MỘT SỐ CÂU HỎI VỀ HOÁ SINH

MỘT SỐ CÂU HỎI VỀ HOÁ SINH tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực k...

MỘT SỐ CÂU HỎI VỀ HOÁ SINH

Người soạn: TS Vương Văn Thắng.

Bài soạn trong thời gian còn hạn chế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót rất mong quý thầy cô đóng g ý kiến, xin cảm ơn.

Câu 1: Tính năng lượng (ATP) sinh ra khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử glucose thành CO2 và H2O ở tế bào Prokaryote và Eukaryote?

Sự phân giải hoàn toàn phân tử glucose ở cả Eukaryote và Prokaryote đều trải qua conđường glycolysis, chu trình TCA để tạo ra các lực khử NADH và FADH2 Cụ thể như sau:

1 Con đường glycosylis:

Là quá trình biển đổi phân tử glucose xảy ra ở tế bào chất Kết quả là từ 1 phân tửglucose tạo ra 2 phân tử axit pyruvic và 2 phân tử ATP (thực tế tạo ra 4 phân tử ATP nhưng đãdùng 2 phân tử ATP để hoạt hoá phân tử glucose) cùng với 2 phân tử NADH

Axit pyruvic thực hiện phản ứng khử cacboxyl hóa oxy hóa tạo thành Acetyl – CoA ởgiữa 2 lớp màng ty thể 2 axit pyruvic  2 Acetyl – CoA, đồng thời tạo ra 2 phân tử NADH.Acetyl – CoA đi vào chu trình Krebs

- 1 NADH qua chuỗi E hô hấp sẽ tổng hợp được 2,5ATP; còn 1 FADH2 → 1,5ATP.

- Do quá trình tổng hợp ATP diễn ra ở màng trong ty thể nên các lực khử NADH sinh ra

ở tế bào chất phải được vận chuyển vào trong ty thể Có hai con đường vận chuyển NADH sau:

* Qua con thoi glycerophosphat:

- 4NADH ở tế bào chất → 4FADH2 ở ty thể

→ Phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucose ta được:

* Qua con thoi malat – aspartat:

- 4NADH ở tế bào chất → 4NADH ở ty thể

→ Phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucose ta được:

Như vậy, tổng số ATP được sinh ra là 32ATP

Glucose 6P gluglucose

Qua các pư ta thấy rằng glycerol là sản phẩm của quá trình phân giải chất béo (các lipit đơn giản là các triacylglycerol), đồng thời glycerol tạo thành này là 1 trong những cơ chất cơ bản đầu tiên để tổng hợp nên đường theo con đường gluoconeogenesis

Gluxit3- Phosphoglyceraldehyt

Axit pyruvic

Chu trình Glyoxylic 3- Phospho glycerol

Câu 3 Quá trình vận chuyển Citrat qua màng ty thể và vai trò của citrat

Trả lời

1 Vận chuyển citrat qua màng ty thể

Axit Citric là hợp chất 6 cacbon đầu tiên của chu trình Krep

Sự tạo thành Citrat diễn ra trong khoang ty thể Sau đó Citrat được vận chuyển ra ngoài

tế bào chất để sử dụng cho nhiều quá trình chuyển hoá khác ở tế bào chất

Quá trình vận chuyển Citrat qua màng được thể hiện trên sơ đồ sau:

Nhìn vào sơ đồ ta thấy.: Citrat sau khi được tạo thành do phản ứng ngưng tụ củaOxaloacetat và acetyl CoA trong khoang ty thể, nó theo kênh Protein trên màng ty thể vậnchuyển ra ngoài tế bào chất Sau khi ra tế bào chất citrat có thể tách ra thành Acetyl CoA vàOxaloacetat , hoặc chuyển hoá thành α – cetoglutarat để đi vào quá trình chuyển hoá xảy ra ở tếbào chất.

2 Vai trò của Citrat trong tế bào

Trong tế bào Citrat có 3 vai trò quan trọng sau:

- Citrat tham gia vận chuyển Acetyl CoA từ ty thể ra tế bào chất cung cấp cho quátrình tổng hợp axit béo và Cholesterol

- Citrat mang oxaloacetat để tổng hợp 1 số axtamin cơ bản như Aspartat, glutamat.COOH – CH2 – CO– COOH + NH3 → COOH – CH2 – CH – COOH NH2

oxaloacetat aspartic acid

- Citrat là chất kìm hãm của photpho fructokinase- 1 Đây là enzym điều hoà chínhcủa con đường EMP Đồng thời cung cấp lực khử NADH, NADPH trong sinh tổnghợp axit béo

VD: Trong phản ứng khử aceto acetyl- ACP thành β.hydroxy-butyryl-ACP

Câu 4 Chứng minh chu trình Krebs vừa có tính chất dị hoá vừa có tính chất đồng hoá

Như chúng ta đã biết, quá trình dị hoá là sự biến đổi các chất phức tạp thành các chất đơngiản và giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống Như vậy đây là quá trình phân giảicác chất dự trữ, các chất đặc trưng của cơ thể thành các sản phẩm phân tử nhỏ không đặc trưng

và cuối cùng thành những chất thải (CO2, H2O, còn đồng hoá là sự hấp thụ các chất mới từ môitrường bên ngoài, biến đổi chúng thành sinh chất của mình; biến đổi các chất đơn giản thànhchất phức tạp hơn, sự tích lũy năng lượng cao hơn Đây là quá trình biến đổi các chất khôngđặc hiệu (các chất hữu cơ của thức ăn như glucid, lipid, protein) từ các nguồn khác nhau (thựcvật, động vật, vi sinh vật) thành các chất hữu cơ khác (glucid, lipid, protein) đặc hiệu của cơthể Đặc điểm của quá trình này là thu năng lượng Năng lượng cần thiết cung cấp cho các phảnứng tổng hợp trên chủ yếu ở dạng liên kết cao năng của ATP Trong chu trinh TCA thể hiện rõ

cả tính chất dị hoá và đồng hoá

1 Chu trình TCA có tính chất dị hoá

Chu trình TCA diễn ra trong khoang ty thể, đây là chu trình phân giải các chất của cácquá trình chuyển hoá để tao năng lượng ATP, CO2 và H2O

- Phân giải acetyl CoA được tạo ra từ Pyruvat của EMP

- Các acid hữu cơ được tạo ra từ quá trình phân giải protein

Sơ đồ mối liên quan giữa TCA và phân giải acid amin

Sơ đồ mối liên quan giữa TCA và các quá trình trao đổi trong tế bào

Nhìn vào sơ đồ tổng quát của chu trình TCA

Ta thấy, phản ứng tách CO2 là 2 phản ứng số 3 và phản ứng số 4 ở phản ứng 3:

Kết quả của sự oxy hóa dưới tác dụng xúc tác của enzyme isocitrate dehydrogenase là 2nguyên tử hydro được chuyền cho NAD(P)+ và 1 nguyên tử C được tách ra khỏi cơ chất dướidạng CO2

Phản ứng 4:

Sản phẩm α ketoglutarate vừa bị oxy hóa vừa bị khử carboyl hóa dưới tác dụng xúc táccủa phức enzyme α-ketoglutarate dehydrogenase Giống như phản ứng 3, NADH+H+, CO2 vàsuccinyl CoA được tạo thành

Năng lượng ATP được tạo thành ở phản ứng số 5 và lực khử NADH, FADH2 được tạothành ở phản ứng số 3, 4, 6 và phản ứng 7 trong chu trình

2 Chu trình TCA có tính chất đồng hoá

Tính chất đồng hoá được thể hiện ở chỗ, chu trình TCA tổng hợp nên nhiều sản phẩm chung gian, các sản phẩm này lại tham gia vào nhiều quá trình tổng hợp nên các chất ví dụ như acid béo, acid amin

Sơ đồ dưới đây sẽ minh hoạ cho tính chất đồng hoá của chu trình TCA

Sơ đồ TCA tạo sản phẩm đồng hoá amino acid

Sơ đồ TCA tạo sản phẩm đồng hoá amino acid

Tóm lại: thông qua những sơ đồ trên ta thấy rõ ràng chu trình TCA vừa có tính chất dị hoá vừa có tính chất đồng hoá.

Câu 5 Viết phương trình tổng quát của chu trình TCA và glyoxylate So sánh 2 chu trình này Nêu ý nghĩa sinh học của 2 chu trình.

Phương trình tổng quát của chu trình Krebs (TCA) :

Acetyl – CoA + 3NAD+ + FAD + GTP + Pi + 2H2O →

2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + CoASH + 2H+

Phương trình tổng quát của chu trình Glyoxylat :

2Acetyl – CoA + NAD+ + 2H2O → Acid succcinic + 2CoA + NADH + 2H+

So sánh chu trình Krebs và chu trình Glyoxylat và ý nghĩa của 2 chu trình trên

1.Giống nhau

- Đều từ nguồn cơ chất oxaloacetate và acetyl – CoA

- Có một số phản ứng và enzim giống nhau: Phản ứng sinh tổng hợp axit citric, isocitric, biến đổi axit succinic thành axit fumaric, từ axit fumaric thành axit malic và phản ứng biến đổi axit malic thành axit oxaloacetic

- Enzim: citric synthetase, aconitase, malic đehidrogenase

- Ở thực vật diễn ra trong glyoxysome

- Ở nấm, tảo, động vật đơn bào và vi khuẩn xảy ra trong tế bào chất

Giai

đoạn

cơ bản

Gồm 6 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: phản ứng ngưng tụ:

Phân tử oxaloacetic kết hợp với

Acetyl –CoA thành axit citric

- Giai đoạn 2: Phản ứng đồng phân

hoá axit citric thành axit isocitric

- Giai đoạn 3: axit isocitric thành

Α- cetoglutaric

- Giai đoạn 4: Phản ứng khử

Cacboxyl hoá, oxy hoá axit

α-cetoglutaric thành succinyl-CoA

Giai đoạn 5: Phản ứng tạo thành

liên kết cao năng

Giai đoạn 6: Phản ứng oxy hoá

- Sau đó succinic kết hợp với CoA thứ hai tạo thành malic dưới tác dụng của malic synthetase

Acetyl-Kết - Oxi hóa hoàn toàn glucose đến - Sản phẩm của chu trình là succinate và

- Tạo ra nhiều coenzim khử

- Là nguồn cácbon cho các quá

trình tổng hợp khác nhau

- Là điểm giao lưu của nhiều

đường hướng phân giải và tổng

hợp các chất khác nhau trong tế

bào, đồng thời cũng là đường

hướng chính để phân giải hợp chất

hữu cơ

- Chứng tỏ mối liên quan chặt chẽ giữa phân giải lipit và tổng hợp glucid, là cơ sở

để giải thích các hiện tượng sinh lý như

sự nảy mầm của hạt cây lấy dầu (thầu dầu, lạc, vừng) xảy ra hiện tượng chất béogiảm dần, hàm lượng đường tăng lên

Câu 6 Chứng minh mối liên quan giữa chu trình TCA và chu trình ornithine

Chu trình TCA

Sản phẩm của quá trình đường phân xảy ra trong tế bào chất là acid pyruvic Acid pyruvic đi từ tế bàochất, qua 2 lớp màng ti thể vào matrix, bị oxi hoá thành acetyl CoA, tại đây acetyl CoA tiếp tục đượcoxi hoá hoàn toàn đến CO2 thông qua chu trình Krebs hay citric acid cycle (TCA) xảy ra ở trong chất

nền ti thể Sản phẩm của TCA là NADH, FADH2 chuyền e- và proton cho chuỗi vận chuyển electrontrên màng trong ti thể từ đó sinh ra phần lớn ATP cho tế bào và cơ thể

Chu trình urea hay chu trình ornithine

Urea là sản phẩm chính cuối cùng của chuyển hoá nitrogen ở người và động vật Ammonia làsản phẩm của quá trình oxi hoá loại nhóm amine, là chất độc nên cần được loại bỏ khỏi cơ thể.Chu trình urea hay chu trình ornithine mô tả sự chuyển hoá ammonia thành urea Chu trìnhonithine xảy ra ở gan, urea được vận chuyển đến thận để đào thải ra ngoài

7 Carbamoyl phosphate synthetase 8 Carbamoyl phosphate: L-ornithine carbamoyltransferase (ornithine transcarbamylase)9 Argininosuccinate synthetase10 Argininosuccinate lyase

11 Arginase 12 Urease13 Arginine deiminase

Ornithine là một amino acid đóng vai trò chính trong chu trình urea L arginine dưới tác dụng

của enzyme arginase tạo thành urea và ornithine Ornithine như là cái khung để hình thành urea

từ carbamoylphosphate và aspartate

TCA

Mối quan hệ giữa TCA và chu trình ornithine

Các phản ứng của chu trình ornithine được mô tả bằng mũi tên màu xanh, xảy ra trong tế bào

chất nhưng sự hình thành carbamoylphosphate xảy ra trong ti thể Quá trình vận chuyển ornithine vào trong ti thể và citrulline ra tế bào chất nhờ kênh ornithine/citrulline

Mối liên quan giữa chu trình TCA và chu trình ornithine chính là ở cơ chất có 4C là Aspartate

và Fumarate, được biểu diễn bằng mũi tên màu đỏ Oxaloacetate của chu trình TCA nhận

nhóm amin tạo thành aspartate, aspartate ra khỏi ti thể vào tế bào chất, tham gia vào chu trình

ornithine, chu trình ornithine trả lại fumarate cho chu trình TCA Kênh vận chuyển Aspartate/ Fumarate cân bằng nhờ -ketoglutarate và glutamate.

Câu 7: Chứng minh sự tham gia của các hợp chất cao năng trong phản ứng chuyển hoá trao đổiprotein, axit nucleic, gluxit, lipit

- 7,3

NucleosittriphosphatATP, GTP, CTP, UTP

(1) (2) Enol phosphat PEP - 14,8 O

CH2 – C – P – O

O ~ PEP

- 10,3

Creatin phosphat

C ~ S Liên kết tioeste AcylcoAAcetylcoA - 7,7

2. Các hợp chất cao năng tham gia vào các phản ứng chuyển hoá, trao đổi protetin, axit nucleic, gluxit, lipit

HexokinaseGlucose Glucose 6 phosphat ATP DP

Lipit ATP,acetylcoA,malonylcoA AcetylcoA cacboxilaseacetylcoA + HCO3- MalonylcoA

ATP ADP

P

3 Trao đổi axit nuclêic

3.1 Tổng hợp

nucleoit UTP, ATP, GTP, CTP, UDP, ADP, GDP, CDP,

dCTP, dATP, dGTP, dUTP

CTP synthetaseUTP CTP Gln Glu ATP ADP + pi

4 Trao đổi Protein

4.1 Phân giải

Protein

Protein AMP – Peptit +polypeptit)n-1

ATP ADP4.2 Tổng hợp

protein ATP, GTP Aminoacyl – ARN

t synthetase

aa + t ARN aa - ARNt 2ATP 2Pi

Glutamin synthetaseGlu Gln

2 Enzym là chất xúc tác sinh học

Theo định nghĩa chất xúc tác là chất làm tăng cường phản ứng hoá học, nhưng sau khi phản ứng kết thúc thì nó không bị biến đổi hoặc tiêu hao, không tham gia vào thành phần sản phẩm của phản ứng

Chất xúc tác không làm thay đổi chiều phản ứng, không tạo ra được phản ứng Trong phản ứng thuận nghịch do tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng nên chất xúc tác có khả năng làm phản ứng nhanh chóng đạt thế cân bằng nhưng không làm chuyển dịch vị trí của thế cân bằng

- Phân loại: chia chất xúc tác sinh học thành hai loại là chất xúc tác vô vơ và chất xúc tác sinh học

phụ thuộc chặt chẽ

>100o CAxit, kiềmKhôngKhông phụ thuộcCũng như chất xúc tác vô cơ, sự có mặt của các enzym trong phản ứng hoá học sẽ làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng Tuy nhiên, so với chấtxúc tác vô cơ, các phản ứng do enzym xúc tác có sự giảm năng lượng hoạt hoá nhiều hơn và tốc

độ phản ứng nhanh hơn

Ví dụ khi thuỷ phân đường saccaroz bằng chất xúc tác hoá học là HCL sẽ cần năng lượng hoạt hoá là 25 000 kcal/ phân tử; còn khi sử dụng enzym saccarose thì chỉ cần năng lượng hoạt hoá là 9400 kcal/ phân tử

Người ta thấy rằng ở điều kiện thích hợphầu hết các enzym xảy ra với tốc độ nhanh gấp

108 – 1011 lần so với phân tử cùng loại mà không cần có sự xúc tác của enzym

Các chất xúc tác vô cơ phải tiến hành trong điều kiện nhiẹt độ cao, áp suất lớn còn enzym thì phải được tiến hành trong điều kiện nhất định của có thể sống và chỉ xúc tác cho một loại phản ứng nhất định nào đó nên được gọi là tính đặc hiệu của enzym Và đồng thời mọi sự thay đổi của môi trường nội bào như hoocmon, thuốc, nhiệt độ, ánh sáng,…đếu dẫn đến sự thay đổi của hoạt tính xúc tác của enzym

+ Enzym hoà tan trong dung dịch nước, dung dịch muối loãng

+ Enzym biến tính và mất hoạt tính xúc tác khi có mặt các yếu tố gây biến tính protein nhưaxit đặc, kiềm đặc, nhiệt độ cao,…

+ Enzym bị kết tủa và biến tính trong các dung môi hữu cơ như rượu, axeton,…Các chất gây kết tủa thuận nghịch như amonsulfat, natriclorit và các dung môi hữu co ở nhiệt độ thấp đều có tác dụng tương dối với các chế phẩm protein

+ Tuỳ theo PH của môi trường mà enzym có thể ở trạng thái tích địên khác nhau hoặc không tích điện Nhiều loại enzym có hoạt tính cao ở trạng thái đẳng điện

- Ý nghĩa của enzym: nhờ có enzym cùng với sự phối hợp của cơ chế thần kinh,thể dịch giúp chomà các phản ứng có thể diễn ra một cách chính xác,nhịp nhàng, do đó các quá trnh trao đổi chất, sinh trưởng, phát triển của có thể diễn ra một cách nhịp nhàng

Câu 9: Trình bày các phản ứng loại độc NH3 của axit amin, axit hữu cơ.

1) Phản ứng tao muối amôn đ ư ờng : Hướng này xảy ra ở những thực vật như cam chanh…cóchứa nhiều axit hữu cơ như axit oxalic, axit citric, axit malic…

Axit glutamic vừa tạo thành lại kết hợp với NH3 để tạo thành glutamin

- Ở thực vật: glutamin (và cả asparagin) là kho dự trữ nitơ cho cây khi dư thừa NH3 và để tránhhiện tượng ngộ độc NH2 cho cây Còn khi cây thiếu NH3 thì chúng lại thuỷ phân glutamin nhờenzym glutaminase (và aspararinase) để giải phóng NH3 cung cấp cho cây

- Ở động vật: + NH3 hoàn toàn độc với các tổ chức, còn glutamin không độc và nó ở dạngtrung tính nên qua màng tế bào dễ dàng

+ Ở hầu hết các tổ chức glutamin hình thành được đưa vào máu rồi về gan, thận Glutaminđược đưa vào ty thể nơi có enzym glutaminase và bị thuỷ phân để tạo thành axit glutamic và

NH3, NH3 được dùng để tổng hợp ure

+ Glutamic còn có thể chuyển amin hoá để tạo thành alanin và biến đổi NH3 thành ure, rồiđược thải ra ngoài qua nước tiểu

+ Ở não động vật sự tạo thành glutamin là con đường chủ yếu để loại NH3, tránh nhiễm độc

NH3 cho não Ở não có tổng hợp ure nhưng yếu cho nên lượng NH3 thải ra khỏi não chủ yếudưới dạng glutamin

Citrulin kết hợp với axit aspartic để tạo thành argininosuccinic

Ornithin lại tác dụng với phân tử cacbamylphosphat mới, chu trình lặp lại từ đầu, còn axitfumaric hình thành trong chu trình lại kết hợp với NH3 để tạo thành axit aspartic cung cấp chochu trình

Câu 10: Trình bày chu trình Ure Phương trình tổng quát của chu trình ure và nêu ý nghĩa của chu trình.

Chu trình Ure:

Quá trình tổng hợp ure gồm ba bước

- Sự tổng hợp cacbamylphosphat: là con đường trao đổi NH3 phổ biến ở sinh vật Tuỳ cơ thểchất cho nitơ có thể là NH3 hay glutamin

- Sự tổng hợp arginin

+ Từ cacbamyphosphat và ornitin kết hợp thành xitrulin

+ Xitrulin sẽ kết hợp với axit aspartic tạo thành axit arginosuccinic

+ Axit arginosuccinic bị phân giải thành arginin và ure

- Sự tạo thành ure: do sự thuỷ phân arginin tạo thành ure xảy ra ở gan

Sơ đồ chu trình:

Như vậy phương trình tổng quát của chu trình Ure là

NH3 + CO2 + 3ATP + Aspratic → Ure + Fumaric + AMP + P~P + 2 ADP + 2Pi

* Ý nghĩa sinh học của chu trình Ure:

- Giúp cơ thể loại độc NH3 thông qua việc tạo ure thải ra ngoài môi trường

- Axit fumaric (fumarat) tạo ra trong chu trình ure sẽ tham gia và chu trình Citrat để tạoOxaloaxetat và aspartat như sau:

Fumarat →Malat → Oxaloaxetat → Aspartat

trong đó oxaloaxetat sẽ tham gia tiếp vào chu trình Kreb để tạo ra các sản phẩm trung gian vàgiải phóng năng lượng cho cơ thể, còn aspartat cung cấp lại cho chu trình Ure

Như vậy chu trình Ure có mối liên quan chặt chẽ với chu trình Citrat và chu trình KrebCâu 11: So sánh năng lượng khi phân giải hoàn toàn một axit béo 16C và một axit béo 17C

Trong cơ thể sống, quá trình phân giải axit béo cung cấp năng lượng cho cơ thể chủ yếutheo đường hướng  oxy hóa

Đầu tiên axit béo phải được hoạt hóa và vận chuyển vào ti thể Quá trình hoạt hóa axitbéo gồm 3 bước

Bước 1: Axit béo → Acyl CoA nhờ Enzym Acyl-CoA synthetaza ở màng ngoài ti thể Acyl-CoA synthetaza

ATP AMP+PPi

Bước 2: Acyl CoA gắn lên chất mang carnitin và được chuyển vào bên trong chất nền( matrix ) của ti thể nhờ enzym carnitin acyl transferaza I ( EI )

E IAcyl – CoA + carnitin Acylcarnitin + HSCoA

HSCoABước 3: Acylcarnitin chuyển sang HSCoA nằm bên trong ti thể nhờ enzym carnitin acyltransferaza II ( EII )

E II Acylcarnitin + HSCoA Acyl – CoA + carnitin

* Quá trình  oxi hóa axit béo palmitic bão hòa ( 16C ) gồm 4 phản ứng:

- Oxy hóa axyl – CoA tạo thành acyl – CoA chưa bão hòa có liên kết đôi giữa C và C ( C2 và

C3 ) ( Xúc tác của acyl – CoA dehydrogenaza ) ( 1 )

- Hydrat hóa acyl – CoA chưa bão hòa tạo ra  - hydroxyacyl – CoA ( xúc tác bởi enzym enoyl– CoA hydrataza ), phân tử H2O gắn vào liên kết đôi ( 2 )

- -hydroxyacyl – CoA bị oxy hóa bởi enzym  - hydroxyacyl – CoA dehydrogenaza tạo thành

 - cetoacyl – CoA ( 3)

- Sau cùng là phản ứng tách acetyl – CoA khi có sự tham gia của một phân tử HS – CoA khác

và enzym – cetoacyl – CoA – thiolaza

Sản phẩm là acyl – CoA mới ngắn hơn 2C so với acyl – CoA ban đầu và quá trình đượclặp lại từ phản ứng 1,2,3,4 cho tới khi toàn bộ mạch C của acyl – CoA bị phân giải hoàn thànhacetyl CoA

O

CH3 – ( CH2 )12 – CH2 – CH2 – C – S – CoA

Acyl CoA FAD

Acyl – CoA dehydrogenaza FADH2

O

CH3 – ( CH2 )12 – CH = CH – C – S – CoA

Trans 2 – Enoyl – CoA HOH

Enoyl – CoA hydrataza

OH O

CH3 – ( CH2 )12 – CH – CH2 – C – S – CoA

 hydroxyacyl CoA dehydrogenazaNADH + H+

Acyl CoA mới ngắn đi 2C

PT tổng quát: Palmitoyl – CoA + 7 CoA + 7 FAD + 7 NAD+ + 7H20

Krebs

8 Acetyl CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+

Tính năng lượng : 1 FADH2 = 2 ATP Trong chuỗi

1 NADH = 3 ATP hô hấp

Như vậy :

Mỗi vòng  oxi hóa tạo được 5 ATP  7 vòng  oxy hóa tạo 35 ATP

- 1 phân tử Acetyl CoA đi vào chu trình krebs sẽ tạo ra

3 NADH x 3 = 9

1 FADH2 x 2 = 2 12 ATP

1 ATP

 8 Acetyl CoA bị oxy hóa tạo thành 96 ATP

Tổng năng lượng: hình thành trong quá trình  oxy hóa palmitoyl CoA là:

35 + 96 = 131 ( ATP )

- 1 (ATP ) : hoạt hóa axit palmitic

130 ATP

*  oxy hóa béo chứa C bão hòa 17C

Sản phẩm thu được khi oxy hóa axit béo 17C là Acetyl CoA và axit propionyl – CoA( Sản phẩm cuối cùng ) Do đó cần thêm các phản ứng

- Cacboxyl hóa propinyl – CoA tạo D – methyl malonyl – CoA nhờ enzym cacboxylaza cóchứa Coenzym biotin

O CO2 Cacboxylaza COOH

CH3 – CH2 – C ~ ScoA + ATP CH – CH3

Propinyl CoA H2O C ~ SCoA

O

( D - Me tyl Malonyl CoA )

- Đồng phân hóa D - Metyl malonyl – CoA để tao ra L - Methyl malonyl – CoA nhờ enzymisomeraza

COOH iso meraza COOH

CH – CH3 CH – CH3

C ~ SCoA C ~ SCoA

O O

( L - Methyl Malonyl - CoA )

- Tái sắp xếp các nhóm chức trong phân tử L - Methyl Malonyl CoA nhờ enzym mutaza tạo raSuccinyl – CoA

COOH Mutaza COOH

C ~ SCoA C H2

O C ~ SCoA

O

L - Methyl Malonyl CoA Succinyl – CoA

Succinyl – CoA sẽ được tiếp tục tham gia trong chu trình Krebs

Nucleositcli phospho kinaza

COOH Succinic dehydrogenaza COOH Fumaric COOH

CH2 CH HO CH

CH2 FAD FADH2 CH H2O CH2COOH COOH COOHAxit succinic Axit fumatic Axit Malic COOH Malic dehydrogenaza COOH

HO CH CH = O

CH2 CH2

COOH NAD+ NADH + H+ COOH

Tính năng lượng:

Từ propionyl – CoA tạo được

P i

1 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

1 NADH = 3ATP 5 ATP

-1 ATP ( cacboxyl hóa )

Tổng NL: khi  oxy hóa axit béo bão hòa 17C

5 x 7 + 12 x 7 + 5 = 124 – 1 ATP ( hoạt hóa axit ) = 123 ATP

Kết Luận: Như vậy khi phân giải hoàn toàn 1 axit béo 16C và axit béo 17C ta thấy: Năng

lượng phân giải axit 17C ít hơn khi phân giải axit béo 16C là (130-123) = 7ATP

Câu 12: Trình bày con đường gluconeogensis, con thoi Malate- aspartate Ý nghĩa của con thoi Malate- aspartate đối với oxalo acetat

a Con đường gluconeogensis

Con đường gluconeogensis là con đường tổng hợp glucose có bản chất phi gluxit diễn ra chủyếu ở gan (có thể xem nó là các phản ứng ngược của quá trình đường phân, nhưng thật rakhông phải)

Con đường gluconeogensis được hoạt hoá bởi lactat, pyruvat, ATP, glycerol, acetylcoenzim A,

bị kìm hãm bởi AMP

b Con thoi Malate- aspartate

Phân tử oxalo acetat bị khử ở tế bào chất và lấy e của NADH Malate được hình thành và vượtqua màng ty thể sau đó được oxy hóa dưới tác dụng của enzym malat dehydrogenase biến đổiNAD+ thành NADH ở khoang ty thể và NADH được hình thành như thế lại đi vào chuỗi vậnchuyển e còn phân tử oxalo acetat được hình thành trong phản ứng không vượt qua được màngtrong Như vậy bắt buộc nó phải tạo thành aspactat nhờ phản ứng chuyển amin hóa Asp đượchình thành vượt qua màng ra tế bào chất Ra tế bào chất Asp lại được chuyển amin hóa thànhoxalo acetat và tỷ lệ NADH/ NADH+ ở tế bào chất cao hơn ty thể Ở trong ty thể có chất mang(bản chất protein) Như vậy con thoi này đã tạo ra NADH ở ty thể, năng lượng được tạo ra ở tythể nhiều hơn so với con thoi glycerol phosphat Như vậy con thoi Malate- aspartate hiệu quảhơn con thoi Glycerol phosphat

Ý nghĩa con thoi Malat – aspartate với oxaloaxetat:

Oxalo acetat được hình thành ở tế bào chất không vượt qua được màng trong của ty thể Nhờcon thoi Malat- Asp, oxaloaxetat được vận chuyển gián tiếp thông qua phản ứng oxihóa Malattrong ty thể và phản ứng chuyển amin của Asp ngoài tế bào chất cùng với các kênh vận chuyểnMalat, Asp qua màng

Câu 13: trình bày chu trình alanin-glucose, chu trình cozi và các phản ứng của con đường gluconeogenesis liên quan đến chu trình?

1.chu trình alanin-glucose:

2.Chu trình cozi:

Khi cơ hoạt động căng thẳng, nguồn cung cấp o2 cho tế bào không đủ, hệ cơ phải sử dụng ATP hầu hết từ quá trình đường phân, do đó lactat được tạo thành nhiều sẽ gây độc cho cơ thể do tế bào nhiễm toan Chu trình cozi sẽ khắc phục nhược điểm trên:

Chu trình alanin – gluco

- Alanin được tạo ra trong ở cơ chuyển đến gan theo đường máu đến gan alanin đến gan

sẽ được chuyển thành pyrurat và  cetoglutarat chuyển thành glutamat.

- Pyruvat theo con đường gluconeogenesis để tạo thành gluco theo những giai đoạn sau: + pyruvat + ATP + GTP + H 2 O  phosphotenolpyruvat (PEP) + ADP + GDP + P v + 2

- Gluco được tạo ra từ  cetoglutarat được chuyển amin hóa với oxaloacetat để tạo thành

 cetoglutarat và aspartat theo phản ứng sau:

- Aspartat được tạo ra sẽ đi vào chu trình ure để tham gia vào quá trình loại độc NH 3 cho

cơ thể Thông qua phương trình phản ứng sau:

NH 3 + CO 2 + Asp  ure + fumalat + AMP + P P + 2(ADP + P v )

Ở cơ, xương Ở gan

Ý nghĩa của chu trình cozi:

-Chuyển lactat từ cơ, xương về gan, tránh độc cho cơ thể

-Chuyển Glucose từ gan về cơ, xương Cung cấp cho quá trình đường phân tạo ATP cho cơ hoạt động

* Các phản ứng của con đường gluconeogenesis có liên quan trong chu trình:

- Trong chu trình alanin – glucose: các phản ứng của con đường gluconeogenesis có liên quan đến chu trình gồm các phản ứng từ pyruvat  glucose

- Trong chu trình cori: Các phản ứng của con đường gluconeogenesis có liên quan đến chu trình gồm các phản ứng từ lactat  glucose

Cụ thể là:

- Phản ứng từ lactat  pyruvat

- Phản ứng từ pyruvat  Glucose

+ Từ pyruvat  PEP (phosphoenol pyruvat):

Từ pyruvat  oxaloacetat PEP, nhờ enzym PEPcacboxykinase

+ PEP  Fructose 1,6- điphosphat

+ Fructose 1,6 – điphosphat  Fructose 6 - phosphat, nhờ enzym fructose 1,6-

điphosphatase

+ Fructose 6- Phosphat  glucose 6- phosphat, nhờ enzym isomerase

+ Glucose 6- phosphat  glucose, nhờ enzym glucose 6- phosphatase

Câu 14: trình bày enzym allosteric, giải thích cơ chế kìm hãm ngược của L-isoleucin đối với L-threonin deaminase.

1.Enzim Allosteric

Quá trình trao đổi chất trong tế bào được đảm bảo bởi từng nhóm enzim phối hợp xúc tác chocác phản ứng của từng giai đoạn theo một thứ tự nhất định gọi là chu trình trao đổi chất Trongmỗi chu trình này phải có ít nhất một enzim làm nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ phản ứng của toàn

bộ chu trình enzim đó gọi là enzym điều hòa

Có nhiều loại enzym điều hòa chia làm hai loại chính:

Enzim allosteric: trong phân tử của chúng ngoài trung tâm hoạt động còn có một số vị trí

khác có thể tương tác với các chất khác gọi là trung tâm allosteric Các chất kết hợp vào các trung tâm này gọi là các chất điều hòa allosteric Khi các chất này kết hợp với enzim làm thay

đổi cấu trúc không gian của phân tử enzim, của trung tâm hoạt động do đó làm thay đổi hoạt độxúc tác của enzim Nếu làm tăng hoạt độ gọi là các chất điều hòa dương; nếu làm giảm hoạt độgọi là chất điều hòa âm Điều đáng lưu ý là các chất điều hòa này kết hợp với enzim nhưngkhông bị chuyển hòa dưới tác dụng của enzim mà nó kết hợp

Các enzym allosteric thường được cấu tạo từ hai hay nhiều tiểu đơn vị (là mạh polipeptit)hay nói cách khác chúng là các oligome được cấu tạo từ hai hay nhiều monomer Hầu hết cácenzyme allosteric là các protein có cấu trúc bậc 4, trong phân tử thường có 2 hay một số trungtâm hoạt động, có thể kết hợp với 2 hay một số phân tử cơ chất, cơ chất có thể thực hiện chức

năng của chất điều hòa – điều hòa homotropic (đồng hợp) Các chất điều hòa có cấu trúc khác

cơ chất – điều hòa heterotropic (dị hợp).

Thông thường các enzim allosteric được điều hòa theo kiểu hỗn hợp vừa là homotropic vàheterotropic

2 Cơ chế kìm hãm ngược của L- isoleucin

Tuân theo cơ sở của sự điều hòa dị lập thể: những chất điều hòa khi kết hợp vào vị trí xác địnhtrên bề mặt enzym sẽ làm thay đổi cấu trúc không gian của enzym, kéo theo sự thay đổi hoạttính enzym

Cơ chế điều hòa của L-isoleucin đối với L - Threonin deaminase là cơ chế kìm hãm ngượcSơđồ:

E1: là enzym L - Threonin deaminase là 1 enzym điều hòa dị lập thể, nó xúc tác cho phản ứngtách amin hóa không oxi hóa Nó có khối lượng 105 KDa, là 1 tetramer có 2 trung tâm phảnứng (2PLP) Coenzym của E1 là piridoxal phosphat (PLP), là dẫn xuất cảu vitamin B6

Cơ chế hoạt động của L - Isoleucin đối với E1 là:

- Từ L - threonin để hình thành L - Isoleucin phải trải qua 5 phản ứng xúc tác bởi E1, E2, E3,E4, E5 KHi sản phẩm cuối cùng là L - Isoleucin được tổng hợp đủ nhu cầu thì L - Isoleucinquay trở lại gắn vào tâm điều hòa của L - threonin deaminase làm cho enzym này thay đổi cấuhình không gian, chuyển sang trạng thái không hoạt động Làm cho phản ứng 1 bị dừng lại dẫnđến ngừng các phản ứng kế tiếp, nên L - isoleucin tạm thời không được tạo ra

- Khi L - isoleucin hết, cơ thể cần L - isoleucin thì L - isoleucin lại tách ra khỏi trung tâm điềuhòa của L - thrêonin deaminase Enzym này trở về trạng thái cấu hình ban đầu là dạng hoạtđộng, các phản ứng lại được tiếp tục để tạo ra L - isoleucin

Coenzym của E1 là PLP, dẫn xuất của vitamin B6, hoạt động của nó đóng vai trò quantrọng trong cơ chế điều hòa ức chế ngược của enzym allosteric

Các phản ứng thể hiện vai trò hoạt động của PLP:

Câu 15: Trình bầy cơ chế tác dụng của PLP.

Bài Làm

I Cấu tạo hoá học của PLP và PMP:

Piridoxal photphat (PLP) và piridoxamin photphat được tạo nên từ vitamin B6 có công thức hoá học như sau:

PLP là coenzim của amino transfraza và enzim decacboxilara tham gia quá trình trao đổi các axit amin đặc biệt trong quá trình chuyển hoá amin (transamin) và khử cacboxil

(decacboxil).Tạo ra nhiều aa mới và cetoaxit mới được hình thành

Amino transfraza là một em zin hai thành phần

II Cơ chế tác dụng của PLP:

1 Cơ chế vận chuyển cocboxi của PLP:

2 Cơ chế vận chuyển nhóm amin của PLP:

3 Cơ chế chuyển giữa PLP và PMP:

PP

PLP

C âu 16- Phân biệt giữa hai dạng CoE NAD + và NADP +

NAD+ : Nicotin amit di nucleotit

-Sự khác biệt cơ bản giữa hai CoE này là trong NAD+ ở vị trí 2’ là nhóm OH, còn ởNADP+ thì Hidro trong nhóm OH được thay bằng gốc -PO43-

Hai CoE này có trong mọi tế bào, tuy nhiên NAD+ thường có số lượng lớn gấp 10 lần sovới NADP+ , chúng dều tham gia vào những phản ứng Oxi hóa - Khử do enzym dehydrogenasexúc tác

NAD+ tham gia vào phản ứng Oxi hóa - Khử để chuyển năng lượng cho cơ thể

NADP+ tham gia vào phản ứng sinh tổng hợp

Cả hai CoE này đều có thể chuyển từ dạng Oxi hóa sang dạng khử và ngược lại để vậnchuyển e- và H+

Câu 17: Quá trình vận chuyển e và H + của enzym dehydrogenase kỵ khí

Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) - nicotinamide adenine dinucleotide phosphate(NADP) : Là thành phần đóng vai trò chuyển đổi H + và electron 2 chiều

NAD(P) + + 2e - + 2H + <> NAD(P)H + H +

Câu 18: Chất chống ô xi hoá sinh học

1 Giới thiệu chung về chất oxi hóa và chất chống oxi hóa sinh học

Chất chống oxi hóa là những phân tử làm chậm hoặc ngăn cản quá trình oxi hóa của phân tử khác Quá trình oxi hóa có thể tạo ra những gốc tự do làm hại đến tế bào Chất chống oxi hóa làm ngăn chặn chuỗi phản ứng bằng cách chuyển electron của gốc tự do vào chính nó

Một số gốc tự do

Chất oxi hóa là những chất gây hại cho sự sống, vì vậy sinh vật luôn có hệ thống các chất chống oxi hóa như là glutathione, vitamin C, vitamin E đóng vai trò như các enzyme catalase, superoxide dismutase và một vài peroxidases Nếu hệ thống enzyme chống oxi hóa bị

ức chế sẽ làm tăng nồng độ gốc tự do gây hại cho tế bào

Những loài sinh vật hô hấp hiếu khí, trong quá trình trao đổi chất tạo ra hydrogen

peroxide (H2O2), hypochlorous acid (HOCl), and những gốc tự do như hydroxyl radical (·OH) ,superoxide anion (O2 ) Những phân tử này có khả năng oxi hóa cao và kém bền vững, vì vậy khi vừa hình thành có thể phản ứng ngay với các chất hữu cơ như làm biến đổi ADN, làm mất hoạt tính protein, biến đổi cấu trúc phân tử các phospholipid màng

Các chất chống oxi hóa được chia làm 2 nhóm chính

1.Nhóm có hòa tan trong nước : Ngăn cản sự tấn công của các gốc tự do bên trong tế bào chất

Carotenes Lipid β-carotene: 0.5 – 1

retinol (vitamin A): 1 – 3 5 (human, total carotenoids) α-Tocopherol

Ubiquinol

2 Sự tác động của các chất oxi hóa lên một số phân tử hữu cơ quan trọng trong tế bào

2.1 Tác động của gốc tự do lên lipid

Quá trình oxi hóa tạo ra gốc tự do tấn công vào phân tử lipid, đối với acid linoleic thì gốc tự do hydrosyl sẽ tác động lên C13, chuyển vị trí liên kết đôi, tạo thành phân tử hoạt động oxi hóa mạnh Khi ở trạng thái này acid linoic sẽ dễ bị biến đổi thành phân tử khác

(13)

(14)

(15)

2.2 Tác động của gốc tự do lên protein

Các gốc tự do tấn công lên phân tử protein thông qua tác động lên những vị trí đặc hiệu trên phân tử amino acid, cắt đứt chuỗi polipeptid, biến đổi các cross-link, thay đổi đặc tính điệncủa phân tử protein làm phân tử protein biến đổi cấu trúc dẫn đến biến đổi về chức năng (biến tính protein)

2.3 Tác động của gốc tự do lên ADN

Các thành phần nucldeotid trên ADN bị tấn công trực tiếp bởi các gốc tự do dẫn đến làmsai hỏng nucleotid có thể dẫn đến ADN bị hủy hoại

Các thành phần như đường, nhóm amin, các liên kết yếu của ADN và protein histon có thể bị biến đổi thành những sản phẩm khác nhau như 8-hydroxyguanine, hydroxymethyl urea, urea, thymine glycol, thymine , adenine vòng mở hoặc đóng bão hòa

3 Một số quá trình tạo ra nhiều gốc tự do trong tế bào

Nhiều quá trình oxi hóa trong tế bào tạo ra gốc tự do, nhưng có một số phản ứng đặc biệt bên trong cơ thể có khả năng tạo ra nhiều gốc tự do

3.1 Lục lạp

Trong lục lạp có 2 quá trình vị trí có thể tạo ra phân tử oxi dạng peroxit

* Tại hệ thống quang hóa 1, khi phân tử diệp lục nhận được ánh sáng trở thành dạng hoạt động gặp phải oxi trong quá trình quang phân ly nước sẽ tác động với phân tử oxi tạo ra phân tử oxi thừa 1e

* Quá trình chuyển đổi e cho phân tử NADP+ thành NADPH, oxi có thể tác động với Fd để nhận e tạo thành oxi dạng thừa e

3.2 Ty thể

Trong quá trình truyền điện tử qua các phức hợp vận chuyển điện tử ở màng trong của lục lạp, quá trình chuyển đổi của UQ và sự có mặt của oxi phân tử có thể tạo ra oxi dạng peoroxit

3 Lưới nội chất

Một số quá trình oxi hóa nhưng hydroxylations, dealkylations, deaminations,

dehalogenation và desaturation diễn ra ở lưới nội chất trơn Sự kết hợp chức năng oxygenase bao gồm nhân heme xúc tác phân tử oxi vào cơ chất nhờ sử dụng NAD(P)H như là phân tử choelectron as the electron donor The

Phản ứng được xúc tác bởi cytochrome P450

4 Một số cơ chế bảo vệ của tế bào với các tác nhân oxi hóa sinh học

1 Superoxide dismutase

Superoxide dismutase (SOD) là ezyme có thành phần Cu, enzyme này còn có nhiều tên gọi khác nhau như là erythrocuprein, indophenol oxidase, tetrazolium SOD được biết như là dismutation superoxide thành hydrogen peroxide và oxygen:

4.2 Catalase

Catalase là enzym có nhân heme có khả năng dismutase hydrogen peroxide thành nước

và oxi Enzim này có mặt nhiều nhất trong peroxisome loại bỏ độc tính của sản phẩm phụ trongchu trình glyoxylate, ß oxi hóa acid béo

H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E(.+)

H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) → H2O + Fe(III)-E + O2

4.3 ascorbic acid