Bài 62. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA SINH - KTNN
Chuyên đề 9
LÊN MEN VÀ HÔ HẤP YẾM KHÍ
GV hướng dẫn: TS VÕ VĂN TOÀN
Nhóm thực hiện: Nhóm 3 – K30 A2
Quy nhơn, ngày 17/ 04/ 2011
Quy nhơn, ngày 17/ 04/ 2011
NỘI DUNG
I. GIỚI THIỆU CHUNG
II. HÔ HẤP YẾM KHÍ:
1. Đường phân
2. Lên men



Quy nhơn, ngày 17/ 04/ 2011
Quá trình phân giải kỵ khí (glycolysis) được phát hiện năm 1933 bởi Embden - Meyerhof-Parnas.
Meyerhof
Embden
Hô hấp  kỵ khí là quá trình phân huỷ glucose trong điều kiện không có O2  tham gia.

+ Giai đoạn đầu của hô hấp kỵ khí là đường phân (phân huỷ glucose thành axit pyruvic và NADH2.
+ Giai đoạn hai của hô hấp kỵ khí là biến đổi axit pyruvic thành các sản phẩm như etanol, axit lactic, .... Đây là quá trình lên men. Tuỳ theo sản phẩm của quá trình mà có các quá trình lên men khác nhau như lên men rượu, lên men lactic ....
 
+ Đường  phân: là  giai  đoạn  thứ nhất trong sự phân giải phân  tử  glucose  tạo  ra axitpyruvic và  NADH2. 

+ Điểm  đặc  biệt  của  quá  trình đường phân  là  không phải phân tử đường tự do phân giải mà phân tử đường đã được hoạt hoá nhờ quá trình photphoryl hoá tạo dạng đường – photphat. Ở dạng đường photphat phân tử trở nên hoạt động hơn dễ bị biến đổi hơn.

Đường phân tiến hành trong tế bào chất.

Đường phân được chia làm 2 giai đoạn, mỗi giai đoạn xảy ra nhiều phản ứng phức tạp:

- Giai đoạn đầu tiên (pha 1): phân cắt đường glucose thành 2 phân tử đường 3C: AlPG và PDA.
- Giai đoạn hai (pha 2): biến đổi các đường 3C thành Axit pyruvic.

Kết quả của đường phân có thể tóm tắt như sau:
C6H12O6  + 2 NAD + 2ADP + 2H3PO4 =>  2CH3COCOOH + 2NADH2  + 2ATP
Pha 1

Các phản ứng của Pha 1 được trình bày theo sơ đồ sau:


 Lấy 1 ATP
Glucose nhận gốc phosphat từ ATP tạo thành Glucose 6(P)
Chuyển hoá đồng phân

 Lấy 1 ATP

Fructose 6(P) nhận gốc phosphat từ ATP tạo thành Fructose – 1, 6 (dP)


Phân cắt Fructose 1, 6 (dP) tạo thành DOAP và AlPG
Chuyển hoá đồng phân DOAP AlPG
Kết luận:
Sau pha 1, một phân tử glucose tạo ra 2 phân tử đường C3, đồng thời mượn 2 ATP
Pha 2
Các phản ứng của Pha 2 được trình bày theo sơ đồ sau:


 Tạo ra 2NADH + 2 H+

 Tạo ra 2 ATP
 Tạo ra 2 H2O

 Tạo 2 ATP

Kết luận:
Từ 2 phân tử glyceraldehyde-3-phosphate  2 phân tử pyruvate + 4ATP + 2NADH + 2H+.
Kết quả của đường phân có thể tóm tắt như sau:

CH12O6  + 2 NAD + 2ADP + 2HPO4 =>  2CH3COCOOH + 2NADH2  + 2ATP
Lên men gồm:
+ Lên men đồng hình cho sản phẩm là axit lactic
+ Lên men dị hình cho sản phẩm là: axit lactic, etanol, axit acetic, CO2.

Quy nhơn, ngày 17/ 04/ 2011
- Lên men là một trường hợp biến đổi của quá trình đường phân trong điều kiện thiếu oxy (kị khí).
Trong điều kiện không có oxy, pyruvat không đi vào quá trrình oxy – phosphorin hoá mà sẽ biến đổi thành các sản phẩm cuối cùng khác nhau như: ancol (sự lên men rượu) hoặc axit lactic (sự lên men axit láctic).
Các quá trình lên men:
1. Lên men lactic:

1.1. Vi khuẩn lactic.


- Nhóm vi khuẩn lactic rất đa dạng gồm nhiều giống rất khác nhau, tế bào của chúng có thề là hình cầu, hình que, phân biệt chúng về khả năng lên men đồng hình hay dị hình.
- Tất cả vi khuẩn lactic đều có đặc điểm chung là:

+ Đó là những vi khuẩn Gram dương, nói chung là bất động, không sinh bào tử.
+ Khả năng tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống của những vi khuẩn này rất yếu.



Phương trình tóm tắt của quá trình lên men lactic:

C6H12O6 -> 2C3H6O3+136 Kj (32,4 Kcal).

Lên men gồm:
+ Lên men đồng hình thực tế chỉ xuất hiện axit lactic
+ Lên men dị hình các sản phẩm cuối cùng khá đa dạng axit lactic, etanol, axit acetic, CO2.

Quy nhơn, ngày 17/ 04/ 2011
Giai đoạn lên men rượu xảy ra 2 phản ứng:
2CH3COCOOH  => CH3CHO + CO2
CH3CHO +  NADH2  => CH3CH2OH + NAD.
Như vậy kết quả chung của toàn bộ quá trình lên men rượu là:
C6H12O6   + 2NAD   =>   2CH3COCOOH +  2NADH2
2CH3COCOOH    =>  2CH3CHO + 2CO2
2CH3CHO +  2NADH2  =>  2CH3CH2OH + 2NAD.
-----------------------------------------------------------
C6H12O6     =>  2CH3COCOOH +  2CO2
2. Lên men rượu.
Ngoài quá trình lên men rượu thông thường còn có các dạng lên men phụ khác nữa:

+ Lên men butyric: phân giải đường do vi khuẩn butyric trong môi trường kiềm.
+ Lên men propionic: phân giải đường, axit lactic tới axit propionic, CO2, H2O.
+ Lên men axeto – butanol: nhằm sản xuất axeton và butanol.
Chu trình Cori
Chu trình Cori, được đặt theo tên của người khám phá ra nó là Carl Ferdinand Cori và Gerty Theresa Cori, là một chu trình chuyển hóa năng lượng diễn ra trong cơ thể sinh vật. Trong qáu trình này axit lactic được sản sinh ra từ quá trình đường phân kỵ khí diễn ra tại cơ, số axit này sẽ được chuyên chở tới gan và lại được tái chuyển đổi thành glucose, số glucose này được chuyển trở lại về cơ và tiếp tục đường phân thành axit lactic
Nhờ có chu trình Cori, axit lactic - sản phẩm của quá trình đường phân kỵ khí ở cơ - đã được loại bỏ ra khỏi cơ và chuyển đến gan trước khi cơ chịu những tác hại của sự nhiễm axit lactic Chu trình Cori cũng đóng vai trò quan trọng trong việc sản sinh năng lượng dưới dạng ATP dùng cho hoạt động của cơ. Nó hoạt động hiệu quả nhất khi các hoạt động của cơ đã tạm dừng lại, nhờ đó phần ôxi bị thiếu hụt có thể được bù trừ bởi chu trình Kreb và chuỗi chuyển điện tử có thể sản sinh nặng lượng với hiệu suất cao nhất.
Chu trình Cori