chuong i shd 10

CHƯƠNG I NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC TS ĐỖ HIẾU LIÊM NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1 Đại cương 1.2 ATP: Cơng thức vai trị sinh học 1.3 Sự trao đổi lượng sinh học các phân tử mononucleotide OXID HOÁ SINH HỌC (CHUỖI HÔ HẤP MÔ BÀO) 2.1 Đại cương 2.2 Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp (Oxidoreductase) 2.3 Các chất chuỗi hô hấp mô bào 2.4 Cơ chế kết hợp phosphoryl oxid hoá 1.NĂNG NĂNGLƯỢNG LƯỢNGSINH SINHHỌC HỌC (BiologicalEnergy) Energy) (Biological 1.1 ĐẠI CƯƠNG (1) Sự sống: Sự sinh trưởng + Sự phát dục (2) Năng lượng cần thiết cho quá trình biểu thị trì sống các lồi sinh vật (3) Các dạng lượng tự nhiên: Quang năng, điện năng, nhiệt năng, hóa (4) Sinh vật (Organism) SINH VẬT TỰ DƯỠNG (Autotropic Organisms) SỬ DỤNG TRỰC TIẾP NGUỒN DƯỠNG CHẤT, NĂNG LƯỢNG CÓ SẲN TRONG TỰ NHIÊN, SINH VẬT DỊ DƯỠNG (Heterotropic Organisms) KHÔNG SỬ DỤNG NGUỒN DƯỠNG CHẤT, NĂNG LƯỢNG CÓ SẲN TRONG TỰ NHIÊN (5).Thành phần dưỡng chất (Thực phẩm) • • • Glucide (Polysaccharide) Lipid (Triacyl glycerol) Protein (1).Sự tiêu hóa (Digestion)-Cơ quan tiêu hóa • • • Glucide (Polysaccharide) Monosaccharide Lipid (Triacyl glycerol) Glycerol + Acid béo Protein Amino acid (2).Sự hấp thu (Absorption) Lớp niêm mạc ṛt non • • • Hệ thống mạch máu Monosaccharide Monosaccharide Glycerol + Acid béo Glycerol + Acid béo Amino acid Amino acid (3).Sự biến dưỡng (Metabolism)-Mơ bào SỰ ĐỒNG HỐ (Anabolism) (Amino acid)n Protein (Monosaccharide)n Polysaccharide Glycerol + acid béo Triacylglycerol (Metabolism) BIẾN DƯỠNG PHÂN GIẢI (Analysis) SỰ DỊ HOÁ (Catabolism) Protein Amino acids Polysaccharide Monosaccharides Triacylglycerol Glycerol + acid béo OXID HÓA (Oxidation) Amino acids Monosaccharides Glycerol + acid béo O2 CO2 + H2O + Energy ATP - Năng lượng sinh học lượng sống (Dạng hoá năng-liên kết hóa học) 1.2 ATP (Adenosine triphosphate) Liên kết phosphate cao = 7.6 Kcal ∼P CHU TRÌNH ADP/ATP “ATP tiền (năng lượng) lẻ dễ tiêu, cơng cụ truyền tải lượng từ các tiến trình cung cấp lượng đến các tiến trình sử dụng lượng ATP tệ lượng tế bào” Nhóm cho phosphate cao 1.1 Creatine phosphate ADP Creatine ∼ P ADP Creatine kinase Creatine ATP NH2 P Myosin ATPase Myosin ATP AGAT THẬN NH2 C=NH ∼ Myosin (Arginine-Glycine amidino transferrase (CH2)3 NH GAMT GAN H2N-CH-COOH (CH2)3 (Guanidinoacetate methyl transferrase Ornithine H2N-CH-COOH Arginine COOH COOH Adenosyl methionine CH2 COOH CH2 NH2 Glycine N – CH3 NH C=NH NH2 Guanidinoacetic Acid CH2 C=NH NH2 Creatine 1.2 Phosphoryl oxid hóa-Oxid hóa sinh học-Ch̃i hơ hấp mơ bào • Phosphoryl oxid hóa - Ch̃i phản ứng oxid hóa khử các chất biến dưỡng - HT enzyme oxidoreductase - tổ hợp • SH2 sản phẩm biến dưỡng trung gian, mang H2 giàu lượng + 2H + 2e H2 S S H2 + NAD ATP ATP + 2H + 2H + NAD H.H FAD H2 e CoQ + 2H +2e H2 2Cu Cyt b, c1, c Cyt a Cyt a3 2+ 2Fe 2+ 2Fe + 2Cu - +2e 2+ ½ O2 H2O + 2H + 2H ADP+Pi + 2H 3+ 2Fe 3+ 2Fe CoQ CoQ FAD ATP ADP+Pi + 2H +2e + 2H ADP+Pi 10 2.3 HỆ THỐNG ENZYME CHUỖI HÔ HẤP - Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp thuộc lớp Oxidoreductase định vị lớp màng ty thể Vai trò: chuyển vận cặp đương lượng khử (proton pump) Tổ chức: hệ thống enzyme CHH với các coenzyme tổ chức thành tổ hợp xếp theo thứ tự + tăng dần điện oxid hoá khử, bắt đầu NAD dehydrogenase có điện âm cuối cytochrome oxidase có điện dương + NAD - FAD CoQ Cyt b, c1, c, a a3 O2 Các enzyme chuỗi hô hấp + NAD dehydrogenase NHI (Non heme iron) FeS FAD dehydrogenase Cytochrome Coenzyme Q 24 ĐIỆN THẾ OXID HOÁ KHỬ 25 26  NAD+ dehydrogenase  FAD dehydrogenase  Coenzyme Q (Ubiquinone) 27  Cytochrome - Các enzyme chuỗi hô hấp mô bào liên kết phối hợp tạo thành tổ hợp: • • • • • + 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) 28 + Tổ hợp I (NADH.H - coenzyme Q reductase) - FMN + FeS - Chuyển e từ NADH đến CoQ Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) - Succinate dehydrogenase + 3FeS + cytohrome b 560 - Chuyển e từ succinate sang CoQ Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) - cytochrome b + cytochrome c1 +FeS - Chuyển e từ CoQ sang cyt c Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase) - cytochrome c + cytochrome a + cytochrome a3 - Chuyển e từ cyt c sang O2 29 Tổ hợp V (ATP synthetase) + -F0: Cống thông, hút proton H từ mơi trường ngồi (khoảng khơng gian hai màng) vào -F1: Enzyme xúc tác phản ứng tổng hợp ATP (phosphoryl hoá) Phần khuôn Màng ty thể Khoảng khơng gian màng Màng ngồi ty thể 30 TỔ HỢP ENZYME TRONG CHUỖI HÔ HẤP + + Các tổ hợp enzyme I, II, III IV có vai trò bơm proton H , đẩy H từ khu vực bên (dịch ty thể) khoảng không gian màng 32 2.4 CÁC CƠ CHẤT (SH2) CỦA CHUỖI HÔ HẤP Cơ chất (SH2) sản phẩm biến dưỡng trung gian (Krebs, β oxid hóa acid béo), mang H2 giàu lượng 34 2.5 CƠ CHẾ KẾT HỢP PHOSPHORYL OXID HOÁ + - Sự oxid hoá: Giải phóng lượng cặp đương lượng khử H e chất - Sự phosphoryl hoá: Tổng hợp ATP (ADP + Pi ATP) BÊN NGOÀI MÀNG KẾT HỢP BÊN TRONG (Outer membrane) (Coupling membrane) (Inner membrane) Năng lượng từ oxid hóa + 2.H 2.H + 2.H + 2.H H2 + 2.H THUYẾT HÓA HỌC THẨM THẤU (Chemical osmotic hypothesis) Mitchell, 1967 - 2.e- S ADP+Pi ATP synthetase ½O2 ATP H O S H2 H2 35 36 Complex I Khoảng không gian Complex III Complex IV Complex V Cyt b Cyt a ATP FMN Cyt c1 Cyt.a3 synthetase FeS Cyt.c NAD hai màng + CoQ 2H 2H Màng 2e FMN NAD + NAD H2 CoQ H2 - + 2H 2Fe FeS FMN + 2e - 2e + 2+ 2Fe CoQ 3+ 2Cu 2e + - 2e 2Cu + 2H + H.H + 2H + 2H 2H - 2+ + ATP 2H + ADP+Pi Complex II S Dịch Ty Thể S H2 FAD (FMN) FeS 2H + e- ½ O2 H2O 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 2, dinitrophenol + Ngăn cản H vận chuyển qua F1F0 ATP Dinitrocresol synthetase Pentadichlorophenol Dicoumarol Atratyloside Oxidation - Phosphorylation Phóng thích ATP 38 ... (Metabolism) BIẾN DƯỠNG PHÂN GI? ?I (Analysis) SỰ DỊ HOÁ (Catabolism) Protein Amino acids Polysaccharide Monosaccharides Triacylglycerol Glycerol + acid béo OXID HÓA (Oxidation) Amino acids Monosaccharides... trao đ? ?i lượng sinh học các phân tử mononucleotide 17 OXIDHÓA HÓASINH SINHHỌC HỌC 2.2.OXID (Biologicaloxidation) oxidation) (Biological 18 2.1 Đ? ?I CƯƠNG (1) Phản ứng oxid hoá khử : oxid hoá... Site II H2S, CO, CN Site III Oligomycin 2, dinitrophenol + Ngăn cản H vận chuyển qua F1F0 ATP Dinitrocresol synthetase Pentadichlorophenol Dicoumarol Atratyloside Oxidation - Phosphorylation Phóng