đề tài: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

Trình bày được khái niệm năng lượng sinh học, định nghĩa sự phosphoryl hóa, các loại liên kết phosphat, rút ra ý nghĩa của sự phosphoryl hóa.. 1.3 Năng lượng sinh học• là năng lượng được

Bài: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

• Mục tiêu:

• 1 Trình bày được khái niệm năng lượng sinh học, định nghĩa sự phosphoryl hóa,

các loại liên kết phosphat, rút ra ý nghĩa

của sự phosphoryl hóa

• 2 Trình bày được bản chất và ý nghĩa của chuỗi hô hấp tế bào

• 3 Trình bày được các giai đoạn, ý nghĩa của chu trình acid citric

1 TRAO ĐỔI CHẤT

• 1.1 Khái niệm chung

- là quá trình lấy các chất từ bên ngoài vào

và thải các chất cặn bã ra môi trường

- gồm: quá trình đồng hóa (tổng hợp) và dị hóa (thoái hóa)

1.2 Quá trình đồng hóa và dị hóa

Quá trình dị hóa:

Quá trình đồng hóa:

n acid amin protein (protid)

Tinh bột glucose

Sự mâu thuẫn và thống nhất giữa đồng

hóa và dị hóa

đồng hóa (thu năng lượng)

Phân tử đơn giản phân tử phức

tạp

dị hóa (giải phóng năng lượng)

1.3 Năng lượng sinh học

• là năng lượng được thu nhận, phát sinh

và tích trữ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

• dạng nhiệt năng hay dạng ATP dự trữ trong cơ thể

• ATP sử dụng trong các hoạt động sống của cơ thể: tổng hợp, thoái hóa, co cơ, hấp thu, bài tiết, xung động thần kinh,…

2 OXY HÓA SINH HỌC (HÔ HẤP TẾ

BÀO)

• Định nghĩa:

là quá trình của hệ thống các phản ứng oxy hóa khử của các chất được đưa vào cơ thể và được chuyển hóa thành năng lượng dưới dạng nhiệt năng hay dưới dạng ATP dự trữ trong cơ thể.

• Bản chất:

sự “đốt cháy” các chất hữu cơ trong tế bào

Phân biệt sự cháy trong hóa học và trong sinh học

Sự cháy trong sinh học Sự cháy trong hóa học

- từ từ (chậm)

- không có ngọn lửa

- không tăng nhiệt độ

- oxy không trực tiếp

phản ứng với cacbon,

hydro của chất hữu cơ

- năng lượng được giải

- năng lượng giải phóng nhanh dưới dạng nhiệt

2.1 Khái niệm về sự oxy hóa khử

• Định nghĩa:

quá trình oxy hóa khử là quá trình trao đổi

điện tử Quá trình oxy hóa là sự tách (cho) một hay nhiều điện tử, ngược lại, quá

trình khử là sự thu (nhận) điện tử

2Fe2+ + Cl 2Fe3+ + 2Cl

2e

Thế năng oxy hóa khử chuẩn của một

Ubiquinin dạng khử

Cytocrom b (Fe 3+ ) Cytocrom c1 (Fe 3+ ) Cytocrom c (Fe 3+ ) Cytocrom a (Fe 3+ )

½ O

-0,42 -0,32

-0,05

+0,10

+0,12 +0,21 +0,25 +0,29 +0,82

2.2 Chuỗi hô hấp tế bào

và điện tử từ cơ chất đến phân tử oxy để

hydro và điện tử như sau:

cytocrom

Tập hợp các phản ứng thuộc chuỗi hô

hấp có thể chia thành 4 giai đoạn:

ADP + Pi ATP

SH2 NAD+ FADH2 CoQ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 1/2O2

S NADH FAD CoQH2 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ O

2.3 Ý nghĩa hô hấp tế bào

• Cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể

Tập hợp các phản ứng thuộc chuỗi hô

hấp có thể chia thành 4 giai đoạn:

ADP + Pi ATP

SH2 NAD+ FADH2 CoQ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 1/2O2

S NADH FAD CoQH2 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ O

3 SỰ PHOSPHORYL OXY HÓA

• 3.1 Sự phosphoryl hóa:

là quá trình gắn một gốc acid phosphorid (còn gọi

là gốc phosphat) vào một phân tử chất hữu cơ:

Sự phosphoryl hóa: phản ứng quan trọng nhất

trong chuyển hóa các chất

RH + HO-PO3H2 R-PO3H2 + H2O

Chất hữu cơ acid phosphoric hợp chất phosphat hữu cơ (R-P)

ADP + Pi ATP

3.2 Các loại liên kết phosphat

2 loại kiên kết phosphat: nghèo năng lượng và

giàu năng lượng.

• Liên kết phosphat nghèo năng lượng (ký hiệu

R-P): 1000 – 5000 calo

liên kết este phosphat (nhóm OH và H3PO4)

• Liên kết phosphat giàu năng lượng (ký hiệu R ~

P): > 7000 calo

• + liên kết acyl phosphat

• + liên kết enol phosphat

• + liên kết amid phosphat

3.3 Vai trò của phosphoryl hóa

• Tích trữ và vận chuyển năng lượng

ADP + Pi →ATP

• Hoạt hóa các chất hữu cơ

• Quá trình hấp thu tích cực: hấp thu tích cực của các loại đường, lipid cần có vai trò phosphoryl hóa

4 CHU TRÌNH ACID CITRIC

(chu trình Krebs)

• Krebs tìm ra năm 1937 (chu trình acid

citric)

• Phân tử acetyl CoA bị đốt cháy liên tiếp

trong chu trình Krebs, chất mồi

chuyển hydro từ chu trình Krebs vào chuỗi

hô hấp tế bào tạo ra nhiều năng lượng

4.1 Các giai đoạn của chu trình acid citric

• xảy ra tại matrix của ty thể tế bào, hiếu

khí, gồm 8 giai đoạn:

giai đoạn 1:

• ngưng tụ acetyl CoA với oxaloacetic loại

ra một phân tử CoA, tạo acid citric nhờ

xúc tác của enzym citrat synthetase

• Giai đoạn 2: đồng phân hóa acid citric

thành acid isocitric, aconitase xúc tác,

gồm hai phản ứng dehydrat hóa và hydrat hóa

CH2 - COOH CH - COOH HO - CH - COOH

HO - C - COOH C - COOH H - C - COOH

CH2 - COOH CH2 - COOH CH2 - COOH

- H2O + H2O Aconitase Aconitase

A citric A cisaconitic A isocitric

Giai đoạn 3: khử carboxyl oxy hóa isocitric

• Giai đoạn 4: khử carboxyl oxy hóa

α-cetoglutaric → succinyl CoA, một phức

hợp đa enzym (là α-cetoglutarat

dehydrogenase) có 5 coenzym : TPP

(thiamin pyrophosphat), acid lipoic, CoA, FAD và NAD+ Với 3 enzym xúc tác là α-cetoglutarat dehydrogenase, trans-

succinylase, dihydro lipoyl

• Giai đoạn 5: tạo acid succinic từ succinyl

CoA do enzym succinat thiokinase với sự

tạo 1 ATP trực tiếp

CH2 + H3PO4 CH2 + HSCoA

CO ~ SCoA COOH

CH2 - COOH CH2 - COOH

GDP + Pi GTP Succinyl CoA A succinic

GTP GDP

• Giai đoạn 6: oxy hóa succinic thành fumaric do

enzym succinat dehydrogenase có coenzym FAD Enzym này có 4 nguyên tử Fe, 4 nhóm –

SH và 2 nhân flavin của FAD, đây là chất điển hình chứa Fe không hem Hai điện tử của

FADH2 được chuyển trực tiếp lên Fe 3+ của

• Giai đoạn 7: hydrat hóa fumanic thành

malic dưới xúc tác của enzym fumarase, enzym này giống enzym aconitase

CH - COOH + H2O CH2 - COOH

CH - COOH - H2O CHOH - COOH

A fumaric Fumarase A malic

• Giai đoạn 8: oxy hóa malic thành

oxaloacetic dưới xúc tác enzym malat

chức alcol của acid malic bị oxy hóa thành nhóm chức ceton

CHOH - COOH CO - COOH

Glucid Lipid Protid

Acetyl CoA HSCoA

Acid oxaloacetic Acid citric

H2O H2O

Acid cisaconitic

H2O Acid isocitric

Acid oxalosuccinic (6C)

Succinyl CoA

α

Acid succinic (4C)

Acid cetoglutaric

(5C) FAD

FADH2

NAD+

NADH + H+

NAD+NADH + H+

• Kết quả

Mỗi phân tử acetyl CoA bị đốt cháy trong

chu trình krebs (acid citric) giải phóng 1

12ATP

4.2 Ý nghĩa chu trinh Krebs.

• Là giai đoạn thoái hóa cuối cùng chung của ba chất (glucid, protid, lipid).

• Là nơi cung cấp năng lượng dưới dạng ATP cho hoạt động sống của tế bào.

• Là nơi cung cấp sản phẩm trung gian như acid oxaloacetic, acid α cetoglutaric, succinyl CoA,

để nối liền chu trình krebs với các chuyển hóa

khác của cơ thể và trở thành vị trí trung tâm điều hòa các chuyển hóa các chất

Tóm tắt:

• Năng lượng sinh học là gì?

• là năng lượng được thu nhận, phát sinh

và tích trữ trong quá trình oxy hóa các

chất hữu cơ

• sự phosphoryl hóa là gì?

• là quá trình gắn một gốc acid phosphorid (còn gọi là gốc phosphat) vào một phân tử chất hữu cơ

Tóm tắt

• Nêu ý nghĩa của sự phosphoryl hóa?

• Tích trữ và vận chuyển năng lượng

• Hoạt hóa các chất hữu cơ

• Cung cấp năng lượng quá trình hấp thu tích cực

Tóm tắt

• bản chất và ý nghĩa của chuỗi hô hấp

tế bào?

• Bản chất: sự “đốt cháy” các chất hữu cơ

năng lượng

• Ý nghĩa: Tạo ATP cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế bào

Lượng giá:

• Câu 1: Năng lượng sinh học dự trữ trong

tế bào chủ yếu dưới dạng chất nào?

• Câu 2: Quá trình nào sau đây là quá trình phosphoryl hóa?

• Câu 3: Chuỗi hô hấp tế bào chia thành

mấy giai đoạn?

4 giai đoạn

• Khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử acetyl CoA trong chuỗi hô hấp tế bào đã tạo ra

bào đã tích trữ được?