Hóa Sinh Chuyển Hóa Cơ bản

Giải thích được bản chất của sự hô hấp tế bào.. Trình bày được được các giai đoạn của chu trình Krebs.. Tính được năng lượng giải phóng của sự hô hấp tế bào, chu trình Krebs.. Nêu ra đư

09/14/15 05:29 PM

CHUYỂN HÓA CHUNG

MỤC TIÊU

1 Giải thích được bản chất của sự hô hấp tế bào.

2 Trình bày được được các giai đoạn của chu trình Krebs.

3 Tính được năng lượng giải phóng của sự hô hấp tế bào,

chu trình Krebs.

4 Nêu ra được ý nghĩa của sự hô hấp tế bào, sự

phosphoryl hóa và chu trình Krebs.

09/14/15

05:29 PM

 Các ph n ng hóa h c trong c th sinh v t là các ả ứ ọ ơ ể ậ ph n ng hóa sinhả ứ

 Nhi u ph n ng x y ra liên ti p t o nên m t ề ả ứ ả ế ạ ộ chu i ph n ngỗ ả ứ

 Các ph n ng và chu i ph n ng hóa sinh t o nên ả ứ ỗ ả ứ ạ quá trình chuy n hóa các ch tể ấ và kèm theo quá trình trao i n ng l ngđổ ă ượ

 Có kh n ng ả ă t ng h pổ ợ các ch t h u cấ ữ ơ: glucid (G), lipid (L), protid (P) t ừ các ch t ấ

vô cơ n gi n: COđơ ả 2, H2O, N

CO2 + H2O + N G, L, P

2 Sinh v t di d ngậ ưỡ (SVDD): g m ng i và ng v tồ ườ độ ậ

 Có th ể t ng h p G, L, P c hi uổ ợ đặ ệ cho c th t G, L, P c a th c n ơ ể ừ ủ ứ ă

09/14/15

05:29 PM

 SVTD là m t trong nh ng ngu n th c n c a SVDD ộ ữ ồ ứ ă ủ

 Quá trình thoái hóa G, L, P c a SVDD ủ cung c p n ng l ngấ ă ượ cho c th s d ng, ng ơ ể ử ụ đồ

th i ào th i ra môi tr ng ờ đ ả ườ CO2, H2O, urê

 SVTD l i l y làm ạ ấ nguyên li u t ng h pệ để ổ ợ nên G, L, P t o nên chu trình khép kín.ạ

 Tiêu hóa: là quá trình th y phân các i phân t : G, L, P có tính c hi u c a th c n ủ đạ ử đặ ệ ủ ứ ă

thành các đơn v c u t oị ấ ạ không có tính đặc hi u nh ệ ư monosaccarid, acid béo, acid amin , s tiêu hóa này nh các enzym trong d ch tiêu hóa.ự ờ ị

09/14/15

05:29 PM

 H p thu:ấ s n ph m cu i cùng c a quá trình tiêu hóa ả ẩ ố ủ đượ c h p thu qua niêm m c ru t ấ ạ ộ

non, vào máu a n t bào, mô.để đư đế ế

 T ng h p:ổ ợ t bào và mô, nh ng ch t trên ở ế ữ ấ đượ c s d ng làm nguyên li u t ng ử ụ ệ để ổ

h p nên G, L, P c hi u c a c th ợ đặ ệ ủ ơ ể

Quá trình ng hóa đồ c n ầ đượ c cung c p n ng l ng.ấ ă ượ

09/14/15

05:29 PM

2.2 Quá trình dị hóa  Quá trình d hóa là ị quá trình phân gi iả các ch t G, L, P, thành nh ng s n ph m trung ấ ữ ả ẩ

gian, d n t i nh ng ẫ ớ ữ ch t c n bã: ấ ặ CO2 H2O, urê, acid uric, ào th i ra ngoàiđể đ ả

 Quá trình này g m nhi u lo i ph n ng: ồ ề ạ ả ứ oxy hóa kh , th y phân, chuy n nhóm, tách ử ủ ể

nhóm Trong ó quá trình đ oxy hóa khử sinh h c óng vai trò quan tr ng nh t trong s ọ đ ọ ấ ự

gi i phóng n ng l ng ả ă ượ

09/14/15

05:29 PM

 N ng l ng d tră ượ ự ữ đượ c s d ng cho các ph n ng t ng h p và các ho t ng sinh ử ụ ả ứ ổ ợ ạ độ

l nh co c , h p th và bài ti t, d n truy n xung ng th n kinh, ý ư ơ ấ ụ ế ẫ ề độ ầ

 N ng l ng này, m t ph n ă ượ ộ ầ được t a ra d i ỏ ướ d ng nhi tạ ệ (50%), m t ph n ộ ầ được tích

tr d i d ng ATP (kho ng 50%)ữ ướ ạ ả

09/14/15

05:29 PM

3 Đặc điểm của quá trình trao đổi chất

 Quá trình chuy n hóa trong c th s ng mang tính ể ơ ể ố th ng nh t và riêng bi tố ấ ệ

 Các ph n ng hóa h c trong c th x y ra ả ứ ọ ơ ể ả liên t cụ , trong i u ki n đ ề ệ pH trung tính, nhi t ệ độ 370C, và enzym xúc tác

 Ở độ ng v t, các quá trình chuy n hóa ậ ể được đ ềi u khi n b i h th ng th n kinhể ở ệ ố ầ

 Gi i thích ả tác d ng d c l thu cụ ượ ý ố giúp cho công tác nghiên c u thu c m iứ ố ớ hoàn thi nệ

 Trao i ch t và trao i n ng l ng là b n ch t c a ho t ng s ng m i sinh đổ ấ đổ ă ượ ả ấ ủ ạ độ ố ở ọ

v t Song song v i s trao i ch t bao gi c ng có quá trình kèm theo quá trình trao ậ ớ ự đổ ấ ờ ũ

i n ng l ng

09/14/15

05:29 PM

1 Khái niệm oxy hóa khử

 Quá trình trao i oxy hóa kh là quá trình trao i i n t đổ ử đổ đ ệ ử

 S oxy hóa là s tách m t hay nhi u i n t , ng c l i, s kh oxy là s thu i n ự ự ộ ề đ ệ ử ượ ạ ự ử ự đ ệ

09/14/15 05:29 PM

Thế năng oxy hóa khử, phương trình

Hi u th E ph thu c vào t l gi a n ng d ng oxy hóa và d ng kh ệ ế ụ ộ ỷ ệ ữ ồ độ ạ ạ ử

N u Cox = Ckh thì E = Eo Vì v y, mu n xác nh Eế ậ ố đị 0 ta cho:

 [Fe2+] = [Fe3+] = 1 mol

E = Eo + RT

nF

ln Cox

Ckh

09/14/15

05:29 PM

Nguồn gốc năng lượng

 D a vào th n ng oxy hóa kh c a m t h th ng, có th ự ế ă ử ủ ộ ệ ố ể xác nh v tríđị ị c a h th ng này trong dây ủ ệ ố

chuy n ph n ng oxy hóa kh ề ả ứ ử

 Thí d :ụ ta có hai h th ng oxy hóa kh :ệ ố ử

 Th n ng oxy hóa kh chu nế ă ử ẩ c a hai h th ng này là EoA và EoB ủ ệ ố

 N u ế EoA < EoB thì đ ệ ửi n t có chi u h ng chuy n t A sang Bề ướ ể ừ , ngh a là A s b oxy hóa và B s b ĩ ẽ ị ẽ ị

kh ử

 H th ng có th n ng oxy hóa kh cao nh t s là h th ng oxy hóa m nh nh tệ ố ế ă ử ấ ẽ ệ ố ạ ấ

Akh Aox + e Bkh Box + e

09/14/15

05:29 PM

 N u s ế ự chênh l ch gi a hai th n ng EoB và EoA l nệ ữ ế ă ớ , ph n ng th ng là ả ứ ườ không thu n ngh chậ ị và n ng l ng ă ượ được t a ra thành m t ỏ ộ l ng nhi t l nượ ệ ớ i u này r t Đ ề ấ

hi m th y trong t bào sinh v t ế ấ ế ậ

 Các ph n ng trong t bào th ng có ả ứ ế ườ độ chênh l ch th n ng oxy hóa kh nhệ ế ă ử ỏ (ph n ả

ng có tính thu n ngh ch), n ng l ng c gi i phóng t ng i ít

 N u ế n ng l ng v t quá m că ượ ượ ứ nh t nh thì s ấ đị ẽ đượ c tích trữ l i d i d ng các ạ ướ ạ liên

k t hóa h cế ọ

 ∆Fo = bi n thiên n ng l ng t do c a ph n ng.ế ă ượ ự ủ ả ứ

 ∆Eo = hi u s th n ng oxy hóa kh c a h th ngệ ố ế ă ử ủ ệ ố

 F = tr s Faradayị ố

 n = s i n t di chuy nố đ ệ ử ể

Cytocrom C1 (Fe3+)Cytocrom c (Fe3+)Cytocrom a (Fe3+)1/2O2

-0,42-0,32-0,05+0,10+0,12+0,21+0,25+0,29 +0,82

09/14/15

05:29 PM

2 Bản chất của sự HHTB

 Trong c th s t cháy (s oxy hóa kh ) các ch t h u c cho s n ph m cu i cùng là ơ ể ự đố ự ử ấ ữ ơ ả ẩ ố

CO2 và H2O Trong ó đs k t h p hydro và oxy t o thành n c ự ế ợ ạ ướ được g i là s ọ ự

HHTB

 

 Ở trong c th , oxy không tr c ti p tác d ng v i carbon, hydro c a ch t h u c ơ ể ự ế ụ ớ ủ ấ ữ ơ Ph n ả

ng x y ra t t , t ng b c; n ng l ng c gi i phóng d n và c tích tr l i

n u c th ch a c nế ơ ể ư ầ , không t ng nhi t cao và không có ng n l a.ă ệ độ ọ ử

09/14/15

05:29 PM

 T o COạ 2: do b kh carboxyl c a phân t h u c nh enzym decarboxylase; ph n ng ị ử ủ ử ữ ơ ờ ả ứ

không gi i phóng nhi u n ng l ng.ả ề ă ượ

R - COOH R - H + CO2

 T o Hạ 2O: n c ướ đượ c t o thành nh m t dây chuy n ph n ng bao g m hàng lo t quá ạ ờ ộ ề ả ứ ồ ạ

trình tách d n hydro ra kh i c ch t và v n chuy n hydro qua m t chu i dài các ch t ầ ỏ ơ ấ ậ ể ộ ỗ ấ

trung gian, cu i cùng t i oxy ố ớ

 Trong quá trình này, c hydro và oxy phân t u ả ử đề đượ c ho t hóa chuy n thành d ng các ạ ể ạ

ion H+ và O-, chúng d dàng k t h p v i nhau ễ ế ợ ớ để ạ t o thành H2O và gi i phóng nhi u ả ề

n ng l ngă ượ

09/14/15

05:29 PM

3 Cơ chế của sự HHTB

Có th chia chu i HHTB ra 5 giai o nể ỗ đ ạ :

- G 1:đ chuy n Hể 2 t c ch t (SHừ ơ ấ 2) sang NAD+ Dehydrogenase có coenzym NAD+ xúc tác

(NAD+: Nicotinamid Adenin Dinucleotid)

SH2 + NAD+ S + NADH+H+

  *NADH + H+ ph n l n chuy n cho chu i HHTBầ ớ ể ỗ

09/14/15

05:29 PM

-G 2:đ NADH+H+ chuy n Hể 2 cho FAD (ho c FMN) ặ

Emzym xúc tác dehydrogenase có coenzym FAD:

NADH+H+ + FAD NAD+ + FADH2 (FMN: Flavin Mononucleotid)

(FAD: Flavin Adenin Dinucleotid)

09/14/15

05:29 PM

 G 3:đ FADH2 chuy n hydro cho ể coenzym Q

FADH2 + CoQ FAD + CoQH2

 G 4:đ CoQH2 nh Hả 2 và chuy n i n tể đ ệ ử n h th ng cytocrom (cyt), b t u t đế ệ ố ắ đầ ừ cyt b

→ cyt c1 → cyt c → cyt a → cyt a3

Cyt a3 g i là ọ cytocrom oxydase hay enzym hô h p ấ Warburg

09/14/15

05:29 PM

Các phản ứng của giai đoạn 4

 CoQH2 + 2cyt b Fe3+ CoQ + cyt b Fe2+ + 2H+

 2cyt b Fe2+ + 2cyt c1 Fe3+ 2cyt b Fe3+ + 2cyt c1 Fe2+

 2cyt c1 Fe2+ + 2cyt c Fe3+ 2cyt c1 Fe3+ + 2cyt c Fe2+

 2cyt c Fe2+ + 2cyt a Fe3+ 2cyt c Fe3+ + 2cyt a Fe2+

 2cyt a Fe2+ + 2cyt a3 Cu2+ 2cyt a Fe3+ + 2cyt a3 Cu+

09/14/15

05:29 PM

 H2O2 là m t ch t c i v i t bào, sau khi ộ ấ độ đố ớ ế đượ c hình thành, ch t này s b th y ấ ẽ ị ủ

phân ngay nh ờ catalase: 

2 cyt a3 Cu+ + O2 2 cyt a3 Cu++ + 2O- 2H+ + 2O- H2O 2

  Quá trình oxy hóa kh t bào ử ế đượ c th c hi n qua các ch ng v n chuy n Hự ệ ặ ậ ể + và i n đ ệ

t t c ch t v i oxy theo th t nh trên g i là ử ừ ơ ấ ớ ứ ự ư ọ chu i trung bìnhỗ

C ch t ơ ấ → LTPP → NAD+ → FAD → Cytocrom → Oxy

 Chu i ng n:ỗ ắ Vd acid béo, hydro t c ch t ừ ơ ấ đượ c chuy n th ng t i FAD:ể ẳ ớ

C ch t ơ ấ → FAD → Cytocrom → Oxy

09/14/15

05:29 PM

Sơ đồ chuồi hô hấp tế bào

SH2 NAD+ FADH2 CoQ 2Fe++ 2Fe+++ 2Fe++ 2Fe+++ 2Cu+ 1/2O2

2e 2e 2e 2e 2e 2e Cyt b Cyt c1 Cyt c Cyt a Cyt a3

S NADHH+ FAD CoQH2 2Fe+++ 2Fe++ 2Fe+++ 2Fe++ 2Cu++ O

2H+ H2O

09/14/15

05:29 PM

4 Các quá trình oxy hóa khác

M t s ch t c ng tham gia vào quá trình oxy hóa:ộ ố ấ ũ

 Cytocrom P450 và ph c h p protein-s t-l u hu nhứ ợ ắ ư ỳ liên quan nhi u n h th ng coenzym ề đế ệ ố

c a dehydrogenase trong chu i hô h p t bào ủ ổ ấ ế

 Quá trình liên quan th hi n qua chu trình hydroxy hóa c a P450 ty th ể ệ ủ ể

09/14/15

05:29 PM

Vai trò P450 trong chuổi hô hấp tế bào

Cơ chat A-H

Fe3+

P450-A-H |

Fe2+

O2

CO

P450-A-H |

Fe2+-O2

-P450-A-H |

09/14/15

05:29 PM

6 Rối loạn hô hấp tế bào

 Thi u c ch t cho hydro nh :ế ơ ấ ư

+ óiĐ

+ R i lo n chuy n hóa glucid: thi u oxaloacetat.ố ạ ể ế + R i lo n chu trình ố ạ

Krebs: cung c p 2/3 c ch t cho Hấ ơ ấ 2.

 Thi u enzym có coenzym:ế NAD+, FAD+, LTPP

(thi u các vitamin: B3, B2, B1, acid lipoic).ế

 Thi u s t:ế ắ là thành ph n c a cytocrom.ầ ủ

 Thi u oxy:ế do ng c CO ho c do các b nh v hemoglobin.ộ độ ặ ệ ề

 B tác d ng b i m t s ị ụ ở ộ ố ch t c ch c hi uấ ứ ế đặ ệ t i nh ng v trí nh t nh: rotenon, antimycin, ạ ữ ị ấ đị

CN -, N3- và CO.

09/14/15

05:29 PM

III SỰ PHOSPHORIL OXY HÓA

1 nh ngh aĐị ĩ

 Phosphoryl hóa là g nắ m t g c ộ ố acid phosphoric vào m t ch t h u c (R-H):ộ ấ ữ ơ

R - H + HO - PO3H2 R-PO3H2+ H2O

phosphorylase

Ph n ng ả ứ c n c p n ng l ngầ ấ ă ượ

 Kh phosphorylử là c t t liên k t phosphatắ đứ ế

Ph n ng ả ứ gi i phóng n ng l ngả ă ượ b ng n ng l ng ã t o thành liên k t phosphat:ằ ă ượ đ ạ ế

R - PO3 H2 + H2O R - H + H3PO4 phosphatase

09/14/15

05:29 PM

2 Các loại liên kết phosphat

 C n c vào n ng l ng t do ă ứ ă ượ ự đượ c gi i phóng t quá trình th y phân c t t liên k t ả ừ ủ ắ đứ ế

phosphat c a nh ng h p ch t phosphat h u củ ữ ợ ấ ữ ơ

 Có 2 lo i liên k t phosphat: ạ ế

- Liên k t phosphat ế nghèo n ng l ng ă ượ

- Liên k t phosphat ế giàu n ng l ngă ượ

09/14/15

05:29 PM

2.1 Liên kết phosphat nghèo năng lượng

 Khi th y phân c t t liên k t này, ch có t ủ ắ đứ ế ỉ ừ 1000-5000 calo được gi i phóngả

- Vd: Liên k t ế este phosphat:

H2O

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

CHO  CHOH 

CH2− O − P

09/14/15

05:29 PM

2.2 Liên kết phosphat giàu năng lượng

 Khi c t t liên k t này, n ng l ng ắ đứ ế ă ượ đượ c gi i phóng ả > 7000 calo

- Pyrophosphat: (Anhydrid phosphat)

Adenin - Ribose -~~ (ATP)

 - Acylphosphat: R - COO ~ , t o thành do g c acid c a ch t h u c k t h p v i g c acid ạ ố ủ ấ ữ ơ ế ợ ớ ố

phosphoric

Thí d : 1, 3 diphosphoglyceratụ

∆ F’0 = -11.800 calo COO ~ 

CHOH

CH2 − O − 

09/14/15

05:29 PM

- Amid phosphat: do g c acid phosphoric k t h p v i nhóm amin c a ch t h u c : ố ế ợ ớ ủ ấ ữ ơ R - NH ~

 Thí d : trong ụ creatin phosphat

- Thiophosphat: do g c acid phosphoric k t h p v i nhóm th c thiol c a ch t h u c : ố ế ợ ớ ứ ủ ấ ữ ơ R - S ~ 

 Thí d : trong ụ coenzym A pyrophosphat, ATP

NH ~  ∆ F’0 = -10.300 calo 

C = NH 

09/14/15

05:29 PM

3 Sự phosphoryl oxy hóa và quá

trình tích trữ năng lượng

 Trong quá trình oxy hóa kh t bào, ử ế đ ệ ử đượi n t c v n chuy n t h th ng có th ậ ể ừ ệ ố ế

n ng oxy hóa kh th p n h th ng có th n ng oxy hóa kh caoă ử ấ đế ệ ố ế ă ử

 N u ế độ chênh l chệ th n ng gi a hai h th ng cho và nh n ế ă ữ ệ ố ậ l n h n 0,22 voltớ ơ thì

n ng l ng gi i phóng ra ă ượ ả đủ để t o m t liên k t giàu n ng l ng trong ATPạ ộ ế ă ượ nh ờ

ph n ng phosphoryl hóa ADP (c n ả ứ ầ 7300 calo t ng h p m t phân t ADP thành để ổ ợ ộ ử

ATP)

09/14/15

05:29 PM

 N u chênh l ch th n ng gi a hai h th ng ế độ ệ ế ă ữ ệ ố nh h n 0,22 voltỏ ơ , thì n ng l ng ă ượ

gi i phóng không t o nên m t liên k t giàu n ng l ng trong ATP và ph n l n ả đủ để ạ ộ ế ă ượ ầ ớ

c

đượ t a ra d i d ng nhi tỏ ướ ạ ệ

 S phosphoryl hóa ADP thành ATP i kèm theo s oxy hóa kh nên g i là s ự đ ự ử ọ ự

phosphoryl oxy hóa

 Trong c th , ATP luôn luôn ơ ể đượ c t ng h p và th y phân.ổ ợ ủ

 Quá trình t ng h p giúp c th tích tr n ng l ng và quá trình th y phân cung ổ ợ ơ ể ữ ă ượ ủ để

c p n ng l ng cho c th s d ngấ ă ượ ơ ể ử ụ

09/14/15

05:29 PM

Năng lượng tích luỹ của chuỗi HHTB

3 phân t ATP ử đượ ạc t o thành do s cung c p n ng l ng 3 giai o n:ự ấ ă ượ ở đ ạ

 T ừ NAD+ n FADđế tích tr ữ được 1 ATP

 T ừ cytocrom b n cytocrom cđế 1 tích tr ữ được 1 ATP.

 T ừ cytocrom (a + a3) n oxyđế tích tr ữ được 1 ATP

Quá trình phosphoryl oxy hóa x y ra ty th ả ở ể

09/14/15

05:29 PM

4 Điều hòa sự phosphoryl oxy

hóa

 Trong nh ng i u ki n sinh l , s v n chuy n i n t g n li n v i quá trình ữ đ ề ệ ý ự ậ ể đ ệ ử ắ ề ớ

phosphoryl hóa ngh a là i n t s không ĩ đ ệ ử ẽ đượ c v n chuy n bình th ng qua chu i ậ ể ườ ỗ

HHTB t i oxy n u không có s phosphoryl hóa ADP thành ATP x y ra song song.ớ ế ự ả

 Do ó, đ đ ềi u ki n c a s phosphoryl hóa là c n c ch t, các ch t v n chuy n trung ệ ủ ự ầ ơ ấ ấ ậ ể

gian i n t , oxy, ADP và phosphat vô c , trong ó m c ADP là y u t quy t nhđ ệ ử ơ đ ứ ế ố ế đị

 S i u hòa t c quá trình phosphoryl oxy hóa b i ự đ ề ố độ ở m c ADPứ g i là quá trình ọ đ ềi u hòa

hô h pấ

09/14/15

05:29 PM

IV CHU KỲ KREBS

Còn gọi là chu kỳ acid citric hay chu kỳ

acid

acid tricarboxylic

 Các ch t glucid, lipid, protid u b thoái hóa trong t bào n m t s n ph m chung ấ đề ị ế đế ộ ả ẩ

là g c ố Acetyl Coenzym A (vi t t t là Acetyl CoA), có công th c là ế ắ ứ CH3CO ~ SCoA

 Ch t này ấ được oxy hóa ti pế t c n s n ph m cu i cùng là COụ đế ả ẩ ố 2 và H2O

 Quá trình này được th c hi n ự ệ ở đ ềi u ki n hi u khí trong ty thệ ế ể và được g i là chu ọ

trình Krebs

09/14/15

05:29 PM

1 Các giai đoạn của chu trình Krebs

Người ta có thể chia ra làm 8 giai đoạn

 Giai o n 1:đ ạ ng ng t acetyl CoA v i oxaloacetat t o thành citrat:ư ụ ớ ạ

09/14/15

05:29 PM

- Giai đoạn 2: đồng phân hóa citrat thành

isocitrat.

Quá trình này qua một chất trung gian là cis -

aconitat và được xúc tác bởi enzym aconitase:

CH2 − COOH CH2 − COOH HO − CH2 − COOH

 H2O  H2O 

HO − C − COOH C − COOH CH − COOH

 Aconitase  Aconitase 

Citrat Cis - aconitat Isocitrat