Bài 24. Hô hấp tế bào (tiếp theo)

Bài 24. Hô hấp tế bào (tiếp theo) tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩn...

HÔ HẤP TẾ BÀO

PHẦN 2

Dr VÕ VĂN TOÀN QUYNHON UNIVERSITY

– Tạo ra 4 ATP và 2 NADH

– Tổng cộng tạo ra 2 ATP và 2 NADH

Biến đổi Pyruvate

• Có 3 khả năng xảy ra :

– Tham gia chu trình Kreb

– Lên men rượu

– Lên men axit lactic

Chu trình acid citric (Kreb)

• Hơn 75% năng lượng có trong phân tử đường glucose được tích lũy trong hai phân tử pyruvat

• Nếu có mặt oxygen

-– Pyruvate được chuyển hóa hoàn toàn tới

CO2 bởi các enzyme trong chu trình acid citric ở ty thể

Quá trình biến đổi từ pyruvate đến Acetyl CoA

Citric Acid Cycle

• Chúng ta cần biết :

– Chu trình Tricarboxylic acid

(TCA)

– Chu trình Krebs

• Tên của Hans Krebs

• Việc làm sáng tỏ chu trình này được thực hiện vào những năm

1930

• Được trao giải Nobel sinh lý và

Y học năm 1953

Tổng quan chu trình Acid Citric

Tổng quan chu trình Acid Citric

• Acetat từ acetyl CoA kết hợp oxaloacetate

để hình thành citrat

– Cuối cùng, oxaloacetate quay trở lại và acetat được tách ra phân tử CO2

– Sản phẩm của chu trình ( cho một acetyl CoA)

• 1 ATP qua photphorin hóa mức độ cơ chất

• 3 NADH

• 1 FADH2 ( Chất mang điện tử)

Chu trình

Acid Citric

Tám enzym xúc tác

các giai đoạn

Chu trình acid citric

Chu trình acid citric

Chu trình acid citric

– Chu trình Acid citric

– Chuỗi vận chuyển điện tử và oxy hóa

photphorin hóa

• Mối quan hệ giữa các quá trình chuyển hóa

Photphorin hóa oxy hóa

• Chỉ 4 trong tổng số 38 ATP được tạo ra bởi sự hô hấp glucose ở mức độ

photphorin hóa mức độ cơ chất

– 2 ATP từ đường phân

– 2 ATP từ chu trình acid citric (hoặc GTP)

Photphorin hóa oxy hóa

• Phần lớn ATP tạo ra từ năng lượng trong quá trình vận chuyển điện tử bởi NADH

( và FADH2).

• Năng lượng trong các điện tử được dùng trong hệ thống vận chuyển điện tử để tổng hợp ATP.

Photphorin hóa oxy hóa

• Có hàng ngàn hệ thống chuỗi vận chuyển điện tử :

– Tìm thấy ở mặt trong của răng lược, màng trong của ty thể

– Bản chất của chúng là protein với các nhóm ngoại có khả năng ở dạng khử và dạng oxy hóa và chúng có khả năng cho và nhận điện

tử

• Năng lượng tự do (∆G) của các điện tử

giảm dần qua chuỗi vận chuyển điện tử

Chuỗi vận chuyển điện tử

và photphorin hóa oxy hóa

• Các điện tử được mang bởi NADH được truyền

đến phân tử đầu tiên

trong chuỗi vận chuyển

điện tử - đó là một

flavoprotein

– Flavin là nhóm ngoại (FMN)

Chuỗi vận chuyển điện

được gia nhập vào giai

Chuỗi vận chuyển điện tử

và photphorin hóa oxy hóa

• Điện tử cuối cùng

được chuyển đến O2

• Chú ý: Không tạo ra ATP

• Chuyển động của các điện tửtrong chuỗi vận chuyển điện tử

sẽ tạo ra sự thẩm thấu hóa học

và tổng hợp ATP

Ty thể, nơi diễn ra hô hấp

Dài từ 1-10µm

Sự thẩm thấu hóa học

• Năng lượng của quá trình vận chuyển

điện tử được sử dụng để bơm điện tử vào không gian giữa hai lớp màng ty thể

– Tạo ra gradient nồng độ proton

• Năng lượng trong gradien sử dụng để

tổng hợp ATP

– Enzym ATP synthase là nơi xảy ra phản ứng

• ATP được tổng hợp từ ADP và gốc Photphat (Pi)

ATP synthase, một cái máy mức phân tử

• ATP synthase Một phức hợp protein, nằm ở răng lược có

chức năng tạo ATP

• Gradien H+ gradient tạo ra

năng lượng cho việc tổng hợp ATP

• Giadien Proton giữa không

gian giữa hai lớp màng và nội chất ty thể tạo ra do sự vận

chuyển điện tử trong chuỗi

ATP synthase, một cái máy mức phân tử

• Năng lượng của điện tử

được dùng để bơm proton

(H+) từ nội chất vào không

gian giữa hai lớp màng

• Sự chênh lệch nồng độ H+

là động lực chuyển động

proton (proton-motive force)

pmf

ATP synthase, một cái máy mức phân tử

ATP synthase, một cái máy mức phân tử

• Dòng các ion H+ di chuyển theo

gradien, chúng làm trục quay và

tác động vào cần quay (rod) của

enzym ATP synthase làm quay

50-100 vòng trên 1 giây

• Cần quay tròn gây ra sự thay

đổi cấu tạo trong vùng lồi ra, tác

động đến trung tâm xúc tác nơi

ADP và gốc photphat vô cơ gắn

vào để tạo ra ATP

Cấu trúc ATP synthase

Phần F0

Phần F1

inner membrane

of mitochondrion

Thẩm thấu hóa học

Thẩm thấu hóa học

• Phân tử enzym ATP synthase chỉ cho

dòng ion H+ khuếch tán trở lại nội chất

– Dòng năng lượng giải phóng ion H+ sẽ được

Sự thẩm thấu hóa học

• Được Peter Mitchell đề xuất

lần đầu tiên

– Công trình này được tặng giải

Nobel Prize hóa học năm 1978

– Khi mới công bố, sự thẩm

thấu hóa học được xem là một

ý tưởng cực đoan và đã không

nhận được sự ủng hộ của các

nhà khoa học khác

gradien proton ( H+)

– Ở Vi khuẩn – Tạo ra gradien proton qua màng

tế bào để tổng hợp ATP và bơm ion, chất

dinh dưỡng, chất thải

Tổng quan về hô hấp tế bào

Tổng quan về hô hấp tế bào

– Một phân tử đường 6-C oxy hóa cho 6 phân tử CO2

– 2 ATP từ sự photphorin hóa oxy hóa mức độ cơ chất trong đường phân

– 2 ATP từ sự photphorin hóa oxy hóa mức độ cơ chất

trongchu trình Kreb

– Mỗi NADH tạo ra tối đa 3 ATP

• 10 NADH = Tối đa 30 ATP

– Mỗi FADH2 tạo ra 2 ATP

• 2 FADH2 = 4 ATP

– Tổng cộng có khả năng tạo ra 38 ATP

Hiệu suất của hô hấp tế bào

• Oxy hóa toàn bộ một phân tử glucose giải phóng 686 kcal cho 1 mol.

– Hình thành một ATP đòi hỏi tối thiểu 7.3

– Chu trình Acid citric

– Chuỗi vận chuyển điện tử và oxy hóa

photphorin hóa

• Mối quan hệ giữa các quá trình chuyển hóa

Chuyển hóa của Pyruvate

Lên men rượu

Quá trình đường phân

sẽ ngừng nếu

NAD+ giảm

Lên men là con đường

tái tạo NAD+

Pyruvate được biến đổi

thành rượu và tái tạo

NAD+

Lên men lactic

Tế bào cơ sẽ chuyển

sang lên men lactic khi

thiếu oxy- có thể gây mỏi cơ

Acid Lactic biến đổi thành

pyruvate ở gan

in liver

Lên men và hô hấp tế bào

• Lên men- Yếm khí (không có O2)

• Hô hấp tế bào – Hiếu khí (có O2 )

• Lên men giải phóng năng lượng trong phân

tử đường không hiệu quả

– 2 ATP từ lên men rượu và lactic

– 38 ATP từ hô hấp tế bào

– Không tạo ra NADH từ các quá trình lên men

Pyruvate

là trung tâm

của trao đổi chất

Chuyển hóa các phân

tử chất dinh dưỡng

Nhóm lương thực chính cũng bị phân cắt thành những chất đơn giản để đi vào quá trình đường phân hoặc chu trình Kreb

Ví dụ :

Các acid béo bị phân cắt thành acetyl CoA và đi vào chu trình Kreb

Quá trình kiềm chế hoặc kích thích Enzym chủ chốt như phosphofructokinase trong đường phân sẽ kiểm tra mức độ hô hấp tế bào

Kiểm tra hô

hấp tế bào

TÀI LIỆU THAM KHẢO

+http://nobelprize.org/medicine/laureates/1953/krebs-bio.html

+http://www.mrc-dunn.cam.ac.uk/research/atpase.html (Dr John E Walker)

+http://nature berkeley.edu/~hongwang/Project/ATP_synthase/

+http://rsb.info.nih.gov/NeuroChem/biomach/ATPsyn.html

+http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1978/