Baitapsinhhoc2007@: CHƯƠNG III: CÁC QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG

CHƯƠNG III: CÁC QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG

A) CÁC PHƯƠNG THỨC DINH DƯỠNG Ở THỰC VẬT:
I. Quang hợp:
1. Định nghĩa:
Quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học ở các dạng liên kết phân tử.
2. Ý nghĩa của quang hợp:
- Đóng gói năng lượng dưới dạng năng lượng hóa học cần thiết cho sinh vật.
- Là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu trên trái đất cho hđ sống của sv và con người.
- Làm sạch không khí.
- Quang hợp và hô hấp diễn ra song song, đối lập nhau, nhưng là 2 nhân tố quan trọng duy trì ổn định sự sống trên trái đất.
3. Cấu trúc lá và hệ sắc tố:
a. Cấu trúc lá:
Có dạng bản mỏng => hững nhiều ánh sáng và giảm sự đốt nóng khi ánh sáng quá mạnh.
- Biểu bì: Bảo vệ lá, giảm thoát hơi nước, khí khổng điều hòa thoát hơi nước và trao đổi khí (CO2).
- Mô dậu: Nằm sát lớp biểu bì, các tb mô dậu xếp sít nhau nhằm hấp thu ánh sáng cao nhất.TB mô dậu có nhiều lục lạp => quang hợp.
- Mạch dẫn: Dẫn nước và khoáng phục vụ cho quang hợp và dẫn sản phẩm quang hợp ra khỏi lá.
- Lục lạp:
+ Với TV không bị ánh sáng chiếu trực tiếp, luc lạp, hình cốc, hình sao, hình bản…
+ TV trên cạn, lục lạp hình bầu dục => xoay bề mặt để điều chỉnh mức độ tiếp xúc với ánh sáng và sử dụng sánh sángd hiệu quả nhất => tiến hóa của TV.
b. Hệ sắc tố: Chlophyll, carrotenoid, phuycobilin và anthocyan.
• Cholorophyll:
Gồm Cholorophyll a, b (c,d,e có trong vi sinh , rong và tảo).
Công thức Cholorophyll a: C55H72C5N4Mg.
- Không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ.
- Hấp thu quang phổ ánh sáng khoảng 400 – 700 nm.
- Mg quyết định tính chất của diệp lục (nếu diệp lục mất Mg => không có khả năng huỳnh quang).
• Vai trò:
- Hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời.
- Di trú năng lượng vào trung tâm phản ứng.
- Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tại trung tâm phản ứng.
4. Pha sáng:
- Thu nhận và tích trữ năng lượng ở dạng ATP và NADH.
- Ở đây xãy ra sự quang photphoryl hóa => sử dụng năng lượng ánh sáng để thêm P vào ADP để tạo ATP.
a. Giai đoạn quang lý:
- Cholorophyll hấp thụ năng lượng ánh sáng và trở thành dạng kích động, có vai trò quan trọng trong vận chuyển điện tử.
- Các sắc tố phụ cũng nhận năng lượng ánh sáng và truyền cho Cholorophyll.
Carrotenoid => chlorophyll b => Chl a670 => Chl a680 => Chl a700.
 trong giai đoạn quang lý, Chl hấp thu năng lượng ánh sáng vảtở thành dạng giàu năng lượng sẵn sàng tham gia vào các phản ứng sau này.
b. Quang hóa:
- Chl sử dụng năng lượng hấp thu vào các phản ứng quang hóa tạo chất dự trữ năng lượng và chất khử.
- Quá trình tạo ATP do tác động ánh sáng gọi là quá trình quang photphory hóa.
Có 2 kiểu quang photphory hóa:
+ Photphory hóa vòng: Đi kèm với con đường vận chuyển và vòng ( xãy ra ở TV khi gặp điều kiện bất lợi => tạo 1 – 2 ATP).
+ Photphory hóa không vòng: Đi kèm với quá trình vận chuyển điện tử không vòng. Các phản ứng tập hợp trong QH I và QH II:
 Quang hợp I:
- Ánh sáng kích thích Chlo làm mất 2 e => Ferdea => NADP+ khử thành NADPH.
- NADPH lập tức làm chất cho điện tử dể khử CO2 tạo Cacbonhydrate ( cố định cacbon).
 Quang hợp II: Xảy ra pứ quang phân nước do ánh sáng.

2H2O 4e- + 4H+ + O2

H2O  P680  chuỗi vận chuyển e-  P700 " chuỗi chuyển điện tử QH I  NADPH2 " Cacbonhydrate.

Sự vận chuyển e- qua chuỗi vận chuyển điện tử giúp giải phóng H+ vào phía trong thylakoid " cùng với H+ do sự quang phân li nước làm nồng độ H+ tăng lên. H+ sẽ đi ra stroma theo građien qua ATP syuthase " tạo ATP ở stroma.
 Kết luận: pha sáng tạo ATP và NADPH để cung cấp cho pha tối sử dụng.
5. Pha tối:
Có 2 cơ chế chính trong quá trình sử dụng cố định CO2 ở TV (chu trình C3 và C4). Sự khác nhau của 2 chu trình là sản phẩm đầu tiên và chất nhận CO2 đầu tiên.
 M.Calvin nuôi tảo Chlorella trong môi trường đồng vị phóng xạ (C14O2) để theo dõi sản phẩm của QH.
Chất nhận CO2 thường có sẵn trong TB lá là ribulose biphosphate có 5C (RuBP) " dưới xúc tác của enzym ribulose biphosphate cacbonxylase " tạo sản phẩm đầu tiên là phosphoglyxeric acid (PGA).
" 1.3 – biphosphate glyxerate " (bị khử bởi NADH) Glyxerađehit – 3 – phosphate (G3P) " 1 phân tử đi ra ngoài chu trình để tạo glucose (cứ 2 phân tử G3P tạo 1 fructose-1,6- diphosphate) phần còn lại tham gia tái tạo ribulose biphotphate.

3CO2 + 9ATP + 6NADPH + 6H2O " 3 G3P + 9ADP + 9Pi + 6NADP+.

 Chu trình C4 (Hatch – Slack 1965)
- CO2 từ TB mô giậu vào TB bao bó mạch để thực hiện pha tối ( “bơm” chủ động).
- CO2 xâm nhập vào TB thịt lá " gắn vào PEP (phosphoenolpyruvic acid) tạo oxalic acid 4C (AOA) nhờ enzym PEP cacboxylase.
- Trung tâm hoạt động của PEP cacboxylase không có ái lực với O2 " PEP cacboxylase có thể cố định CO2 một cách hiệu quả khi không có RuBP và lúc nồng độ CO2 rất thấp vào những ngày nóng khô.
- AOA " acid malic qua sợi liên bào vào TB bao mạch lá.
- Malic acid nhả CO2 vào chu trìng Calvin " malic biến thành pyruvic acid trở về TB thịt lá.
- Trên thực tế, các TB thịt lá bơm CO2 vào TB bao mạch lá " ngăn cản quang hô hấp và tăng cường tạo đường nhờ nồng độ CO2 được duy trì ở mức cao, thuận tiện cho quang hợp.

 Con đường cố định CO2 ở TV CAM (Crassulacea Acid Metabolism).
- Mở khí khổng vào ban đêm, đóng lại vào ban ngày.
- Đêm, khí khổng mở nhận CO2 và gắn CO2 vào các acid hữu cơ. Các TB thịt lá dự trữ các acid hữu cơ trong không bào.
- Ngày, pứ sáng cung cấp ATP và NADPH cho chu trình Calvin, CO2 được phóng thích khỏi acid hữu cơ gắn vào các phân tử đường.

 So sánh các con đường cố định CO2 ở C3, C4, CAM.
a) Giống nhau: Đều sử dụng chu trình Calvin để cố định CO2.
b) Khác nhau:

TV C3 TV C4 TV CAM
- Trong điều kiện ánh sáng, to, độ CO2, O2 bình thường
- Sản phẩm QH đầu tiên: APG (3C) - QH trong điều kiện ánh sáng cao, nồng độ O2 cao và CO2 thấp
- QH ở 2 không gian khác nhau
AOA (4C) - Cố định CO2 tiến hành vào ban đêm.
- QH ở 2 thời gian khác nhau
AOA (4C)

II. Dinh dưỡng khoáng:
1. Nguyên tố khoáng:
- Các nguyên tố kháng ở trong đất thường tồn tại dưới dạng hòa tan và phân li thành anion và cation.
- Các nguyên tố khoáng được chia thành 2 nhóm:
+ Nhóm đa lượng (10-3 – 10-2 g/g chất khô): N, P, K, S, Ca, Mg,…
+ Nhóm vi lượng (< 10-3 g/g chất khô): Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo,…
- Vai trò của khoáng đa lượng:
+ Đóng vai trò trong cấu trúc TB, là thành phần của các đại phân tử trong TB
+ Ảnh hưởng đến tính chấtcủa hệ thống keo trong chất nguyên sinh như S bề mặt, độ ngậm nước, độ nhớt và độ bền vững của hệ thống keo.
- Vai trò của khoáng vi lượng:
+ Thành phần không thể thiếu cuả enzym.
+ Liên kết với chất hữu cơ tạo thành các hợp chất có vai trò quan trọng trong trao đổi chất.
2. Rễ và sự hấp thu dinh dưỡng qua rễ:
a. Rễ:
- Gồm các TB biểu bì phát triển thành lông hút, chóp rễ có bao rễ là cấu trúc chuyên hóa để bảo vệ rễ.
- Nhiệm vụ:
+ Giúp cây bám chạt vào giá thể.
+ Hấp thụ, vận chuyển nước và muối khoáng.
+ Dự trữ các chất dinh dưỡng hữu cơ trong cây.
b. Sự hấp thu dinh dưỡng qua rễ:
 Sự hấp thu nước:
- TV thủy sinh hấp thu nước từ môi trường xung quanh qua TB biểu bì của cây.
- TV trên cạn hấp thu nước từ đất qua bề mặt TB biểu bì của rễ (lông hút).
- Đặc điểm TB lông hút phù hợp chức năng.
+ Thành TB mỏng, không thấm cutin.
+ Chỉ có 1 không bào trung tâm lớn.
+ Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp mạnh mẽ của rễ " chênh lệch thế năng nước.
 Sự hấp thu các ion khoáng:
- Hấp thu bị động:
+ Khuyếch tán theo sự chênh lệch nồng độ.
+ Vào rễ theo dòng nước hòa tan khoáng.
+ Các ion khoáng bám trên bề mặt các hạt keo đất " bề mặt rễ trao đổi khi có sự tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất.
- Hấp thu chủ động:
+ Vận chuyển ngược građien nồng độ, cần năng lượng và chất mang.
+ Các ion khoáng được hấp thụ có chọn lọc nhờ các protêin chất mang và kênh dẫn truyền gắn vào màng.

III. Cố định nitogen:
1. Quá trình cố định N khí quyển:
 Nhờ sấm sét
N2 + O2 " NO + O2 " NO2 + H2O " NO3-
 Nhờ vi khuẩn:
- Nhóm VK tự do: Azotobacteria, Clostridium,…
- Nhóm VK cộng sinh:
+ Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ đậu.
+ Anabaena azolleae trong bèo hoa dâu.
- Điều kiện xảy ra:
+ Có các lực khử mạnh và năng lượng ATP.
+ Có enzym nitrogenaza trong điều kiện kị khí.
2. Quá trình biến đổi N trong cây:
 Quá trình amon hóa:
Cây hút cả NO3- và NH4+ nhưng cây chỉ cần NH4+ để tạo aa nên việc đầu tiên cây thực hiện là biến đổi NO3- " NH4+.
 Quá trình hình thành aa:
Quá trình hô hấp cảu cây tạo ra các acid (R-COOH) và nhờ quá trình trao đổi này các acid có thêm gốc -NH2 để hình thành aa.
VD: acid pyruvic + -NH2 " alanin.

B) DINH DƯỠNG Ở ĐV:
I. Nhu cầu dinh dưỡng ở ĐV và người:
- Chất dinh dưỡng mà cơ thể tiếp nhận không chỉ dùng làm nguyên liệu kiến tạo cơ thể mà còn là nguồn năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của mọi người, SV.
- Nhu cầu dinh dưỡng thay đổi tùy độ tuổi, mục đích nuôi dưỡng.
+ Cơ thể đang lớn: nhu cầu protêin cao cần cho hoạt động sống, sinh trưởng, phát triển " cần nghiên cứu để tăng năng suất.
+ Muốn vậy, cần đảm bảo chế độ nuôi dưỡng đủ lượng và chất, vệ sinh nơi ở.
- Cũng như ĐV dị dưỡng, con người cần được cung cấp protein, cacbonhyrate, lipid, nước, khoáng,… cho các hoạt động sống, và xây dựng cơ thể. Gồm 2 nhóm dinh dưỡng: nhóm đa lượng – nhóm vi lượng.
 Chất dinh dưỡng đa lượng:
- Hydrocacbon và lipid: là nguồn năng lượng sử dụng cho hô hấp TB và sản sinh năng lượng.
+ Hydrocacbon: sacroz, tinh bột,… đều biến đổi thành glucose, nguyên liệu chủ yếu cho hô hấp TB.
+ Lipid: mỡ, dầu… đều biến đổi thành glucose sử dụng cho hô hấp TB.
- Protein: là nguyên liệu cho tăng trưởng và tái tạo.
+ Các aa không thay thế: cơ thể không tự tổng hợp được, phải cung cấp từ thức ăn (valin, lizin,…). VD: sữa, trứng,…
+ Các aa thay thế: cơ thể có khả năng tự tổng hợp.
 Các chất dinh dưỡng vi lượng: vitamin, khoáng, chất vô cơ.
- Các vitamin:
+ B1, B2, B3 : tham gia vào chuỗi hô hấp TB.
+ B12 : coenzym cần cho sự sản sinh hồng cầu.
+ A: tham gia tạo sắc tố mắt rodopxin.
+ D: tăng cường hấp thu CA ở ruột non, giúp xương phát triển bình thường.
+ K: tham gia vào cơ chế đông máu.
- Các chất vô cơ:
+ Ca (Ca2+): cấu tạo xương, thành phần cảu AND, ATP, ARN.
+ P (H2PO4-): cấu tạo xương, ổn định màng TB, tham gia co cơ và đông máu.
+ K+, Na+, Cl+ : cân bằng điện tích dịch lỏng, ẩnh hưởng đến quá trình tạo xung thần kinh.
+ S: cầu disunfat giữ vai trò quan trọng trong cấu trúc protein.
+ Fe: thành phần của Hb và xitocrom.
+ I: thành phần hoocmon tirozin.
+ Cu, Zn, Mn: thành phần coenzym.

II. Phương thức dinh dưỡng:
1. Ở ĐV:
 Tự dưỡng: nhờ lục lạp " quang hợp. 1 số loài có màu hơi nâu (do sắc tố xantophyl), hay tiết độc tố (hiện tượng nước “nở hoa”).
 Dị dưỡng: hầu hết các loài.
- Nhóm cộng sinh: hải quỳ và tôm ký cư,…
- Nhóm kí sinh: các loài giun kí sinh,…
- Nhóm hội sinh: sâu bọ sống nhờ trong tổ kiến, mối,…
- Nhóm dị dưỡng toàn phần: loài ăn TV, loài ăn ĐV, loài ăn tạp.
 Vừa tự dưỡng, vừa dị dưỡng: VD: trùng roi màu (Euglynida)
2. Ở người: Thức ăn được con người hấp thụ thông qua các giai đoạn: nhai - nuốt - hoạt động dạ dày - hấp thụ ở ruột non - hấp thụ ở ruột già - phân thải ra ngoài. " hoạt động cơ học và là PXKĐK.
a. Nhai:
- Miệng nhai giúp thức ăn được nghiền nhỏ và một phần tinh bột được phân giải " đường maltose.
- Nhai gồm có: hàm, răng, các cơ nhai.
- Thức ăn bị cắt, xé, nhào trộn,…với nước bọt.
b. Nuốt:
- Là động tác cơ học của miệng và thực quản đưa thức ăn từ miệng vào sát tâm vị dạ dày.
- Lúc đầu nuốt là động tác có ý thức. Khi thức ăn di chuyển trong thực quản là hàng loạt PXKĐK.
c. Hoạt động cơ học dạ dày:
- Dạ dày có dung tích 1200ml: tâm vị, thượng vị, thân dạ dày,hạ vị, môn vị.
- Tâm vị đóng mở 1 chiều giúp thức ăn không trào ngược.
- Thân dạ dày: co bóp nhờ 3 cơ (vòng, dọc, xiên) " thức ăn được nhào trộn thấm acid và các enzym tiêu hóa.
- Môn vị: đóng mở từng đượt giúp chuyển thức ăn vào tá tràng.
d. Hoạt động ruột non:
- Ruột non là đoạn dài nhất của ống tiêu hóa, tiết dịch mât, tụy, ruột.
- Có 2 chức năng chính: hấp thụ chất dinh dưỡng cho cơ thể, chuyển dịch thức ăn xuống ruột già.
- Hoạt động cơ học:
+ Cử động co thắt: cơ vòng " trộn thức ăn
+ Cử động quả lắc: cơ dọc 2 bên ruột co giãn " các đoạn ruột trườn lên nhau và lật qua lại " nhào trộn thức ăn.
+ Cử động nhu động: lông ruột " di chuyển thức ăn

e. Cử động của ruột già:
- Có hệ VSV rất , thực hiện quá trình tạo phân.
- Hấp thu lại nước.
f. Phân và đại tiện:
- Phân gồm các mảnh vụn cảu tế bào niêm mạc tróc ra, dịch tiêu hóa còn lại khi đã tác động lên TĂ, VK chết, TĂ không tiêu hóa,…
- Khi phân được đẩy xuống trực tràng, kích thích thụ quan ở niêm mạc cơ co thắt hậu môn " phản xạ đại tiện.
3. Phaân bieät tieâu hoùa noäi baøo vaø tieâu hoùa ngoaïi baøo:
 Tieâu hoùa noäi baøo:
- Quaù trình tieâu hoùa xaûy ra trong teá baøo.
- Caùc protists tieâu hoùa thöùc aên trong khoâng baøo tieâu hoùa.
- Khoâng baøo tieâu hoùa chöùc thöùc aên hoøa vôùi lysosome chöùa caùc enzyme thuûy phaân. Ñieàu naøy troän thöùc aên vôùi ezyme cho pheùp thöùc aên ñöôïc tieâu hoùa trong moät buoàng kín.
Quaù trình ñoù ñöôïc goïi laø tieâu hoùa noäi baøo.
Hình thöùc tieâu hoùa naøy cuõng gaëp ôû boït bieån (Sponges)
 Tieâu hoùa ngoaïi baøo:
- ÔÛ haàu heát caùc ñoäng vaät hoaëc ít nhaát moät vaøi giai ñoaïn, phaân caét thöùc aên xaûy ra beân ngoaøi teá baøo. Nhieàu ñoäng vaät coù tuùi tieâu hoùa vôùi moät ñaàu môû. Nhöõng tuùi naøy cuõng ñöôïc goïi laø xoang vi (gastrovascular cavity) vaø thöïc hieän hai chöùc naêng: tieâu hoùa vaø phaân phaùt chaát dinh döôõng ñeán toaøn boä cô theå.
- Thuûy töùc (hydra) duøng xuùc tu (tentacle) baét moài ñöa vaø mieäng sau ñoù vaøo xoang vò. Caùc teá baøo ñaëc bieät cuûa bieåu bì ruoät (xoang vò) tieát ra enzyme tieâu hoùa caùc moâ cuûa con moài thaønh nhöõng thaønh phaàn nhoû hôn. Caùc ñaïi phaân töû sau ñoù ñöôïc caùc teá baøo bieåu bì bao laáy vaø tieáp tuïc bò thuûy phaân noäi baøo. Nhöõng chaát baõ coøn trong xoang vò ñöôïc thaûi ra ngoaøi qua haäu moân (uõng laø mieäng). Hình thöùc tieâu hoùa naøy (ngoaïi-noäi baøo) cuõng tìm thaáy ôû giun deïp, giaùp xaùc nhoû (small crustacean).
- Haàu heát caùc ñoäng vaät nhö giun troøn (nematode), giun ñoát (annelid), thaân meàm (mollusk), chaân khôùp (arthropod), da gai (echinoderm) vaø ñoäng vaät coù daây soáng coù oáng tieâu hoùa vôùi hai ñaàu môû hay oáng (ñöôøng) tieâu hoùa hoaøn chænh (complete ingestive or alimentary canal): moät laø mieäng, moät laø haäu moân. OÁng tieâu hoùa ñöôïc toå chöùc thaønh nhöõng vuøng ñaëc bieät thöïc hieän chöùc naêng tieâu hoùa vaø haáp thu chaát dinh döôõng theo moät moâ hình baäc thang (a stepwise fashion). Tuøy thuoäc vaøo ñoäng vaät, thöùc aên ñöôïc tieâu hoùa ôû mieäng, haàu (pharynx) ñöa xuoáng thöïc quaûn (esophagus), dieàu (crop), meà (gizzard) hay daï daøy (stomach). Dieàu, daï daøy chöùa thöùc aên trong khi meà nghieàn thöùc aên. Thöùc aên sau ñoù ñi ñeán ruoät vaø bò thuûy phaân bôûi caùc enzyme thaønh caùc phaân töû nhoû. Chaát dinh döôõng ñöôïc haáp thu bôûi lôùp teá baøo loùt thaønh oáng sau ñoù vaøo maùu. Chaát baû ñöôïc thaûi ra ngoaøi qua haâu moân (anus).


Baitapsinhhoc2007@

Thứ Hai, 16 tháng 3, 2009

CHƯƠNG III: CÁC QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG

1 nhận xét: