TRAO ĐỔI CHẤT

TS. Lê Quang Hòa


ĐỊNH NGHĨA
Trao đổi chất là tổng hợp toàn bộ các phản ứng
hóa học diễn ra trong các tế bào cơ thể ở một
thời điểm xác định.


TRAO ĐỔI CHẤT BAO GỒM:
Q trình đồng hóa: các phản ứng “tổng hợp”
trong đó các phân tử nhỏ kết hợp với nhau để tạo
nên các phân tử lớn

Quá trình dị hóa: các phản ứng “phân hủy” trong
đó các phân tử lớn được phân chia thành các
phân tử nhỏ


TRAO ĐỔI CHẤT
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
∆ G = -2871 kJ/mol
6 CO2 + 6 H2O
→ C6H12O6 + 6 O2
∆ G = 2871 kJ/mol
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
∆ G = -29,3 kJ/mol


ATP và ADP
• Thêm nhóm

phosphat thứ 3 cần
cung cấp năng lượng

NH 2
O

-

O

O

N

P O
O-

P O
O- CH 2

N

O

N
N

OH

OH

ADP: adenosin diphosphate
NH 2
O
O P O
O

O

O

N

P O
O-

P O
O- CH 2

N

ATP :
adenosin
triphosphat

OH

O

OH

N
N

• Năng lượng này
được giải phóng ra
khi nhóm phosphat
được loại bỏ.
• Sự chuyển hóa giữa
ADP - ATP là cơ chế
truyền năng lượng
chính trong cơ thể
sinh vật


Chu trình ATP

Năng lượng
từ q trình
dị hóa

Năng lượng
phục vụ q
trình đồng hóa
và cơng tế bào


Q TRÌNH HƠ HẤP TẾ BÀO
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
∆ G = -2871 kJ/mol

C6H12O6

Phản ứng tổng quát:
+ 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O


Q TRÌNH HƠ HẤP TẾ BÀO
Electron
được v/chuyển
bằng 2 NADH

Electron được
v/chyển bằng
2 NADH

Electron được
v/chuyển bằng
6 NADH và
2FADH2

Tế bào chất
Đường phân

2
Pyruvat

Glucoza

ATP

+2

2
Acétyl
CoA

ATP
+0 (-2)

Chu trình
Krebs

Chuỗi
vận chuyển
électron

ATP

ATP

+2

+34


Các giai đoạn chính
• Đường phân
–
–
–

–

1 glucoza = 2 axit pyruvic +2ATP +2NADH
Gồm cả phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt
Trong tế bào chất
Hai phân tử pyruvat còn chứa hầu như tồn bộ năng lượng
của glucoza

• Pyruvat đi vào ty thể
– Acide pyruvic được chuyển hóa Acétyl CoA (phản ứng
chuyển tiếp diễn ra ở màng ngoài của ty thể) (tạo 2 NADH)

• Chu trình Krebs (axit citric) trong ty thể
– Tạo (CO2 +3 NADH+FADH2+ATP) x2

• Phosphoryl oxy hóa


Đường phân
•
•
•
•

Giai đoạn đầu tiên trong trao đổi chất gluxit
Đường đơn được phân giải thành pyruvat
Q trình yếm khí: khơng cần oxy
Các chất tham gia glucoza, 2 ADP, 2 ATP, 2
NAD+, 2 Pi, và 10 enzym

• NAD+ = dạng oxy hóa của nicotinamit
adenin dinucleotit (1 coenzyme)


Đường phân

10 enzym

• Năng lượng tạo ra 2 ATP
• Hai phân tử pyruvat đóng vai trị cơ chất
cho giai đoạn tiếp theo


Đường phân


Đường phân
Hoạt hóa bằng ATP

Oxy hóa tạo ATP và
NADH


Phản ứng chuyển tiếp
• Trong điều kiện hiếu khí, pyruvat được chuyển
hóa thành acétyl CoA khi đi vào ty thể
O

pyruvat
déhydrogénaza

||

O
||

CH3-C-COO- + CoA-SH
NAD+

CH3-C-S-CoA + CO2
NADH


Chu trình Krebs
• Loạt phản ứng phá hủy acétyl CoA
• Các electron và các nguyên tử hydro được vận
chuyển về chuỗi hô hấp để kết hợp với nhau tạo
năng lượng và H2O.


Chu trình Krebs
acetyl CoA
citrat
oxaloacétat

cis-aconitat

malat

isocitrat

fumarat
succinat

α-ketoglutarat
succincyl
CoA

Một
Một chu
chu trình
trình
gồm
gồm 99 giai
giai
đoạn
đoạn sử
sử dụng
dụng
acetyl-CoA
acetyl-CoA
để
để chuyển
chuyển hóa
hóa
thành
thành CO
CO22

Năng lượng trong chu trình Krebs
acétyl CoA

citrate

oxaloacétate

H2O

cis-aconitate

H2O

NADH

malate

isocitrate
CO2
+
NADH

H2O

fumarate
FADH2

succinate
ATP

+ Coenzyme A

α-ketoglutarate
succincyl
CoA
AdP

Coenzyme A

CO2 +

NADH


Q trình phosphoryl oxy hóa
• Diễn ra ở màng trong của ty thể
• Tạo ra 34 ATP từ 1 phân tử glucoza

NADH chuyển các
electron qua nhiều chất
trung gian và cuối cùng
đến oxy


Hơ hấp yếm khí: khơng có oxy
• Cho phép tạo năng
lượng ngay cả khi
khơng có oxy
• Lên men lactic: chuyển
hóa axit pyruvic thành

axit lactic (tiêu thụ 2
NADH ⇒ tạo 2ATP)

2 ATP

2 ADP + 2 Pi

Glucose

Glycolyse

2 NAD+

2 NADH
+2 H+

2 Acide lactique

2 Acide
pyruvique


Hơ hấp yếm khí: khơng có oxy
Lên men rượu:
• Chuyển hóa axit pyruvic thành andehit axetic và CO2
• Andehit axetic chuyển hóa thành ethanol (sử dụng
NADH)
CH3-CO-COOH → CH3CHO + CO2
CH3CHO + NADH → C2H5OH + NAD

So sánh về chuyển hóa năng lượng
• Hiệu suất chuyển hóa cao hơn hẳn khi có oxy
• 1 mol de glucoza = 686 Kcal
• 1 mol d’ATP = 7,3 Kcal
Lên men
2 ATP

14.6 Kcal

Hiệu suất 2%

Hơ hấp hiếu khí
38 ATP

277.4 Kcal

Hiệu suất 40 %
18 lần năng lượng


Dự trữ năng lượng
• ATP
– 109 phân tử trong 1 tế bào
– Thay thế trong vịng 1-2 phút

• Glycogen
– Polysaccharit trong tế bào chất ở động vật
– Dự trữ 1 ngày đối với người

• Chất béo (mỡ)
– Dự trữ 30 ngày đối với người


Tổng quan về dị hóa
Protein
Protein

Polysaccharit
Polysaccharit

Lipit
Lipit

Axit
Axitamin
amin

Đường
Đườngđơn
đơn

Axit
Axitbéo
béo

Đường
Đườngphân
phân
Pyruvat

Pyruvat
Acetyl
AcetylCoA
CoA
Chu
Chutrình
trìnhKrebs
Krebs
Phosphoryl
Phosphoryloxy
oxyhóa
hóa
ATP

ATP