Bài giảng chuyển hóa năng lượng (Tải: https://link1s.com/yHqvN)

1
1
Bài giảng Hóa sinh
Bài giảng Hóa sinh
CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SINH HỌC
CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SINH HỌC




DSCK2.Nguyễn văn Ảnh
DSCK2.Nguyễn văn Ảnh




2
2
MỤC TIÊU :
MỤC TIÊU :
- Trình bày được những khái niệm về phản ứng oxy
- Trình bày được những khái niệm về phản ứng oxy
hoá khử, sự phosphoryl hoá và sự khử
hoá khử, sự phosphoryl hoá và sự khử
phosphoryl, đặc biệt là vai trò của các liên kết
phosphoryl, đặc biệt là vai trò của các liên kết
phosphat giàu năng lượng và hệ thống ADP - ATP

phosphat giàu năng lượng và hệ thống ADP - ATP
- Phân tích được bản chất và quá trình chuyển biến
- Phân tích được bản chất và quá trình chuyển biến
của sự hô hấp tế bào
của sự hô hấp tế bào
- Trình bày và phân tích được chu trình Krebs.
- Trình bày và phân tích được chu trình Krebs.




3
3
1. ĐẠI CƯƠNG
1.1. Khái quát về chuyển hóa ở động vật và người :
1.1.1. Chuyển hóa các chất
- Tập hợp các quá trình hóa học xảy ra trong cơ thể sống
, 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 phẫm chuyển hóa.
- Thực chất : gồm những dãy liên tiếp của các quá trình
thoái hóa (dị hóa) và tổng hợp (đồng hóa).




4
4
1.1.2. Đồng hóa và dị hóa :

- Đồng hóa :
+ Là quá trình biến đại phân tử hữu cơ có tính đặc
hiệu theo nguồn gốc thức ăn thành các đại phân tử đặc hiệu
của cơ thể : glucid, lipid, protid, acid nucleic
+ Xảy ra qua 3 bước :
. Tiêu hóa : thủy phân các đại phân tử đặc hiệu của
thức ăn thành các đơn vị cấu tạo không đặc hiệu nhờ các
enzym thủy phân trong dịch tiêu hóa
. Hấp thụ : sản phẩm tiêu hóa cuối cùng sẽ được hấp
thu qua niêm mạc ruột non vào máu và bạch huyết (bằng cơ
chế vận chuyển, khuyếch tán, )
. Tổng hợp : từ máu ( mô và được tế bào sử dụng tổng hợp
thành những đại phân tử có tích đặc hiệu của cơ thể ( có thể đặc
hiệu cho loài và cho mô), quá trình tổng hợp này cần năng lượng.




5
5
- Dị hóa : là phân giải các đại phân tử sử dụng
của tế bào mô thành các sản phẩm đào thải ( Ví dụ :
phân giải 1 chất thành chất nhỏ hơn và có thải ra năng
lượng ( thoái hóa )
Hai quá trình này ngược chiều nhau, nhưng luôn
thống nhất và đi đôi trong cơ thể.

6
6
1.2. Năng lượng tự do và công :
- Các dạng công :
+ Công thẩm thấu :
Giúp cho sự vận chuyển tích cực qua màng chống lại
Gradient nồng độ . Ví dụ: sự hấp tái thu ở ống thận ( Grad: sự sai
biệt)
+ Công hóa học : giúp cho sự co duỗi các bào quan, tế
bào
+ Các dạng công ít gặp : công điện học, quang học




7
7
2. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ:
2.1. Định nghĩa:
- Phản ứng oxy hóa khử là phản ứng trong đó có sự cho và
nhận điện tử hay có sự thay đổi số OXH ( tức là dịch chuyển e- ) có
thể kèm theo ( hay không ) sự cho và nhận Oxy, Hydro ( đặc trưng
nhất cho phản ứng OXH - khử là số OXH ).
- Phân biệt phản ứng hay hiện tượng OXH (hoặc khử ) và
chất OXH ( hoặc khử )
+ Phản ứng hay hiện tượng OXH là hiện tượng trong đó có
sự nhả e- hay nhả Hydro, còn khử ngược lại.
+ Chất OXH là chất có thể nhận e-, và chất khử là chất có
thể cho e- ( khử cho, O nhận )

8
8
-
-
+
+
+
+
-
-
+
+
-
-
OXH
OXH
Khử
Khử
Chất
Chất
+
+
-
-
-
-
+

+
-
-
+
+
OXH
OXH
Khử
Khử
Phản ứng
Phản ứng
Hiện
Hiện
tượng
tượng
O
O
H
H
e
e
-
-
Ví dụ: - e-
Fe2+ Fe3+
( chất khử) + e-
Phản ứng OXH - khử thực chất gồm 2 phản ứng ngược nhau
nhưng luôn đi đôi với nhau bao giờ cũng có chất OXH và chất
khử, tập họp nhau thành cặp hay hệ thống OXH - khử.
Ví dụ: cặp OXH - khử Fe2+ ( hay còn gọi là hệ thống ).

9
9
2.2. Thế năng OXH - khử ( E )
- Tùy theo nhiệt độ các thành phần OXH và Khử mà 1 cặp
OXH - khử có xu hướng nhận e- nhiều hay ít, xu hướng này tạo
cho dung dịch 1 thế năng gọi là thế năng OXH - khử , và tính theo
công thức Nernst :
E : Thế năng OX - khử
E0 : là thế năng OXH - Khử chuẩn
n : số e- trao đổi hay di chuyển
R : hằng số khí lý tưởng
F: hằng số Faraday = 96.500 Coulomb
T: nhiệt độ tuyệt đối
Khi [OH] = [Kh] ==> E = E0




10
10
Thế năng OX - Kh biểu hiện cho nhận e của hệ
thống : hệ thống có E thấp ( nồng độ chất khử
lớn thì xu hướng phóng e- cao), nghĩa là hệ thống
có E thấp dễ cho e- và ngược lại hệ thống có E cao
dễ nhận e Hydro hay e- sẽ chuyển từ hệ thống có
E thấp đến hệ thống có E cao.

E’o : thế năng OXH - khử chuẩn ở điều kiện pH =
7, và luôn được cho trước và từ đó cho chúng ta
tính trước chiều hướng phản ứng.




11
11
Ví dụ 1: Ta có cặp OX - Kh
( OX ) (Kh)
A / AH2 > E’0 A
B / BH2 > E’0B E’0A < E’0B

===> AH2 + B A + BH2
VD2 : NAD + / NADH,H+ E’o = - 0,32 ( thấp )
FAD / FADH2 E’o = - 0,06 ( cao)
NADH,H+ + FAD NAD + + FADH2
VD3: Cytb Fe3+ / Cytb Fe2+ E’o = + 0,03 ( thấp )
Cytc Fe3+ / Cytc Fe2+ E’o = + 0,25 ( cao )
Cytb Fe2+ + Cytc Fe3+ = cytb Fe3+ + cytc Fe2+

12




13
13
3. Phosphoryl hóa và khử phosphoryl :

3.1. Định nghĩa :

* 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




14
14
* Khử Phosphoryl :
- Cắt đứt liên kết phosphat, giaỉ phóng phosphat ( nếu dưới
dạng Pvc sẽ chuyển ngay đến 1 chất hữu cơ khác ).
- Khi phản ứng xảy ra thì nó phát ra năng lượng và năng
lượng này bằng năng lượng tạo phosphat
- Do enzym xúc tác


Phản ứng trên gọi là phản ứng song biến hay liên hợp




15
15
3.2. Các loại liên kết phosphat :
Phân loại dựa vào năng lượng tự do được giải phóng khi
cắt đứt liên kết đó

3.2.1. Liên kết phosphat nghèo năng lượng :
Khi năng lượng giải phóng vào khoảng 2 - 4 kcal/mol
hoặc < 5 kcal/mol
Ký hiệu : - P
( Trong các liên kết phosphat chỉ có este phosphat là
nghèo năng lượng)




16
16





17
17
3.2.2. Liên kết giàu năng lượng :
Năng lượng giải phóng trên 7 kcal/mol : ký hiệu ~ P
Tương đối không bền : dể tạo thành và dể cắt đứt




18
18
3.2.3. Vai trò :
* Trong việc vận chuyển, tích trữ và sử dụng năng

lượng. Đặc biệt là các liên kết phosphat giàu năng lượng nhất là
hệ thống ATP, ADP


- Khi ATP nhận thì sẽ chuyển sang cho Creatin
Creatin + ATP == Creatin P + ADP




19
19
- Khi ATP nhận thì sẽ chuyển sang cho Creatin
Creatin + ATP == Creatin P + ADP
- ATP là kho dự trử năng lượng số 1
- Creatin P là kho số 2
Khi lượng ATP giảm > Creatin P sẽ chuyển phosphat
sang ADP để tái tạo ATP rồi mới được sử dụng. Ta thấy :
Năng lượng do quá trình thoái hóa các chất không
đưọc sử dụng ngay mà bắt buộc qua ATP mới được sử dụng,
ngay cả Creatin P và vai trò trung tâm trong chuyển hóa năng
lượng là ATP và ADP




20
20
* Hoạt hóa các chất :
Nhờ sự phosphoryl hóa nhiều chất được gắn phosphat

thành dạng hoạt hóa và nếu chuyển hóa tiếp tục sẽ được :




* Hoạt hóa enzym, biến enzym thành các dạng hoạt động :
Đôi khi ngược lại làm ức chế , biến enzym > dạng
không hoạt động




21
21
4. Sự hô hấp tế bào :
4.1 Sự hô hấp trong và ngoài cơ thể :
- Bên ngoài cơ thể :
C6H12O6 + 6O2 > 6CO2 + 6H2O + 688kcal
O2 của không khí trực tiếp tác dụng với C và H của chất
hữu cơ để tạo ra CO2 và H2O. Năng lượng tỏa ra cùng 1 lúc và
nhiệt độ tăng cao, có thể có ngọn lửa
- Bên trong cơ thể : nếu đốt cháy một phân tử glucose thì
nó cũng giống phản ứng trên, nhưng nó xảy ra trong điều kiện
nhẹ nhàng vừa phải. T0 = 370C, năng lượng đuợc giải phóng dần
dần, chưa cần thì trử lại bên trong cơ thể. O2 không tác dụng trực
tiếp với C và H để tạo CO2 và nước mà nó xảy ra nhờ enzym
xúc tác

22
22
B,D : cơ chất ( S) mất H ( SH2 )
E : acid carboxyl
- Chất hữu cơ bị tách dần từng cặp 2H chuyển tới oxy để tạo ra
H2O và trong quá trình thoái hóa đó sẽ tạo thành acid carboxyl và sự
khử carboxyl để tạo CO2 trong cơ thể, nó xảy ra theo :




23
23
* Khử carboxyl : RCOOH > RH + CO2
Giải phóng một ít năng lượng và năng lượng đó tỏa
ra dưới dạng nhiệt , không sử dụng được, không có sự
tham gia của oxy
* Tạo H2O : Cặp 2H tách khỏi SH2 được vận
chuyển qua một hệ thống enzym của chuổi HHTB ở
màng trong của thể ty đưa tới oxy thở vào, trong quá trình
đó H2 sẽ nhả è thành ion H+ ( là dạng hoạt hóa của H ) và
oxy nhận è để trở thành ion O2- ( dạng hoạt hóa của oxy ).
Hai dạng hoạt hóa này kết hợp với nhau tạo H2O




24
24

- Có sự cho và nhận è ( của H2 và O2 ) nên thực chất của sự
HHTB là quá trình oxy hóa - khử và nó xảy ra trong cơ thể
nên ta còn gọi là oxy hóa - khử sinh học (hoặc oxy hóa sinh
học) giải phóng năng lượng cho cơ thể sử dụng. Đó là nguồn
năng lượng phong phú cho cơ thể




25
25
4.2 Chuổi hô hấp tế bào ( HHTB )
4.2 Chuổi hô hấp tế bào ( HHTB )
4.2.1 . Sơ đồ
4.2.1 . Sơ đồ
SH2 : cơ chất cho Hydro DH : Dehydrogenaz
FP : Flavoprotein CoQ : Coenzym Q
Q : Quinon QH2 : Hydroquinon Cyt : Cytocrom