Giáo Trình hóa sinh thực vật

Hóa sinh thực vật, tập trung vào năng lượng sinh học, vitamin và enzyme.

Năng lượng sinh học:

• Trao đổi chất là quá trình cơ thể sống lấy chất từ môi trường để kiến tạo sinh chất và thải ra chất cặn bã. Quá trình này gồm đồng hóa (tổng hợp chất) và dị hóa (phân giải chất), hai quá trình này đối lập nhưng thống nhất và liên quan mật thiết.
• Năng lượng sinh học cần thiết cho các hoạt động sống và được nghiên cứu thông qua nhiệt động học với ba định luật cơ bản (Bảo toàn năng lượng, Tăng entropy, Entropy tiến đến 0 ở 0K).
• ATP và các hợp chất cao năng khác (như phosphoenolpyruvat, creatin phosphat) là các chất trung gian chuyển năng lượng trong các phản ứng sinh học. ATP đóng vai trò trung tâm trong năng lượng sinh học, kết nối quá trình đồng hóa và dị hóa.
• Quá trình giải phóng năng lượng hóa học chia làm ba giai đoạn: thủy phân các hợp chất cao phân tử, oxy hóa các đơn phân tử, và oxy hóa hoàn toàn trong chu trình Krebs.

Vitamin:

• Vitamin là các chất hữu cơ có hoạt tính sinh học cao, không tổng hợp được ở động vật bậc cao và cần được bổ sung qua thức ăn.
• Chúng được phân loại dựa vào độ hòa tan:
  • Tan trong nước: B1 (Thiamin), B2 (Riboflavin), B6 (Pyridoxin), B12 (Cobalamin), H (Biotin), C (Ascorbate), folate, pantothenate. Chúng tham gia vào nhiều phản ứng enzyme, vận chuyển hydro, trao đổi chất. Lượng dư thừa được thải qua nước tiểu.
  • Tan trong chất béo: A (Retinol), D (Calciferol), E (Tocopherol), K (Phylloquinon và Menoquinon). Chúng tham gia vào quá trình nhìn, điều hòa sao chép, tạo xương, đông máu, bảo vệ lipid. Lượng dư thừa có thể tích lũy trong cơ thể.

Enzyme và xúc tác sinh học:

• Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, giúp tăng tốc độ phản ứng hóa sinh trong cơ thể.
• Đặc điểm của enzyme:
  • Tăng nhanh tốc độ phản ứng, không quyết định chiều hướng phản ứng.
  • Không thay đổi lượng trong quá trình xúc tác.
  • Làm giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết cho phản ứng.
• Enzyme có thể là protein đơn giản hoặc phức tạp (gồm apoenzyme và nhóm prostetic/coenzyme). Nhiều coenzyme là các vitamin.
• Tính đặc hiệu của enzyme: chỉ xúc tác cho một hoặc một vài cơ chất/phản ứng nhất định (đặc hiệu phản ứng, đặc hiệu cơ chất, đặc hiệu hóa học lập thể).
• Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme bao gồm nhiệt độ (có nhiệt độ tối thích), pH (có pH tối thích), chất hoạt hóa (ion kim loại) và chất kìm hãm (chất kìm hãm chung, chất kìm hãm riêng).
• Cơ chế xúc tác của enzyme liên quan đến việc hình thành phức hợp “Enzyme – Cơ chất” (ES), làm biến đổi cơ chất và giảm năng lượng hoạt hóa.
• Động học của phản ứng enzyme được mô tả bằng phương trình Michaelis và Menten, cho thấy sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ enzyme và cơ chất.