Giáo trình Trao đổi vật chất và năng lượng: Phần 1 - Mai Xuân Lương

Dưới đây là phần 1 giáo trình Trao đổi vật chất và năng lượng gồm 4 chương đầu trình bày về khái niệm trao đổi chất và trao đổi năng lượng, oxi hóa khử sinh học, enzyme oxi hóa khử, trao đổi cacbohydrat trong quá trình hô hấp, Nhiệt động học. Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Trao đổi vật chất và năng lượng: Phần 1 - Mai Xuân Lương TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC ÑAØ LAÏT GIAÙO TRÌNHTRAO ÑOÅI CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG GS.TS. MAI XUAÂN LÖÔNG 2005 http://www.ebook.edu.vnTrao ñoåi chaát vaø naêng löôïng -3- CHÖÔNG I. KHAÙI NIEÄM VEÀ TRAO ÑOÅI CHAÁT VAØ TRAO ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG Caùc phaûn öùng enzyme coù tính ñònh höôùng vaø lieân quan maät thieát vôùi nhau xaûyra trong teá baøo maø ta goïi laø quaù trình trao ñoåi chaát. Saûn phaåm trung gian hình thaønhtrong quaù trình naøy ñöôïc goïi laø chaát trao ñoåi vaø toaøn boä chuoãi bieán hoùa ñoù ñöôïc goïilaø quaù trình trao ñoåi trung gian. Söï bieán hoùa naêng löôïng ñi keøm vôùi moãi phaûn öùng enzyme cuûa quaùtrình trao ñoåi trung gian. ÔÛ moät soá giai ñoaïn cuûa quaù trình dò hoùa naêng löôïng hoùahoïc cuûa caùc chaát trao ñoåi ñöôïc tích luõy (thöôøng ôû daïng naêng löôïng cuûa lieân keátphosphate). ÔÛ nhöõng giai ñoaïn nhaát ñònh cuûa quaù trình ñoàng hoùa naêng löôïng naøyñöôïc ñem ra söû duïng. Khía caïnh naøy cuûa trao ñoåi chaát ñöôïc goïi laø söï lieân hôïpnaêng löôïng. Trao ñoåi trung gian vaø lieân hôïp naêng löôïng laø nhöõng khaùi nieäm lieân quannhau vaø phuï thuoäc nhau. Vì vaäy, khi nghieân cöùu trao ñoåi chaát, cuøng vôùi tìm hieåu caùcphaûn öùng daãn ñeán söï bieán ñoåi caáu truùc ñoàng hoùa trò cuûa caùc chaát tieàn thaân ñeå taïo racaùc saûn phaåm cuûa phaûn öùng, chuùng ta caàn naém ñöôïc nhöõng bieán ñoåi veà maët naênglöôïng ñi keøm vôùi caùc phaûn öùng ñoù. Ñeå hieåu ñöôïc caû hai khía caïnh naøy cuûa trao ñoåichaát, tröôùc heát, caàn phaûi hieåu roõ caùc khaùi nieäm cô baûn cuûa nhieät ñoäng hoïc.I. NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN CUÛA NHIEÄT ÑOÄNG HOÏC. Khi vaän duïng quy luaät cuûa caùc phaûn öùng hoùa hoïc ñeå tìm hieåu caùc tính chaátcuûa heä thoáng sinh hoïc chuùng ta thöôøng gaëp caùc quy luaät sau: Löïc phaùt sinh naêng löôïng vaø traïng thaùi caân baèng cuûa phaûn öùng hoùa hoïc; Cô cheá phaûn öùng, töùc caùc con ñöôøng vaø chieàu höôùng phaûn öùng dieãn ra qua caùcgiai ñoaïn trung gian coù tính quy luaät vaø toác ñoä phaûn öùng phuï thuoäc vaøo caùc quy luaätnaøy. Do tính chaát ñaëc tröng cuûa caùc phaûn öùng sinh hoïc laø xuùc taùc baèng enzyme neânbeân caïnh hai quy luaät treân caàn phaûi quan taâm tôùi caùc quy luaät taùc duïng cuûa enzyme. Nhieät ñoäng hoïc hoùa sinh hoïc vì vaäy coù nhieäm vuï vaän duïng caùc ñònh luaät cuûanhieät ñoäng hoïc cuûa caùc phaûn öùng hoùa hoïc ñeå giaûi thích caùc quaù trình trao ñoåi chaát,ñaëc bieät laø trong vieäc tìm hieåu vaø giaûi thích söï keát hôïp caùc quy luaät bieán ñoåi vaätchaát trong trao ñoåi trung gian vôùi caùc thoâng soá naêng löôïng, töø ñoù cho pheùp döï ñoaùnveà maët naêng löôïng tieàm taøng vaø naêng löôïng giaûi phoùng cuõng nhö veà tính chaát caânbaèng cuûa phaûn öùng hoùa hoïc, trong ñoù ñaùng chuù yù laø möùc ñoä bieán thieân cuûa caùctraïng thaùi chöùc naêng nhö theå tích, aùp suaát vaø nhieät ñoä.1.Ñònh luaät thöù nhaát cuûa nhieät ñoäng hoïc. Theo ñònh luaät thöù nhaát cuûa nhieät ñoäng hoïc, toång soá nhieät vaø coâng trong heäthoáng trao ñoåi vôùi moâi tröôøng chung quanh baèng möùc ñoä bieán ñoåi naêng löôïng beântrong (noäi naêng) cuûa heä thoáng. Nhö vaäy coù nghóa laø trong heä thoáng coù naêng löôïng dö tröõ bao goàm caùc daïngkhaùc nhau nhö nhieät, coâng, coâng suaát, ñieän naêng v.v.... Chuùng ñöôïc tính baèng caùcñôn vò töông öùng laø calor (nhieät), kilogam-meter (coâng), volt (ñieän theá), wat/giaây(coâng suaát)... GS.TS. Mai Xuaân Löông http://www.ebook.edu.vn Khoa Sinh hoïcTrao ñoåi chaát vaø naêng löôïng -4- Vì cô theå soáng laø moät theå thoáng nhaát neân theo ñònh luaät thöù nhaát cuûa nhieätñoäng hoïc thì noäi naêng U laø moät traïng thaùi vaø U phuï thuoäc vaøo caùc nhaân toá theå tíchV, aùp suaát P vaø nhieät ñoä T. Trong quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng thaønh nhieät löôïng Q vaø coâng A thì noäinaêng U seõ bieán ñoåi töø U1 ñeán U2. Do ñoù Q vaø A tính theo noäi naêng seõ laø : U2 – U1 = -∆U = - (Q + A) Ngöôøi ta quy ñònh naêng löôïng giaûi phoùng (thaûi ra, cung caáp) coù kyù hieäu laø daáuaâm (-), coøn naêng löôïng tieâu hao (thu vaøo) coù kyù hieäu laø daáu döông (+). Tuøy theo con ñöôøng xaûy ra phaûn öùng maø coù theå bieán ñoåi töø traïng thaùi U1 ñeántraïng thaùi U2 vaø ngöôïc laïi, cuõng coù theå bieán ñoåi töø traïng thaùi U2 ñeán traïng thaùi U1.Vì vaäy, ñoái vôùi caùc quaù trình coù tính tuaàn hoaøn thì toång bieán ñoåi noäi naêng baèngkhoâng (zero): ∑∆U = 0 Nhö vaäy, noäi naêng laø moät traïng thaùi chöùc naêng, do ñoù noù khoâng phuï thuoäc vaøocon ñöôø ...