Chương 2
Chuyển hóa,
oxi hóa sinh học,
chu trình acid citric
1
Nội dung
Chuyển hóa các chất
Oxy hóa sinh học
Chu trình acid citric
2
1. CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT
3
Đại cương
Là quá trình đặc trưng
của sự sống sinh vật
Chuyển hóa các chất là
tất cả các q trình hóa
học xảy ra trong cơ thể
từ khi thức ăn được
đưa vào đến khi chất
cặn bã được thải ra
ngồi
Đồng hóa và dị hóa
4
Các con đường chuyển hóa
Đồng hóa (Anabolic/biosynthesis)
phân tử hữu cơ thức ăn → đại phân tử
cần năng lượng
5
Các con đường chuyển hóa
Đồng hóa (Anabolic/biosynthesis)
gồm 3 giai đoạn:
• Tiêu hóa: thủy phân các đại phân tử hữu cơ thức ăn
thành các đơn vị cấu tạo nhờ các enzyme thủy phân
trong hệ tiêu hóa
• Hấp thu: sản phẩm tiêu hóa được hấp thu qua niêm
mạc ruột non vào máu
• Tổng hợp: sản phẩm đến các mơ và được tế bào sử
dụng tổng hợp các đại phân tử
6
Các con đường chuyển hóa
Đồng hóa
Cơ thể sử dụng các đại phân
tử để:
• Xây dựng tế bào và mơ (protein,
polysaccarid tạp, phospholipid)
• Sử dụng cho các hoạt động
sống (enzyme, acid nucleic, các
protein chức năng)
• Dự trữ (glycogen, triglycerid)
7
Các con đường chuyển hóa
Dị hóa
(catabolic/degradation)
q trình thối hóa các
đại phân tử hữu cơ →
sp trung gian và các
chất cặn bã
Gồm các PƯ oxy hóa
khử, thủy phân, vận
chuyển, tách nhóm…
kèm theo giải phóng
năng lượng dạng nhiệt
(50%) và ATP (50%)
8
Các con đường chuyển hóa
Dị hóa (catabolic/degradation)
Năng lượng ATP được sử dụng:
• Cơng cơ học: co duỗi
• Cơng thẩm thấu: vận chuyển tích cực
• Cơng hóa học: tổng hợp các chất
9
2. OXY HÓA SINH HỌC
10
Oxy hóa sinh học
Về mặt hóa học
Sự oxy hóa là sự mất đi các điện tử
Sự khử là sự nhận điện tử
Sự oxy hóa sinh học
(sự hơ hấp tế bào)
sự oxy hóa các chất hữu cơ trong tế bào
11
Phản ứng oxy hóa khử
q trình trao đổi điện tử
chất oxy hóa là chất có thể nhận điện tử
chất khử là chất có khả năng cho điện tử
Fe2+ + Cu2+ ⇌ Fe3+ + Cu+
(1) Fe2+ ⇌ Fe3+ + e(2) Cu2+ + e- ⇌ Cu+
12
Thế năng oxi hóa khử
Phương trình Nernst
E = E0 +
RT
nF
[Ox]
ln
[Kh]
E: thế năng oxy hóa khử
E0: thế năng oxy hóa khử chuẩn
R: hằng số khí lý tưởng
T: nhiệt độ tuyệt đối
n: số điện tử di chuyển
F: hằng số Faraday
[Ox]: nồng độ dạng oxy hóa trong dung dịch
[Kh]: nồng độ dạng khử trong dung dịch
Khi [Ox]/[Kh] = 1 hay [Ox]=[Kh] thì E = E0
Điều kiện chuẩn là [Ox] = [Kh]
13
Thế năng oxi hóa khử
E = E0 +
RT
nF
[Ox]
ln
[Kh]
Thế năng oxy hóa khử (E)
Biểu hiện khả năng cho nhận điện tử (e) của hệ
thống
Hệ thống có E thấp (nồng độ chất khử lớn) dễ
cho điện tử
Hệ thống có E cao (nồng độ chất oxy hóa cao)
dễ nhận điện tử
Hydro hay điện tử chuyển từ hệ thống có E
thấp đến hệ thống có E cao
14
Thế năng oxi hóa khử
Khi đo ở điều kiện sinh học pH=7, t=25 oC,
thế năng oxy hóa khử được ký hiệu E’0
∆G0′ = −nF∆E ′ 0
∆G′ 0: biến thiên năng lượng tự do của phản ứng
∆E ′ 0: biến thiên thế năng oxy hóa khử chuẩn
n: số điện tử di chuyển
F: hằng số Faraday
15
Thế năng oxi hóa khử
16
Thế năng oxi hóa khử
17
Thế năng oxi hóa khử
18
Bản chất của sự hơ hấp tế bào
q trình oxy hóa khử xảy ra trong điều kiện
sinh học
tạo CO2 và H2O và giải phóng năng lượng
(ATP)
19
Chuỗi hô hấp tế bào
20
Chuỗi hô hấp tế bào
(I) NADH-CoQ reductase
(II) Succinate-CoQ
reductase
(III) CoQ-cytochrome C
reductase
(IV) Cytochrome C oxidase
21
Chuỗi hô hấp tế bào
Các yếu tố tham gia
Cơ chất cung cấp hydro
Các hydrogenase có coenzyme là NAD+
Các flavoprotein có coenzyme là FMN or FAD
Coenzyme Q (Ubiquinon)
Hệ thống cytocrome
Oxy
22
Chuỗi hô hấp tế bào
23
Chuỗi hô hấp tế bào
24
Chuỗi hô hấp tế bào
Các yếu tố tham gia
Peroxydase
Catalase
Superoxid dismutase
25