Chuyển hóa năng lượng ôn nội trú

Chu trình Krebs (TCA)
Trong q trình thối hóa các chất đại phân tử ( glucid, lipid, protid) có những con đường đặc trưng riêng
nhưng sản phẩm chung là các đơn vị 2 Carbon ( C ) là acetyl sẽ đi vào chu trinh acid citric, acetyl gắn với
CoemzymA ( dạng hoạt hóa của acetyl), (Thối hóa là oxi hóa) vào q trình oxi hóa sẽ giải phóng thành 2
C02 từ 2C ban đầu (2 vào – 2 ra, C mất hết), 4 cặp H+ tạo ra vào con đường vận chuyển điện tử, năng
lượng ATP


1) 2C ( sp thối hóa của các đại phân tử lipid, glucid, … là acetyl) sẽ kết hợp với 4C (sản phẩm cuối
của chu trình trước là oxaloacetate hay gọi acid oxaloacetic) tạo thành citrate (hay gọi là acid
citric) thông qua emzyme citrat synthase ( lắp 2C mới vào 4C cũ) vì sản phẩm đầu tiên của chu
trình là acid citric nên gọi chu trình này là chu trinh acid citric ( phẩn tử có 3 gốc carboxyl = gọi là
tricarboxyl)
2) Quá trình đồng phân: -OH di chuyển ( ở giữa ra rìa bên) tạo đồng phân iso qua emzyme aconitase
3) Isoci được oxi hóa thành alpha-ketoglutarate: q trình này hidro của –OH ra gắn với NAD+ thành
NADH và H+, chỗ cũ của -OH thành ceton ở vị trí C alpha bởi E. isocitrate dehydrogenase (DH)
vậy gồm 2 phản ứng thành phẩn: oxi hóa – khử là H đỉ ra gắn với NAD+ , phản ứng tách C ( khử
Carboxyl) ra tạo CO2 ( lúc đầu vào 2C, giờ ra 1C)
4) 3 phản ứng:
Alpha- keto tiếp tục vào phản ứng oxi hóa khử khác dưới tác dụng của E (4) điện tử cũng ra ngoài
gắn với NAD+ thành NADH và cũng tách ra 1 CO2 (giống 3)
CoA- SH đi vào thành Succinyl- CoA ( giờ là 2 vào – 2 ra còn 4C)
5) E (5) sẽ tạo ra acid succinic (succinate ) và CoA-SH tách ra (mà liên kết của CoA-SH rất giàu năng
lượng nên phản ứng này tạo ra năng lượng) ( mặc dù tên E là succinyl- CoA synthetase nhưng sản
phẩm lại là succinate (đáng lẽ phải là succinyl-Co A) có vẻ là chiều ngược lại là do E là phản ứng 2
chiều)
6) Là phản OXH-K: succinate được OXH thành Fumarate bởi E (6), điện tử đi chung với H biến
FAD thành FADH2
7) Là phản ứng gắn nước: Fumarate + H20 -> malate bởi E (7)
8) Là phản ứng OXH- K: malate được OXH thành Oxaloacetate và tạo NADH bởi E (8)
Tóm lại: chủ trình có 8 bước, 2C vào – 2C ra là quá trình đốt cháy nhưng khơng có 02 tham gia

trực tiếp (gắn trực tiếp C) mà bản chất phản ứng khử Carboxyl, 2C mới ban đầu không ra trực tiếp
ngay liền mà C cũ ra trước tạo C02. Chu trình có 8 bước coi như có 8 phản ứng thì 4 bước là
OXH-K là 3, 4, 6, 8 ( các phản ứng OXH là liên quan tới năng lượng) sẽ tạo ra NADH ( chất nhận
điện tử chung ) hay FADH2 có H ở dạng gắn với điện tử ( 1 điện tử là nguyên tử Hidro, 2 điện tử


là ion hidric) ( Chu trình acid citric là bên trong ty thể cụ thể là trong chất nền ti thể( giữa màng
ngồi và màng trong có khoang gian màng, phía trong màng trong là chất nền, riêng phản ứng 6
gắn lên màng trong), 1 NADH sẽ đi vào chuỗi vận chuyển điện tử cho 2,5 ATP, 1 FADH2 sẽ được
1,5 ATP => 3 NADH + 1FADH2 + 1 ATP/ GTP có sẵn = 10 ATP nếu mọi thứ đều thuận lợi).
Thực ra con đường trực tiếp nội tại của chu trình chỉ có bước 5 là tạo năng lượng trực tiếp ( ATP/
GTP) còn NADH, FADH2 phải tiếp vận chuyển điện tử mới tạo đc năng lượng. 02 không hiện diện
trong 8 bước nhưng chu trình này là chu trình hiếu khí là cần 02 vì chu trình này quay được phải có
nguyên liệu là NAD+, FAD mà những phân tử ko di chuyển qua màng trong ti thể dễ được nên sẽ
cạn để chu trình được tiếp tục phải có NAD+ , FAD mới mà muốn vậy phải tái tạo NAD, FAD thì
điện tử H phải được cung cấp cho chuỗi điện tử mà chuỗi vận chuyển điện tử cuối cùng đến 02 thì
mới trọn vẹn nếu k có 02 thì chuỗi sẽ chấm dứt => phải có 02. (yếm khí chu trình ko xảy ra). Mặc
dù có 8 emzyme trong chu trình nhưng ko tách rời riêng rẽ mà chúng cùng 1 phức hợp phối hợp
với nhau để quá trình phản ứng xảy ra hiệu quả)

2C vào, 2C ra

4 căp H rời khỏi chu trình, tham gia tạo 3NADH, 1FADH2 ( 4 cawjo H tương đương 4 cặp điện tử vì H
chứa điện tử)

Tạo GTP/ATP ( tương đương nhau về mặt nặng lượng) là sp của phản ứng số 5


2C vào khác 2 C ra ( trên )

Succunate DH của phức hợp 2 của phương trình 6 là gắn màng


Chu trinh nằm trong chuỗi các phản ứng thối hóa (các đại phân tuwe -> 2C) , nhưng chu trình này khơng
đơn thuần liên quan tới thối mà cịn là tiền chấ tổng hợp lên nhiều loại chất khác nhau trong cơ thể.
VD: citrate liên quan động học chất béo, alpha- ketoglutarat tham gia tổng hợp aa, baze nito purine,
succinyl- CoA tổng hợp Porphyrin (trong hemoglobin) , oxaloacetate cũng tham gia tổng hợp aa, tân tạo
Glucose, arpartat tổng hợp aa, baze nito pyrimidin


Điều hịa chu trình mạnh hay yếu dựa vào 1 số vị trí:
1) Pyruvate DH ( chuyển hóa glucid) chuyển pyruvate ( sp của glucid) thành acetyl- CoA trong môi
trường hiếu khí => điều hóa hình thành acetyl-CoA: khi cơ thể nhiều năng lượng, nhiều chất
Acetyl-CoA, nhiều NADH hay nhiều chất béo emzyme sẽ bị ức chế
2) Điều hòa trong chu trình: emzyme 1, 3, 4.
Nhìn chung khi năng lượng nhiều các E bị ức chế, thiếu sẽ được kích hoạt


Chu trình krebs tạo NADH, FADH2 sẽ cung cấp cho chuỗi điện tử (4 phức hợp đều nằm ở màng trong ti
thể), các điện tử giàu năng lượng NADHsẽ di chuyển qua phức hợp 1, 3, 4 đến 02 tạo ra nước , FADH2
qua phức hợp 2, 3, 4 đến 02 tạo nước. trong quá trình điện tử di chuyện sẽ hinh thành gradient proton
(hidro) từ trong chất nên được đưa ra ngoài qua gian màng và càng lúc sẽ càng nhiều sẽ tạo ra gradient
proton ( nồng độ + điện tích => sức proton động) có kệnh để Hidro quay vào lại chất nền là ATP synthase
tạo năng lượng ATP từ ADP + P
Các phản ứng trong chuỗi điện tử là phản ứng OXH-K, và phosphorin hóa tạo ATP => phosphorin hóaOXH


Proterin, coenzyme có tổ chức cao ( di chuyển theo thứ tự), phức tạp ( do là các phức hợp ko phải riêng lẻ)
là các phức hợp 1, 2,3,4 cuối cùng điện tử đến 02

Phần tử gồm 2 nicotinamid ( là vitamin nhóm B) và 2 adenin. Dạng NAD+ là dạng OXH, nhận 1 cặp điện
tử thành NADH ( bị khử do chứa điện tử rồi ). Trong chuỗi điện tử ở ti thể đi vào là dạng NAD thành
NADH, còn NADP xảy ra ở các phản ứng khác ( đưa điện tử trực tiếp vào phản ứng tổng hợp chứ k đưa
vào chuỗi điện tử )


1 số truownngf hợp chỉ có FMN thì vẫn có thể cho và nhận điện tử
Đối với FAD, FMN nhận qua lần lượt từng điện tử ( khác NAD nhân 2 điện tử cùng lúc ) => FADH,
FMNH => FADH2, FMNH2


NAD thì gắn lỏng lẻo hơn nên k bị ảnh hưởng bởi protein xung quanh nên thế khử giống nhau , FAD FMN
gắn chặt với flavopro nên sẽ tương tác với protein khiến thế khử thay đổi (=> với mỗi loại protein thế khử
sẽ khác)
FAD,FMN, NAD đều là những Coenzyme nên ko nằm trơ trụi mà nằm trong những phân tử protein ( tức
phân tử enzyme) nào đó

Sau khi thu gom điện tử sẽ đưa về màng trong ti thể, màng trong này có những phức hợp và những q
trình tham gia vào chuỗi điện tử trên màng gọi là những chấn vận chuyển điện tử gắn màng


Ko cần đi sâu hơn

Ubiquinon (Q) có 10 nhóm isopren + 1 vòng nên còn gọi là Q10 nhận mỗi lần 1 điện tử -> QH -> QH2
Là các phân tử nhỏ, kị nước nên nằm ở màng trong ti thể và di chuyển dễ


Là những chất có màu trong tế bào bản chất là protein
Sắt trong cytochrom cũng liên kết mạnh mẽ với protein nên thế khử sẽ khác nhau

Cytochrom có protein + hem ( sắt nằm trong hem


Là phân tử protein chứa sắt và lưu huỳnh ( ko cần đi sâu)
Lưu huỳnh thường nằm trong cystein dạng hữu cơ hoặc có thể là tự do ( vơ cơ)


Cytochrom, protein Fe-S, Q10 cũng như FMN ,… sẽ kết hợp lại thành các phức hợp 1 -4 là các siêu phân
tử ( do gồm nhiều phân tử nên gọi là siêu), mỗi phức hợp xúc tác riêng biệt có thự tự nên gọi là có tổ chức
cao
Riêng ATP synthase gọi là phức hợp 5 nhưng ko phải là phức hợp vận chuyển chuỗi điện tử , nó là phức
hợp tổng hợp ATP
Thế khử là khuynh hướng bị khử ( bị khử là nhận điện tử), tức tăng thế khử là tăng khuynh hướng nhận
điện tử (điện tử di chuyển về nó)

Trục tung (trái) là thế khử trên là thấp, dưới là cao. Thế khử của NADH NAD+ khoảng 0,32V , đến
coEmzyme Q rồi tới Cyt c rồi cuối cùng là 02 thế khử càng lúc càng tăng.
Phức hợp 2 là emzyme số 6 trong chu trình acid nitric biến succunate thành fumarat thế khử khoảng 0,2V


Thế khử 02 khoảng 0,82V ( thế khử cao nhất và nhân điện tử cuối cùng) nên bắt buộc chu trinh acid nitric
phải có 02 mới xảy ra trọn vẹn được sẽ khơng có năng lượng ( não, cơ quan bị ảnh hưởng )



Phức hợp 1: giống cánh tay, 1 phía bám vào màng trong ti thể , 1phía đưa vào chất nền thu nhận điện tử từ
NADH : điện tử di chuyển qua FMN, Fe- S đến CoEmzyme Q thành QH2
Phức hợp1 tương đối lớn, mạnh nên khi điện tử di chuyển qua phức hợp 1 tới Q sẽ đưa 4 proton từ chất nền
ra khoảng gian màng

Phức hợp 2 (enzyme số 6 của chu trình acid ctric) nhỏ hơn: FAD nhận điện tử -> Fe-S tới Q. Vì nhỏ và
yếu nên ko có proton đi qua mà điện tử cuối cùng tới Q
Có 1 số con đường chuyển hóa khác na ná giống phức hợp 2 nhưng ko phải phức hợp 2: giống ở chỗ tạo
FADH2 và cũng tới Q (đó chính là phản ứng XOH acid béo : điện tử sẽ từ Acetyl-CoA acid béo qua phản
ứng OXH –K vào FAD ( tạo FADH2) -> Fe-S -> cuối cùng cũng tới Q. Hoặc quá trình khác là OXH
Glycerol - -3 phosphat (qua Emzyme Glycerol 3 phosphat DH) điện tử vào FAD tạo FADH2 rồi điện tử
tới Q) các phản ứng này cũng không cho proton qua màng


Phức hợp 2 nói trên hìn trên