Trao đổi chất và năng lượng trong cơ thể động vật

TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

DANH SÁNH NHÓM
Dương Ngọc Lan Đài 10043961
Phạm Thị Phương Anh 10266151
Trần Thị Thanh Thúy 10058121
Lê Thị Yến Phượng 10079391
NHÓM 3:


Trao đổi chất:
Cơ thể sống tồn tại, phát triển trong môi trường và không ngừng liên hệ mật thiết với môi trường đó. Nó hấp thụ các chất khác nhau từ môi trường ngoài, làm biến đổi các chất đó và một mặt tạo nên các yếu tố cẩu tạo của bản thân cơ thể sống, mặt khác lại thải vào môi trường ngoài các sản phẩm phân giải của chính cơ thể cũng như các sản phẩm hình thành trong quá trình sống của cơ thể. Quá trình đó thực hiện được là do các biến đổi hóa học liên tục xảy ra trong cơ thể. Người ta gọi toàn bộ các biến đổi hóa học đó là sự trao đổi chất.
Khái niệm
1. Quá trình đồng hóa là sự hấp thụ các chất mới từ môi trường bên ngoài, biến đổi chúng thành sinh chất của mình.
biến đổi các chất đơn giản thành chất phức tạp hơn
sự tích lũy năng lượng cao hơn.
Đây là quá trình biến đổi các chất không đặc hiệu (các chất hữu cơ của thức ăn như glucid, lipid, protein) từ các nguồn khác nhau (thực vật, động vật, vi sinh vật) thành các chất hữu cơ khác (glucid, lipid, protein) đặc hiệu của cơ thể
Đặc điểm của quá trình này là thu năng lượng.
Năng lượng cần thiết cung cấp cho các phản ứng tổng hợp trên chủ yếu ở dạng liên kết cao năng của ATP
2. Quá trình dị hóa là quá trình ngược lại của quá trình đồng hóa, là sự biến đổi các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống.

Hai quá trình đồng hóa và dị hóa xảy ra liên tục liên quan với nhau và không tách rời nhau.
Quá trình đồng hóa là quá trình đòi hỏi năng lượng cho nên đồng thời phải xảy ra quá trình dị hóa để cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa.
3. Trao đổi năng lượng:
Trao đổi chất luôn gắn liền với trao đổi năng lượng. Đối với cơ thể người, động vật và phần lớn vi sinh vật thì nguồn năng lượng duy nhất là năng lượng hóa học của các chất trong thức ăn.
Trong cơ thể, các chất dinh dưỡng chủ yếu và quan trọng là glucid, lipid và protein đều bị oxy hóa.
Các quá trình oxy hóa khử sinh học thuộc các phản ứng dị hóa có ý nghĩa rất quan trọng.
4. Quá trình sản sinh năng lượng tự do:

Có thể định nghĩa năng lượng tự do là lượng năng lượng mà ở một nhiệt độ nhất định nào đó có thể biến thành công.
Những biến đổi năng lượng tự do của hệ thống phản ứng được ký hiệu bằng G có giá trị là Kcal/mol.
G được tính theo công thức:
G = G 0 + RT lnK
Trong đó “
G0 là sự biến đổi năng lượng tự do tiêu chuẩn của phản ứng ở 250C khi nồng độ của tất cả các chất phản ứng là 1 mol và áp suất là 101,3 KPa (1atm)
R là hằng số khí
T là nhiệt độ tuyệt đối,
K là hằng số cân bằng của phản ứng bằng [C]c. [D]d /[A]a[B]b
II. Chuyển hóa protein trong cơ thể động vật

.
1. Chức năng của protein
Đại phân tử sinh học
Có mặt nhiều trong tế bào sống
Tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa
Thành phần của nhiều phức hợp
2. Tổng hợp amino acid
2.1. Amine hóa
Một số acid béo không no và ceto acid có thể amine hóa để tạo nên amino acid tương ứng
2.3. Tổng hợp amino acid nhờ ATP
Quá trình tổng hợp amino acid nhờ ATP xảy ra qua 2 giai đoạn
- NH3 + ATP → AMP ~ NH2 + P - P
Đây là phản ứng họat hóa nhóm NH2 nhờ ATP. AMP ~ NH2 thực hiện phản ứng chuyển vị amine cho ceto acid để tạo amino acid tương ứng
 
2.4. Chuyển vị amine
2.5. Oxim hóa
Ở một số vi sinh vật và thực vật có khả năng cố định Nitơ tự do – quá trình cố định đạm. Qua quá trình cố định N2, NH2OH được hình thành làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp amino acid theo cách oxim hóa.
Quá trình oxim hóa xảy ra qua 2 giai đoạn
- Các ceto acid kết hợp với NH2OH tạo nên oxim tương ứng
- Các oxim bị khử để tạo amino acid tương ứng
Ở vi sinh vật và thực vật, đây là con đường tổng hợp amino acid quan trọng.
3. Tổng hợp protein
Quá trình tổng hợp protein là vấn đề quan trọng của sinh học phân tử. Quá trình xảy ra phức tạp với sự tham gia của nhiều thành phần.
3.1. Các thành phần tham gia tổng hợp protein
Nucleic acid3
Các enzyme
Năng lượng: Nguyên liệuNguyên liệu để tổng hợp protein là các amino acid
Ribosome
Các yếu tố tham gia tổng hợp protein
3.2. Tổng hợp chuỗi polypeptide tại ribosome
3.2.1. Giai đoạn họat hóa amino acid
3.2.2. Giai đoạn mở đầu
3.2.3. Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide
3.2.4. Giai đoạn kết thúc sự tổng hợp chuỗi polypeptide
3.3. Hoàn thiện phân tử protein
3.4. Điều hòa tổng hợp protein
Điều hòa âm tính
Điều hòa dương tính
Cơ chế tổng hợp prôtêin ngắn gọn.
   Gồm 2 giai đoạn:
   Giai đoạn 1: Tổng hợp ARN để chuyển thông tin di truyền từ gen sang sản phẩm prôtêin (xem phần tổng hợp ARN)
   Giai đoạn 2: Tổng hợp prôtêin ở tế bào chất gồm 4 bước cơ bản
+ Bước 1: Hoạt hoá axit amin. Các axit amin tự do có trong bào chất được hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất giàu năng lượng ađenôzintriphôtphat (ATP) dưới tác dụng của một số loại enzim. Sau đó, nhờ một loại enzim đặc hiệu khác, axit amin đã được hoạt hoá lại liên kết với tARN tương ứng để tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN).
+ Bước 2: Mở đầu chuỗi pôlipeptit có sự tham gia của ribôxôm , bộ ba mở đầu AUG, tARN axit amin mở đầu tiến vào ribôxôm đối mã của nó khớp với mã mở đầu trên mARN theo NTBS. Kết thúc giai đoạn mở đầu
.
+ Bước 3: Kéo dài chuỗi pôlipeptit, tARN vận chuyển axit amin thứ nhất tiến vào ribôxôm đối mã của nó khớp với mã mở đầu của mARN theo nguyên tắc bổ sung
 + Bước 4: Kết thúc chuỗi pôlipeptit, Ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba kết thúc lúc này ngừng quá trình dịch mã 2 tiểu phần của ribôxôm tách nhau ra tARN, axit amin cuối cùng được tách khỏi chuỗi polipeptit. Một enzim khác loại bỏ axit amin mở đầu giải phóng chuỗi pôlipeptit
4.Phân giải protein
Thủy phân là con đường phân giải protein phổ biến ở thực vật và động vật. Quá trình thủy phân protein xảy ra tại lysosome
Quá trình thủy phân xảy ra qua 2 giai đoạn
- Nhờ peptid-peptido hydrolase, protein bị thủy phân thành các đoạn peptid ngắn.
- Nhờ peptid-hydrolase thủy phân tiếp các peptid thành amino acid.
Kết quả chung là
4.1 Phân giải amino acid
Có nhiều con đường phân giải amino acid.
a. Khử amine
Khử amin bằng các enzyme khử
Khử amine bằng con đường thủy phân
b. Khử carboxyl
c. Chuyển vị amine
d. Sự biến đổi các sản phẩm của quá trình phân giải amino acid
Các chất hữu cơ tiếp tục biến đổi bằng cách oxy hóa như quá trình phân giải acid béo để tạo acetyl-CoA, từ đó tham gia vào chu trình Krebs để phân giải tiếp.
- Các amine được biến đổi thành các acid tương ứng sau đó tiếp tục biến đổi như các acid khác
NH3 tiếp tục biến đổi bằng nhiều con đường để giải độc cho cơ thể vì NH3 tích lũy nhiều sẽ gây độc.
III. Chuyển hóa glucid trong cơ thể động vật
Glucid là hợp chất hữu cơ phổ biến rộng rãi trong tự nhiên mà bản chất hóa học là dẫn xuất aldehyde hoặc ceton của rượu đa chức (polyalcohol) hoăc là sản phẩm ngưng tụ của những dẫn xuất này.
Ở động vật, glucid có nhiều trong gan dưới dạng glycogen dự trữ, hoặc có huyết thanh dưới dạng glucose.
Chuyển hoá glucid là một trong những quá trình chuyển hoá quan trọng của cơ thể sống, chủ yếu cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động.
1. Vai trò:
.
Glucid có vai trò rất quan trọng trong cơ thể sống.
Glucid có vai trò như sau:
•Tham gia mọi hoạt động sống của tế bào.
•Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ dễ huy động,cung cấp chủ yếu các chất trao đổi trung gian và năng lượng cho tế bào.
•Tham gia vào cấu trúc của thành tế bào thực vật,vi khuẩn; hình thành bộ khung (vỏ) của nhóm động vật có chân khớp.
•Tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất
quan trọng như: AND, ARN…
Glucid tiêu hóa đường đơn (glucose, fructose, galactose…)

Đường đơn niêm mạc ruột, đồng phân Glucose

Gan insulin Glycogen


Glucose

Mô bào Glycogen

(ở gan)
Glycogen Glucose

phân giải
Glucose CO2 + H2O + Năng lượng







2. Cơ chế tông hợp glucid:
Khi cơ thể hoạt động:

Một phần glycogen ở cơ cũng được huy động phân giải thành glucose, một phần glucose được hình thành ngay tại cơ do quá trình đường phân yếm khí, làm pH máu ở cơ giảm dẫn đến sự mệt mỏi của cơ. Sau đó acid lactic lại oxi hoá thành CO2, H2O và cũng giải phóng năng lượng. 




Hàm lượng đường huyết ở gia súc và người:

Hàm lượng này thường duy trì ổn định từ
80 -100 mg%. 

- Riêng loài nhai lại trung bình 40 - 60 mg%.
3. Quá trình phân giải gluxit:

Trong cơ thể được thực hiện theo 2 giai đọan:

- Giai đoạn yếm khí (còn gọi là chặng đường phân) : phân giải glucoza thành axit pyruvic, đôi khi thành axit lactic, giải phóng 1/10 năng lượng giữ trữ.


- Giai đoạn hiếu khí : chuyển axit pyruvic thành CO2 và H2O trong chu trình Krebs. Một phân tử glucoza sau một vòng chu trình Krebs giải phóng được 36 ATP, mỗi ATP khoảng 10 KCal/mol.
Nếu thiếu O2 thì giai đoạn này không thể thực hiện được và chất tạo ra sẽ là axit lactic
IV. Chuyển hóa lipid trong cơ thể động vật
1. Vai trò dinh dưỡng của lipit.
Trước tiên đó là nguồn năng lượng, 1g chất béo cho 9 Kcal.
Vai trò chính:
Dự trữ năng lượng
Tham gia cấu tạo các tổ chức mô trong cơ thể
Duy trì nhiệt độ cơ thể
Bảo vệ các cơ quan trong cơ thể
Thúc đẩy việc hấp thu các vitamin tan trong chất béo

2. Cơ chế tổng hợp lipid.
3. Cơ chế phân giải lipit:
V. Chuyển hóa nước, vitamin, muối khoáng trong cơ thể động vật
1.Vai trò và nhu cầu của chuyển hóa nước.
1.1. Chức năng trong cơ thể
Nước thực hiện 4 chức năng chính trong cơ thể:
Là dung môi của các phản ứng hóa học trong cơ thể;
Là chất phản ứng hóa học cũa nhiều phản ứng sinh hóa;
Là chất bôi trơn;
Là chất điều hòa nhiệt độ.
Nước cung cấp nguồn chất khoáng cho cơ thể

1.2. Nhu cầu nước
Cơ thể hằng ngày cần khoảng 2 lít nước từ thực phẩm và đồ uống để bù lại lượng nước mất qua các con đường khác nhau

Bảng : Cân bằng nước ở người trưởng thành
Vitamim là những chất hữu cơ có phân tử tương đôi nhỏ, có cấu tạo hóa học rất khác nhau nhưng đều giống nhau ở chỗ chúng vô cùng cần thiết đối với dinh dưỡng của cơ thể người và động vật.
Ngoài ra vitamin còn cần thiết cho cơ thể của vi sinh vật.
Sơ lược về vitamin
2. Vai trò và nhu cầu của vitamin
Về phương diện phân loại, vitamin được chia làm hai nhóm
Vitamin tan trong nước là B, C, H
Vitamim tan trong chất béo là A, D, K, Q. .
2.1 Vai trò.
Vitamin A tham gia vào quá trình trao đổi protein, lipid, glucid, muối khoáng. Tác dụng của vitamin A là chống bệnh viêm loét, khô giác mạc của mắt, chống bệnh quáng gà, đóng vai trò đặc biệt trong quá trình cảm quang của mắt.
Nhu cầu phụ thuộc vào giới tính, độ tuổi.
Người lớn cần 1 - 2,5mg vitA hoặc 2-5 mg -Caroten trong 1 ngày (1mg = 3300UI).
Trẻ em từ 0-4 tuổi cần 1500UI/ngày; 1-10 tuổi cần 2000-4000 UI /ngày; trên 10 tuổi cần 4000 - 5000UI/ngày.
2.2 nhu cầu
2.3. Hấp thu, chuyển hóa
Vì vitamin A hòa tan chất béo nên quá trình hấp thu được tăng lên khi có những yếu tố làm tăng hấp thu chất béo và ngược lại
Caroten sau khi được phân tách ra khỏi thức ăn thực vật trong quá tình tiêu hóa, chúng được hấp thu nguyên dạng với sự có mặt của acid mật
Tại thành ruột chúng được phân cách thành retinol, và được ester hóa giống các retinol. Một số carotene vẫn được giữ nguyên dạng cho đến khi vào hệ tuần hoàn chung.
Mức bête-caroten trong máu phản ánh tình hình carotene của chế độ ăn hơn là tình trạng vitamin A của cơ thể.
1.Chức năng
Vitamin C có chức năng như một chất khử sinh học, đặc biệt trong các phản ứng hydroxyl hóa và như một chất chống oxy hóa để bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây xy hóa có hại.
Tạo keo 
Vitamin C là một trong số các chất chống oxy hóa của cơ thể
Vitamin C là một chất chống oxy hóa quan trọng trong huyết tương
của vitamin C là chống oxy hóa
Tham gia tổng hợp hormon corticosteroid. Tác động đến sự tổng hợp collagen, giúp hấp thu lipid ở ruột, giúp tổng hợp glucose - corticoid.
Rất cần thiết với quá trình hấp thụ Fe trong tá tràng.
2.Nhu cầu vitamin C với người lao động
Người làm việc bình thường, ở môi trường áp suất và nhiệt độ bình thường cần 35- 60mg vitamin C mỗi ngày. Người làm việc ở môi trường nhiệt độ cao, cần khoảng 150-180mg vitamin C mỗi ngày.
Động vật hầu như không tổng hợp được vitamin C (ngoại trừ chuột bạch và khỉ). Do đó cần phải cung cấp vào cơ thể theo con đường dinh dưỡng.
3. Hấp thụ và chuyển hóa
Ở người, vitamin C được hấp thu ở dạng hỗng tràng, chủ yếu theo cơ chế vận chuyển chủ động phụ thuộc vào natri
Khi tiêu thụ ở lượng nhỏ dưới 100mg, 80-90% lượng vitamin C ăn vào đượ hấp thu. Khi khẩu phần tăng, hấp thu giảm xuống 49%
với khẩu phần ăn 100g/ngày
Hàm lượng vitamin C trong máu tối đa là 1,2-1,5mg/100ml
Nếu tiêu hóa 100mg/ngày, hàm lượng vitamin C tăng cao, lượng thừa nhanh chống được các tế bào mô nắm bắt hoặc bài tiết ra nước tiểu
Hàm lượng vitamin C cao ở trong các mô tuyến yên và tuyến thượng thận, cao hơn 50 lần so với trong huyết thanh
. Lượng vitamin C trong mô cơ tương đối thấp
Muối khoáng
3.1 Canxi
3.1.1. Chức năng
Tạo xương









Phát triển
Tham gia các phản ứng sinh hóa khác
Tạo răng
3.1.2. Hấp thu, chuyển hóa
Hiệu quả hấp thu calci của cơ thể dao động từ 60-80%. Trẻ em đang phát triển có thể hấp thu calci đạt đến 75%. Quá trình hấp thu calci phức tạp và phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau
Calci đượ hấp thu bằng 2 cơ chế khác nhau: khếch tán thụ động và vận chuyển tích cực. Hấp thu tích cực cần sự có mặt của vitamin D
Người trưởng thành bình thường, 95% lượng calci được hấp thụ bằng con đường tích cực phụ thuộc vào vitamin D.
Những yếu tố làm tăng hấp thu: vitain D; acid trong hệ tiêu hóa; lactose; protein và phosphor.
Những yếu tố làm giảm hấp thu hoặc tăng mất calci: acid oxalic; acid phytic; tăng nhu động ruột; ít vận động cơ thể; caffeine.
3.1.3. Nhu cầu và khuyến nghị
Trẻ bú mẹ: trong những tháng đầu, lượng calci do sữa mẹ cung cấp đủ nhu cầu,
Trẻ em: trẻ 1-10 tuổi có thể hấp thu tới 75% calci của khẩu phần ăn
Phụ nữ có thai: Khuyến nghị calci là 400mg so với không có thai.
Phụ nữ cho con bú: khuyến nghị cũng 400mg cao hơn so với không cho con bú và phòng giảm dự trữ calci trong xương.
Người trưởng thành: bắt đầu có hiện tượng mất calci và loãng xương. Nhu cầu khuyến nghị là 800mg
3.2. Iod (I )
Là một vi chất có mặt trong cơ thể với một lương rất nhỏ, khoảng 0.00004% trọng lượng cơ thể (15-23mg ), nhỏ hơn 100 lần so với lượng sắt trong cơ thể.
3.4.1. Vai trò
Chức năng quan trọng nhất của Iod là tham gia tọa hoocmon giáp T3 (triiodothyronine ) và T4 (thyroxine ).
Sự có mặt của nguyên tử iod với những liên kết đồng hóa trị trong cấu tạo của hoocmon. Hoocmon giáp đống vai trò quan trọng trong việc điều hóa phát triển cơ thể.
Nó kích thích tăng quá trình chuyển hóa tới 30%, tăng sử dụng oxy và làm tăng nhịp tim.
Hoạt động của hoocmon giáp là tối cần thiết cho phát triển bình thường của não
3.4.2. Hấp thu và chuyển hóa
Iod có trong thực phẩm dưới dạng ion ( I-), iod vô cơ tự do, hoặc dạng nguyên tử đồng hóa trị của các thành phần hữu cơ, và chúng cần phải được tự do trước khi hấp thu.
. Ion iod được hấp thu nhanh ỏ ruột non, sau đó iod tự do được chuyển đến khu vực gian bào.
Iod tự do được khử thành ion iod và được hấp thu. Một số iod có mặt trong không khí và được sử dụng như một chất đốt nhiên liệu, và có thể được hấp thu qua da và phổi.
Iod được hấp thu sẽ được nhanh chống đi vào hệ mạch máu; một phần ba lượng này được tuyến giáp thu nhận.
Phần còn lại được qua thận và lọc vào nước tiểu.
Một phần nhỏ mất qua hơi thở và qua phân. Bài tiết iod có tác dụng chống lại hiện tượng tích lũy iod và gây độc.