Đại cương chuyển hoá và sự oxy hoá khử sinh học docx

Bài giảng
Bài giảng
Đại cương chuyển hoá
Đại cương chuyển hoá
&
&
sự oxy hoá khử sinh học
sự oxy hoá khử sinh học


Ts. Phan Hải Nam
Ts. Phan Hải Nam


Nội dung
Nội dung
I- Đại cương chuyển hoá
I- Đại cương chuyển hoá
1.1. Chuyển hoá các chất
1.1. Chuyển hoá các chất
1.2. CH năng lượng: Đặc điểm
1.2. CH năng lượng: Đặc điểm


Các hợp chất cao năng
Các hợp chất cao năng
II- Sự oxy hoá khử sinh học:

II- Sự oxy hoá khử sinh học:
2.1. Khái niệm: sự oxy hoá khử SH (hô hấp TB).
2.1. Khái niệm: sự oxy hoá khử SH (hô hấp TB).
2.2.
2.2.
Vòng Krebs
Vòng Krebs
: sơ đồ, diễn biến, ý nghĩa.
: sơ đồ, diễn biến, ý nghĩa.
2.3.
2.3.
Chuỗi hô hấp tế bào
Chuỗi hô hấp tế bào
:
:
Thành phần
Thành phần


Hoạt động
Hoạt động


ý nghĩa
ý nghĩa
2.4. Sự phosphoryl oxy hoá:
2.4. Sự phosphoryl oxy hoá:


+ Khái niệm

+ Khái niệm


+ Cơ chế
+ Cơ chế


Đại cương chuyển hoá
Đại cương chuyển hoá


Chuyển hoá các chất
Chuyển hoá các chất
: 2 QT:
: 2 QT:
đồng hoá
đồng hoá
và
và
dị hoá.
dị hoá.
+
+
Đồng hoá:
Đồng hoá:
- tổng hợp các phân tử lớn từ phân tử nhỏ, cần NL.
- tổng hợp các phân tử lớn từ phân tử nhỏ, cần NL.
+
+
Dị hoá:

Dị hoá:
phân huỷ các phân tử lớn = f.tử nhỏ và giải phóng NL
phân huỷ các phân tử lớn = f.tử nhỏ và giải phóng NL
.
.




Chuyển hoá Năng Lượng
Chuyển hoá Năng Lượng
Chuyển hoá chất luôn đi kèm với ch.hoá NL.
Chuyển hoá chất luôn đi kèm với ch.hoá NL.
NL giải phóng từ f.ư: chất A => B (f.ư phát năng), được dùng cho f.ư
NL giải phóng từ f.ư: chất A => B (f.ư phát năng), được dùng cho f.ư




C => D (f.ư thu năng):
C => D (f.ư thu năng):
NL từ f.ư A -> B: tích luỹ/các HCCN (~E) để sử dụng cho f.ư thu năng.
NL từ f.ư A -> B: tích luỹ/các HCCN (~E) để sử dụng cho f.ư thu năng.
A B
D C
Ph¸t n¨ng
Thu n¨ng
-E ~ E

Các hợp chất cao năng
Các hợp chất cao năng
+K.N
+K.N
:
:
là những hợp chất chứa
là những hợp chất chứa
≥
≥
1 l.k cao năng (~);
1 l.k cao năng (~);


L.k CN - L.k
L.k CN - L.k
khi thuỷ phân tạo
khi thuỷ phân tạo
≥
≥
5 Kcal.mol; L.k thường chỉ cho 1-3
5 Kcal.mol; L.k thường chỉ cho 1-3
Kcal/mol).
Kcal/mol).


+
+
5
5

HCCN
HCCN
:
:


1. Guanidinphosphat. Ví dụ Creatinphosphat
1. Guanidinphosphat. Ví dụ Creatinphosphat


2. Enolphosphat. VD- Phospho enol pyruvat (P.E.P)
2. Enolphosphat. VD- Phospho enol pyruvat (P.E.P)


3. Acylphosphat. VD- 1,3 Diphosphoglycerat (1,3-DPG)
3. Acylphosphat. VD- 1,3 Diphosphoglycerat (1,3-DPG)


4.
4.
Pyrophosphat
Pyrophosphat
(anhydritphosphat). VD-
(anhydritphosphat). VD-
ATP
ATP
, GTP, CTP, UTP
, GTP, CTP, UTP

5. Thioester. VD- AcylcoA, acetylCoA
5. Thioester. VD- AcylcoA, acetylCoA




ATP
ATP
(Adenosin triphosphat):
(Adenosin triphosphat):
+ Công thức cấu tạo đơn giản
+ Công thức cấu tạo đơn giản
:
:




*:
*:
ATP -> ADP + Pi +
ATP -> ADP + Pi +
12000 Calo -
12000 Calo -
cần cho các quá trình cần NL:
cần cho các quá trình cần NL:

- Co cơ, vận động
- Co cơ, vận động


- Dẫn truyền XĐTK,
- Dẫn truyền XĐTK,


- Chuyển hoá chất: Thoái hoá, tổng hợp chất (AB?)
- Chuyển hoá chất: Thoái hoá, tổng hợp chất (AB?)
**
**
: ATP -> AMP + PPi +
: ATP -> AMP + PPi +
NL (
NL (
hoạt hóa chất: AB -> acylCoA).
hoạt hóa chất: AB -> acylCoA).


+ ATP được tạo nên
+ ATP được tạo nên
: W
: W


ADP + Pi
ADP + Pi

→
→
ATP
ATP
Adenosin
O O
O
P P
P
~
~
***
AMP+PPi ADP+Pi


II: sự oxy hoá sinh học
II: sự oxy hoá sinh học
2.I.Vòng Krebs:
2.I.Vòng Krebs:
(vòng citric, vòng tricarboxylic)
(vòng citric, vòng tricarboxylic)
+ KN: là quá trình "O": acetyl CoA -> SPCC là CO
+ KN: là quá trình "O": acetyl CoA -> SPCC là CO
2
2
và H
và H
2
2
O,

O,
+ Xảy ra ở ty thể
+ Xảy ra ở ty thể
* Các phản ứng:
* Các phản ứng:
f.ư 1
f.ư 1
: Ngưng tụ acetylCoA và oxaloacetat tạo citrat.
: Ngưng tụ acetylCoA và oxaloacetat tạo citrat.
f.ư 2: Đồng phân hoá citrat thành isocitrat.
f.ư 2: Đồng phân hoá citrat thành isocitrat.
f.ư 3
f.ư 3
: Khử carboxyl lần 1: Tạo
: Khử carboxyl lần 1: Tạo
α
α
-cetoglutarat (
-cetoglutarat (
α
α
- CG), NADH
- CG), NADH
2
2
f.ư 4
f.ư 4
: Khử CO
: Khử CO
2

2
-Oxy hóa
-Oxy hóa
α
α
-cetoglutarat tạo succinylCoA, NADH
-cetoglutarat tạo succinylCoA, NADH
2
2


f.ư 5
f.ư 5
: Từ succinylCoA tạo succinat.
: Từ succinylCoA tạo succinat.
f.ư 6: Oxy hóa succinat thành fumarat (FADH
f.ư 6: Oxy hóa succinat thành fumarat (FADH
2
2
)
)
f
f
.ư 7: Hydrat hóa fumarat thành malat.
.ư 7: Hydrat hóa fumarat thành malat.
f.ư 8
f.ư 8
: Oxy hóa malat thành oxaloacetat; NADH
: Oxy hóa malat thành oxaloacetat; NADH
2

2
.
.
Sơ đồ
Sơ đồ
->
->


f.ư 3,4,8 -> 3NADH
f.ư 3,4,8 -> 3NADH
2,
2,
f.ư 6: 1 FADH
f.ư 6: 1 FADH
2
2

Chu trình
krebs


2.2 Tổng quát
2.2 Tổng quát
1. Có 2 f.ư ứng ko thuận nghịch là (
1. Có 2 f.ư ứng ko thuận nghịch là (
1
1
) và (
) và (

4
4
).
).
2. Về năng lượng:
2. Về năng lượng:
+f.ư tổng quát của vòng Krebs:
+f.ư tổng quát của vòng Krebs:


CH
CH
3
3
- CO ~ SCoA + 3 NAD + FAD + GDP + Pi + H
- CO ~ SCoA + 3 NAD + FAD + GDP + Pi + H
2
2
O
O


↓
↓


2CO
2CO
2
2

+ CoASH + 3NADH
+ CoASH + 3NADH
2
2
+ FADH
+ FADH
2
2
+ GTP
+ GTP
+ 1 acetylCoA qua Krebs : 2CO
+ 1 acetylCoA qua Krebs : 2CO
2
2
và 12 ATP và H
và 12 ATP và H
2
2
O.
O.


3 NADH
3 NADH
2
2
(f.ư 3,4,8): qua HHTB (
(f.ư 3,4,8): qua HHTB (
X
X

3)-> 9 ATP
3)-> 9 ATP


1 FADH
1 FADH
2
2
(f.ư 6): -> HHTB (
(f.ư 6): -> HHTB (
X
X
2)-> 2 ATP
2)-> 2 ATP


1 GTP (f.ư 5): 1 ATP
1 GTP (f.ư 5): 1 ATP
12 ATP


2.3.
2.3.
ý nghĩa
ý nghĩa
:
:
1
1
.Krebs, chuỗi HHTB và sự phosphoryl oxy hoá: là con

.Krebs, chuỗi HHTB và sự phosphoryl oxy hoá: là con
đường chung cuối cùng của sự thoái biến các chất G, L, P.
đường chung cuối cùng của sự thoái biến các chất G, L, P.
+ Tạo ra phần lớn CO
+ Tạo ra phần lớn CO
2
2
ở tổ chức (từ 2 f.ư 3 và 4).
ở tổ chức (từ 2 f.ư 3 và 4).
+ Tạo ra phần lớn ATP cho cơ thể (12 ATP ).
+ Tạo ra phần lớn ATP cho cơ thể (12 ATP ).
2.
2.
VòngKrebs liên quan với các quá trình chuyển hoá
VòngKrebs liên quan với các quá trình chuyển hoá
khác:
khác:
+ Cung cấp H và e- cho chuỗi HHTB và sự phosphoryl hóa.
+ Cung cấp H và e- cho chuỗi HHTB và sự phosphoryl hóa.
+Tạo các chất: AcetylCoA,
+Tạo các chất: AcetylCoA,
α
α
-Cetoglutarat, Oxaloacetat
-Cetoglutarat, Oxaloacetat
3
3
. Thể hiện sự tiến hóa- cơ thể tích lũy và sử dụng NL 1
. Thể hiện sự tiến hóa- cơ thể tích lũy và sử dụng NL 1
cách hiệu quả, các cơ thể kỵ khí ko có Krebs, Hồng cầu cũng

cách hiệu quả, các cơ thể kỵ khí ko có Krebs, Hồng cầu cũng
ko có Krebs.
ko có Krebs.


2.2.
2.2.
Chuỗi hô hấp tế bào
Chuỗi hô hấp tế bào
.
.
* Thành phần chính:
* Thành phần chính:


1.
1.
Cơ chất (SH
Cơ chất (SH
2
2
)
)
- là SPTG của Krebs (S chủ yếu): NADH
- là SPTG của Krebs (S chủ yếu): NADH
2
2
, FADH
, FADH
2

2


- Là những chất CH mang H
- Là những chất CH mang H
2
2
: a.acid, acid pyruvic,
: a.acid, acid pyruvic,
succinat
succinat
2.
2.
O
O
2
2
: của không khí, do Hb vận chuyển vào .
: của không khí, do Hb vận chuyển vào .
3.
3.
Hệ thống E v.c hydro và e-
Hệ thống E v.c hydro và e-
:
:
- Khu trú ở mặt trong của màng trong ty thể, theo trật tự
- Khu trú ở mặt trong của màng trong ty thể, theo trật tự
nhất định, tạo thành chuỗi vận chuyển.
nhất định, tạo thành chuỗi vận chuyển.
- Nằm giữa SH

- Nằm giữa SH
2
2
và O
và O
2
2
. Nhiệm vụ v.chuyển H, e -> O
. Nhiệm vụ v.chuyển H, e -> O
2
2
.
.


*. Các dehydrogenase: tách &vận chuyển hydro, có CoE ≠ =>
+ Các DH có CoE là NAD (NADP) .
+ Các DH là các flavin/ flavoproteid có CoE:FAD/ FMN.
+ Coenzym Q (CoQ hoặcUbiquinon):
- Nhận H từ FADH
2
, sau đó tách H
+
và vận chuyển e- cho Cyt
CoQ + 2H
+
+ 2e
-
< > CoQH
2

*. Các cytochrom: vận chuyển e-
+ Là những hemoproteid, gồm Cyt a, b, c.
+ Cơ chế vận chuyển: Cyt (Fe
3+
) + e- -> Cyt (Fe
2+
)
Mỗi Cyt vận chuyển một e
* Sơ đồ hoạt động của chuỗi hô hấp TB ->




* Ý NGHĨA:
* Ý NGHĨA:
1.
1.
Là con đường chung CC của
Là con đường chung CC của
thoái biến
thoái biến
các chất G, P, L
các chất G, P, L
tạo CoE khử
tạo CoE khử
để chuyển H
để chuyển H
+
+
, e- vào chuỗi tạo H

, e- vào chuỗi tạo H
2
2
O và ATP.
O và ATP.
2. Là nơi tạo năng lượng chủ yếu với hiệu xuất cao ( 40%)/ ái khí.
2. Là nơi tạo năng lượng chủ yếu với hiệu xuất cao ( 40%)/ ái khí.
3. Thể hiện sự đốt cháy chậm: NL giải phóng tích luỹ dưới dạng ATP.
3. Thể hiện sự đốt cháy chậm: NL giải phóng tích luỹ dưới dạng ATP.
*
*
Các chuỗi HHTB
Các chuỗi HHTB
:
:
+
+
Chuỗi dài
Chuỗi dài
: 4ATP ( khi “ O” [S] là pyruvat và
: 4ATP ( khi “ O” [S] là pyruvat và
α
α
-cetoglutat, hydro
-cetoglutat, hydro


tách ra từ [S] gắn vào LTPP rồi mới đến NAD+. Theo sơ đồ:
tách ra từ [S] gắn vào LTPP rồi mới đến NAD+. Theo sơ đồ:

Pyruvat
Pyruvat


LTPP
LTPP


NAD
NAD


FP
FP


Cyt
Cyt


O
O
2
2


(S)
(S)
+

+
Chuỗi trung bình
Chuỗi trung bình
(như trên): tạo ra 3 ATP.
(như trên): tạo ra 3 ATP.
+
+
Chuỗi ngắn
Chuỗi ngắn
: tạo ra 2 ATP.
: tạo ra 2 ATP.
“
“
O” AB, Hydro v.c thẳng đến FAD: S
O” AB, Hydro v.c thẳng đến FAD: S


Flavoprotein
Flavoprotein


Cyt
Cyt


O
O
2
2
+

+
Chuỗi cực ngắn
Chuỗi cực ngắn
: tạo 1 ATP ( S chuyển H cho Oxy)
: tạo 1 ATP ( S chuyển H cho Oxy)


2.3.
2.3.


SỰ PHOSPHORYL OXY HOÁ.
SỰ PHOSPHORYL OXY HOÁ.
* Khái niệm:
* Khái niệm:
-
Là sự ghép cặp giữa phản ứng O-K ở chuỗi HH TB
Là sự ghép cặp giữa phản ứng O-K ở chuỗi HH TB
với f.ư phosphoryl hoá ADP = ATP. Nhờ sự ghép cặp
với f.ư phosphoryl hoá ADP = ATP. Nhờ sự ghép cặp
này, năng lượng giải phóng ở chuỗi hô hấp (một phần)
này, năng lượng giải phóng ở chuỗi hô hấp (một phần)
được tích luỹ dưới dạng ATP
được tích luỹ dưới dạng ATP
- Khi chênh lệch thế năng giữa 2 cặp O - K
- Khi chênh lệch thế năng giữa 2 cặp O - K
≈
≈
0,25v sẽ đủ
0,25v sẽ đủ

để tổng hợp 1 ATP từ ADP và Pi
để tổng hợp 1 ATP từ ADP và Pi