Enzyme Activity Năng lượng sinh học Đề tài Điều hòa quá trình phân giải Hydratcacbon Người thực hiện Trần Thị Thùy Trang Người hướng dẫn TS Võ Văn Toàn MỞ ĐẦU Đặc trưng đối với trao đổi chất của cơ th[.]
Năng lượng sinh học Đề tài: Điều hịa q trình phân giải Hydratcacbon Người thực hiện: Trần Thị Thùy Trang Người hướng dẫn: TS Võ Văn Toàn MỞ ĐẦU Đặc trưng trao đổi chất thể sống trạng thái ổn định cao, nghĩa xác định xác tất q trình xảy Đó khả phản ứng điều kiện khác Trong trường hợp thể có chế kiểm tra tự điều hòa để đảm bảo thích ứng cao với mơi trường xung quanh q trình sống chúng NỘI DUNG Nguyên tắc điều hòa trao đổi chất 1.1 Sơ lược điều khiển học 1.2 Khái niệm chung nguyên tắc điều hòa trao đổi chất 1.3 Các diện điều hòa 1.4 Ý nghĩa hệ thống adenylic điều hòa trao đổi chất Điều hòa phân giải hydratcarbon 2.1 Điều hòa phân giải glucose chế hiệu qủa Pasteur 2.2 Hiệu Crabtree 2.3 Điều hịa chu trình Crebs 2.4 Kiểm tra glucose hóa Nguyên tắc điều hòa trao đổi chất 1.1 Sơ lược điều khiển học • Điều khiển học nhằm tìm hiểu tính quy luật kiểm tra, điều hịa, truyền tin chế biến thông tin hệ thống sinh học (Wener) • Bản chất điều khiển học tính quy luật hệ thống tự điều hịa chuỗi phản ứng trao đổi chất tế bào, mà enzym chủ đạo xúc tác Bởi trao đổi chất có mối quan hệ hữu trình tác dụng trao đổi có tính chất điều khiển tuần hồn • Điều khiển tuần hồn hệ thống kín mà có nhiều thành phần tác dụng ln phiên hệ thống tương đối bền vững với tác động từ bên ngồi hệ thống (hình 1) Trong điều khiển học khái niệm tác dụng ngược (Feedback) có vai trị quan trọng Tác dụng ngược chức có tính ngun tắc điều khiển tuần hoàn Tác dụng ngược lại trao đổi chất sản phẩm cuối chuỗi phản ứng ảnh hưởng đến hoạt động enzym chủ đạo, làm thay đổi tốc độ chuyển hóa dịng chất q trình chung Như nói hệ thống tự điều hịa Tác dụng ngược lại dương hay âm, tùy thuộc vào chất tác dụng làm hoạt hóa hay kìm hãm enzym chủ đạo Ví dụ Tác dụng âm kìm hãm enzym L-threonindesaminase Escherichia coli (hình 2) Cịn tác dụng dương trở lại, ví dụ hoạt hóa phosphofructokinase sản phẩm phản ứng fructose-1,6-diphosphat ADP (hình 3) Vị trí phá hủy làm thay đổi cân động tổng hợp phân giải ATP Nút điều khiển Mức độ điều khiển ATP Cân động phản ứng trao đổi chất tiêu hao cung cấp ATP Những phản ứng cung cấp ATP Tốc độ phản ứng cung cấp ATP (quan trọng) CHẤT ĐIỀU KHIỂN Giá trị cần thiết nồng độ ATP tế bào (ý nghĩa chủ đạo) Hình 1: Sơ đồ điều khiển tuần hoàn lưu lượng ATP tế bào CH3-CH-CH-COOH | | Threonin OH NH2 NH4+ Threonindesaminase alpha-Cetobutyrat alpha- Cetohydroxybutyrat alpha-beta-Dihydroxy-beta- methylvalerat Ө alpha-Ceto-beta-methylvalerat CH3-CH-CH-COOH | | CH3-CH2-NH2 L-isoleucin Hình 2: Sinh tổng hợp isoleucin từ threonin F-6-G + ATP Phosphofructokinase F-1,6-diP + ADP Hình 3: Tác dụng ngược dương ADP FDP đến hoạt động phosphofructokinasse 1.2 Khái niệm chung ngun tắc điều hịa trao đổi chất • Đặc trưng trao đổi chất thể sống trạng thái ổn định cao, nghĩa xác định xác tất q trình xảy Đó khả phản ứng điều kiện khác nhau, ví dụ ngủ nghỉ hoạt động diễn trình phân giải tổng hợp, cảm ứng trấn áp… điều kiện kị khí hiếu khí Trong trường hợp thể có chế kiểm tra tự điều hịa để đảm bảo thích ứng cao với mơi trường xung quanh trình sống chúng • Ví dụ điều hịa trao đổi chất: hiệu Pasteur, điều hịa glucose hóa, điều hịa tổng hợp phân giải glycogen… 1.3 Các diện điều hịa • Đặc trưng thể sống trạng thái ổn định cao, nghĩa chúng phản ứng xác với tất trình xảy thể Điều thực điều kiện khác mơi trường sống, ví dụ ngủ nghỉ hoạt động xảy trình phân giải tổng hợp, cảm ứng trấn áp, hiếu khí kị khí…Trong trường hợp có chế kiểm tra tự điều hòa để đảm bảo ăn khớp tối đa thể sống với thời kì trình sống Người ta chia điều hịa thành ba loại khác là: - Điều hịa chuyển hóa - Điều hịa giai đoạn gen (điều hịa tác dụng ngoại mơi) - Điều hịa hoạt động gen -Hiệu pasteur giải thích không tiêu hao nhiều glucose điều kiện kỵ khí, mà cịn kìm hãm hiệu pasteur chất loại trừ kết hợp phosphoryl hóa -Trạng thái tồn hiệu Pasteur có liên quan chặt chẽ với tính chất dị lập thể chức kiểm tra phosphofructokinase Trong điều kiện hoạt động từ hiếu khí sang kỵ khí ngược lại, người ta chứng minh phosphofructokinase enzym bước phản ứng đường phân Enzym với hexokinase làm thành đơn vị chức năng, hệ thống ATP-ADP-AMP có ý nghĩa lớn lao mối quan hệ với fructose-6-phosphat có tác dụng phức tạp đến enzym làm cho kết động học đặc biệt quan trọng Do đặc trưng hệ thống adenylic hô hấp đường phân trở thành hệ thống trung tâm điều hòa trao đổi chất tế bào chi phối hai đường hô hấp đường phân 2.2 Hiệu Crabtree Trao đổi hydratcarbon hô hấp khối u biểu qua hai hình thức quan trọng sau: a Nhờ đường phân hiếu khí cao b Nhờ kìm hãm hơ hấp, sau thêm glucose vào tế bào khối u có hiệu Pasteur tế bào khác Nhưng hơ hấp xảy không triệt để đa số tế bào động vật bình thường mà dừng lại mức tạo thành lactat Hiệu ngược lại, sau thêm glucose vào tế bào khối u dẫn đến kìm hãm hô hấp tĩnh (trong điều kiện ngủ nghỉ) gọi hiệu “Crabtree” Chất loại trừ kết hợp phosphoryl hóa chuỗi hơ hấp có khả loại trừ hiệu Crabtree Như có mối liên quan chặt chẽ lượng hô hấp với đường phân tế bào khối u (ung thư) Chứng tỏ có mặt glucose, lúc làm khả tổng hợp ATP, kìm hãm hơ hấp tương ứng đường phân hiếu khí Mối liên quan lượng nghiêm ngặt xảy điều kiện hiếu khí kỵ khí, có glucose Bên cạnh đó, người ta cịn phải quan tâm đến nguyên nhân khác trì hiệu Crabtree, là: Oxy hóa chất nội sinh (axit amin, axit béo,…) tế bào làm sở để oxy hóa glucose Sau thêm glucose vào trực tiếp, dẫn đến làm tăng hô hấp đột ngột giai đoạn trung gian Kìm hãm hơ hấp cịn 2-desoxy-D-glucose làm phosphoryl hóa mà khơng thể thay q trình đường phân Ngun nhân khơng kìm hãm hơ hấp glucose khơng phosphoryl hóa