SINH HỌC B - Giảng viên: GVC. ThSĩ Nguyễn Thị Sáu - Khoa : Công nghệ Thực phẩm TP.HCM, Tháng 3 năm 2010 Chương IV: HÔ HẤP I. So sánh cấu trúc và chức năng của lạp thể và ty thể: II. Ðại cương 1. Hiện tượng chuyển hóa trong tế bào  Tế bào cần rất nhiều năng lượng để duy trì sự sống: các hoạt động như việc sao chép, sửa chữa các cấu trúc di truyền trong nhiễm sắc thể, tạo mới các thành phần cấu tạo trong tế bào, lấy thức ăn vào, thải chất bã ra, giữ cho độ pH và nồng độ ion được cân bằng Nếu năng lượng không được cung cấp thì các phản ứng không thể xảy ra được và sự sống của tế bào sẽ ngừng lại.  Tất cả năng lượng cung cấp cho sự sống là từ mặt trời, được cây hấp thu qua quá trình quang hợp tạo ra hợp chất hữu cơ giàu năng lượng. Các sinh vật không có khả năng quang hợp thì lấy năng lượng bằng cách tiêu hóa các sinh vật quang hợp được và những sinh vật khác.  Trong tế bào, sự hô hấp tạo ra năng lượng để cung cấp cho tất cả các hoạt động của tế bào. Năng lượng này được dự trữ trong các hợp chất được tổng hợp do quá trình quang hợp và được giải phóng qua quá trình hô hấp hiếu khí, trong đó glucoz được chuyển hóa qua nhiều sản phẩm trung gian để đến sản phẩm cuối cùng là CO 2 và H 2 O. Năng lượng tự do được tạo ra trong quá trình này được sử dụng cho những phản ứng khác xảy ra trong tế bào.  Tất cả các phản ứng này được gọi là sự chuyển hóa (biến dưỡng) của tế bào và thường được chia thành hai giai đoạn.  Giai đoạn 1 là sự đồng hóa (hay sự tiến dưỡng - anabolism), đó là quá trình tổng hợp những chất hữu cơ phức tạp từ những phân tử đơn giản hơn.  Giai đoạn 2 là sự dị hóa (hay là sự thoái dưỡng), đó là quá trình lấy năng lượng từ thức ăn bằng cách phân cắt những phân tử hữu cơ phức tạp thành những phân tử đơn giản hơn xẩy ra trong đó tế bào.  Sự hô hấp hiếu khí là một kiểu dị hóa chính xảy ra trong tế bào. 2. Ty thể  Ty thể là bào quan tham gia vào sự hô hấp hiếu khí. Dưới kính hiển vi điện tử, mỗi ty thể được bao bọc bởi hai màng, màng ngoài và màng trong chia ty thể ra làm hai ngăn: ngăn ngoài là khoảng giữa của hai màng, ngăn trong từ màng trong trở vào. Màng trong là những tấm lược khiến cho bề mặt tiếp xúc được tăng rất nhiều. Màng ngoài thấm được những phân tử nhỏ, nhưng màng trong thì không thấm. Trên màng trong có các protein kênh, có chức năng đóng mở, bơm để điều tiết chọn lọc những phân tử đi ra và đi vào ngăn trong. Màng trong cũng chứa những protein của chuỗi dẫn truyền điện tử tương tự như chuỗi dẫn truyền điện tử trên màng thylakoid của lục lạp. Vì thật ra, sự hô hấp giống như sự quang hợp cũng bao gồm những phản ứng oxy hóa khử. Hình 5.1 Khái quát về hô hấp hiếu khí xẩy ra trong ty thể 1. Chu trình Kreb; 2. Chuỗi dãn truyền điện tử Màng tế bào chất Dịch ngoài tế bào Ty thể Tế bào chất III. Sự hô hấp carbohydrat  Những carbohydrat phức tạp như tinh bột ở thực vật và glycogen ở động vật đều được thủy phân thành những phân tử glucoz trước khi đi vào quá trình hô hấp. Sự hô hấp hoàn toàn một hợp chất giàu năng lượng như glucoz trải qua một chuỗi dài những phản ứng, trong đó có những phản ứng không cần có oxy (giai đoạn đường phân) và có những chuỗi phản ứng lệ thuộc vào oxy. 1. Sự đường phân (giai đoạn 1)  Ðường phân là giai đoạn đầu tiên của quá trình hô hấp glucoz xảy ra không cần sự hiện diện của O2, xảy ra trong dịch tế bào chất của tất cả tế bào sống.  Glucoz là một hợp chất bền vững, ít có xu hướng phân cắt ra thành những chất đơn giản hơn, do đó tế bào muốn lấy năng lượng từ glucoz trước tiên phải có một ít năng lượng để hoạt hóa phân tử.  Do đó, giai đoạn đầu của đường phân là cung cấp ATP cho phân tử glucoz. ATP gồm 3 hợp phần cơ sở là chuỗi triphosphat để gắn vào phần cuối đối diện của đường 5 C và adenin. Nhóm triphosphat Adenin Đường Hình 5.2 Cấu trúc phân tử ATP [...]... glucoz Trong phản ứng này hexokinaz xúc tác chuyển một gốc phosphat vào glucoz Phản ứng kế tiếp là phản ứng chuyển đổi glucoz-6phosphat thành fructoz-6-phosphat Sau khi tạo ra sản phẩm, một phân tử ATP nữa được tiêu thụ để thêm một gốc phosphat nữa vào phân tử Kế tiếp fructoz-1,6-bisphosphat bị cắt đôi ở giữa C thứ ba và C thứ tư tạo ra hai chất 3C tương tự nhau, một chất là PGAL (phosphoglyceraldehyd)... NADH được thành lập không nhanh chóng loại bỏ ion H+ và điện tử thì NAD+ trong tế bào sẽ thiếu, khi đó bước tiếp theo trong đường phân không thể xảy ra và quá trình đường phân tạm dừng lại Như vậy, sự oxy hóa NADH thành NAD+ là cần thiết cho quá trình đường phân tiếp tục  Trong hầu hết tế bào, nếu có O2, nó sẽ là chất nhận điện tử cuối cùng từ NADH Nhưng dưới điều kiện yếm khí, không có O2 để nhận... được gọi là sự lên men Sự chuyển hóa acid pyruvic trong lên men thay đổi theo cơ thể sinh vật Chu trình Kreb Hình 5.7 Sự chuyển hóa acid pyruvic trong sự lên men Hình 5.7 Sự chuyển hóa acid pyruvic trong sự lên men  Khi có mặt của oxy, pyruvat bị oxy hóa tạo thành acetyl- CoA, chất này đi vào chu trình Kreb Khi không có mặt oxy, pyruvat bị khử nhanh chóng, nhận điện tử thải ra trong quá trình đường... lượng trong hô hấp (giai đoạn 3)  Chỉ có tổng cộng là 4 phân tử ATP mới được lợi ra (2 trong đường phân và 2 trong chu trình Krebs) Năng lượng còn lại được dự trữ trong hai chất khử giàu năng lượng là NADH và FADH2, tổng cộng có tất cả 12 phân tử được tổng hợp trong suốt quá trình oxy hóa glucoz: 2 phân tử NADH trong đường phân, 2 phân tử NADH trong quá trình oxy hóa acid pyruvic thành acetyl-CoA, 6 phân... phân tử ATP sử dụng trong lúc đầu của quá trình, sau đó có bốn phân tử được tạo ra, như vậy tế bào còn được hai phân tử này 3) Hai phân tử NADH được thành lập  Vì không sử dụng oxy, quá trình có thể xảy ra dù có sự hiện diện của O2 hay không Các phản ứng của đường phân xảy ra trong dịch tế bào, ngoài ty thể Glucoz 6 carbon Nguyên liệu ban đầu Đường 6 carbon diphosphat Đường 6 carbon diphosphat Đường... của quá trình lên men là các chất còn chứa rất nhiều năng lượng tự do Sự lên men của những tế bào men và những vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều kỷ nghệ quan trọng như làm bánh mì, pho ma, da ua, sản xuất rượu và các loại thức uống có rượu, một số sản phẩm khác được tạo ra từ các vi sinh vật khác như mùi đặc trưng của pho ma Thụy sĩ là do sản phẩm lên men là acid proprionic 3 Sự oxy hóa pyruvic... thành NADH và đó là tín nhiệu nguồn của sự chuyển hóa năng lượng Sản phẩm của nó, acetyl- CoA, là nguyên liệu ban đầu cho chu trình Kreb Tất cả các phân tử này bị dị hóa cho năng lượng được giữ trong acetylCoA, sau đó đi vào kênh tổng hợp chất béo hay sản phẩm ATP 4 Chu trình Krebs (giai đoạn 3)  Kế tiếp acetyl-CoA đi vào một chuỗi phản ứng của chu trình Krebs hay chu trình acid citric Hình 5.10 Khái... bắt đầu khi phân tử 2 carbon được chuyển từ acetyl - CoA đến phân tử 4 carbon (nguyên liệu ban đầu) 2 Sau đó phân tử 6 carbon mới tạo thành bị oxy hóa (một nguyên tử hydro chuyển để tạo thành NADH) và decarbocyl hóa (một phân tử carbon được chuyển để tạo thành CO2) Tiếp theo phân tử 5 carbon bị oxy hóa và bị decarbocyl hóa lần nữa và phản ứng kép phát sinh ATP 3 Cuối cùng hình thành phân tử 4 carbon... hiện trong cơ chất của ty thể Để hòan thành sự bẻ gẫy phân tử glucoz, 2 phân tử acetyl -CoA được sản xuất bởi sự đường phân và pyruvat oxy hóa sẽ đi vào chu trình Kreb Theo những carbon khác nhau qua chu trình và chú ý sự thay đổi xây ra ở carbon chuỗi của phân tử vì chúng tiếp tục theo chu trình  Mỗi phân tử acetyl-CoA được tạo ra từ phân tử glucoz ban đầu kết hợp với một hợp chất 4C (acid oxaloacetic),... ứng chính của đường phân •Năm phản ứng đầu tiên biến đổi một phân tử glucoz thành 2 phân tử G3P Năm phản ứng thứ 2 chuyển hóa G3P thành pyruvat 1 Phosphoryl hóa bằng ATP; 2-3 Sự sắp xếp lại để cho phépphosphoryl hóa lần thứ 2; 4-5 .Phân tử 6 carbon phân ly thành 2 phân tử: một là G3P, một là chuyển hóa G3P tham gia vào phản ứng khác; 6 Sự oxy hóa được thực hiện bởi phosphoryl hóa hình thành 2 phân tử . SINH HỌC B - Giảng viên: GVC. ThSĩ Nguyễn Thị Sáu - Khoa : Công nghệ Thực phẩm TP.HCM, Tháng 3 năm 2010 Chương IV: HÔ HẤP I. So sánh cấu trúc và chức năng. giàu năng lượng. Các sinh vật không có khả năng quang hợp thì lấy năng lượng bằng cách tiêu hóa các sinh vật quang hợp được và những sinh vật khác.  Trong tế bào, sự hô hấp tạo ra năng lượng. chất III. Sự hô hấp carbohydrat  Những carbohydrat phức tạp như tinh bột ở thực vật và glycogen ở động vật đều được thủy phân thành những phân tử glucoz trước khi đi vào quá trình hô hấp. Sự hô hấp hoàn toàn