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

Bài giảng
Bài giảng
Đại c
Đại c
ươ
ươ
ng chuyển hoá
ng 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 c
I- Đại c
ươ
ươ
ng chuyển hoá
ng chuyển hoá
1.1. Chuyển hoá các chất
1.1. Chuyển hoá các chất
1.2. CH n
1.2. CH n
ă
ă
ng l

ng l
ư
ư
ợng: Đặc
ợng: Đặc
đ
đ
iểm
iểm


Các hợp chất cao n
Các hợp chất cao n
ă
ă
ng
ng
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
: s
: s
ơ
ơ

đ
đ
ồ, diễn biến, ý nghĩa.
ồ, diễn biến, ý nghĩa.
2.3.
2.3.
Chuỗi hô hấp tế bào
Chuỗi hô hấp tế bào
:
:
Thành phần
Thành phần


Hoạt
Hoạt
đ
đ
ộng
ộng


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


+ Khái niệm

+ Khái niệm


+ C
+ C
ơ
ơ
chế
chế
Đại c
Đại c
ươ
ươ
ng chuyển hoá
ng chuyển hoá


Chuyển hoá các chất
Chuyển hoá các chất
: 2 QT:
: 2 QT:
đ
đ
ồng hoá
ồng 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 N
Chuyển hoá N
ă
ă
ng L
ng L
ư
ư
ợng
ợng
Chuyển hoá chất luôn
Chuyển hoá chất luôn
đ
đ
i kèm với ch.hoá NL.

i kèm với ch.hoá NL.
NL giải phóng từ f.
NL giải phóng từ f.
ư
ư
: chất A => B (f.
: chất A => B (f.
ư
ư
phát n
phát n
ă
ă
ng),
ng),
đư
đư
ợc dùng cho f.
ợc dùng cho f.
ư
ư






C => D (f.
C => D (f.
ư

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

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


L.k CN - L.k
L.k CN - L.k
khi thuỷ phân tạo
khi thuỷ phân tạo
≥
≥
5 Kcal.mol; L.k th
5 Kcal.mol; L.k th

ư
ư
ờng chỉ cho 1-3
ờng 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
+ Công thức cấu tạo
đơ
đơ
n giản
n 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 c
- Co c
ơ
ơ
, vận
, vận
đ
đ
ộng
ộng


- 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
+ ATP
đư
đư
ợc tạo nên
ợc 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.

f.
ư
ư
1
1
: Ng
: Ng
ư
ư
ng tụ acetylCoA và oxaloacetat tạo citrat.
ng tụ acetylCoA và oxaloacetat tạo citrat.
f.
f.
ư
ư
2: Đồng phân hoá citrat thành isocitrat.
2: Đồng phân hoá citrat thành isocitrat.
f.
f.
ư
ư
3
3
: Khử carboxyl lần 1: Tạo
: Khử carboxyl lần 1: Tạo
α
α
-cetoglutarat (
-cetoglutarat (
α

α
- CG), NADH
- CG), NADH
2
2
f.
f.
ư
ư
4
4
: Khử CO
: Khử CO
2
2
-Oxy hóa
-Oxy hóa
α
α
-cetoglutarat tạo succinylCoA, NADH
-cetoglutarat tạo succinylCoA, NADH
2
2


f.
f.
ư
ư
5

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

2
.
.
S
S
ơ
ơ


đ
đ
ồ
ồ
->
->


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

6: 1 FADH
2
2
Chu trình
krebs
2.2 Tổng quát
2.2 Tổng quát
1. Có 2 f.
1. Có 2 f.
ư
ư
ứng ko thuận nghịch là (
ứng ko thuận nghịch là (
1
1
) và (
) và (
4
4
).
).
2. Về n
2. Về n
ă
ă
ng l
ng l
ư
ư
ợng:

ợng:
+f.
+f.
ư
ư
tổng quát của vòng Krebs:
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.
(f.
ư
ư
3,4,8): qua HHTB (

3,4,8): qua HHTB (
X
X
3)-> 9 ATP
3)-> 9 ATP


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


1 GTP (f.
1 GTP (f.
ư
ư
5): 1 ATP
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
đư
đư
ờng chung cuối cùng của sự thoái biến các chất G, L, P.
ờng 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.
ở tổ chức (từ 2 f.
ư
ư
3 và 4).
3 và 4).
+ Tạo ra phần lớn ATP cho c
+ Tạo ra phần lớn ATP cho c
ơ
ơ
thể (12 ATP ).
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- c
. Thể hiện sự tiến hóa- c
ơ
ơ
thể tích lũy và sử dụng NL 1
thể tích lũy và sử dụng NL 1
cách hiệu quả, các c
cách hiệu quả, các c
ơ
ơ
thể kỵ khí ko có Krebs, Hồng cầu cũng
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.
C
C
ơ
ơ
chất (SH
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
nhất
đ
đ

ịnh, tạo thành chuỗi vận chuyển.
ịnh, 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
Là con
đư
đư
ờng chung CC của
ờng chung CC của
thoái biến
thoái biến
các chất G, P, L
các chất G, P, L
tạo CoE khử
tạo CoE khử
đ
đ

ể chuyển H
ể chuyển H
+
+
, e- vào chuỗi tạo H
, e- vào chuỗi tạo H
2
2
O và ATP.
O và ATP.
2. Là n
2. Là n
ơ
ơ
i tạo n
i tạo n
ă
ă
ng l
ng l
ư
ư
ợng chủ yếu với hiệu xuất cao ( 40%)/ ái khí.
ợng chủ yếu với hiệu xuất cao ( 40%)/ ái khí.
3. Thể hiện sự
3. Thể hiện sự
đ
đ
ốt cháy chậm: NL giải phóng tích luỹ d
ốt cháy chậm: NL giải phóng tích luỹ d

ư
ư
ới dạng ATP.
ới 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
tách ra từ [S] gắn vào LTPP rồi mới
đ
đ
ến NAD+. Theo s
ến NAD+. Theo s
ơ
ơ

đ
đ
ồ:
ồ:


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

2
2


(S)
(S)
+
+
Chuỗi trung bình
Chuỗi trung bình
(nh
(nh
ư
ư
trên): tạo ra 3 ATP.
trên): tạo ra 3 ATP.
+
+
Chuỗi ngắn
Chuỗi ngắn
: tạo ra 2 ATP.
: tạo ra 2 ATP.
“
“
O” AB, Hydro v.c thẳng
O” AB, Hydro v.c thẳng
đ
đ
ến FAD: S
ến 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.
với f.
ư
ư
phosphoryl hoá ADP = ATP. Nhờ sự ghép cặp
phosphoryl hoá ADP = ATP. Nhờ sự ghép cặp
này, n
này, n
ă
ă
ng l
ng l
ư
ư
ợng giải phóng ở chuỗi hô hấp (một phần)
ợng giải phóng ở chuỗi hô hấp (một phần)
đư
đư
ợc tích luỹ d
ợc tích luỹ d
ư
ư
ới dạng ATP
ới dạng ATP
- Khi chênh lệch thế n
- Khi chênh lệch thế n
ă
ă
ng giữa 2 cặp O - K

ng giữa 2 cặp O - K
≈
≈
0,25v sẽ
0,25v sẽ
đ
đ
ủ
ủ
đ
đ
ể tổng hợp 1 ATP từ ADP và Pi
ể tổng hợp 1 ATP từ ADP và Pi