CHUYEN HOA VAT CHAT VA NANG LUONG TRONG TE BAO

Chuyển hóa năng lượng qua hô hấp tế bào Bản chất: Là một chuỗi các phản ứng oxy hoá khử sinh học chuỗi phản ứng enzyme phân giải dần dần các phân tử chất hữu cơ chủ yếu là glucose và năn[r]

SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG

V- SỰ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

Ở TẾ BÀO

1- Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng

Hãy nêu các dạng năng lượng có trong tự nhiên

Hãy cho biết vai trò của năng lượng

Vậy năng lượng là gì ?

?

?

?

khả năng mang lại những thay đổi mà

trong sinh học là những thay đổi về các liên kết hóa học)

1.1- Khái niệm năng lượng

Tùy khả năng sinh công hay không, năng

lượng được chia làm 2 loại :

? Quan sát quá trình lăn hòn bi, giao đoạn

nào là động năng, giai đoạn nào là thế năng ?

+ + - + -

-? Hãy cho biết đâu là thế năng, đâu là động

năng trong các quá trình sau

- Cơ năng:

- Hóa năng:

Liên kết giữa các nguyên tử

Cắt đứt liên kết hóa học

- Điện năng: + - +

+

Thế năng

Thế năng

Thế năng

Động năng

Động năng

Động năng

- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công.Hai trạng thái của năng lượng:

Thế năng (tiềm ẩn) Động năng (bộc lộ và sinh công)

- Trong tế bào, năng lượng tồn tại tiềm ẩn

trong các liên kết hoá học dưới các dạng

hóa năng.

1.2 Chuyển hoá năng lượng

Quang hợp: là sự chuyển hoá năng lượng

ánh sáng thành năng lượng hoá học chứa trong các chất hữu cơ.

Hô hấp nội bào: là sự sự chuyển hoá năng

lượng hoá học trong các liên kết của các

chất hữu cơ đã được tế bào tổng hợp thành năng lượng trong các liên kết cao năng

(ATP) dễ sử dụng.

Ví dụ

1.2 Chuyển hoá năng lượng

Chuyển hoá năng lượng: Là sự biến đổi

năng lượng từ dạng này sang dạng khác cho các hoạt động sống

Dòng năng lượng sinh học là dòng năng

lượng trong tế bào, dòng năng lượng từ tế bào này sang tế bào khác hoặc từ cơ thể này sang

cơ thể khác

Trong các hệ sống năng lượng được dự trữ

trong các liên kết hoá học.

Định nghĩa:

- ATP là một hợp chất hóa học được cấu

tạo từ 3 thành phần: adenin, đường

ribôzơ và 3 nhóm phốtphat

- ATP là một hợp chất cao năng

ATP - Đồng tiền năng lượng của tế bào

Tổng hợp

ATP trong ty thể

ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối để trở

thành ADP, ADP lại lập tức gắn thêm nhóm

phôphat để trở thành ATP

P

P

Vai trò ATP

? Hãy cho biết các vai trò chủ yếu của

ATP đối với tế bào

Là tiền tệ năng lượng của mọi tế bào, năng

lượng tồn tại tiềm ẩn trong các liên kết hoá

học

Nhờ khả năng dễ dàng nhường năng lượng mà ATP trở thành chất hữu cơ cung cấp năng

lượng phổ biến trong tế bào → ATP được

dùng cho tất cả các quá trình cần năng lượng.

- Tổng hợp nên các chất hóa học mới

cần thiết cho tế bào

- Vận chuyển các chất qua màng

- Các họat động của tế bào cần sử dụng

ATP có thể chia thành 3 loại :

- Công cơ học

Sợi actin

Myosin sau khi hoat hóa

Dòng năng lượng trong thế giới sống

Dòng năng lượng biến đổi trong thế giới sống như thế nào ?

?

Mặt trời Cây xanh Động vật 1

Động vật 2

Quang năng

Dòng năng lượng trong thế giới sống

Quang năng

Nhiệt năng

Nhiệt năng

Nhiệt năng phát tán vào môi trường

Quang hợp

Hô hấp Nội bào

- Chuyển hoá năng lượng trong cơ thể sống

2.1 Khái niệm

2 Chuyển hóa năng lượng qua hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào là quá trình chuyển hoá năng lượng diễn ra trong mọi tế bào sống Quá trình chuyển hoá năng lượng đã tạo ra ATP cung cấp cho các hoạt động sống

Phương trình tổng quát:

Cn(H2O)m + nO2 → nCO2 + mH2O + năng

lượng (ATP + nhiệt năng)

2 Chuyển hóa năng lượng qua hô hấp tế bào

Bản chất: Là một chuỗi các phản ứng oxy

hoá khử sinh học (chuỗi phản ứng enzyme) phân giải dần dần các phân tử chất hữu cơ (chủ yếu là glucose) và năng lượng không giải phóng ồ ạt mà được lấy ra từng phần ở các giai đoạn khác nhau

2.2 Các giai đoạn chính

2 Chuyển hóa năng lượng qua hô hấp tế bào

Quá trình hô hấp tế bào được chia làm 3 giai đoạn: đường phân, chu trình Krebs và chuỗi

chuyền electron hô hấp.

- Hô hấp tế bào chia thành mấy giai

đoạn chính? Là những giai đoạn nào?

- Mỗi giai đoạn của quá trình hô hấp

diễn ra ở đâu?

2.2 Các giai đoạn chính

Có thể biểu diễn đường phân bằng phương trình tổng quát như sau:

Glucoz + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 

 2 piruvat + 2ATP +2NADH +2H+ + 2H2O

a Giai đoạn đường phân:

2 Chu trình Crep

 Axit piruvic được chuyển vào chất nền ti thể và biến đổi thành axêtyl-CoA để tham gia chu trình Crep, đồng thời tạo ra 2

NADH + 2 CO2

Giai đoạn oxi hoá –decacboxil hoá axit piruvic

để tạo thành axetyl – CoA:

2 axit piruvic + 2NAD+ + 2CoA 

2Axetyl- CoA + 2NADP + 2CO2 + 2H+

NADP vừa được hình thành đi vào chuỗi truyền điện ở màng trong ty thể

b Chu trình Krebs

Từ 2 phân tử axetyl –CoA đi vào 2 vòng của chu trình và có phương trình tổng quát:

b Chu trình Krebs

2axetil-CoA + 4H2O + 6NAD + + 2FAD + 2ADP +2Pi 

 4CO 2 + 6NADH + 2FADH2 + 2ATP +6H + + 2CoA-SH

NADH và EADH2 dùng để tổng hợp ATP ở màng trong ty thể

c Chuỗi vận chuyển điện tử trong hô hấp

Dưới điều kiện hiếu khí, NADH chuyển điện tử đến O2 và sinh ra NAD+ Nói một cách khác, O2 là chất nhận điện tử và hydro cuối cùng

để tạo thành nước:

Tuy nhiên, không phải NADH chuyển điện tử đến O2 một cách trực tiếp Ðiện tử từ NADH được chuyển qua một chuỗi dẫn truyền điện tử, cuối chuỗi là phân tử O2

So sánh điểm khác biệt giữa 3 giai đoạn trong

phân giải hiếu khí

CO 2 , NADH, FADH 2

Tính khi oxy hoá hoàn toàn 1 phân tử glucôzơ,

tế bào thu được bao nhiêu phân tử ATP?

1 phân tử NADH ~ 3 ATP

1 phân tử FADH2 ~ 2 ATP

2 Axêtyl-CoA

1 phân tử NADH 3 ATP

1 phân tử FADH2 2 ATP

~

~

• Đường phân: Xảy ra trong tế bào chất, là quá trình phân giải glucôzơ đến axit

piruvic và giải phóng năng lượng

• Lên men: Axit piruvic lên men tạo ra rượu êtilic và CO2 hoặc tạo ra axit lactic

Rượu etilic (2C 2 H 5 OH) + 2CO 2

hoặc axit lactic (C 3 H 6 O 3 )

A Lên men

36ATP

6H 2 O

Ti thể +O 2

hoặc axit lactic (C 3 H 6 O 3 )

NỘI DUNG 1 PHÂN GIẢI KỊ KHÍ 2 PHÂN GIẢI HIẾU KHÍ

- Lên men: Tạo rượu êtilic và CO2hoặc axit lactic

Gồm 3 giai đoạn:

- Đường phân: Tạo axit Piruvic và 2 ATP

- Chu trình Crep: 2 ATP

- Chuỗi chuyền e: Tạo

• Hiệu quả hô hấp hiếu khí đạt 38% so với 2% của hô hấp kị khí.

 Từ đó cho thấy hiệu quả sử dụng nhiên liệu của tế bào trong hô hấp hiếu khí còn vượt xa ô tô hiện đại nhất ngày nay mà chỉ đạt 25% năng lượng của nhiên liệu

2.3.Quá trình phân giải các chất khác

• Protein phân giải thành acid amin rồi biến đổi thành acetyl–CoA đi vào chu trình

Krebs

• Lipid phân giải, acid béo và glycerol rồi biến đổi thành acetyl–CoA đi vào chu trình Krebs

Protein Polisacarit Lipit

Đường đơn Axit Pyruvic Axêtyl-CoA

Chu trình Krebs

ATP

H2O

CO2

O2-

3 Hóa tổng hợp và quang tổng họp

• Là quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ bằng cách sử dụng năng lượng do oxi hoá các phân tử vô cơ

Khi xuất hiện đầu tiên, các loại vi sinh vật hoá tự dưỡng đã đồng hoá CO2 nhờ năng lượng của các phản ứng oxy hoá để tổng hợp thành các chất hữu cơ khác nhau của

cơ thể

3.1 Hóa tổng hợp

ATP và NADPH

Trung tâm phản ứng

DL a

DL a

Carotenôit

DL bCaroten

Xantophyl

Sắc tố quang hợp: Có 2 nhóm chính

Quá trình quang hợp gồm 2 pha: Pha sáng và pha tối

• Pha sáng: Xảy ra ở tilacơit của lục lạp.

• Pha tối: Xảy ra trong chất nền (strơma) của lục lạp

Strôma

LỤC LẠP

Tilac ơit

* Quang hợp ở các

khác nhau chủ yếu trong

pha tối.

Dựa vào sơ đồ, mô tả diễn biến của quá trình quang hợp?

- Phản ứng quang lý: Diệp lục hấp thu năng lượng ánh sáng,

chuyển electron cho các chất khác tổng hợp ATP

Điểm phân biệt Pha sáng Điều kiện

Nơi diễn ra Nguyên liệu Sản phẩm

Cần ánh sáng Hạt grana (màng tilacoit)

H 2 O, NADP + , ADP ATP, NADPH, O 2

Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.

- Nước tham gia vào pha sáng với vai trò là nguồn cung cấp êlectron và hiđrô Nước bị phân li tạo ra ôxi, prôton và êlectron (quá trình quang phân li nước)

4H 2 O 4H + + 4OH - + 4e 4OH - 2H 2 O + O 2

-Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.

Điểm phân biệt Pha tối Điều kiện

Nơi diễn ra Nguyên liệu Sản phẩm

Không cần ánh sáng Chất nền (Stroma) ATP, NADPH, CO 2 Đường Glucozơ

Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.

Mối quan hệ giữa hai pha trong quá trình quang hợp?

Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.

-Pha sáng: Là quá trình oxi hoá H2O nhờ năng lượng ánh sáng, tạo ATP, NADPH và giải phóng O2.

khử CO2 tạo các hợp chất hữu cơ nhờ ATP

và NADPH của pha sáng cung cấp.

Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.

CO 2 từ

khí quyển

Hợp chất

6 cacbon (Rất không bền)

APG (Hợp chất

3 cacbon)

AlPG

3 cacbon

ATP, NADPH (từ pha sáng) ADP, NADP +

Tinh bột, saccarôzơ

Một số phản ứng trung gian

Hợp chất

5 cacbon (RiDP)

CHU TRÌNH C 3 (CANVIN)

Con đường cố định CO 2 ở thực vật C3 – Chu trình Calvin - Benson

(rêu, tảo, lúa, lúa mì, cam, chanh,…)

RiDP: Ribulôzơ-1,5- diphotphat APG: Axit photphoglyxeric

AlPG: Andêhit photphoglyxeric

Cơ chế: gồm 4 giai đoạn

• Giai đoạn 1: Giai đoạn carboxyl hoá

 3 CO2 bị khử để hình thành sản phẩm đầu tiên của quang hợp là 6 phân tử APG.

• Giai đoạn 2: Giai đoạn khử

 6 APG bị khử tạo thành 6AlPG với sự tham gia của 6ATP và 6NADPH

• Giai đoạn 3: Giai đoạn phục hồi chất nhận

 RuBP 5 AlPG → 3 RuBP

• -Giai đoạn 4: Tổng hợp chất hữu cơ

THÂN ÁI CHÀO TẠM BIỆT CHÚC CÁC EM HỌC TỐT

diepnga@gmail.com