LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG III NĂNG LƯƠNG HỌC TRONG SINH HỌC

Trong phần nầy chúng ta sẽ xem xét việc cơ thể tích lũy năng lượng cũng như sử dụng chúng như thế nào trong hoạt động sống của mình. Nền tảng của qúa trình nầy là phản ứng Oxy hóa – khử. Vì vậy trước khi đề cập đến các quá trình liên quan đến năng lượng của cơ thể sống ta cần nhắc lại đôi điều về phản ứng Oxy hóa- khử
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG III NĂNG LƯƠNG HỌC TRONG SINH HỌC CHƯƠNG IIINĂNG LƯƠNG HỌCTRONG SINH HỌC 151Trong phần nầy chúng ta sẽ xem xét việc cơ thể tích lũy năng lượng cũng như sử dụng chúng như thế nào trong hoạt động sống của mình.Nền tảng của qúa trình nầy là phản ứng Oxy hóa – khử.Vì vậy trước khi đề cập đến các quá trình liên quan đến năng lượng của cơ thể sống ta cần nhắc lại đôi điều về phản ứng Oxy hóa- khử 152 I.PHẢN ỨNG OXY HÓA -KHỬ Phản ứng oxy hóa –khử là phản ứng mà trong đó có sự “cho” và “nhận” electron giữa các chất tham gia phản ứng. 153Chất cho electron là chất khử (Reductant)Chất nhận electron là chất oxy hóa (Oxydant)Trong phản ứng oxy hoá khử chất khử sẽ bị oxy hóa; chất oxy hóa sẽ bị khử 154Nửa phản ứng ( halt-reactions):là phầnoxy hóa hoặc phần khử của phản ứng oxyhóa khử Cu(s)+ 2Ag+(aq) Cu2+(aq)+ 2Ag(s) Cu2+(aq) Cu(s)+ 2 e- 2Ag+(aq) + 2e- 2Ag(s) 155 Trạng thái oxyhóa (oxydation states - OS)của các chất là số electron mà nó đã cho hoặcđã nhận Trạng thái Oxy hóa của các chất cóđặc điểm: OS của ion bằng điện tích của nó Oxygen trong hợp chất có OS = - 2 ; trừ trường hợp trong peroxide có OS = -1 Các nguyên tử tự do không tích điện và các phân tử khí có 2 nguyên tử như O2, H2 có OS =0 Hydrogen trong hợp chất có OS=+1; Trừ trường hợp trong hydride có OS = -1 156 Tổng đại số OS trong hợp chất = 0Người ta dưạ vào OS để xác định phản ứngcó phải là Oxy hó khử hay không *Trong phản ứng oxyhoá khử luôn luôncó sự thay đổi OS của các chất tham gia phảnứng: 2Ag NO3 + Cu Cu(NO3)2 + 2Ag 157 * Nếu trong phản ứng không có sự thay đổiOS thì đó không phải là phản ứng oxy hóa khử: K2(Cr2O7) + 2KOH 2K2(CrO4) + H2O 158Thế Oxy hóa khử (Redox Potential) là năng lượng cần thiết để chuyển các electron trong phản ứng oxy hóa-khử E0ox/red - Thế oxy hóa khử chuẩn Thế oxy hóa khử chuẩn được đo trong điều kiện chuẩn : áp suất 1 at, pH=0 , nhiệt độ 250C 159Thế redox chuẩn của nguyên tử hoặc phân tử sẽ thay đổi theo pH của môi trường Bảng dưới đây giới thiệu thế Redox chuẩn của một vài chất ở pH=0 và pH=7( là pH phổ biến trong cơ thể sống ) 160Với pH=0 và áp suất 1 at thì thế Redox của Hydro được quy ước bằng 0Những nguyên tử hay phân tử có độ âm điện (electronegative) lớn hơn của Hydro thì thế Redox của nó mang dấu dương (+); nếu ngược lại thì mang dấu âm (-) 161 II. HÔ HẤP ( Respiration)Hô hấp là quá trình giải phóng năng lượng từ một số hợp chất hữu cơ trong cơ thể thông qua phản ứng Oxy hóa khử để đáp ứng các yêu cầu của hoạt động sống.Bản chất của hô hấp tế bào (Cellular Respiration) thì là sự oxy hóa glucose. 162Quá trình oxy hóa glucose trong Eukaryote trải qua hai giai đoạn: - Glycolysis, cắt glucose thành pyruvic diễn ra trong cytoplasm acid - Oxy hoá pyruvic acid thành CO2 và diễn ra trong mitochodria H2O 163Mitochondria có nhiệm vụ chuyển năng lượng các phân tử thức ăn vào phân tử cao năng ATP.Mitochondria có cấu trúc cơ bản như sau: 164 Màng ngoài (Outer Membrane) chứa nhiều protein xuyên màng (Transmembrane) tạo thành những cổng khác nhau cho các phân tử cũng như ion đi qua màng . Màng trong (Inner Membrane) chứa 5 protein màng có hoạt tính sinh học : NADH dehydrogenase Succinate dehydrogenase Cytochrome c reductase Cytochrome c oxydase ATP synthase 165 Không gian giữa (Intermembrane Space) là khoảng không giữa màng ngoài và màng trong Chất nền (Matrix) được bao bọc bỡi màng trong. Trong chất nền chứa nhiều enzyme và các chất xúc tác để chuyển hóa pyruvic acid cũng như các phân tử hữu cơ nhỏ. 166Sự chuyển hóa acid pyruvic trải qua các bước sau 167Sơ đồ chuyển hóa acid pyruvic như sau 168Sự phân giải acid pyruvic cho ra các sản phẩm chính như sau: Tạo 3 phân tử CO2 Khử 4 phân tử NAD+ thành NADH + H+ Khử 1 phân tử FAD thành FADH2Các NADH (và FADH2) sẽ khử H2O trong chất nền tạo thành các proton (H+) + electron + OH-Các electron sẽ được vận chuyển từng bước trong chuỗi hô hấp để thực hiện phản ứng tạo thàn ...