Chuyen-Hoa-Nang-Luong

MỤC TIÊU Khái niệm về phản ứng oxy hoá khử, sự phosphoryl hoá và sự khử phosphoryl  Bản chất và quá trình chuyển biến của sự hô hấp tế bào  Chu trình Krebs... Khái niệm về chuyển hóa

CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG

Ths Bs Trần Thị Thu Thảo

Bộ môn Sinh hóa

MỤC TIÊU

 Khái niệm về phản ứng oxy hoá khử, sự phosphoryl hoá và sự khử phosphoryl

 Bản chất và quá trình chuyển biến của sự hô hấp tế bào

 Chu trình Krebs.

Khái niệm về chuyển hóa các chất

- Từ khi thức ăn đưa vào cơ thể, đến khi chất cặn bả được đào thải ra ngoài

- Xảy ra qua nhiều khâu, qua nhiều chất trung gian, những chất trung gian gọi là sản phẩm chuyển hóa.

- Thực chất : gồm những dãy liên tiếp của các quá trình thoái hóa (dị hóa) và tổng hợp (đồng hóa).

Dị hóa

Là phân giải các đại phân tử sử dụng của tế bào mô thành các sản phẩm đào thải

 Hai quá trình này ngược chiều nhau,

nhưng luôn thống nhất và đi đôi trong cơ

thể.

Năng lượng tự do và công

• Quá trình trao đổi oxy hóa khử là quá trình trao đổi điện tử

• Sự oxy hóa là sự tách một hay nhiều điện tử, ngược lại, sự khử oxy là sự thu điện tử

-2e + Cl 2 2Fe +3 + 2Cl -

• Song song với sự oxy hóa có sự khử oxy vì điện tử được chuyển từ chất bị oxy hóa sang chất bị khử 2Fe +2

PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ

Định nghĩa:

Nguồn gốc năng lượng Dựa vào thế năng oxy hóa khử của một hệ thống, có thể xác định vị trí của hệ thống này trong dây chuyền phản ứng oxy hóa khử

Thí dụ: ta có hai hệ thống oxy hóa khử:

Nếu sự chênh lệch giữa hai thế năng EoB và EoA lớn , phản ứng thường là không thuận nghịch và năng lượng được tỏa ra thành một lượng nhiệt lớn Điều này rất hiếm thấy trong tế bào sinh vật

Các phản ứng trong tế bào thường có độ chênh

lệch thế năng oxy hóa khử nhỏ (phản ứng có tính thuận nghịch), năng lượng được giải phóng tương đối ít

Nếu năng lượng vượt quá mức nhất định thì sẽ được tích trữ lại dưới dạng các liên kết hóa học

Thế năng oxy hóa khử chuẩn của một số hệ thống

Dạng khử

+

Dạng khử

-0,42 NADHH

+0,29 +0,82

Phosphoryl hóa : chất hữu cơ tác dụng với Pvc hoặc hữu cơ để tạo hợp chất phosphat.

- Phản ứng thuộc loại thu năng lượng (để tích trữ năng lượng) -Do enzym xúc tác với cơ chất là Pvc hay Phosphat hữu cơ

Phản ứng ngược lại: phản ứng khử phosphoryl

CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNGLoại liên kết

1.Pyrophosphat

Phosphoanhydric

P – O ~ P

Chất NTP ATP,GTP,UTP,…

CTP…

NDP ADP,GDP,CDP,…

R – C – CO ~ AMP l

NH2

3 Enol phosphat

R - C - O ~ P

ll CH l

PEP (phosphoenolpyruvat)

COOH l

C - O ~ P ll

NH ~ P l

HN = C l

N - CH2 - COOH l

CH2 l

*Vai trò của phosphoryl hóa và khử phosphoryl

1 Tích trữ năng lượng

ADP + Pvc → ATP

↑

Q (từ quang hợp hoặc các phản ứng oxhkh)

Ở mô: Creatin → Creatin ~ P

G → G - 6P ~ ADP → CO2, H2O, Q, chất khác

AB → Acyl ~ AMP → AcylCoA → lipid, CO2, H2O

ATP HSCoA

↓ ↓

AA → Acyl ~ AMP → AA-ARNt → protein

ATP

3 Vận chuyển năng lượng

ATP + H2O → ADP + Pvc

Q (t 0 , công dùng trực tiếp cho hoạt động cơ thể)

luồng thần kinh điện năng

ATP

ADP

Q Q

*Vai trò của phosphoryl hóa và khử

phosphatase kinase

4 CHUỖI HÔ HẤP TẾ BÀO

4.1 Bản chất của sự hô hấp tế bào

- ”đốt cháy” các chất hữu cơ trong cơ thể.

- Sự oxh-kh xảy ra trong tế bào.

- Oxy hóa sinh học.

*Đặc điểm:

-Sản phẩm cuối cùng và Q tỏa ra:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 686 kcal

- điều kiện: t 0 = 37 0 C, P = 1atm

- cách xảy ra:

+ Oxy không trực tiếp tác dụng với C,H để tạo ra CO2 và H2O

+ Năng lượng được giải phóng dần, từ từ, theo từng giai đoạn.

CO2 được tạo thành từ phản ứng khử nhóm carboxyl (-COOH) từ các acid trung gian được tạo thành

R - COOH → R-H + CO2

Decarboxylase

Sự tạo thành H2O (sản phẩm của CHHTB)

Xảy ra ở màng trong của ty thể

Tổng quát

SH 2 → S (Substrat) ↓

2H → 2H +

↓

2e - →

H 2 O ↓

Chuỗi hô hấp tế bào

Sơ đồ CHHTB

SH2 S ∆ E0’=?

NAD+ NADH,H+

1ATP ( ∆ E0’>0.15 Volt) FADH2 FAD

( ∆ E0’<0.15 Volt)

Q10 QH2 2H+

2e

-2Fe+2 (2Cytb) 2Fe+3

1ATP 2Fe+3 (2Cytc) 2Fe+2

2Cu+1 2Cu+2

1ATP 1/2O2 O-2

2H - 2e- → 2H + H2 + O2 → H2O2

(trong chuyển hóa Acid nucleic-xanthin oxydase-khử H từ xanthin)

-2H - 2e - → 2H + O2 + 1e - → O2 0- 2O2 + 2e - → 2O2 0- 2H + + 2O2 0- → H2O2 + O2

Trong phản ứng trên: 2O2 0- vừa là chất khử vừa là chất oxh.

H - C – OH l

C – H l

0 C – OH

l

C – OH l

C = O

CH2OH l

H - C - OH l

C – H l

0 C = O

l

C = O l

Dạng

khử Dạng oxh

KẾT LUẬN

Thực chất, chuỗi hô hấp tế bào là quá trình oxy hóa khử xảy ra trong điều kiện sinh học, năng lượng (Q) được giải phóng từ từ và được tích trữ trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ phản ứng phosphoryl hóa (thu năng lượng) ADP thành ATP.

2H

C6

2 Năng lượng giải phóng của chu trình Krebs

Kết quả của sự oxy hóa hoàn toàn gốc acetyl:

- Bốn phản ứng oxy hóa cung cấp 4 cặp hydro

- Bốn cặp hydro này được chuyển đến Oxy trong chuỗi HHTB tạo thành H 2 O và năng lượng

Năng lượng tích trữ được của chu trình Krebs:

- Gđ 3:1NADHH + đi vào chuỗi HHTB 3 ATP

- Gđ 4: 1NADHH + đi vào chuỗi HHTB 3 ATP

- Gđ 6: 1 FADH 2 đi vào chuỗi HHTB 2 ATP

- Gđ 8: 1 NADHH + đi vào chuỗi HHTB 3 ATP

Tổng cộng: 12 ATP

Vị trí, vai trò của K

- Là giai đoạn 3, giai đoạn thoái hóa cuối cùng chung của các chất

- Ý nghĩa năng lượng: tạo năng: 1 gốc acetyl  2 CO 2 , 12 ATP

- Ý nghĩa tổng hợp: tiền chất tổng hợp nhiều chất khác

Hem Thể ceton

Điều hoà chu trình acid citric

 Lượng Act-CoA và OA trong ti thể

 Nhu cầu tế bào đối với ATP