hóa sinh

Trình bày được khái niệm năng lượng sinh học, định nghĩa sự phosphoryl hóa, các loại liên kết phosphat, rút ra ý nghĩa của sự phosphoryl hóa.. 1.3 Năng lượng sinh học• là năng lượng được

Bài: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

• Mục tiêu:

• 1 Trình bày được khái niệm năng lượng sinh

học, định nghĩa sự phosphoryl hóa, các loại liên kết phosphat, rút ra ý nghĩa của sự phosphoryl hóa

• 2 Trình bày được bản chất và ý nghĩa của chuỗi

hô hấp tế bào

• 3 Trình bày được các giai đoạn, ý nghĩa của

chu trình acid citric

1 TRAO ĐỔI CHẤT

• 1.1 Khái niệm chung

- là quá trình lấy các chất từ bên ngoài vào và thải

các chất cặn bã ra môi trường

- gồm: quá trình đồng hóa (tổng hợp) và dị hóa

(thoái hóa)

1.2 Quá trình đồng hóa và dị hóa

Quá trình dị hóa:

Quá trình đồng hóa:

n acid amin protein (protid)

Tinh bột glucose

Sự mâu thuẫn và thống nhất giữa đồng

hóa và dị hóa

đồng hóa (thu năng lượng)

Phân tử đơn giản phân tử phức

tạp

dị hóa (giải phóng năng lượng)

1.3 Năng lượng sinh học

• là năng lượng được thu nhận, phát sinh và tích trữ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

• dạng nhiệt năng hay dạng ATP dự trữ trong cơ thể

• ATP sử dụng trong các hoạt động sống của cơ thể: tổng hợp, thoái hóa, co cơ, hấp thu, bài tiết, xung động thần kinh,…

2 OXY HÓA SINH HỌC (HÔ HẤP TẾ BÀO)

• Định nghĩa:

là quá trình của hệ thống các phản ứng oxy hóa khử của các chất được đưa vào cơ thể và được chuyển hóa thành năng lượng dưới dạng nhiệt năng hay dưới dạng ATP dự trữ trong cơ thể

• Bản chất:

sự “đốt cháy” các chất hữu cơ trong tế bào tạo khí

CO2, H2O và tạo nhiều năng lượng

Phân biệt sự cháy trong hóa học và trong sinh học

Sự cháy trong sinh học Sự cháy trong hóa học

- từ từ (chậm)

- không có ngọn lửa

- không tăng nhiệt độ

- oxy không trực tiếp

phản ứng với cacbon,

hydro của chất hữu cơ

- năng lượng được giải

- năng lượng giải phóng nhanh dưới dạng nhiệt

2.1 Khái niệm về sự oxy hóa khử

Thế năng oxy hóa khử chuẩn của một

Ubiquinin dạng khử

Cytocrom b (Fe 3+ ) Cytocrom c1 (Fe 3+ ) Cytocrom c (Fe 3+ ) Cytocrom a (Fe 3+ )

½ O

-0,42 -0,32

-0,05

+0,10

+0,12 +0,21 +0,25 +0,29 +0,82

2.2 Chuỗi hô hấp tế bào

Tập hợp các phản ứng thuộc chuỗi hô

hấp có thể chia thành 4 giai đoạn:

ADP + Pi ATP

SH2 NAD+ FADH2 CoQ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 1/2O2

S NADH FAD CoQH2 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ O

2.3 Ý nghĩa hô hấp tế bào

• Cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể

Tập hợp các phản ứng thuộc chuỗi hô

hấp có thể chia thành 4 giai đoạn:

ADP + Pi ATP

SH2 NAD+ FADH2 CoQ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 1/2O2

S NADH FAD CoQH2 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ O

3 SỰ PHOSPHORYL OXY HÓA

• 3.1 Sự phosphoryl hóa:

là quá trình gắn một gốc acid phosphorid (còn gọi

là gốc phosphat) vào một phân tử chất hữu cơ:

Sự phosphoryl hóa: phản ứng quan trọng nhất

trong chuyển hóa các chất

RH + HO-PO3H2 R-PO3H2 + H2O

Chất hữu cơ acid phosphoric hợp chất phosphat hữu cơ (R-P)

ADP + Pi ATP

3.2 Các loại liên kết phosphat

2 loại kiên kết phosphat: nghèo năng lượng và

giàu năng lượng

• Liên kết phosphat nghèo năng lượng (ký hiệu

R-P): 1000 – 5000 calo

liên kết este phosphat (nhóm OH và H3PO4)

• Liên kết phosphat giàu năng lượng (ký hiệu R ~

P): > 7000 calo

• + liên kết acyl phosphat

• + liên kết enol phosphat

• + liên kết amid phosphat

3.3 Vai trò của phosphoryl hóa

• Tích trữ và vận chuyển năng lượng

ADP + Pi →ATP

• Hoạt hóa các chất hữu cơ

• Quá trình hấp thu tích cực: hấp thu tích cực của các loại đường, lipid cần có vai trò phosphoryl hóa

4 CHU TRÌNH ACID CITRIC (chu

trình Krebs)

• Krebs tìm ra năm 1937 (chu trình acid citric)

• Phân tử acetyl CoA bị đốt cháy liên tiếp trong

chu trình Krebs, chất mồi oxaloacetaic, giải

phóng năng lượng, CO2 và H2O Quá trình tạo nước do sự vận chuyển hydro từ chu trình

Krebs vào chuỗi hô hấp tế bào tạo ra nhiều năng lượng

4.1 Các giai đoạn của chu trình acid citric

• xảy ra tại matrix của ty thể tế bào, hiếu khí, gồm

8 giai đoạn:

• Giai đoạn 2: đồng phân hóa acid citric thành acid

isocitric, aconitase xúc tác, gồm hai phản ứng

dehydrat hóa và hydrat hóa

CH2 - COOH CH - COOH HO - CH - COOH

HO - C - COOH C - COOH H - C - COOH

CH2 - COOH CH2 - COOH CH2 - COOH

- H2O + H2O Aconitase Aconitase

A citric A cisaconitic A isocitric

Giai đoạn 3: khử carboxyl oxy hóa isocitric

thành α-cetoglutaric, gồm 2 phản ứng:

• Phản ứng khử hydro bởi enzym isocitric

dehydrogenase có coenzym NAD+ tạo chất

trung gian và NADH + H NADH + H theo chuỗi

hô hấp đến oxy tạo nước và năng lượng giải phóng được tích trữ trong ATP

• Phản ứng khử carboxyl ở vị trí β của nhóm

ceton tạo acid α-cetoglutaric (5C)

• Giai đoạn 4: khử carboxyl oxy hóa α-cetoglutaric

→ succinyl CoA, một phức hợp đa enzym (là cetoglutarat dehydrogenase) có 5 coenzym :

α-TPP (thiamin pyrophosphat), acid lipoic, CoA,

FAD và NAD+ Với 3 enzym xúc tác là

α-cetoglutarat dehydrogenase, trans-succinylase, dihydro lipoyl dehydrogenase

• Giai đoạn 5: tạo acid succinic từ succinyl CoA do

enzym succinat thiokinase với sự tham gia của

H3PO4 Năng lượng cung cấp tạo 1 ATP trực

GTP GDP

• Giai đoạn 6: oxy hóa succinic thành fumaric do

enzym succinat dehydrogenase có coenzym FAD Enzym này có 4 nguyên tử Fe, 4 nhóm –

SH và 2 nhân flavin của FAD, đây là chất điển hình chứa Fe không hem Hai điện tử của

FADH2 được chuyển trực tiếp lên Fe3+ của

• Giai đoạn 7: hydrat hóa fumanic thành malic

dưới xúc tác của enzym fumarase, enzym này giống enzym aconitase

CH - COOH + H2O CH2 - COOH

CH - COOH - H2O CHOH - COOH

A fumaric Fumarase A malic

• Giai đoạn 8: oxy hóa malic thành oxaloacetic

dưới xúc tác enzym malat dehydrogenase có

coenzym NAD+, nhóm chức alcol của acid malic

bị oxy hóa thành nhóm chức ceton

Glucid Lipid Protid

Acetyl CoA HSCoA

Acid oxaloacetic Acid citric

Acid cisaconitic

H2O Acid isocitric

Acid oxalosuccinic (6C)

Succinyl CoA

α

Acid succinic (4C)

Acid cetoglutaric

(5C) FAD

FADH2

NAD+

NADH + H+

NAD+NADH + H+

4.2 Ý nghĩa chu trinh Krebs.

• Là giai đoạn thoái hóa cuối cùng chung của ba chất (glucid, protid, lipid)

• Là nơi cung cấp năng lượng dưới dạng ATP cho hoạt động sống của tế bào

• Là nơi cung cấp sản phẩm trung gian như acid oxaloacetic, acid α cetoglutaric, succinyl CoA,

để nối liền chu trình krebs với các chuyển hóa

khác của cơ thể và trở thành vị trí trung tâm điều hòa các chuyển hóa các chất

Tóm tắt:

• Năng lượng sinh học là gì?

• là năng lượng được thu nhận, phát sinh và tích trữ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

• sự phosphoryl hóa là gì?

• là quá trình gắn một gốc acid phosphorid (còn gọi là gốc phosphat) vào một phân tử chất hữu

cơ

Tóm tắt

• Nêu ý nghĩa của sự phosphoryl hóa?

• Tích trữ và vận chuyển năng lượng

• Hoạt hóa các chất hữu cơ

• Cung cấp năng lượng quá trình hấp thu tích cực

Tóm tắt

• bản chất và ý nghĩa của chuỗi hô hấp tế bào?

• Bản chất: sự “đốt cháy” các chất hữu cơ trong tế bào tạo khí CO2, H2O và tạo nhiều năng lượng

• Ý nghĩa: Tạo ATP cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế bào

• Câu 2: Quá trình nào sau đây là quá trình phosphoryl hóa?

A ATP → ADP + Pi

B NaOH + H3PO4 → Na2PO4 + H2O

C GDP + Pi → GTP

D Na2CO3 + H3PO4 → Na2HPO4 + H2O + CO2Đáp án: C

• Câu 3: Chuỗi hô hấp tế bào chia thành mấy

giai đoạn?

4 giai đoạn

• Khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử acetyl CoA

trong chuỗi hô hấp tế bào đã tạo ra 3NADH2 và 1FADH2 Tính số ATP mà tế bào đã tích trữ

được?