Tài liệu CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG pot

Nêu được 2 yếu tố bản chất của các chất tham gia phản ứng và điều kiện khách quan cụ thể của phản ứng quyết định chiều của phản ứng thuận nghịch2.. Trình bày được những khái niệm, vai tr

CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

1 Nêu được 2 yếu tố (bản chất của các chất tham gia phản ứng và điều kiện khách quan cụ thể của phản ứng) quyết định chiều của phản ứng thuận nghịch

2 Trình bày được những khái niệm, vai trò của phản ứng oxy hóa khử, phản ứng phosphoryl-hóa, phản ứng khử-phosphoryl, liên kết phosphat nghèo năng lượng, liên kết phosphat giàu năng lượng.

3 Trình bày được quá trình diễn biến, một số chất ảnh hường đến sự hô hấp tế bào.

4 Nêu rõ được 2 vai trò cơ bản của chu trình acid citric trong chuyển hóa các chất trong tế bào

MỤC TIÊU

1 ĐẠI CƯƠNG Một số khái niệm về nhiệt động học

* HC bị đốt cháy  giải phóng E, là NL toàn phần, gọi là

enthapy (H: heat)

* Năng lượng tư do (G): là phần E của chất đó có khả

năng chuyển thành công có ích.

* Entropy (S): p/a trạng thái nội tại của phân tử H của 1

hệ thống tăng khi độ vô trật tự tăng Ở đk tự nhiên,

S chỉ tăng.

* G liên hệ với H, S và nhiệt độ: G = H – TS, nghĩa là

NLTD của 1 chất tăng cùng với H và giảm khi S lớn

* Khi t và p không đổi, biến thiên E tự do và biến thiên

entropy được biểu thị:

∆ G = ∆ H - T ∆ S (T: nhiệt độ tuyệt đối)

* Trong p/u Hóa sinh, ∆ H xấp xỉ bằng ∆ E, biến thiên E

nội tại của phản ứng, nên:

∆ G = ∆ E - T ∆ S

- Nếu ∆ G âm, phản ứng phát năng (mất NLTD),

x/ra theo chiều thuận.

1 cách biệt lập, tự phát.

- Đối với các phản ứng sinh hóa thuận nghịch, khi ∆ G

= 0, hai phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng động: aA + bB ↔ cC + dD

- Tại trạng thái cân bằng động

nồng độ chất th.gia p.u và sp tạo thành bằng 1 mol.

Đối với phản ứng:

[ ][ ] ln

- Đối với các phản ứng sinh học, biến thiên E

tự do chuẩn sẽ được đo ở pH = 7, t = 25oC và được ký hiệu là ∆ G0 ’ , khi đó, có biểu thức:

∆ G' = ∆ Gº' + RT ln

[C] [D]

[A] [B]

eq o

eq

G RT eq

G

K RT

= + 1.8 kcal/mol

∆ G0 ’ = - RT lnKeq

2 PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ

2.1 Định nghĩa

][

] [ oxh = kh

Phản ứng oxy hóa

* Chiều vận chuyển của điện tử e-:

Xét 2 hệ thống oxhkh:

A/AH2 và B/BH2

Nếu EA < EB thì:

chất oxy hóa B) nghĩa là:

Nếu vì lý do nào đó BH 2 bị tồn đọng thì phản ứng có thể đạt trạng thái cân bằng hoặc thậm chí theo chiều nghịch TD: xét 2 hệ thống:

NAD+/NADH,H + và FAD/FADH 2

E 0 (A) = -0.32V; E 0 (B) = -0.06V Vậy trong điều kiện chuẩn (và thực tế trong điều kiện sinh lý của tế bào) e - đi từ NADH,H + qua FAD.

FAD 2e

< 0 (tỏa Q) Năng lượng đó

sẽ được tích trữ lại trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ các phản ứng

nhờ các phản ứng

phosphoryl hóa, F = 23 Kcal/V

Ose, AB, CTAC…2H →

NASD, FAD… → O2 ⇒ H20

3.2 Liên kết phosphat nghèo năng lượng

(ký hiệu: -  )

Khi thủy phân cắt đứt liên kết này, chỉ có từ 1000-5000 calo được giải phóng ( l ∆ G0’l < 5 Kcal/mol )

- Vd: Liên kết este phosphat:

H2O

R − OH + HO − PO3H2 R − O − PO3H2 (R − O − P )

CHO 

CHOH 

CH 2 − O − P

3.3 Liên kết giàu năng lượng

l∆G0’l > 7 Kcal/mol hoặc l∆G0l > 5Kcal/mol

= 52 Kcal

Tuy nhiên năng lượng này không tích trữ trong một lần một mà theo từng giai đoạn kế tiếp nhau, giai đoạn nào đủ tạo liên kết giàu năng lượng sẽ tạo ngay tại thời điểm đó

CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG

NDP ADP,GDP,CDP,… VDP…

R – C – CO ~ AMP l

NH 2

3 Enol phosphat

R - C - O ~ P

ll CH l

PEP

COOH l

C - O ~ P ll

CH 2

NH ~ P l

HN = C l

l

P

5 Thioester

R - C ~ SC 0 A ll

*Vai trò của phosphoryl hóa và khử phosphoryl

1 Tích trữ năng lượng

↑

Q (từ quang hợp hoặc các phản ứng oxhkh)

Ở mô: Creatin → Creatin ~ P

4 CHUỖI HÔ HẤP TẾ BÀO

4.1 Bản chất của sự hô hấp tế bào

- ”đốt cháy” các chất hữu cơ trong cơ thể.

- Sự oxh-kh xảy ra trong tế bào.

- Oxy hóa sinh học.

từ các acid trung gian được tạo thành

R - COOH → R-H + CO2

Decarboxylase

Sự tạo thành H2O (sản phẩm của CHHTB) Xảy ra ở màng trong của ty thể

Tổng quát

SH2 → S (Substrat) ↓

2H → 2H+

↓

2e- → H2O ↓

4.2 Chuỗi hô hấp tế bào

a) Các yếu tố tham gia

b) Sơ đồ CHHTB

SH 2 S ∆E 0 ’=?

NAD + NADH,H +

1ATP ( ∆E 0 ’>0.15 Volt) FADH 2 FAD

( ∆E 0 ’<0.15 Volt)

Q 10 QH 2 2H +

2e

-2Fe +2 (2Cytb) 2Fe +3

1ATP 2Fe +3 (2Cytc) 2Fe +2

2Fe +2 (2Cyt(a+a3) 2Fe +3

2Cu +1 2Cu +2

1ATP 1/2O 2 O -2

H2 O

Chapter 5

* Sự giải phóng AB chịu ảnh hưởng điều hòa của Nor-adrenalin, vậy sự phá ghép chịu sự điều hòa của Nor-adrenalin.

Pyruvat Succinat AcylCoA

LCG

Malonat

(FP) FP2 FP3

Isocitrat

Malat NAD FP1 CoQ

Glutamat ADP+P ATP Amytal

Rotenon

CO

Antimycine CN CN

Cytb Cytc Cyta+a3 1/2O 2

ADP+P ATP ADP+P ATP

Chất ức chế chuỗi HHTB

(trong chuyển hóa Acid nucleic-xanthin oxydase-khử H từ xanthin)

Hai phân tử oxy (O2) nhận 2e

C – H l

0 C – OH

l

C – OH l

C = O

l

H - C - OH l

C – H l

0 C = O

l

C = O l

Dạng

khử Dạng oxh

KẾT LUẬN

trình oxy hóa khử xảy ra trong điều kiện sinh học, năng lượng (Q) được giải phóng

từ từ và được tích trữ trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ phản ứng phosphoryl hóa (thu năng lượng) ADP thành ATP.

5 Chu trình Krebs

5.1 Đại cương: CT Tricarboxylic, CT Citric

Quá trình “đốt cháy” oxh mạch 2C (Act~SCoA) giải phóng 2pt

Krebs Cycle

Figure 24.7

Phân tích các giai đoạn Gđ1:

C 2 + C 4 → C 6 ActCoA + O.A + H 2 O Citrat

6C=O l

Gđ 2: Đồng phân hóa acid citric, tạo phân tử bất đối xứng

3 C - 4 COOH l

5 C- 6 COOH Oxalo succinat

3’

3 2

1 COOH l

2 C = O l

3 C l

5 C l

6 COOH

CO 2

(4)

Isocitrat DH

Gđ 4: Khử CO2-oxh Isocitrat → α CG

O = 2 C ~ SCoA l

3 C l

5 C l

CHO + CO 2 l

l

l COOH

CO l

l

l COOH

CoA l

S l

CO l

l

l COOH

C - S l H

R 1 - + N

CH 3 R 2

l l

C = C l

C - S l

l OH

C - S l

l OH

TPP

CO 2

HS-CH 2 l

CH 2 l

HS -CH l (CH 2 ) 4 l COOH

CoenzymA-S-C-CH3 ll O

CoenzymA-SH

ll l

O CH 2 l

HS -CH

l (CH 2 ) 4 l COOH

S - CH 2 l

CH 2 l

S - CH

l (CH 2 ) 4 l COOH

2FAD

2FADH

l

l COOH

GDP

ATP

ADP

Gđ 6: Oxh succinat tạo Fumarat

C ll

l COOH

Suc.DH

l C ll C l COOH

COOH l

HCOH l C l COOH

Fumarase

Malat

Gđ 8: Oxh Malat tạo OA

ActCoA + 3NAD + + 1FAD + 2H 2 O + Pvc → 2CO 2 + HSCoA +

C = O l

l COOH

Tân tạo glucid

glu Suc.CoA