Trao đổi thể chất ở cơ thể sống

www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com TRAO ĐỔI CHẤT Ở CƠ THỂ SỐNG 1.Các phương trình phản ứng tổng chuỗi trao đổi chất Trong chương phương trình phản ứng tổng không bao gồm phản ứng tải oxy hóa coenzym khử Khi có acid tham gia dùng tên acid tên base liên hợp với Ví dụ gọi acid pyruvic pyruvat có tồn môi trường CH3COCOOH CH3COCOO- (+H+) Ở trường hợp sau phải kể đến ion H+ để cân phản ứng Ký hiệu ~ để liên kết mà thủy phân biến thiên lượng tự chuẩn có độ âm tính cao ( 0.54M b.Nồng độ không chấp nhận mặt sinh lý giảm pH làm tằng áp suất thẩm thấu kèm theo phản ứng : Phosphoenolpyruvat + ADP → pyruvat + ATP Là không thuận nghịch in vivo Để phản ứng ngược lại xảy được, tế bào phải sử dụng đường trao đổi chất khác : Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi Oxaloacetat +GTP Phosphoenolpyruvat+ +CO2 + GDP 23 Biến thiên lượng tự chuẩn phản ứng hoạt hóa acid béo: www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com Acid béo + CoA-SH + ATP → acyl CoA + AMP +PPi (1) Gần 0, liên kết anhydrid phosphoric bị phá vỡ liên kết thioester tạo ra, liên kết lại có G 0’ thủy phân Trong điều kiện chuẩn, số cân phản ứng gần nên phản ứng không xảy tự phát theo chiều Chất pyrophosphat PPi tạo thành bị thủy phân tiếp tục có enzym pyrophosphatase: PPi + H2O → 2Pi Phản ứng có biến thiên lượng tự chuẩn -7,3 kcal mol -1 thủy phân xảy tự phát Vì vậy, tiêu thụ Ppi phản ứng (2) có tác dụng thúc đẩy phản ứng (1) theo chiều từ trái sang phải tức chiều hoạt hóa acid béo Vì thủy phân phụ pyrophosphat nên có lợi cho phản ứng hoạt hóa acid béo 24 a.Biến thiên lượng tự chuẩn phản ứng hoạt hóa D-glucose ATP tương ứng với -7,3 + 3,3 = -4 kcal mol -1 Phản ứng tiến hành tự phát theo chiều tạo D-glucose-6-phosphat Ngược lại, với trường hợp hoạt hóa acid béo CoA, phản ứng điều kiện chuẩn không đòi hỏi thúc đẩy phản ứng tiếp sau phát nhiệt mạnh phản ứng thủy phân pyrophosphat b.Trong điều kiện nồng độ hồng cầu người, biến thiên lượng tự phản ứng : G’ = G0’ +2,303.RT.log G’ =-4000+2,303.1,987,310 G’ = - 8,12 kcal mol-1 Các điều kiện nồng độ hồng cầu người khiến cho biến thiên lượng tự âm so với điều kiện chuẩn cắt ATP thành pyrophosphat hoàn toàn không cần thiết 25 Với D-glcose 686: G = 114kcal nguyên tử C Với acid palmitic 2340: 16 = 146 kcal nguyên tử C Vì acid béo chất khử so với đường nên chúng chất “đốt” tốt 26 Tinh bột polimer glucose, gốc glucosyl có khối lượng phân tử 162 Sự oxy hóa hoàn toàn mol glucose cho phép tổng hợp 38 mol ADP Pi nghĩa ta đưa vào dự trữ 38.7,3 = 277,4 : 162 = 1,71 kcal Trong dinh dưỡng người ta coi gam glucid cho khoảng kcal Vậy, 1,71 www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com kcal chiếm khoảng 43% lượng dự trữ dạng lượng hóa học 27.Tripalmitylglicerol có khối lượng phân tử 806 Sự oxy hóa hoàn toàn phân tử glicerol cho phép tổng hợp nên 22 phân tử ATP từ 22 phân tử ADP Pi oxy hóa phân tử acid palmitic cho phép tổng hợp nên 130 phân tử ATP Vậy oxy hóa hoàn toàn mol Tripalmitylglicerol tổng hợp 22 + 130.3 = 412 ATP tức dự trữ được: 412 7,3 = 3007,6 kcal Vậy oxy hóa 1g Tripalmitylglicerol cho phép dự trữ 3007,6 : 806 = 3,73kcal Trong dinh dưỡng, người ta coi 1g lipit mang khoảng kcal, 3,73kcal tức khoảng 41% lượng dự trữ dạng lượng hóa học 28 Hiệu suất trình dự trữ lượng phản ứng : NADH + H+ + 1/2O2 → NAD+ + H2O Được tính sau : 29 a.Cacboncura dihydroxyaceton phosphat mang nhomsphossphoryl phóng xạ CH2OH C=O * CH2-O-PO3H2 b.Phân tử D[1- 14C]-fructose-1,6diphosphat bi phân cắt thành phân tử dihydroxyaceton phosphat chứa 14C phân tử D-glyceraldehyd 3-phosphat không phóng xạ Oạt độ phóng xạ phân tử fructose 1,6-diphosphat chuyển hóa hoàn toàn vào phân tử dihydro xyacetonphosphat nên hoạt độ riêng chất 40mC1/mmol 30.Cacbon vị trí số acid pyruvic cacbon phóng xạ: www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com * CH3-CO-COOH Chất D-glucose (6C) qua trình chuyển hóa nhờ hệ enzym lát gan acid pyruvic (3C) cho thấy nguồn gốc nguyên tử cacbon acid pyruvic sau: Acid pyruvic CH3-CO-COOH D-glucose C C5 C4 31 CH3- *CO~ ScoA (Acetyl) CoA) Acid - cetoglutaric * COOH CH2 CH2 CO COOH Acid succinic * COOH CH2 CH2 COOH COOH * C=O CH2 www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com COOH COOH * C=O CH2 * COOH Acid oxaloacetic Hoặc 14 Acid palmitic chứa C C1(COOH) 32 CH3- *CO~ ScoA (Acetyl CoA) CoA) Acid - cetoglutaric * COOH CH2 CH2 C=O COOH * COOH C=O CH2 COOH COOH * CH2 CH2 Acid succinic www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com COOH Acid oxaloacetic Hoặc * COOH C=O CH2 * COOH Acid [214C] pyruvic L-[2 14C]-Alanin 33 Đưa vào thể chuột L-alanin chứa 14C C2 Quá trình chuyển hóa xảy theo sơ đồ sau: D [214C] glyceraldehyd 3-phosphat [214C] dihydroxyaceton phosphat Acid [1,3,5,7,9,11,13,15 14C] palmitic (Các nguyên tử C1, C2, C3, C5, C7, C9, C11, C13, C15 acid palmitic đánh dấu) L-[214C] alanin [1 14C] Acetyl CoA Sinh tổng hợp acid béo Acid [214C] pyruvic Acid [214C]phosphoenolpyruvic D-[2,5 14C] Glucose (Các nguyên tử C2 C5 glucose đánh dấu) [...]... -oxy hóa, là acetylCoA AcetylCoA không thể bằng con đường trao đổi chất nào để kết nối được với con đường sinh thành ra glucose, vì những lý do sau: -Phản ứng decacboxyl hóa oxy hóa acid pyruvic là phản ứng bất thuận nghịch bởi vì biến thiên năng lượng tự do của nó là âm -Nếu acetyl-CoA từ ngưng tụ được với oxaloacetat thì citrat tạo ra có thể thoát ra khỏi ty thể để bị cắt thành oxaloacetat và acetyl-CoA... trình mất khởi động Ngược lại, nếu citrat gia nhập vào chu trình Krebs thì sẽ dẫn đến tạo thành malat Malat cũng có thể thoát ra khỏi ty thể và có thể bị oxy hóa sau này thành oxaloacetat khi có mặt enzym malat dehydrogenase của bào tương Nhưng chu trình Krebs sẽ bị mất khởi động cho dù ở một giai đoạn sớm hơn Và trong cả hai trường hợp, bằng mọi cách ta đều không có được oxaloacetat là chất cần thiết... phát năng lượng mạnh hơn so với ở trong các điều kiện chuẩn Do đó, nó không dễ dàng thuận nghịch Phản ứng ngược lại tạo trở lại glucose ở cơ thể xảy ra theo một đường hướng khác: D-Glucose-6-P + H2O D-Glucose +Pi 22 Trong phản ứng sau: Phosphoenolpyruvat + ADP  pyruvat + ATP Phản ứng thuận nghịch từ trái sáng phải có G0’= -7,8 kcal.mol-1 a Muốn cho phản ứng ngược có thể xảy ra: Pyruvat + ATP → Phosphoenolpyruvat... rosevn82@labthpt.com Do đó, chu trình Krebs không thể “lưu thông” được các “mảnh hai cacbon” vì lẽ chu trình sẽ đốt cháy các mảnh hai cacbon này (Các hạt của cây thượng đẳng có thể tổng hợp được các đường đi từ các acid béo vì ở chúng còn có sở hữu một chu trình khác nữa là chu trình glyoxal) 14 2Acetyl CoA + 2 H2O + NAD+ → succinat + 2 CoA-SH + NADH2 Chu trình glyoxal xảy ra ở trong glioxysom của một số tế bào... ra trong bào tương b.Có chất chuyển nhóm acyl tham gia ACP-SH c.Phản ứng đầu tiên (được xúc tác bởi enzym acetyl-CoA- cacboxylase) là bất thuận nghịch d.Có các chất cho electron tham gia : NADPH2 e.Tạo ra D (-) -3-hydroxyacyl- ACP f.Các bộ xương chứa hai cacbon được đưa vào dưới dạng malonyl-CoA (3nguyeen tử cacbon) trừ cái đầu tiên đưa vào dưới dạng acetyl- ACP g.Làm nghèo kho chất khử của tế bào h... Acid oxaloacetic Hoặc 14 Acid palmitic chứa C ở C1(COOH) 32 CH3- *CO~ ScoA (Acetyl CoA) CoA) Acid - cetoglutaric * COOH CH2 CH2 C=O COOH * COOH C=O CH2 COOH COOH * CH2 CH2 Acid succinic www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com COOH Acid oxaloacetic Hoặc * COOH C=O CH2 * COOH Acid [214C] pyruvic L-[2 14C]-Alanin 33 Đưa vào cơ thể chuột L-alanin chứa 14C ở C2 Quá trình chuyển hóa xảy ra theo sơ đồ... giảm pH và làm tằng áp suất thẩm thấu kèm theo và phản ứng : Phosphoenolpyruvat + ADP → pyruvat + ATP Là không thuận nghịch in vivo Để phản ứng ngược lại xảy ra được, tế bào phải sử dụng con đường trao đổi chất khác : Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi Oxaloacetat +GTP Phosphoenolpyruvat+ +CO2 + GDP 23 Biến thiên năng lượng tự do chuẩn của phản ứng hoạt hóa một acid béo: www.labthpt.com | Email:... cầu người khiến cho biến thiên năng lượng tự do còn âm hơn cả so với ở điều kiện chuẩn vì vậy sự cắt ATP thành pyrophosphat là hoàn toàn không cần thiết 25 Với D-glcose 686: G = 114kcal trên 1 nguyên tử C Với acid palmitic 2340: 16 = 146 kcal trên 1 nguyên tử C Vì vậy các acid béo là những chất khử hơn so với đường nên chúng là những chất “đốt” tốt hơn 26 Tinh bột là một polimer của glucose, một gốc... 1,6-diphosphat được chuyển hóa hoàn toàn vào phân tử dihydro xyacetonphosphat nên hoạt độ riêng của chất này sẽ bằng 40mC1/mmol 30.Cacbon vị trí số 3 của acid pyruvic sẽ là cacbon phóng xạ: www.labthpt.com | Email: rosevn82@labthpt.com 3 2 1 * CH3-CO-COOH Chất D-glucose (6C) qua quá trình chuyển hóa nhờ một hệ enzym ở các lát gan cho tới acid pyruvic (3C) cho thấy nguồn gốc của các nguyên tử cacbon trong acid... các acid béo bằng -oxy hóa được đưa vào chu trình Khác với chu trình Krebs, ở đây các nhóm acetyl không bị oxy hóa mà được bảo toàn rồi được đưa vào trong bộ xương bốn cacbon của succinat vốn dĩ là điểm khởi đầu của quá trình tổng hợp các glucid (→oxalacetat → phosphoenolpyruvat →D-glucose-6-phosphat) 15 Sự chuyển hóa này chỉ có thể xảy ra trong các tế bào có khả năng tiến hành chu trình glyoxal a.Sự ... Xác định đường hướng trao đổi chất đồng vị phóng xạ Để theo dõi biến đổi phản ứng tiến trình nhiều phản ứng để xác định đường trao đổi chất, người ta thay nhiều nguyên tử hợp chất đồng vị phóng... acid lactic (ở tập số 5.22 phần oxy hóa – khử, chương V) Chất NADH H+ tạo nên từ phản ứng (1) lại trở thành chất cho hydro khử chất khác Trong trình oxy hóa hiếu khí vốn xảy ty thể, hai nguyên... thích ứng Đó cách đánh dấu hợp chất, hợp chất sau tiêm vào động vật đưa vào canh trường tế bào, hệ phi tế bào Ở xảy phản ứng trao đổi Công việc theo dõi xác định hợp chất thu có chứa nguyên tử nguyên