Quá trình thẩm thấu hóa học

TRƯỜNG ĐH QUY NHƠN
KHOA SINH – KTNN
CHUYÊN ĐỀ :
NĂNG LƯỢNG SINH HỌC
TÊN ĐỀ TÀI :
THE CHEMIOSMOTIC THEORY
(Thuyết hóa thẩm thấu)
GVHD: Võ Văn Toàn
SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn
DANH SÁCH NHÓM VIÊN
Bùi Thị Thủy
Hồ Minh Toán
Nguyễn Thị Kim Trâm
Đặng Thanh Trì
Nguyễn Thanh Tuấn
Phan Thị Bích Tuyền
Phan Thị Vũ Vân
CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
I.Vài nét về tác giả thuyết hóa thẩm thấu
II.Thuyết hóa thẩm thấu
1.Cơ sở của thuyết hóa thẩm thấu
2.Ưu thế chung của thuyết hóa thẩm thấu
I/Vài nét về tác giả thuyết hóa thẩm thấu :
Tác giả của thuyết hóa thẩm thấu là Peter Mitchell, sinh ngày 29/09/1920 tại hạt Surrey, Anh Quốc. Bố là Chistopher Gibbs Mitchell và mẹ là Kate Beatrice Dorothy Tapin. Ngay từ rất sớm, ở độ tuổi 15, triết lý sống của ông được ảnh hưởng sâu sắc bởi mẹ - người theo chủ nghĩa duy lý và chủ nghĩa vô thần.
Peter Michell tốt nghiệp tạo trường cao đẳng Queens, Taunton và tại cao đẳng Jesus, Cambridge. Năm 1942 ông nhận lời mời của J.F.Danilli làm nhà nghiên cứu tại khoa hóa sinh, trường Cambridge. Từ năm 1950 – 1955 ông làm trợ lý phòng thí nghiệm thuộc khoa hóa sinh tại trường Cambridge.
I/Vài nét về tác giả thuyết hóa thẩm thấu :
Năm 1955 ông được mời bởi giáo sư Michael Swann làm người quản lý nhóm nghiên cứu hóa sinh tại khoa động vật học của trường đại học Edinburgh và được gọi là “The Chemical Biology unit”. Đây cũng là nơi mà ông được bổ nhiệm thành giảng viên cao cấp. Đặc biệt, trong năm này ông đã đưa ra học thuyết hóa thẩm thấu và đoạt giải Nobel vào năm 1978.
I/Vài nét về tác giả thuyết hóa thẩm thấu :
II/Thuyết hóa thẩm thấu:
1/Cơ sở của thuyết hóa thẩm thấu:
Thuyết hóa thẩm thấu dựa trên tính thấm proton H+ qua màng ty thể. Quá trình vận chuyển e- trong chuỗi hô hấp tạo thành Gradient proton ở màng trong ty thể. Chính sự hình thành Gradient này đã làm cho các thành phần của chuỗi hô hấp “rối loạn trạng thái và chức năng đặc biệt”, không xếp theo trình tự.
II/Thuyết hóa thẩm thấu:
1/Cơ sở của thuyết hóa thẩm thấu:
Kết quả của quá trình này là tạo nên một vùng vận chuyển proton ở màng trong ty thể. Hai proton của phân tử hydro đã tách ra từ cơ chất được thải ra phía ngoài nhờ bơm proton, các e- từ hệ thống oxy hóa được trung tâm Fe – S – Pr tiếp nhận và vận chuyển trở lại. Như vậy, sự xuất hienj Gradient proton là động lực thúc đẩy tổng hợp ATP.
II/Thuyết hóa thẩm thấu:
1/Cơ sở của thuyết hóa thẩm thấu:
Thuyết hóa thẩm thấu dựa vào 3 điểm sau đây:
Màng trong ty thể có tính bán thấm proton.
Chuỗi hô hấp có tác dụng như một bơm proton.
Tổng hợp ATP thực hiện bằng ATPsynthase hoạt động không đồng thời một hướng.
Màng trong ty thể có 2 bơm proton: một hình thành do Gradient proton, còn bơm thứ hai là ATPsynthase có tác dụng tổng hợp ATP.
ATP + P  ATP

Như v ậy, bơm proton hoạt động nhờ hệ thống oxy hóa khử chuỗi hô hấp. Khi chuyển từ trạng thái kị khí sang trạng thái hiếu khí thì ty thể tạo ra dòng proton ty thể.
Sơ đồ vận chuyển điện tử và proton
Theo thuyết hóa thẩm thấu
Theo E.Hofmann – 1989 trên thuyết hóa thẩm thấu đã đưa ra cơ chế vận chuyển điện tử và proton như sau:
Vận chuyển proton qua màng
Như vậy, có tổng cộng 3 cặp proton được vận chuyển ra ngoài, còn các điện tử được trung tâm Fe – S – Pro tiếp nhận sau đó chuyển đến hệ thống Cytochrome(b, c1, c) tiếp tục khử. Các điện tử chuyển tiếp đên Cytochromoxidase để khử oxy ở màng trong và tạo thành nước nhờ tiếp nhận proton.
Như vậy, các proton ở nội chất ty thể được vận chuyển ra bên ngoài nhờ các vùng oxy hóa-khử và hình thành Gradient proton ở màng ty thể.
Trong quá trình tổng hợp nên ATP thì ezyme ATPsynthase đóng một vai trò hết sức quan trọng.
ATPsynthase màng trong ty thể
ATPsynthase màng trong ty thể vận chuyển các proton theo hướng ngược với Gradient và kết hợp giữa vận chuyển proton và tổng hợp ATP.
Gradient proton xuất hiện ở màng tạo điều kiện dẫn đến sự tổng hợp ATP nhờ sự xúc tác của enzym ATPsynthase vận chuyển định vị proton theo hướng tổng hợp:
ADP + H3PO4- + 2H+ ngoài  ATP4- + H2O + 2H+ trong
Tổng hợp ATP nhờ xúc tác của ATPsynthase
Chú thích:
Stalk: thân, cuống
Stator: phần tĩnh
Catalytic head: đầu xác tác
Domain: vùng
Cứ mỗi phân tử ATP được tổng hợp thì trao đổi 2 proton ở màng. Cơ chế phân tử để tổng hợp ATP như sau:
Một nguyên tử oxy tích điện âm của ADP phản ứng với nguyên tử phosphat của dihydrogenphosphat ở vị trí thế nucleophil (vị trí có ái lực với nucleotid) và cạnh tranh với 2 nguyên tử oxy tích 2 điện tích âm, như vậy nước tạo thành từ 2 proton từ phía ngoài vào. Sau khi tổng hợp ATP xong mới phân ly 2 proton từ ATP và thải vào phía trong màng.
II/Thuyết hóa thẩm thấu:
2/Ưu thế chung của thuyết hóa thẩm thấu:
Màng ty thể thuộc nhóm màng có khả năng biến đổi Gradient nồng độ thành năng lượng sinh học là ATP. Tính chất đặc biệt này không chỉ riêng ở ty thể mà còn có ở màng lạp thể và màng vi khuẩn.
Tạo ATP ở diệp lục
Màng ty thể có khả năng chuyển hóa năng lượng oxy hóa hydro thành năng lượng sinh học ATP. Đây là một nguyên tắc chuyển hóa năng lượng đặc biệt trong tự nhiên.
Năng lượng Gradient proton có nguồn gốc sinh hóa học, không cần phải tạo thành ATP trung gian. Từ đó có thể suy luận rằng: vi khuẩn cũng có những quá trình vận chuyển nhất định và màng ngoài có khả năng tổng hợp ATP trực tiếp bằng Gradient proton hay kết hợp với Gradient điện thẩm hóa hoc.
Thí nghiệm tạo ATP trong ống nghiệm
Video tổng hợp ATP tại ty thể
Video 2
Video 3
Video 1
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY
VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE!