu số năng

lượng và hiệu quả sử

dụng phosphoryl hóa

15 Chương 9

9.1 Lực khởi động và

năng lượng hoạt động

hóa

9.2 Các liên kết năng

lượng trung gian là lực

khử

9.3 Năng lượng vận

chuyển qua màng

9.4 Năng lượng với

các chức năng sinh

học khác

9.5 Nhu cầu năng

lượng tổng hợp các

chất khác

9

- Chuẩn bị giáo trình, tài liệu thi hết môn

- Trao đổi chung

- Chuẩn bị ôn tập và thi học

kỳ hết môn

Các quá trình hình thành và cần năng lượng duy trì, tồn tại và phát triển của

sự sống

8 Yêu cầu của giảng viên đối với môn học

8.1 Yêu cầu của giảng viên về điều kiện để tổ chức giảng dạy môn học như: giảng đường, phòng máy…

- Phải có phòng học đủ tiêu chuẩn:

+ Bàn ghế thày, bàn ghế trò đúng cự ly, khoảng cách + Có điều hòa nhiệt độ, hút bụi, hút ẩm

+ Có trang thiết bị điện nước thuận tiện + Có khả năng điều chỉnh ánh sang, sang tối + Có bảng viết tốt, màn hình đúng qui định

- Máy móc thiết bị dạy học

+ Có máy tính tốt, đa năng + Có máy chiếu (projector) có độ phân giải cao + Có máy thu phát âm thanh

- Phòng học và máy móc phải thường xuyên có người chăm sóc, bảo dưỡng, khi hỏng hóc cần điều chỉnh sửa chữa kịp thời

8.2 Yêu cầu của giảng viên đối với sinh viên như:

- Tham gia học tập trên lớp đầy đủ

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	189,9 KB