NĂNG LƯỢNG TRONG CHUỖI HÔ HẤP Giáo viên hướng dẫn: TS.Võ Văn Toàn Người thực hiện: Trần Châu Cẩm Hồng Lớp Sinh học thực nghiệm khóa X Chuỗi hô hấp là quá trình oxi hóa sinh học, nhờ vai trò xúc tác của hệ thống các enzyme. Thực chất, chuỗi hô hấp là hệ thống các phản ứng oxi hóa khử, trong đó hydro được tách ra từ các chất hữu cơ chuyển đến oxi để tạo thành nước Việc vận chuyển hydro hay điện tử trong hô hấp là do enzyme xúc tác Trong phản ứng này, tạo ra một gradient được dùng để sản sinh ATP, hoàn toàn giống như trong lục lạp (chloroplast) Electron Transport Phosphorylation thông thường sản sinh 32 ATP ATP được sinh ra bằng cách H + chuyển xuống trung tâm gradient thông qua một enzyme đặc biệt gọi là ATP synthase KHÁI NIỆM CHUỖI HÔ HẤP Phân tử NADH hoặc FADH 2 đều có chứa một cặp điện tử. Sau đó, phân tử NADH sẽ mang điện tử của mình đến màng ty thể. Tại đây chúng chuyển điện tử cho một phức hệ protein màng NADH-dehdrogenaza và được chuyển đến hệ thống vận chuyển điện tử. Sự vận chuyển điện tử từ NADH đến O 2 thông qua các phức hệ I, III & IV nằm ở màng trong của ty thể, cùng với CoQ và cyt c. Trong mỗi phức hệ, điện tử được vận chuyển liên tục qua một chuỗi các chất truyền điện tử. CoQ định cư ở phần lõi lớp lipit của màng và có gắn kết với protein. Cytochrom c cư trú ở khoảng không gian giữa hai lớp màng. Nó có thể nối với phức hệ III hoặc IV để vận chuyển e − . Chuỗi vận chuyển điện tử của ty thể Page 808 Complex II Cấu tạo chuỗi hô hấp • Phần vận chuyển hydro có các enzyme: dehydrogenase có coenzyme là pyridinnucleotid, các enzyme flavin và ubiquinon của chuỗi hô hấp. • Phần vận chuyển điện tử có các cytochrom và cytochromoxidase. • Mỗi phân tử NAD + , FAD và ubiquinon vận chuyển hai điện tử, còn hệ thống cytochrom hoặc cytochromoxidase vận chuyển một điện tử và oxi phân tử ở tận cùng chuỗi hô hấp bị khử bằng bốn bước, mỗi bước một điện tử theo sơ đồ: Cơ chất SH 2 ⇒ NAD ⇒ FAD ⇒ Ubiquinon → Cytochrom b → Cytochrom c 1 → Cytochrom c → Cytochromoxidase → O 2 • Kết quả vận chuyển hydro và điện tử bằng chuỗi hô hấp là tạo thành nước Thành phần của các phức hợp trong chuỗi hô hấp Phức hợp Tên Số Protein Nhóm ngoại I NADH - Enzym khử hydro 46 FMN, 9 trung tâm Fe- S. II Succinate-CoQ Enzym khử 5 FAD, cyt b560, 3 trung tâm Fe- S. III CoQ-cyt c Enzym khử 11 cyt b H , cyt b L , cyt c 1 , Fe-S. IV Cytochrome Enzym oxy hoá 13 cyt a, cyt a 3 , Cu A , Cu B Các cytochrome vận chuyển điện tử Các quinol - sequinol [...]... Electron thứ 2 được mang qua 2 trung tâm cyt-b và được bơm ngược lên UQ để hình thành 1 gốc semiquinone Sau đó tiến trình tương tự xãy ra với UQH2 xa hơn, sản sinh đầy đủ semiquinone đến UQH2 Lưu ý toàn bộ quá trình này sản sinh 2 UQH2, nhưng sản sinh trở lại 1 UQH2, vì thế mạng lưới oxyhóa chỉ có 1 UQH2 Một electron từ UQH2 được sử dụng để làm biến đổi cyt-c, một electron khác dùng để biến đổi 1/2 UQ... (Complex III).(cytochrome reductase - oxido reductase) Q cycle (one version) Hoạt động của phức hợp III (Complex III) và chu trình Q • Nó bơm 4 H+/ UQH2 (bao gồm cả complex I hoặc II đến UQ), và sản sinh ra 2 cyt-cRED (reduced cytochrome-c) mỗi UQH2 oxidised Một Fe trong nhân hem của nhóm b và c cytochromes đi từ Fe3+ đến Fe2+ Phức hệ điều khiển bơm 4 protons theo chu trình Q (Q-cycle), nó phân phối... succinate đến UQ với FAD là chất trung gian Hoạt động của phức hợp II (Complex II) Sự khử hydro của succinate (dehydrogenation of succinate) có giá trị ∆G rất nhỏ cho việc bơm H+, vì thể phức hệ này chỉ sản sinh ra 1 UQH2 cho 1 succinate oxy hóa, và không bơm protons Nó chỉ nhận được 1 electron từ sự khử hydro của succinate , được cung cấp thông qua flavin (FAD) và sắt sunfur (iron-sulfur) gộp lại trong bể... H2O Subunit 2 Cu ions (2) Subunit 3 Liganding of Heme a in Cytochrome Oxidase Subunit 1 Heme groups (2) Cu ion (CuB) Hoạt động của phức hợp IV (Complex IV) Complex IV bơm 2H+ cho mỗi 2 cyt-cRED, và sản sinh 1 H2O/2 cyt-cRED được oxy hóa Complex IV nhận electron từ cytochrome-c, Chúng là những protein nhỏ và di động khuếch tán từ complex III đến complex IV Electrons được di chuyển qua một số cytochrome-a . dùng để sản sinh ATP, hoàn toàn giống như trong lục lạp (chloroplast) Electron Transport Phosphorylation thông thường sản sinh 32 ATP ATP được sinh ra bằng. Toàn Người thực hiện: Trần Châu Cẩm Hồng Lớp Sinh học thực nghiệm khóa X Chuỗi hô hấp là quá trình oxi hóa sinh học, nhờ vai trò xúc tác của hệ thống các