Nang luong sinh hoc

Bộ môn Năng lượng sinh học
Bài kiểm tra
Đề tài: Các phản ứng hoạt hóa
trong sinh tổng hợp
Người hướng dẫn: TS. Võ Văn Toàn
Người thực hiện: Nguyễn thị Vi Na

Các phản ứng hoạt hóa trong
sinh tổng hợp
1- Photphoryl hóa
2- Tạo thành acetyl- CoA
3- Tổng hợp hydratcarbon
4- Tổng hợp lipit
5- Sinh tổng hợp axit amin và protein

- 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
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

- 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
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

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
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

- Acetyl-coenzyme A là dẫn xuất acetyl của
coenzyme A. Nhóm SH của cysteamin là
nhóm chức năng của coenzyme này.
- Acetyl-CoA là một cơ chất quan trọng
nhất của trao đổi chất trung gian. Liên
kết thioester giàu năng lượng, khi thủy
phân liên kết này giải phóng năng
lượng tự do khoảng -26 kj/Mol
- Ngoài ra, phần lớn Acetyl- CoA tham
gia vào hai con đường:
Tích lũy
năng lượng
trong tổng
hợp lipit
Oxy hóa
sản xuất
ATP

Acetyl- CoA
Mức ATP cao
Mức ATP thấp
2- Tạo thành acetyl- CoA
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

Trong cơ thể sống, acetyl-CoA được tào thành từ:
- Axit pyruvic,
- Hoạt hóa axit béo,

- β-oxy hóa axit béo.
a. Quá trình tạo thành acetyl-CoA từ axit pyruvic:
Axit pyruvic trải qua gia đoạn decarboxyl hóa tạo thành acetyl-
CoA:
CH3COCOOH + NAD
+
+ CoASH  CH
3
CO~S.CoA + NADH +

+ H
++
+ CO2
b. Tạo thành acetyl-CoA bằng hoạt hóa axit acetic hoạt
động:
Hoạt hóa axit acetic tự do thành acetyl-CoA nhờ enzyme hoạt
hóa acetat xúc tác và có sự tham gia của ATP:
CH
3
COOH + ATP + CoASH CH
3
CO~S.CoA +AMP + P~P
2- Tạo thành acetyl- CoA
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

- Từ glucose-6-phosphat có thể tham gia vào quá trình sinh tổng
hợp polysaccharide dạng tinh bột (ở thực vật) hay glycogen
(động vật) :
+ Glucose-6-phosphat Glucose-1-phosphat
+ Việc tổng hợp glucose-1,6-diphosphat có thể tiến hành theo 2

con đường sau tùy đối tượng và tùy loại mô:

 Ở nấm men, mô cơ và thực vật:
Glucose-1-phosphat + ATP Glucose-1,6-diphosphat + ADP

 Ở vi khuẩn Escherichia coli và mô cơ:
2Glucose-1-phosphat Glucose-1,6-diphosphat + Glucose
phosphoglucomutase
Mg
2+
Mg
2+
3- Tổng hợp hydratcarbon
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

- Từ Glucose-1-phosphat tổng hợp thành glycogen có thể xảy ra
như sau:
UTP + Glucos-1-phosphat UDP-glucose + P~P
 Sau đó UDP-glucosid tiếp tục liên kết với chuỗi
polysaccharide đang tổng hợp (nhờ enzyme
glycogensynthetase)
=>Trong quá trình trên có sự tiêu hao năng lượng ở dạng UTP.
UTP được tạo thành từ ATP như sau:
UDP + ATP UTP + ADP
Như vậy cứ mỗi lần vận chuyển glucose tiêu hao mất một
phân tử ATP.
- Sự biến đổi tương hỗ giữa Glucose -1,6- diphosphat,
Glucose-1-phosphat và Glucose-6-phosphat quyết định con
đường phân giải hay tổng hợp hydratcarbon.
3- Tổng hợp hydratcarbon

Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

Bên cạnh con đường tổng hợp polysaccharide chung trên thì
tại gan và thận có khả năng tổng hợp glucose hay glycogen
hóa từ lactat, glycerin và các axit amin.
3- Tổng hợp hydratcarbon
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

4- Tổng hợp lipit
4.1- Sinh tổng hợp axit béo:
Trong cơ thể người và
nhiều sinh vật khác có thể
tự tổng hợp axit béo chuỗi
ngắn cũng như chuỗi dài,
ở trong cũng như ở ngoài
ty thể. Nhưng đối với một
số axit béo, đặc biệt là các
axit béo có nhiều nối đôi
như linolic, linolenic, … cơ
thể không thể tự tổng hợp
được, gọi là các axit béo
cần thiết.
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

⇒
Các axit béo thường xuyên được đổi mới. Ở
gan động vật có vú có 3 hệ thống enzyme xúc tác
quá trình sinh tổng hợp axit béo ở những vùng
khác nhau.
4- Tổng hợp lipit

4.1- Sinh tổng hợp axit béo:
* Khi tổng hợp axit béo ngoài ty thể đòi hỏi
ATP và khung carbon. Khung carbon có thể
do acetyl-CoA hay citrat cung cấp.
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp


- Do tính chất bán thấm của màng mà liên kết thioester của acetyl-
CoA không thể thấm trực tiếp qua màng mà phải chuyển hóa thành
acetylcarnitin giàu năng lượng. Phản ứng này được sự xúc tác của
enzyme chuyển nhóm acetylcarnitin là acetylcarnitintranferase và
có thể không tiêu hao năng lượng:
acetyl-CoA + Carnitin Acylcarnitin + CoA.SH
4- Tổng hợp lipit
4.1- Sinh tổng hợp axit béo:
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp

=> Bước tiêu hao năng lượng trong quá trình tổng hợp axit
béo ở ngoài ty thể là bước carboxyl hóa từ acetyl-CoA đến
malonyl-CoA.
Trong quá trình này malonyl-CoA được tạo thành từ sự cố
định một phân tử CO
2
trên một phân tử acetyl-CoA có sự xúc
tác của enzyme biotin-acetyl-CoA-carboxylase.
HCO3- + ATP + acetyl-CoA  ADP + Pi + malonyl-CoA

H
3
C C SCoA

O
CH
2
C SCoA
O
−
OOC
acetyl-CoA
malonyl-CoA

H
3
C C SCoA
O
CH
2
C SCoA
O
−
OOC
acetyl-CoA
malonyl-CoA
ATP + HCO
3
−


ADP + P
i

Acetyl-CoA
Carboxylase
(inhibited by
AMP-Activated
Kinase)

Phản ứng này quyết định tốc độ tổng hợp axit béo nói chung

- Nếu citrat là chất tham gia phản ứng thì nhu cầu năng lượng
để tổng hợp axit béo là gấp đôi.
=> Vì nhu cầu năng lượng từ phản ứng tách citrat (tricarboxylic)
thành acetyl-CoA và oxaloacetat, sau đó là phản ứng chuyển
acetyl-CoA đến malonyl-CoA như trên.
Citrat + CoA.SH + ATP acetyl-S.CoA + Oxalacetat +
ADP + P
4- Tổng hợp lipit
4.1- Sinh tổng hợp axit béo:
* Trong ty thể quá trình tổng hợp axit béo diễn ra ngược với
quá trình β-oxy hóa axit béo Tất cả quá trình đều cần có sự
tham gia của NADPH.
=> ý nghĩa chủ đạo là tiếp tục kéo dài chuỗi axít béo hiện có.
Các phản ứng hoạt hóa trong sinh tổng hợp