Giáo trình sinh hóa động vật phần 5

2.1. Sinh vật sống bằng năng lượng gì? Tất cả sinh vật trên trái đất đều sống bằng năng lượng chuyển đổi điện tử của nguyên tử hydro, theo con đường oxy hoá khử. Dựa theo cách khai thác năng lượng từ nguồn dinh dưỡng hữu cơ chứa cacbon, người ta chia sinh vật thành hai nhóm: Nhóm tự dưỡng (Autotrophe): Nhóm này gồm có quang dưỡng: sống bằng năng lượng ánh sáng mặt trời và hoá dưỡng: sống bằng năng lượng hoá học (oxy hóa S, Fe ...) Nhóm dị dưỡng (Heterotrophe): sống bằng năng lượng của sinh vật...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình sinh hóa động vật phần 5 2.1. Sinh vật sống bằng năng lượng gì? Tất cả sinh vật trên trái đất đều sống bằngnăng lượng chuyển đổi điện tử của nguyên tử hydro, theo con đường oxy hoá khử. Dựa theo cách khai thác năng lượng từ nguồn dinh dưỡng hữu cơ chứa cacbon, người tachia sinh vật thành hai nhóm: Nhóm tự dưỡng (Autotrophe): Nhóm này gồm có quang dưỡng: sống bằng năng lượngánh sáng mặt trời và hoá dưỡng: sống bằng năng lượng hoá học (oxy hóa S, Fe ...) Nhóm dị dưỡng (Heterotrophe): sống bằng năng lượng của sinh vật khác. Nhìn chung nguồn gốc năng lượng mà sinh vật trên trái đất sử dụng là năng lượng ánhsáng mặt trời thông qua quá trình quang hợp của cây xanh (diệp lục) mà quang năng đã biếnthành hoá năng: hν 6 CO2 + 6 H2O -------------- > C6H12O6 + 6 O2 Diệp lục Xét về mặt năng lượng C6H12O6 là vật chứa năng lượng (dự trữ hoá năng). Trong quátrình quang hợp, năng lượng của lượng tử ánh sáng đã chuyền cho e của diệp lục, e của diệplục nhận được hν đã chuyển lên mức năng lượng cao hơn, từ trạng thái mức năng lượng caođó nó di chuyển qua các thành viên của quá trình phosphoryl hoá-quang hoá như feredoxyl,xytocrom b, f... Trong quá trình chuyển dịch như vậy nó nhả năng lượng, năng lượng nàyđược các thành viên trên tích luỹ vào ATP (biến ADP thành ATP), khi trở về mức năng lượngthấp (mức năng lượng ban đầu) nó trở lại diệp lục. Từ các ATP này mà tế bào cây xanh tổnghợp được C6H12O6 từ CO2 và H2O (trong pha tối ). Hydro nằm trong phân tử nước có điện tử ở mức năng lượng thấp, khi ở phân tử đườngđiện tử của nó ở mức năng lượng cao hơn, chính năng lượng ánh sáng đã được tích luỹ ở điệntử có mức năng lượng cao này. Toàn bộ quá trình khai thác năng lượng ở sinh vật dị dưỡngchỉ là quá trình đưa điện tử có mức năng lượng cao trở về bậc năng lượng ban đầu. Số nănglượng dư thừa đó đã được chuyển sang các dạng cần cho quá trình sống (nhiệt năng, ATP...).Quá trình khai thác năng lượng này được gọi là quá trình oxy hoá khử sinh học và được thựchiện bởi một cơ chế gọi là chuỗi hô hấp hay còn gọi là sự hô hấp mô bào. 2.2. Sự hô hấp mô bào (quá trình oxy hóa-khử sinh học) Đây là cách khai thác năng lượng các hợp chất hữu cơ bao quát nhất của sinh vật dịdưỡng, trong đó e cao năng của hợp chất hữu cơ được hạ thấp dần mức năng lượng, số nănglượng dự trữ được giải phóng ra và được cất giữ dưới hình thức thích ứng tuỳ theo từng sinhvật mà trước hết là vào các liên kết phosphoryl cao năng (∼ P ). Quá trình oxy hóa khử sinh học là gì? bản chất nó không khác gì các quá trình oxy hóakhử hoá học tức là quá trình trao đổi điện tử: A+ + B -e ( A là chất khử, B là chất oxy hóa ). A -e + B Tuy nhiên quá trình oxy hóa-khử sinh học, sở dĩ là sinh học vì: Quá trình diễn ra từ từ, do đó năng lượng toả ra không mãnh liệt, không ào ạt, biến đổinăng lượng tự do của hệ thống không lớn, không gây ảnh hưởng tới môi trường tế bào.Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 131 http://www.ebook.edu.vn Quá trình xảy ra do enzyme xúc tác, do một hệ thống enzyme bố trí liên hoàn với nhauthành một chuỗi, một dây chuyền nên có tên gọi là chuỗi hô hấp. Quá trình diễn ra trong môi trường nước (môi trường hoạt động của enzyme). Năng lượng toả ra phần lớn được cất giữ vào các liên kết cao năng như ATP, UTP... Sựtích luỹ hay toả nhiệt phụ thuộc vào yêu cầu của mô bào. Chuỗi hô hấp được phân bố ở màng trong của ty lạp thể, màng của diệp lạp thể, màngcủa vi sinh vật. Ty lạp thể (midochondrie) có thể ví như trạm điện của cơ thể. Cấu tạo của nó gồm màngngoài (không có vai trò về năng lượng), màng trong gồm nhiều nếp gấp để tăng diện tích, nóliên quan tới số lượng chuỗi hô hấp điều này phụ thuộc vào chức năng của từng loại mô bào.Giữa hai lớp màng là khoảng không gian và trong cùng là phần chất nền, ở đây có DNA riêngcủa ty lạp thể (hình 5.2.). Hình 5.2. Cấu tạo của ty lạp thể ( midochondrie)Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 132 http://www.ebook.edu.vn Các thành viên của chuỗi hô hấp: Một số enzyme dehydrogenase: ứng với các cơ chất khác nhau có các coenzyme NAD+,NADP+, FAD+... Hệ thống vận chuyển điện tử bao gồm: Hệ thống ubiquinon (UQ). Hệ thống cytocrome như b, c1, c, a. a3... Nhóm sắt không hem (Feredoxin). Chuỗi hô hấp được biểu diễn theo sơ đồ sau (hình 5.3). H+ H+ H+ H+ ...