Tài liệu CHƯƠNG VIII: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC pptx

TS. ĐỖ HIẾU LIÊM TS. ĐỖ HIẾU LIÊM CHƯƠNG VIII CHƯƠNG VIII NĂNG LƯỢNG SINH HỌC NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC 1.1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1.1. Đại cương 1.1.2. ATP công thức và vai trò sinh học 1.1.3. Sự trao đổi năng lượng sinh học giữa các mononucleotide 2. OXID HOÁ SINH HỌC (CHUỖI HÔ HẤP MÔ BÀO) 1.2.1. Đại cương 1.2.2. Hệ thống enzyme oxidoreductase 1.2.3. Cơ chất của chuỗi hô hấp mô bào 1.2.4. Cơ chế kết hợp tiến trình oxid hóa với phosphoryl hoá 2 1.1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC Biological energy Biological energy 1.1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC Biological energy Biological energy 3 1.1.1. ĐẠI CƯƠNG 1.1.1. ĐẠI CƯƠNG Sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng Sự sống = sinh trưởng và phát dục Dạng năng lượng: nhiệt, điện, quang, hóa SỰ ĐỒNG HOÁ SỰ ĐỒNG HOÁ (Anabolism) (Anabolism) SỰ DỊ HOÁ SỰ DỊ HOÁ (Catabolism) (Catabolism) Phân giải Oxid hoá Phân giải Oxid hoá Tiêu hoá (digestion) + Hấp thu (absorption) + Biến dưỡng (metabolism) SỰ BIẾN DƯỠNG SỰ BIẾN DƯỠNG (Metabolism) (Metabolism) 4 E E TỔNG HỢP PHÂN GIẢI OXID HÓA O 2 (Amino acid)n (Monosaccharide)n Glycerol + acid béo Protein Polysaccharide Triacylglycerol Amino acid Monosaccharide Glycerol + acid béo Protein Polysaccharide Triacylglycerol CO 2 + H 2 O + - Năng lượng sinh học là năng lượng của sự sống (hoá năng) 1.1.2. ATP (Adenosine triphosphate) Liên kết phosphate cao năng = 7.6 Kcal ∼P 5 6 Creatine Creatine Oxidative phosphorylation 1,3 diphosphoglycerate 3 phosphoglycerate SuccinylCoA P ∼ ATP ADP P ∼ Hình 1. CHU TRÌNH ADP/ATP Vai trò sinh học của ATP • là công cụ truyền tải năng lượng SH • là “tiền lẻ” dễ tiêu “ATP là chỉ tệ năng lượng của tế bào” P ∼ Sự co cơ Sự dẫn truyền thần kinh Hoạt hóa cơ chất 1.1.2.1. Nhóm cho phosphate cao năng (1). Creatine phosphate (2). Phosphoryl oxid hóa Creatine Creatine P ∼ Myosin Myosin P ∼ ADP ATP Creatine kinase Myosin ATPase ADP ATP Cho phosphate cao năng Nhận phosphate cao năng 7 S S H 2 NAD + NADH.H + FAD FAD H 2 CoQ CoQ H 2 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Cu + 2Cu 2+ 2Fe 3+ 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Fe 2+ ½O 2 H 2 O Cyt.b Cyt.c Cyt.c 1 Cyt.a Cyt.a 3 NAD + FAD CoQ 2H + 2H + 2H + 2H + 2e - ATP ADP+P i ATP ADP+P i ATP ADP+P i 2H + 2H + e - 2H + 2e - 2H + 2e - 2H + 2H + 2H + 2H + 2e - (3). Sản phẩm trung gian của đường phân EM ∼ P ∼ P ∼ P 1,3 Diphosphoglycerate Phospho enol pyruvate Phosphoglycerate kinase ADP ATP ATP ADP 3 Phosphoglycerate ∼ P H Pyruvate kinase Pyruvate (Enol) Pyruvate (Keton) 8 (4). Sản phẩm trung gian của chu trình Krebs 1.1.2.2. Nhóm nhận phosphate cao năng Các tiến trình sinh học liên quan đến sự sống: - Dẫn truyền thần kinh - Sự co cơ - Sự kích hoạt cơ chất biến dưỡng CH 2 -COOH CH 2 -C O ∼SCoA CH 2 - COOH CH 2 -C- OH O CoASH H 2 O Succinyl CoA Succinate GDP+P i GTP SuccinylCoA Synthetase 9 10 Hình 2. Phản xạ thần kinh mút bú của thú con [...]... đổi năng lượng giữa các mononucleotide GDP ADENOSIN E UDP UTP ATP: Adenosine triphosphate UTP: Uridine triphosphate 13 ∼ ∼ GTP P P P P P P ADENOSIN E CTP CDP GTP: Guanosine triphosphate CTP: Cytosine triphosphate ∼ P P P P 1.2 OXID HÓA SINH HỌC 1.2 OXID HÓA SINH HỌC Biological oxidation Biological oxidation 14 2.1 ĐẠI CƯƠNG (1) Phản ứng oxid hoá khử : oxid hoá + khử (hoàn nguyên) - Sự oxid hoá (oxidation)... eFe2+ 15 Fe3+ Chất oxid hoá - bị khử (nhận e-) Chất khử - bị oxid hóa (cho e-) (2) Hô hấp mô bào  Sự cháy ≠ Sự hô hấp ≠ Sự hô hấp mô bào  Sự cháy - phản ứng đốt cháy ngoài cơ thể  Sự hô hấp - cơ quan hô hấp - trao đổi O2 và CO2  Sự hô hấp mô bào - tế bào (ty thể) - oxid hoá sinh học năng lượng sinh học (phosphoryl oxid hoá) + O2 C6H12O6 6 CO2 + 6 H2O + Energy 686 Kcal (Nhiệt năng) (ATP)n 16 Sự... gian giữa hai màng) vào trong -F1: Enzyme xúc tác phản ứng tổng hợp ATP (phosphoryl hoá) 26 27 28 2.4 CÁC CƠ CHẤT CỦA CHUỖI HÔ HẤP 29 2.5 CƠ CHẾ KẾT HỢP PHOSPHORYL OXID HOÁ - Sự oxid hoá: Giải phóng năng lượng trong cơ chất (cặp đương lượng khử H+ và e-) - Sự phosphoryl hoá: Tổng hợp ATP (ADP + Pi ATP) Giả thuyết hoá học thẩm thấu (Mitchell, 1967) 30 CƠ CHẾ KẾT HỢP TIẾN TRÌNH OXID HÓA VÀ PHOSPHORYL HÓA... loạt phản ứng oxid hoá khử liên tục trên các cơ chất (sản phẫm biến dưỡng trung gian của chu trình Krebs và β oxid hoá acid béo ) Mục đích (1) Giải phóng năng lượng tự do tích chứa trong H2 (2) Tổng hợp ATP Đặc điểm (1) Trong tế bào (in vivo) - Hệ thống enzyme xúc tác (2) Trao đổi cặp đương lượng khử (H+ và e-) 19 2.3 HỆ THỐNG ENZYME CHUỖI HÔ HẤP -Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp thuộc lớp Oxidoreductase... trò: chuyển vận cặp đương lượng khử (proton pump) -Tổ chức: hệ thống enzyme với các coenzyme tổ chức thành từng tổ hợp và sắp xếp theo thứ tự tăng dần điện thế oxid hoá khử, bắt đầu NAD+ dehydrogenase có điện thế âm và cuối cùng là cytochrome oxidase có điện thế dương NAD+ FAD CoQ O2 -Các enzyme chuỗi hô hấp NAD+ dehydrogenase 20 FAD dehydrogenase Coenzyme Q Cyt b, c1, c, a và a3 NHI (Non heme iron)... dehydrogenase Enzyme chuyển hoá lipid và phospholipid Phần khuông Amino acid oxidase Citrate synthetase NAD-dehydrogenase Isocitrate dehydrogenase Phần không gian giữa 2 màng Fumarate dehydrogenase Adenylate cyclase Aconitate hydrolase ADP/ATP-ase Malate dehydrogenase Màng trong Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp 18 Enzyme β oxid hoá acid béo Hệ thống enzyme tổng hợp protein 2.2 NỘI DUNG, MỤC ĐÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM Nội dung... và a3 NHI (Non heme iron) FeS Cytochrome ĐIỆN THẾ OXID HOÁ KHỬ 21 22  NAD+ dehydrogenase  FAD dehydrogenase  Coenzyme Q (Ubiquinone) 23  Cytochrome - 5 tổ hợp enzyme: •Tổ hợp I (NADH.H+- coenzyme Q reductase) •Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) •Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) •Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase) •Tổ hợp V (ATP synthetase) Tổ hợp I-IV: Bơm... màng vào và tổng hợp ATP 24 Tổ hợp I (NADH.H+- coenzyme Q reductase) - FMN + 6 FeS - Chuyển e- từ NADH đến CoQ Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) - Succinate dehydrogenase + 3FeS + cytohrome b560 - Chuyển e- từ succinate sang CoQ Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) - 2 cytochrome b + cytochrome c1 +FeS - Chuyển e- từ CoQ sang cyt c Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase)...Hình 3 Quá trình co và duỗi của mô cơ vân 11 Năng lượng tự do chuẩn của một số hợp chất phosphate Hợp chất phosphate Kcalo/mol Phospho enol pyruvate Carbamoyl phosphate 11.8 Creatine phosphate 10.3 10.1 8.00 ATP 7.30 Glucose 1 phosphate... KẾT HỢP TIẾN TRÌNH OXID HÓA VÀ PHOSPHORYL HÓA 31 Các chất ức chế tiến trình phosphoryl oxid hoá Barbiturate, Piericidin A, Rotenone Site I Dimercaprol (BAL), Antimycin A Site II H2S, CO, CN Site III Oligomycin ADP + Pi Atratyloside Phóng thích ATP 32 2, 4 dinitrophenol Dinitrocresol Pentadichlorophenol Dicoumarol Oxidation - Phosphorylation . ĐỖ HIẾU LIÊM CHƯƠNG VIII CHƯƠNG VIII NĂNG LƯỢNG SINH HỌC NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC 1.1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1.1. Đại. triphosphate 14 1.2. OXID HÓA SINH HỌC 1.2. OXID HÓA SINH HỌC Biological oxidation Biological oxidation 1.2. OXID HÓA SINH HỌC 1.2. OXID HÓA SINH HỌC Biological oxidation Biological