CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT, OXY HÓA SINH HỌC, CHU TRÌNH ACID CITRIC (HÓA SINH SLIDE) (chữ biến dạng do slide dùng Font VNI-Times, tải về xem bình thường)

CHUYỂN HĨA CÁC CHẤT,
OXY HĨA SINH HỌC, CHU
TRÌNH ACID CITRIC


MỤC TIÊU
1. Trình bày được những khái niệm về
chuyển hóa các chất và chuyển hóa
trung gian, quá trình đồng hóa và dị hóa,
một số đặc điểm của chuyển hóa trung
gian.
2. Trình bày được các phương pháp nghiên
cứu quá trình chuyển hóa.
3. Trình bày được những khái niệm về phản
ứng oxy hoá- khử, sự phosphoryl hoá và
sự khử phosphoryl, các loại liên kết
phosphat giàu năng lượng và hệ thống
ATP-ADP.
4. Trình bày được bản chất và diễn tiến


1- CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT
Chuyển hóa các chất và chuyển hóa
trung gian
- Chuyển hoá các chất : các quá trình
hoá học xảy ra trong cơ thể từ khi thức
ăn được đưa vào đến khi chất cặn bã
được thải ra ngoài môi trường (quá
trình trao đổi chất)
- Chuyển hoá trung gian : gồm các phản
ứng và quá trình hoá học xảy ra trong

tế bào
- Các chất trung gian được gọi là các
chất chuyển hoá hay sản phẩm chuyển
hoá


Theo đặc điểm chuyển hoá:
- Sinh vật tự dưỡng (thực vật) : tổng hợp
được glucid, lipid, protid đặc hiệu từ CO 2,
H2O, muối khoáng chứa Nitơ và năng
lượng mặt trời (quang hợp)
-Sinh vật dị dưỡng (động vật và
người) :
+ hấp thu các chất (glucid, lipid, protid…)
từ các sinh vật tự dưỡng để tổng hợp
nên những phân tử glucid, lipid, protid
đặc hiệu của mình
+ thoái hoá các phân tử đặc hiệu
thành các sản phẩm chuyển hoá, các
chất thải như CO2, H2O và năng lượng cho
cơ thể sử dụng


Q
Quang
hợp

Glucid
Lipid
Protid

Thức
ăn
Động
vật
và
người

Thực
vật

CO2
H2O,
chất
cặn
bã

Q


Quá trình đồng hóa:
Quá trình biến các phân tử hữu cơ thức
ăn (glucid, lipid, protid) có nguồn gốc
khác nhau (thực vật, động vật, vi sinh
vật) thành các phân tử hữu cơ (glucid,
lipid, protid) đặc hiệu của cơ thể.


Gồm 3 bước :
-Tiêu hoá : thủy phân các đại phân tử

(tinh bột, protein…) đặc hiệu của thức ăn
thành các đơn vị cấu tạo không có tính
đặc hiệu ( glucose, acid amin…)
- Hấp thu : sản phẩm tiêu hoá cuối cùng
được hấp thu qua niêm mạc ruột non vào
máu (quá trình vật lý và hoá học)
- Tổng hợp: các sản phẩm hấp thu được
máu đưa đến các mô và được tế bào sử
dụng để tổng hợp các đại phân tử có
tính đặc hiệu của cơ thể
Xây dựng tế bào và mô (protein,
polysaccarid tạp,
phospholipid)
Dự trữ (glycogen, triglycerid)


Quá trình dị hóa:
Quá trình phân giải các đại phân tử
hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng thải
ra ngoài.
có sự giải phóng năng lượng
50% năng lượng ở dạng nhiệt năng
(thân nhiệt)
50% năng lượng được tích trữ dưới
dạng ATP (công
cơ học, công thẩm
thấu, công hoá học)
+ Công cơ học : co duỗi cơ
+ Công thẩm thấu : vận chuyển tích cực
các chất qua màng tế bào , chống lại

gradient nồng độ


Như vậy 2 quá trình đồng hóa và dị
hóa là 2 quá trình ngược nhau, nhưng lại
thống nhất trong 1 cơ thể, trong mỗi tế
bào
Phản ứng liên hợp
- Phản ứng tổng hợp : cần năng lượng
- Phản ứng thoái hoá : giải phóng
năng lượng
- Phản ứng liên hợp = ghép cặp hai
phản ứng tổng hợp và thoái hoá
Ví dụ : phản ứng tổng hợp glucose 6
phosphat cần 3,3 Kcal xảy ra được khi
ghép với phản ứng thủy phân ATP giải
phóng 7,3 Kcal


Ba giai đoạn về chuyển hoá trung gian
Glucid, Lipid, Protid thoái hoá theo ba giai
đoạn ;
- Giai đoạn 1 :
Phân tử lớn
các đơn vị cấu tạo
tương ứng (glucose, acid amin, acid béo…)
- Giai đoạn 2 :
các đơn vị cấu tạo
trung gian

các chất

Acetyl CoA
- Giai đoạn 3 :
Acetyl CoA

chu trình Krebs

CO2


- CO2 được tạo thành do sự khử carboxyl
- Nước được tạo thành do sự tách và
vận chuyển từng cặp nguyên tử hydro
qua chuỗi hộ hấp tế bào tới oxy thở
vào
- Chuỗi hô hấp tế bào liên hợp với sự
phosphoryl hoá (gắn phosphat vào ADP tạo
thành ATP) = sự phosphoryl- oxy hoá
Quá trình tổng hợp : 3 giai đoạn
- Bắt đầu từ một số tiền chất của chu
trình krebs
- Ngược lại con đường thoái hoá


Các phương pháp nghiên cứu quá trình
chuyển hóa:
1-Phân tích những sản phẩm cuối cùng
của chuyển hóa các chất:
+ nhận biết được một phần quá trình

chuyển hoá trong cơ thể
+ những rối loạn về chuyển hoá các chất
(góp phần vào việc chẩn đoán, phòng
và chữa bệnh)
Ví dụ :
- Phát hiện CO2 ở cơ thể động vật : xác
định nó là sản phẩm thoái hoá cuối
cùng của glucid ở động vật
- Đưa một số acid amin ( Alanin, Glutamat…)


2- Dùng cơ quan tách rời, lát cắt mô
+ Cơ quan tách rời (ví dụ gan, thận):
Phân tích thành phần hoá học của dịch
ra khỏi cơ quan
Tiền chất đã được biến đổi như thế
nào ở cơ quan đó
Ví dụ : nhờ phương pháp này đã xác
định được gan là nơi tạo thể ceton, urê
chuyển một số acid amin thành glucose
+ Lát cắt tươi (Warburg 1920) :
- Cắt mô động vật thành lát cắt
mõng (dưới 0,4 mm), trong đó đa số các
tế bào còn nguyên vẹn


- Nhờ đó nghiên cứu sự chuyển hoá của
các chất trong một số điều kiện nhất
định
Ví dụ : nghiên cứu việc sản xuất acid

lactic từ glucose trong điều kiện yếm khí,
nghiên cứu chu trình Krebs, chu trình urê
3- Phương pháp dùng áp kế:
Người ta đo tốc độ hấp thu oxy bởi lát
cắt nhờ áp kế Warburg
4- Phương pháp dùng quang phổ kế:
Đo sự hấp thụ của một dung dịch với
một độ dài sóng nhất định.


5- Phương pháp dùng hệ thống vô bào
+ Dùng máy đồng thể hoá nghiền mô
khiến các tế bào bị vỡ, ly tâm lấy
bào dịch
Buchner (1897) dùng dịch chiết vô bào
của nấm men xúc tác sự lên men rượu
từ glucose
+ Nghiền nhẹ nhàng mô / dd saccarose
đẳng trương (0,25M) làm màng tế bào
vỡ, nhưng các bào quan (nhân, ty thể,
lysosome, ribosome…) còn nguyên vẹn
và có thể phân lập nhờ siêu ly tâm
phân tách
ng dụng nghiên cứu cơ chế sinh tổng
hợp protein và vai trò của ribosom


6- Phương pháp dùng các chất đồng vị:
+ Đánh dấu chất định nghiên cứu bằng
cách thay nguyên tử của nguyên tố

thường bằng nguyên tử của chất đồng
vị
+ Theo dõi chuyển hóa của chất được
đánh dấu bằng cách tìm chất đồng vị
trong các sản phẩm (xác định đồng vị
nặng bằng khối phổ, đồng vị phóng xạ
bằng máy đếm)
Ví dụ : nhờ đánh dấu carbon của acetat
bằng đồng vị 14C người ta có thể kết
luận acetat là tiền chất chung của glucid,
protid,lipid
+ Độ nhạy pp cao : phát hiện tới 10 –17 g


7- Dựa vào các khiếm khuyết di truyền
Thể đột biến mất gen chỉ huy sự sinh
tổng hợp một enzym nhất định
Tích tụ và bài tiết cơ chất của enzym bị
thiếu (bình thường không xuất hiện)
Ví dụ :
+ Sự bài tiết bất thường của acid
homogentisic (trong bệnh alcapton niệu).
+ Sự bài tiết tăng khi nuôi dưỡng bằng
phenylalanin hay tyrosin (không tăng khi
dùng acid amin khác)
+ Kết luận : acid homogentisic là sp
chuyển hóa trung gian của chuyển hóa


Ý nghóa của việc nghiên cứu chuyển

hóa các chất:
- Hiểu rõ các quá trình chuyển hóa
các chất trong cơ thể từ đó có thể
điều khiển hoặc sửa đổi chúng
-Theo dõi được ảnh hưởng của các
dược phẫm và những chất khác tác
động lên các quá trình chuyển hóa
trong cơ thể
- Phục vụ cho công tác phòng và chữa
bệnh


2. OXY HÓA SINH HỌC
2.1- Phản ứng oxy hóa-khử
Định nghóa :
- Là phản ứng trong đó có sự cho và
nhận điện tử hay có sự thay đổi số oxy
hóa, có thể kèm theo hay không sự mất
hoặc nhận hydro hay oxy
-e
Ví dụ :
Fe

+
e

++

Fe

2H
R-CH2OH +2
H

R-CHO

+++

+1/2
O2
-1/2
O2

R-COOH


- Chất oxy hóa là chất có thể nhận
điện tử, chất khử là chất có khả
năng cho điện tử
- Phản ứng oxy hóa- khử là hai phản
ứng ngược nhau, tập hợp chất oxy hóa
và chất khử thành một hệ thống gọi
là hệ thống hay cặp oxy hóa- khử (Fe+
+
/Fe+++ ; RCOOH/RCHO…)
E:thế năng Oxy hóa-khử
Thế năng oxy hóa-khử
(volt)

Được tính theo công thức

sau:
n: số điện tử di chuyển
E = Eo + RT Ln [Ox]
R: hằng số khí lý tưởng
nF

[Kh]

Khi [Ox] / [Kh] = 1
Thì E = Eo

T: nhiệt độ tuyệt đối
F: hằng số Faraday
Eo: thế năng Oxy hóa-khử
chuẩn


- Điều kiện chuẩn là điều kiện [Ox]
= [Kh]
- Thế năng oxy hóa – khử biểu hiện
khả năng cho nhận điện tử của hệ
thống
- Hệ thống có E thấp (nồng độ chất
khử lớn, xu hướng cho điện tử cao)
dễ cho điện tử
- Hệ thống có E cao dễ nhận điện
tử
- Hydro hay điện tử chuyển từ hệ
thống có E thấp đến hệ thống có E
cao

- Mỗi cặp Ox/Kh được xác định bởi một
thế năng oxy hóa-khử chuẩn Eo
- Người ta thường đo ở điều kiện sinh
học pH = 7
và to = 25oC, ký hiệu E’o


Thế năng Ox-Kh của một số cặp OxKh
Hệ thống
H+/ H2
NAD+/ NADH
Lipoate ;Ox/Kh
Acetoacetat/ 3-hydroxybutyrat
Pyruvat/ Lactat
Oxaloacetat/ Malat
Riboflavin (Ox/Kh)
Fumarat/ Succinat
Cytocrom b ; Fe 3+ /Fe 2+
Ubiquinon (Ox/Kh)
Cytocrom c1 Fe 3+ /Fe 2+
Cytocrom a Fe 3+ /Fe 2+
½ O2 / H2O

Eo (volt)
-0,42
-0,32
-0,29
-0,27

-0,19
-0,17
-0,05
+0,03
+0,08
+0,10
+0,22
+0,29
+0,82


Chiều và cân bằng phản ứng Ox-Kh:
- Được xác định bởi E’o của các cặp
- Khi có hai cặp A/AH2 và B/BH2 mà E’o
của A < E’o của B thì thế cân bằng
của phản ứng
AH2 + B

BH2 + A

lệch về bên phải
Ví dụ:
NAD+/NADH.H+ (E’o =-0,32) và FAD/FADH2 (E’o
+
NADH.H+
NAD
=-0,05)
Đi từ trái sang
Phản ứng
FADH2 phải

FAD


Liên hệ giữa biến thiên thế năng
oxy hóa-khử chuẩn ∆E’o và biến thiên
năng lượng tự do ∆Go’ của phản ứng
∆Go’ = -nF ∆E’o