Giáo trình Sinh học tế bào: Phần 2 - Hoàng Đức Cự

Tiếp nối phần 1, phần 2 gồm nội dung chương 4 đến chương 6, trình bày về năng lượng và sự trao đổi chất, tế bào thu hái năng lượng như thế nào, quang hợp. Giáo trình không những cần cho sinh viên ngành Sinh học, Nông nghiệp, Y dược, học sinh trung học phổ thông mà còn cho học viên cao học, giáo viên trung học và cả cho cán bộ giảng dạy, cán bộ nghiên cứu của các trường Đại học và các Viện nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Sinh học tế bào: Phần 2 - Hoàng Đức Cự Chương IV NĂNG LƯỢNG VÀ sự TRAO Đ ổ l CHẤT KHÁI NIỆM CHƯNG4.1. Định luật nhiệt động học cho biết năng lượng biến đổi như thế nào ♦ Dòng năng lượng trong sinh vật: th ế năng có trong các điện tử của nguyên tử và như vậy có thể được truyền từ nguyên tử này đến nguyên tử khác. ♦ Các định luật của nhiệt động học. Năng lượng không bao giò bị m ất đi nhưng khi nó được dẫn truyền, ngày càng nhiểu năng lượng bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. ♦ Năng lượng tự do; trong một phản ứng hoá học, năng lượng được giải phóng ra hoặc được cung cấp là hiệu trong năng lượng của liên kết hoá học giữa chất phản ứng và sản phẩm, được hiệu chính cho sự hỗn độn. ♦ Năng lượng hoạt hoá: để b ắt đầu một phản ứng hoá học, cần một lượng nhỏ năng lượng để phá vỡ tính ổn định của các liên kết hoá học vốn có.4.2. Emym là chất xúc tác sinh học ♦ Enzym. Protein hình cầu gọi là enzyra c6 chức năng xúc tác các phản ứng hoá học trong tế bào. ♦ Hoạt động của enzym: enzym được tạo hình để khớp hoàn toàn vói cơ chất, thúc đẩy các nhóm phản ứng hoá học vào đủ gần để phản ứng xảy ra nhanh chóng. ♦ Các nhân tố ảnh hưởng lên hoạt tính enzym: enzym hoạt động hiệu quả nhất ở nhiệt độ và pH tối ưu. ♦ Nhóm ngoại của enzym: ion kim loại và các chất khác thưòng có tác dụng hỗ trỢ enzym thực hiện sự xúc tác. ♦ Enzym cần nhiều dạng. Một số enzym kết hỢp theo các nhóm phức hợp, chất xúc tác khác thậm chí không phải protein. 1174.3. ATP là tiền tệ năng lượng cùa sự sống ♦ ATP là gì? Tế bào dự trữ và giải phóng năng lượng từ các liên kết photphat của ATP - tiền tệ năng lượng của tế bào.4.4. Trao đổi chất là đời sống hoá học của tế hào ♦ Các con đưòng sinh hoá. Đơn vị tổ chức của quá trình trao đổi chất (chuyển hoá vật chất). Con đường sinh hoá là đơn vị tổ chức của quá trình trao đổi chất. ♦ Sự tiến hoá của quá trìn h trao đổi chất. Các quá trình chuyển hoố chủ yếu đã tiến hoá trên một chu kỳ dài, dựa vào giả thuyết cái gì xuất hiện trước. Có thể coi sự sống như một dòng năng lượng liên tục được sinh vật chuyển tảiđể sinh công hữu ích cho hoạt động sông. Mỗi đặc điểm quan trọng mà nhò đóchúng ta định nghĩa sự sống - đó là tính trậ t tự, sự sinh trưởng, sinh sản, trạngthái phản ứng và sự điểu chỉnh nội sinh - đểu đòi hỏi sự cung cấp năng lượngthường xuyên. Nếu nguồn năng lượng bị mất đi thì sự sống sẽ dừng lại. Do đó, sẽkhông thể có một phân tích toàn diện về sự sống nếu không bàn luận về vấn đềnăng lượng sinh học {bioenergetics) - sự phân tích vể năng lượng được cung cấp nhưthế nào cho hoạt động của các hệ thống sốhg. Trong chưđng này, chúng ta sẽ tậptrung vể năng lượng mà sinh vật hấp thụ, dự trữ và sử dụng như th ế nào trong đòisống của mình.4.1. Các định ỉuật nhiệt động học nói rõ năng lượng biến đổi nhưthế nào4.1.1. Dòng năng lượng trong sinh vật Năng lượng được định nghĩa như khả năng để sinh công. Có thể coi năng lượngtồn tại dưới hai dạng: động năng và th ế năng. Động năng (kinetic energy) là nănglượng của sự vận động. Vật đang chuyển động thực hiện công nhò làm cho vật khácchuyển động. Thế năng (potential energy) là năng lượng dự trữ. Các vật không vậnđộng chủ động nhưng có khả năng thực hiện vận động vì chúng có thế năng. Mộttảng đá đưỢc đặt trên đỉnh núi có th ế năng, khi nó bắt đầu lăn xuốhg núi thì mộtphần thế năng chuyển hoá thành động năng. Nhiều hoạt động mà cơ thể sấng thựchiện là quá trình biến đổi thế năng thành động năng. Năng lượng có thể có nhiều dạng; cơ năng, nhiệt năng, âm năng, điện năng,ánh sáng hoặc tia phóng xạ. Do năng lượng có thể tồn tại trong nhiều dạng như vậynên có nhiều phương pháp để đo năng lượng. Thuận tiện nhất là cách đo theo nhiệtlượng bởi vì tất cả các dạng năng lượng khác có thể biến đổi thành nhiệt năng. Thựcthế, nghiên cứu về năng lượng được gọi là nhiệt động học {thermo dynamics) là giảithích về các biến đổi của nhiệt năng. Đơn vị của nhiệt đưỢc sử dụng phổ biến nhấttrong sinh học là kilocalo {kilocalorie = kcal). 1 kilocalo bằng 1000 calo (cal) và 1118calo là lượng nhiệt cần để nâng nhiệt độ của một gam nước lên một độ bách phân(“C). (Điểu quan trọng là không nhầm lẫn calo với thuật ngữ có liên quan với khẩuphần và sự dinh dưỡng cũng là Calo vối chữ viết hoa C). Đơn vỊ năng lượng khácthường được dùng trong vật lý là jun Ụoule). Một jun bằng 0,239 calo. Sự oxi hoá • khử: Dồng nảng lượng trong cơ thể sống Từ m ặt tròi, năng lưỢng chảy vào giới sinh vật. Mặt tròi chiếu ánh sáng liêntục vào trái đất. Ngưòi ta đã tính rằng mặt tròi cung cấp cho trái đất vối hơn13.10^^ calo/năm hoặc (40 triệu tỷ calo/giây). Thực vật, tảo và một số loại vi khuẩnnhất định hấp thụ một phầ ...