báo cáo chuyên đề phosphoryl hóa

PHOSPHORYL HÓA
Người thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thảo
Người hướng dẫn: TS. Võ Văn Toàn
Lớp: Cao học sinh K12
- Nhờ ATP và dưới xúc tác của creatinkinase (ở động vật có
vú) hay argininkinase, ty thể của tế bào cơ có khả năng tạo
thành các liên kết giàu năng lượng thích hợp.
Creatin + ATP Creatinphosphat + ADP
- Trong những trường hợp thiếu oxy và glycolyse không tạo
thành ATP ở cơ, khi đó nhờ adenylatkinase - enzym vận
chuyển phosphat trong cơ - có chức năng ngược với
nucleosidmonophosphatkinase, xúc tác phản ứng cung cấp
ATP có thể diễn ra theo phương trình dưới đây:
2ADP ATP + AMP
1- Photphoryl hóa
- Trong quá trình trao đổi hydratcacbon thì Glucose-6-photphat
là chất then chốt nhất. Con đường phosphoryl hóa tạo thành
glucose-6-photphat :
Glucose + ATP  glucose-6-photphat + ADP
A-R-P~P~P
Glu-6-P
A-R-P~P
Glucose
hexokinase
=> phản ứng không thuận nghịch
- Trên cơ sở khác nhau về mức năng
lượng tự do giữa các liên kết
pyrophosphat trong ATP với liên kết
esterphosphat trong glucose-6-
phosphat mà phương trình phản ứng
tiếp tục tạo thành glucose-6-

phosphat (sơ đồ bên)
1- Photphoryl hóa
Glucose-6-Photphat có thể tham gia vào các quá trình trao
đổi hydrocarbon khác nhau:
Tinh bột
Glucose -1-
phosphat
Glucose
Glucose + ATP Glucose-6-
phosphat
Oxy hóa trực tiếp
Glucose
Fructose -6-phosphat
Glycolyse
1- Photphoryl hóa
Quang hợp ở cây xanh

Diệp lục hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời

Năng lượng được dự trữ trong các phân tử sắc tố dưới dạng năng lượng
kích thích và tiếp theo là sự di trú năng lượng vào trong trung tâm phản
ứng, là một phân tử diệp lục đặc biệt.
e
–
Phân tử diệp lục ở
trung tâm phản ứng
này, sau khi nhận
năng lượng sẽ trở
nên bị kích thích và
trở thành chất cho

điện tử, nhường
điện tử cho chất
nhận electron đầu
tiên tham gia vào
quá trình quang
phosphoryl hóa.
Tuy nhiên, tùy theo diệp lục ở trung tâm phản ứng khác nhau
mà quá trình vận chuyển điện tử có thể đi theo con đường quang
phosphoryl hóa vòng hay không vòng.
Quang Phosphoryl hóa vòng
(Cyclic Photophosphorylation)
E
P700
1
O
Electron
acceptor
Ferredoxin (Fd)
(E
0
= O,43V)
Plastoquinone (P
Q
)
(E
0
= 0,06V)
Plastocyanin
(E
0

= O,365V)
hν
Cytochrome b/f
Photosystem I
2e
-
2e
-
2e
-
2e
-
2e
-
+2H
+
- 0,6
+ 0,43
nADP + nP nATP + nH
2
O

Enzym
→
ν
h
Các phân tử diệp lục, khi hấp thu lượng tử ánh
sáng chuyển thành trạng thái kích thích. Ở trạng
thái kích thích dưới tác dụng của ánh sáng tiếp tục

chlorophyl trở thành chất cho điện tử. Chất nhận
điện tử đầu tiên trong chuỗi phosphoryl hóa là
protein –ferredoxin có chứa sắt. Khi nhận điện tử
thì ferredoxin chuyển thành trạng thái khử:
Ferredoxin-Fe +e- → Ferredoxin-Fe.
có thế năng l à E
0
=-0,435volt
2+
3+

Vì là chất khử mạnh, nên ferredoxin-Fe2+
chuyển điện tử cho chất vận chuyển trung
gian tiếp theo là cytochrom b6, có thế năng
là :
E
0
=-0,060volt và khử cytochrom này. Từ
cytochrom b6, lại được chuyển điện tử cho
cytochrom f, có thế năng là E
0
=+ 0,365volt,
cuối cùng điện tử quay trở lại chlorophyl

Trong quá trình vận chuyển điện tử, có sự
tham gia của các hệ thống enzyme đặc hiệu,
nên hình thành các liên kết phosphoryl giàu
năng lượng ATP mà không có tham gia của
bất kỳ một chất cho hay chất nhận điện tử
nào khác.


Đó là nét đặc trưng của quá trình
phosphoryl hóa vòng và có thể trình bày
theo phương trình tổng quát:
nADP +n P→ n ATP +n H
2
O

Quá trình phosphoryl hóa vòng không đủ
thỏa mãn năng lượng để khử CO
2
cho nên
trong quang hợp còn có thể có quá trình
khác bổ sung, đó là qúa trình phosphoryl
hóa không vòng để cung cấp ATP và
NADPH cho đồng hóa CO
2

Quang Phosphoryl hóa không vòng
(Noncyclic Photophosphorylation)
H
2
O + ADP + P +2NADP
+
ATP +2NADPH + ½ O
2

Enzym
→
ν

h
Quang phosphoryl hóa không có tính chu kỳ:

Con đường không vòng ( vòng hở hay vòng
không khép kín) thực hiện bởi hệ sắc tố
sóng ngắn và cả sóng dài, bao gồm
clorophin a có cực đại hấp thụ ở bước sóng
λ< 680nm và các sắc tố phụ khác

P
680
là trung tâm phản ứng của phản ứng
sáng II. Chất nhận điện tử đầu tiên của
PSII là C
550
(một chất cho đến nay cũng chưa
xác định chắc chắn).
Thành phần của chu trình truyền điện tử ở
đây là plastoquinon, plastoxyanin, xitocrom
f rồi đến P
700
của PSI mà không trở về P
680

để khép kín chu trình. Điện tử bù lại cho
P
680
được lấy từ H
2

O qua quá trình quang
phân ly nước để giải phóng O
2
và e, cũng
như H


Vì vậy, kết quả của chu trình truyền điện tử
không vòng này là sự hình thành không
những ATP mà còn giải phóng O2 và hình
thành sản phẩm khử NADPH2.
+

Các sản phẩm của quá trình quang
phosphoryl hóa không vòng là ATP, NADPH
và oxy, do đó có thể viết phương trình tổng
quát như sau:
2H
2
O+ 2ADP + 2 P + 2NADP+→ 2ATP +
2NADPH +O
2
.
Hiệu quả năng lượng của quá trình
1. Quá trình Quang Phosphoryl hóa vòng:
Trong quá trình này cứ trung bình 4 photon
ánh sáng đỏ thì vận chuyển được 4 điện tử và
tạo được từ 2 đến 4 ATP (1 ATP =9kcal). Một
photon ánh sáng đỏ có năng lượng là 42 Kcal,
hiệu suất năng lượng tối đa có thể có của quá

trình này là:
(9x4/42x4)x100% = 22%
Hiệu quả năng lượng của quang phosphoryl
hóa không vòng cao hơn so với quang
phosphoryl hóa vòng

2. Quá trình quang phosphoryl hóa không vòng:

Kết quả của quá trình quang Phosphoryl
hóa không vòng là một phần quang năng bị biến
đổi được dùng vào việc tạo thành ATP, phần
còn lại được dùng để tạo NADPH-H (=52 Kcal)
và giải phóng O2.

Tỷ lệ foton: điện tử: NADPH-H:ATP là
4:2:1:1. Như vậy hiệu suất năng lượng của quá
trình này là:

[(52+9)/168]x 100% = 36%.
Sự khác nhau giữa hai quá trình quang Phosphoryl hóa
1. Quang Phosphoryl hóa vòng (Cyclic
photophosphorylation)

Điện tử được vận chuyển quay vòng (e
-
run in a
cycle)

Phosphoryl hóa ADP thành ATP bằng con đường
hóa thẩm thấu. (photophosphorylation of ADP to

make ATP) by chemiosmosis

Không tạo thành carbonhydrat (No carbohydrate
made)

Chỉ sử dụng P700. (Uses only P700)
2. Quang phosphoryl hóa không vòng
(Noncyclic photophosphorylation)

Điện tử được chuyển hóa từ sự phân ly nước.
(e
-
derived from splitting of water)

Giải phóng ra Oxy phân tử (Releases
molecular oxygen)

Tạo ATP. (Makes ATP)

Tạo Carbonhydrat là NADPH (chất nhận e
cuối cùng) để tham gia vào chu trình Calvin.
(Makes carbohydrate b/c NADPH (terminal e
-

acceptor) passes to the Calvin Cycle)

Sử dụng P700 và P680. (Uses P700 and P680)