Chuyên đề Năng lượng sinh học Đề tài: Hiệu quả của các quá trình tạo năng lượng trong cơ thể sống. Học viên: Lê Văn Vũ Lớp: CH sinh K10 Giảng viên hướng dẫn: TS. Võ Văn Toàn MỞ ĐẦU Năng lượng cần cho tất cả các hoạt động sống của cơ thể sinh vật. Năng lượng của sự sống khởi nguồn từ năng lượng ánh sáng mặt trời. Nguồn năng lượng này vào cơ thể sẽ trãi qua quá trình biến đổi và tích luỹ năng lượng. Trong cơ thể sinh vật có nhiều quá trình tạo ra năng lượng. Mỗi quá trình tạo ra năng lượng diễn ra theo một hướng khác nhau và hiệu quả cũng khác nhau. Sau đây chúng ta lần lượt tìm hiểu hiệu quả của các quá trình tạo năng lượng trong cơ thể sinh vật. NỘI DUNG 1. Các phản ứng tạo năng lượng trong cơ thể 1.1. Năng lượng của quá trình quang hợp Năng lượng của quá trình phosphoryl hoá vòng Năng lượng của quá trình phosphoryl hoá không vòng 1.2. Năng lượng của quá trình phân giải hydratcacbon Năng lượng của quá trình đường phân (glycolyse) N ng l ng c a chu tră ượ ủ ình Crebs N ng l ng c a chu tră ượ ủ ình pentosephosphat 2. Năng lượng của quá trình phân giải chất béo 3. Năng lượng của các phản ứng khác 4. Hiệu số-hiệu quả sử dụng năng lượng phosphoryl hoá oxy hoá Hiệu quả sử dụng năng lượng phosphoryl hoá Con đường đường phân Con đường pentosephosphat Hiệu số sử dụng năng lượng 1. Các phản ứng tạo năng lượng trong cơ thể Bản chất hoá học của quá trình giải phóng năng lượng từ cơ chất là quá trình oxy hoá. Năng lượng của quá trình này chỉ được tế bào sống sử dụng khi chúng được giải phóng dần dần và từng bước nhất định cũng như khi chúng được chế biến thành các dạng thích hợp. Như vậy, các phản ứng cung cấp năng lượng có thể là quá trình cung cấp hydro, tách các điện tử, tạo thành ATP, toả nhiệt tự do . . . Trong cơ thể sinh vật có các quá trình tạo ra năng lựong sau đây: 1.1. Năng lượng của quá trình quang hợp Tất cả các nguồn năng lượng cho sự sống đều khời nguồn từ năng lượng ánh sáng mặt trời. Bởi vì, nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời mà cây xanh có thể chuyển hoá từ các chất vô cơ thành các chất hữu cơ của chúng và từ đó là nguồn chất dinh dưỡng cho tất cả các sinh vật khác. Trong cơ thể sinh vật quang hợp, có 1 hệ thống phản ứng phức tạp, chuyển hoá năng lượng của các foton ánh sáng thành hoá năng trong các liên kết của các hợp chất hữu cơ gọi là Quang hợp. • Quá trình quang hợp có thể tóm tắt như sau: CO 2 + H 2 O → (CH 2 O) + O 2 Đây là phản ứng thu năng lượng. Người ta tính toán muốn khử từ 6CO 2 để tạo thành glucose - 6 - phosphat - sản phẩm cuối cùng của phản ứng quang hợp, cần thiết phải có 12 phân tử NADPH và 18 phân tử ATP. Nguồn năng lượng để tạo thành các phân tử NADPH và ATP này do năng lượng ánh sáng mặt trời cung cấp. Các sắc tố quang hợp gồm: Clorophin, Carotenoit, Phycobilin và sắc tố của dịch tế bào. `Quang hợp ở cơ thể thực vật gồm: quá trình quang phosphoryl hoá vòng và quá trình quang phosphoryl hoá không vòng. 1.1.1 Quang Phosphoryl hóa vòng (Cyclic Photophosphorylation) E P700 1 O Electron acceptor Ferredoxin (Fd) (E 0 = O,43V) Plastoquinone (P Q ) (E 0 = 0,06V) Plastocyanin (E 0 = O,365V) hν Cytochrome b/f Photosystem I 2e - 2e - 2e - 2e - 2e - +2H + - 0,6 + 0,43 nADP + nP nATP + nH 2 O Enzym → ν h Các phân tử diệp lục, khi hấp thu lượng tử ánh sáng chuyển thành trạng thái kích thích. Ở trạng thái kích thích dưới tác dụng của ánh sáng tiếp tục chlorophyl trở thành chất cho điện tử. Chất nhận điện tử đầu tiên trong chuỗi phosphoryl hóa là protein –ferredoxin có chứa sắt. Khi nhận điện tử thì ferredoxin chuyển thành trạng thái khử: Ferredoxin-Fe +e- → Ferredoxin-Fe. có thế năng l à E 0 =-0,435volt 2+ 3+ . • Vì là chất khử mạnh, nên ferredoxin-Fe2+ chuyển điện tử cho chất vận chuyển trung gian tiếp theo là cytochrom b6, có thế năng là : E 0 =-0,060volt và khử cytochrom này. Từ cytochrom b6, lại được chuyển điện tử cho cytochrom f, có thế năng là E 0 =+ 0,365volt, cuối cùng điện tử quay trở lại chlorophyl • Trong quá trình vận chuyển điện tử, có sự tham gia của các hệ thống enzyme đặc hiệu, nên hình thành các liên kết phosphoryl giầu năng lượng ATP mà không có tham gia của bất kỳ một chất cho hay chất nhận điện tử nào khác. • Đó là nét đặc trưng của quá trình phosphoryl hóa vòng và có thể trình bày theo phương trình tổng quát: nADP +nP → n ATP +n H2O • Quá trình phosphoryl hóa vòng không đủ thỏa mãn năng lượng để khử CO 2 cho nên trong quang hợp còn có thể có quá trình khác bổ sung, đó là qúa trình phosphoryl hóa không vòng để cung cấp ATP và NADPH cho đồng hóa CO 2 hv Dl [...]... cacbon, với n chẵn thì số vòng này là (n/2)-1 và sinh ra n/2 phân tử Axetyl-CoA Một phân tử Axetyl-CoA đi vào chu trình Krebs sẽ tạo ra 12ATP Hoạt hóa axit béo lúc đầu cần 1 ATP Vậy toàn bộ năng lượng được giải phóng ra khi phân giải  của axit béo là Năng lượng (tính bằng ATP): 5(n/2-1) + 12n/2 -1 • 3 Năng lượng của các phản ứng khác • Trong cơ thể sinh vật có một số phản ứng quan trọng dù nó không... ATP Ta đã biết từ glucose đến lactat cần 47Kcal/mol, nhưng năng lượng tích luỹ được trong 2ATP chỉ khoảng 18Kcal (Nl sinh học) Do đó hiệu số sử dụng năng lượng là khoảng 40% (quá trình glycolyse) Trong khi đó đốt cháy 1glycose thì toả ra nhiệt lượng là: 673kcal/mol Nhưng trong cơ thể sinh vật oxh hoàn toàn 1glucose tạo thành CO2 và H2O chỉ tạo thành 38ATP (tương đương 342kcal) cho nên hệ số sử dụng . Chuyên đề Năng lượng sinh học Đề tài: Hiệu quả của các quá trình tạo năng lượng trong cơ thể sống. Học viên: Lê Văn Vũ Lớp: CH sinh K10 Giảng viên hướng. cơ của chúng và từ đó là nguồn chất dinh dưỡng cho tất cả các sinh vật khác. Trong cơ thể sinh vật quang hợp, có 1 hệ thống phản ứng phức tạp, chuyển hoá