VAN CHUYEN DIEN TU TRONG HO HAP

Phần lớn năng lượng được bảo tồn trong các phản ứng dị hóa xảy ra ở gần cuối chuỗi trao đổi của các phản ứng trong dây chuyền vận chuyển điện tử.. Sự vận chuyển điện tử hoặc chuỗi hô h

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS VÕ VĂN TOÀN

HỌC VIÊN THỰC VIÊN : NGUYỄN THỊ MỸ CHI CAO HỌC SHTN K12

Các tế bào của hầu như tất cả các sinh vật nhân chuẩn có chứa bào quan nội bào gọi là ty thể, trong đó sản xuất ATP Như vậy, ty thể được xem là trạm năng lượng của tế bào.

Nguồn năng lượng từ glucose là bước đầu chuyển hóa trong

đưa vào ty thể Ty thể tiếp tục quá trình dị hóa bằng cách sử dụng con đường trao đổi chất bao gồm cả chu trình Krebs, quá trình oxy hóa axit béo, và quá trình oxy hóa các axit amin

Phần lớn năng lượng được bảo tồn trong các phản ứng dị hóa xảy ra ở gần cuối chuỗi trao đổi của các phản ứng trong dây

chuyền vận chuyển điện tử Sự vận chuyển điện tử hoặc

chuỗi hô hấp được đăăt tên từ các điêăn tử thực tế được vâăn

chuyển để đáp ứng với Ôxi từ sự hô hấp ở phần cuối chuỗi Phản ứng tổng quát của dây chuyền vâăn chuyển điêăn tử:

2H+ + 2e- + ½ O2 → H2O + Năng lượng

Lưu ý: 2H+, 2 e- và môăt phân tử Oxi phản ứng với nhau tạo ra sản phẩm là H2O với sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt Năng lượng được giải phóng là cùng với sự hình thành ba phân

tử ATP cho mỗi lần sử dụng của chuỗi vâăn chuyển điêăn tử

Mục đích của 7 bước khác trong dây chuyền vâăn chuyển điêăn tử

là gồm 3 phần:

- để di chuyển 2 ion H+ và 2e- để cuối cùng phản ứng với oxy

- để bảo tồn năng lượng bằng cách hình thành 3 phân tử ATP

- để tạo lại các coenzyme trở lại hình thức ban đầu như là tác

nhân oxy hóa

Dây chuyền vâăn chuyển điêăn tử được bắt đầu bởi phản ứng

của môăt sự chuyển hóa chất hữu cơ (trung gian trong các phản ứng trao đổi chất) với coenzyme NAD+ (nicotinamide adenine

dinucleotide) Đây là môăt phản ứng oxy hóa có 2 nguyên tử hydro (hoăăc 2 ion hydro và 2 electron)được tạo ra từ sự chuyển hóa chất

hữu cơ (Sự chuyển hóa chất hữu cơ thường từ chu trình axit

citric và oxy hóa các axit béo – chi tiết ở trang sau) Phản ứng này có thể được đại diêăn đơn giản, nơi M = cơ chất

MH2 + NAD+ → NADH + H+ H+ + M: + Năng lượng

Môăt hydro được giải phóng với 2 electron như môăt ion hydrit (H-)

trong khi khác bị giải phóng như là ion dương (H+) Cơ chất

thường là môăt số loại rượu được oxi hóa thành môăt xêtôn

2 one e transfers

-2 one e transfers

-COMPLEX 1

MATRIX

MEMBRANE SPACE

INTER-Bắt đầu của dây chuyền vâân chuyển điêân tử:

Môăt khi NADH đã được tạo ra từ môăt cơ chất trong chu trình axit citric bên trong ty thể, nó tương tác với 1 enzym trước complex 1 được gọi là NADH reductase Complex 1 này gồm 1 coenzyme

flavin mononucleotit (FMN) nó tương tự như FAD

Chuỗi sự kiêăn đó là NADH, côăng với ion hydro khác tạo thành

enzyme phức tạp và vượt qua dọc 2 ion hydro, cuối cùng đến

khoảng không gian trong ty thể Những ion hydro này, hoạt đôăng như là môăt máy bơm, được xúc tác bởi ATP synthetase để tao ra môăt ATP vì mỗi lần hai ion hydro được sản xuất Ba complex

(1,3,4) hoạt đôăng theo cách này để sản xuất ra 2 ion hydro mỗi

lần,và do đó sẽ sản xuất 3ATP cho mỗi lần sử dụng của dây

chuyền vâăn chuyển điêăn tử hoàn chỉnh

Thêm vào đó, NADH vận chuyển 2 điện tử đến đầu tiên là FMN, sau đó đến môăt protein sắt- lưu huỳnh (FeS) và cuối cùng đến

coenzyme Q Hiêău quả cuối cùng của những phản ứng này

là để phục hồi lại coenzyme NAD+ Sự phục hồi của những chất

phản ứng này xảy ra trong nhiều phản ứng để một hiệu ứng

chu trình xảy ra NAD+ đã sẵn sàng để phản ứng hơn nữa với

cơ chất trong chu trình axit citric, Coenzym Q, nó nhận thêm

2 ion hydro để tạo ra CoQH2, được hòa tan trong màng lipit

và có thể di chuyển qua màng để tiếp xúc với enzyme complex 3.Tóm lại, enzyme complex đầu tiên trong dây chuyền vâăn chuyển điêăn tử được kết hợp với sự hình thành ATP Căăp phản ứng được viết:

a/ MH2 + NAD+ → NADH + H+ + M + Năng lượng

b/ ADP + P + Năng lượng → ATP + H2O

QH2

2 one e transfers

-COMPLEX III

MATRIX

MEMBRANE SPACE

INTER-2 H+

cyt c

2 H+

Vâân chuyển electron – Enzyme Complex 3:

Coenzym QH2 mang môăt lần thêm 1 electron và ion hydro bây giờ bắt đầu môăt chuỗi các sự kiêăn thông qua enzyme complex 3, còn

được gọi cytochrome bc reductase

Cytochrome rất giống cấu trúc của myglobin hoăăc hemoglobin Đăăc trưng quan trọng là cấu trúc hem có chứa ion sắt, ban đầu

ở trạng thái +3 và chuyển thành trạng thái +2 bằng cách thêm môăt điêăn tử Các CoQH2 (màu vàng) mang theo 2 điêăn tử đầu tiên đến cytochrome (màu xanh) b1 nhân hem (Mg), sau đó

nhân hem b2, sau đó đến môăt protein sắt- lưu huỳnh (màu xanh), sau đó đến cytochrome c1 (màu đỏ với nhân hem màu đen),

và cuối cùng đến cytochrome c (không hiển thị màu) CoQ được

đại diêăn bởi antimycin ức chế (màu vàng) trong đồ họa

Trong khi chờ đợi 2 ion hydro được chuyển đến khoảng không

gian của ty thể để chuyển đổi cuối cùng vào ATP.

2 one e transfers

-COMPLEX IV

MATRIX

MEMBRANE SPACE

-2 H+

Cytochrome c là môăt phân tử nhỏ nó cũng có thể di chuyển trong lớp màng lipit và khuếch tán về hướng cytochrome a complex 4

Trong khi chờ đợi 2 ion hydro được chuyển đến khoảng

không gian của ty thể để chuyển đổi cuối cùng vào ATP

Cytochrome c - Tại thời điểm này nó tiếp tục vâăn chuyển electron,

và cung cấp cho lần thứ ba và cuối cùng là 2 ion hydro được

chuyển đến khoảng không gian của ty thể cho chuyển đổi cuối

cùng vào ATP

ATP cũng được tìm thấy tại nhiều điểm trong màng kép của ty

thể 3 ATP được sản xuất bởi hoạt đôăng bơm của sự xâm nhâăp

của các ion hydro qua ATP synthetase

Cuối cùng, oxy được khuếch tán vào tế bào và ty thể cho phản ứng cuối cùng của quá trình chuyển hóa Oxy nguyên tử phản ứng

với 2 điêăn tử và 2 hydro để tạo ra môât phân tử nước.

CÁC THÀNH PHẦN THAM GIA VÀO CHUỖI VẬN CHUYỂN ĐIỆN

TỬ

NAD+ là môăt coenzyme gồm vitamin B, nicotinamide

FAD- Flavin adenine dinucleotit: Cấu trúc cũng tương tự

như NAD+ ở chỗ nó chứa môăt vitamin – riboflavin, adenine,

ribose, và photphat Như thể nó là diphotphat, nhưng cũng được

sử dụng như là monophotphat (FMN) Ở dạng FMN đó là tham

gia vào enzyme đầu tiên complex của dâychuyền vâăn chuyển

điêăn tử Môăt FMN (Flavin adenine mononucleotite) như là môăt

tác nhân oxi hóa được sử dụngđể phản ứng với NADH cho bước thứ hai trong dây chuyền vâăn chuyển điêăn tử Phản ứng đơn

giản là:

NADH + H+ + FMN → FMNH2 + NAD+

Lưu ý thực tế là hai hydro và 2 điêăn tử được “ thông qua” từ

NADH đến FMN Cũng lưu ý là NAD+ như là môăt sản phẩm

được trở lại trạng thái ban đầu của nó như là môăt chất oxi hóa đã sẵn sàng bắt đầu chu kỳ trở lại Bây giờ FMN đã được

chuyển đổi sang chất khử và là điểm khởi đầu cho bước thứ ba

Coenzym Q hoăâc Ubiquinone:

Ubiquinone: Như tên gọi của nó cho thấy, nó phân bố rất rôăng

trong tự nhiên Có môăt số khác biêăt về đôă dài của các đơn vị

hydratcacbon bên chuỗi của các loài khác nhau Tất cả các hình thức tự nhiên của CoQ là không hòa tan trong nước,nhưng hòa tan trong màng lipit nơi chúng có chức năng như những phần tử

điện tử cơ động trong dây chuyền vâân chuyển điêân tử Chuỗi

hydrocacbon dài không phân cực CoQ hoạt đôăng như môăt cầu nối giữa enzyme complex 1 và complex 3 hoăăc giữa complex 2

và 3 Điêăn tử được chuyển từ NADH cùng với 2 hydro đến oxy liên kế đôi trong vòng benzene Những lần lượt chuyển đổi cho các nhóm rượu Sau đó các điêăn tử này được mang đến

cytochrome trong enzyme complex 3

Công thức cấu tạo của Coenzym Q hoăâc Ubiquinone

Coenzyme A

Măăc dù không sử dụng trong dây chuyền vâăn chuyển điêăn tử, Coenzym A là môăt nhân tác động chủ yếu nó được sử dụng để vâăn

chuyển môăt đơn vị Cacbon số 2 thường được gọi là nhóm acetyl

Cấu trúc có nhiều tính năng phổ biến với NAD+ và FAD trong đó nó

có disphotphat, ribose, và adenine Ngoài ra nó có môăt vitamin được gọi là axit pantothenic, và cuối cùng bị chấm dứt bởi môăt nhóm thiol Thiol (-SH) là lưu huỳnh tương tự của môăt rượu

Nhóm acetyl (CH3 = O) là gắn liền với các lưu huỳnh của CoA thông qua môăt loại liên kết thiol este Acetyl CoA là quan trọng trong sự phá vỡ của các axit béo và là điểm khởi đầu trong chu trình axit citric