Năng Lượng sinh học và sự ô xi-hóa

Năng Lượng sinh học và sự o xi -hóa

NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ SỰ

PHOSPHORYL- OXY HOÁ

đối tượng: sinh viên Y 2

Mục tiờu

Sau giờ học, sinh viờn cú thể mụ tả đầy đủ:

1 Sự hụ hấp tế bào: bản chất, cỏc thành phần tham gia,

sơ đồ chuỗi, sự sử dụng năng lượng, vai trũ của ATP

2 Sự phosphoryl oxy hoỏ

3 Sự phosphoryl hoỏ và cỏc liờn kết giàu năng lượng

4 Chu trỡnh Krebs

Sự hô hấp tế bào

Bản chất sự hô hấp tế bào

Tạo thành CO2:

Tạo H2O: nhờ 1dây truyền các phản ứng: tách điện

tử khỏi cơ chất dưới dạng nguyên tử Hydro và vận chuyển qua 1 chuỗi dài các chất trung gian tới oxy gọi là chuỗi hô hấp tế bào Cả hydro và oxy được hoạt hoá thành H+ và O , tạo thàh H2O Qua trình này tạo nhiều năng lượng

Các phức hợp và nhóm vận chuyển điện tử

Pyrimidin Nucleotid: các dehydrogenase có gắn với

Flavin Nucleotid: FAD & FMN

Trung tâm Fe-S

Ubiquinon: Coenzym Q

Cytocrom: b, c1, c, a, a3

Phức hợp I: NADH dehydrogenase

Phức hợp II: succinat dehydrogenase

Phức hợp III: Ubiquinon-cytocrom c

oxydoreducrase

Phức hợp IV: cytocrom c oxydase

I FMN Fe-S

III Cyt b562 Cyt b566 Cyt c1 Fe-S

IV Cyt a Cyt a3

Cu ++

II FAD Fe-S

NADHH + NAD 2e

Coenzyme Q

Cytocrom c

ADP + Pi

ATP

Succinate

FADH2

2e

FAD

ADP + Pi ATP

ADP + Pi ATP

O + 2H + 2e H2O

Chu i hô h p t bào ỗ ấ ế

Sự sử dụng năng lượng của chuỗi hô hấp tế bào

Năng lượng được tích trữ nhờ quá trình phosphoryl hoá

dưới tác dụng của hệ thống enzyme ở màng trong ty thể để tạo thành ATP

ADP + Pi ATP

ATP synthetase hay ATPase gồm 2 mảnh: F o gắn vào màng trong ty thể

F 1 :9 chuỗi pp chia làm 5 nhóm:α,β,γ,δ,ε

Thuyết thẩm thấu hóa học: chuỗi vận chuyển điện tử như 1 cái bơm H + , đẩy H + từ matrix ra mặt ngoài, làm mặt ngoài (+)

Cứ 3H + quay trở lại theo hướng gradient điện thế qua

F o F 1 ATPase tạo ra ATP với năng lượng tự do giải phóng khi H + vào vùng trong có nồng độ H + thấp

ATP synthetase

Vai trò của ATP

Dùng để tổng hợp các đại phân tử

Co cơ

Vận chuyển tích cực qua màng

Toả nhiệt

Đóng vai trò chất trung gian trong phản ứng vận chuyển phosphate- vận chuyển năng lượng trong tế bào:

X~P + ADP X + ATP

ATP + Y ADP + Y~P

Vận chuyển phosphate tới phân tử chất nhận, tạo hợp chất nghèo năng lượng

ATP + Glucose ADP + G 6 P Hexokinase

Kinase Kinase

Sự phosphoryl oxy hoá

Sự phosphoryl hoá: Là sự gắn gốc phosphat vào 1 chất hữu cơ nhờ phosphorylase (nếu gắn từ gốc phospho vô cơ) hoặc kinase (từ gốc phospho hữu cơ)

Là sự oxy hoá hợp chất hữu cơ, giải phóng 1 lượng lớn năng lượng Năng lượng này sẽ cung cấp cho phản ứng phosphoryl hoá, tạo hợp chất giàu năng lượng, chủ yếu

là ATP

Ví dụ về sự phosphoryl oxy hoá

ATP: Adrenosin triphosphate

NH2

C N N

CH

N N

O-P-O-P-O-P-O-CH2 O

O O O

O O O

ATP ADP + H3PO4 Năng lượng thuỷ phân: -12,4 kcal/mol Tổng hợp: 12,4 kcal/mol

Các liên kết phosphate giàu năng lượng

Căn cứ vào mức năng lượng tự do được giải phóng từ quá

trình thuỷ phân liên kết mà chia thành liên kết giàu năng lượng: 5.000-15.000 cal/mol

1 Anhydrid phosphoric: (ATP): Adrenin-Ribose-P~ P~P

2 Acyl phosphate: R-COO ~P:

1-3 diphospho glyceric

3 Amin phosphate: R-NH ~P: P ~NH – CH – N - CH 2 - COOH creatin phosphate NH 2 CH 3

4 Enol phosphate: R-CO~P:

phosphoenol pyruvat

COO ~ P ~

CHOH

CH2- P

-COOH C-O ~P

CH2

O=C-COO

CH2-COO - CH2-COO

-OH- C – COO

CH2-COO

-CH2-COO

-C - -COO

-CH-COO

CH2

CH - OH- CH -

CH2

CH2

O

CH2-COO

CH2

O C-SCoA

CH2

-COO-CH2 - COO -

CH

-CH -

CH2 –COO

-HO-CH – COO

-CH3-CO-SCoA HSCoA

H2O

CO2

HSCoA

CO2

H2O

NAD

NADH2

NAD

NADH2

GDP+Pi

GTP

FAD

FADH2

NAD

NADH2

Citrat

Cis aconitat

Izo citrat

α cetoglutarat

Succinyl CoA succinat

fumarat

Ma

lat

Oxalo

acetat

Citrat syn.

Aconitase

Aconitase

Izocitrat dehydrogenase.

Succinyl CoA syn.

Succinzt dehyd.

Fumarase

Malat dehyd.

Chu trình Krebs

1

2

3

4 5

6 7

8

Bản chất chu trình krebs (Citric)

– Là quá trình các phản ứng oxy hoá-khử nhưng không

có mặt oxy nguyên tử, mà là quá trình vận chuyển từ các chất mang hydro nhờ các coenzym oxy hoá-khử, đưa vào đốt cháy trong chuỗi hô hấp tế bào.

Nguyên liệu:

– Acetyl Coenzym A

– Enzyme oxyhoá- khử

– 2 phân tử nước

– 1 phân tử P

– 1 phức hợp multienzyme

– GDP, HSCoA

Kết quả:

– 2 phân tử CO 2

– Năng lượng:

3 NAD NADH 2 vào chuỗi hô hấp tế bào: 9 ATP 1FAD FADH 2 2 ATP

Ý nghĩa:

– Là giai đoạn cuối cùng chung cho các chất: G, L, P

– Xảy ra trong điều kiện hiếu khí, có hiệu ứng cao về mặt

năng lượng Cung cấp năng lượng dưới dạng ATPcho các phản ứng tổng hợp và các quá trình sinh học.

– Cung cấp các sản phẩm trung gian : oxaloacetat, α

cetoglutarat, succinyl CoA, fumarat- các cầu nối trung gian giữa chu trình Citric và các chuyển hoá khác

12 ATP

Câu hỏi lượng giá

1 định nghĩa chuỗi hụ hấp tế bào, cỏc thành phần

tham gia,

2 V ẽ sơ đồ chuỗi hụ hấp tế bào, sự sử dụng năng

lượng, vai trũ của ATP

3 định nghĩa sự phosphoryl oxy hoỏ và cỏc liờn kết

giàu năng lượng

4 Vẽ sơ đồ chu trỡnh Krebs, tính năng lượng