Chu trình acid citric và sự tổng hợp năng lượng atp

Chu trình acid citric và sự tổng hợp năng lượng atp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA DƯỢC

GVHD : VÕ HỒNG TRUNG

Đề Tài: Chu trình acid citric và sự tổng hợp năng lượng ATP

Chu trình Krebs (Chu trình acid Citric)

I.CHU TRÌNH ACID CITRIC (chu trình Krebs)

• Krebs tìm ra năm 1937 (chu trình acid citric).

 Đặc điểm và vai trò

 Xảy ra trong ty thể

 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

Các phản ứng

• Chu trình

– Tái tạo oxaloacetat, chất mở đầu chu trình, ở bước cuối của chu trình

– Chu trình là các phản ứng enzym, có thể xúc tác sự chuyển hóa của vô tận nhóm acetyl

• Gồm 8 phản ứng xúc tác bởi enzym

• Vận chuyển 4 đôi điện tử

• Sinh ra các phân tử giàu năng lượng:

– Phần lớn năng lượng giải phóng ra được giữ dưới dạng coenzym dạng khử NADH và FADH2 (hoặc QH2)

– Oxy hóa các coenzym dạng khử trong chuồi hô hấp sinh ra ATP từ ADP và Pi qua sự phosphoryl hóa

– Phản ứng 5 là phosphoryl hóa ở mức cơ chất sinh ATP hay GTP tùy thuộc loại tế bào

• Phản ứng tổng quát:

Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O →

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

1.Tổng hợp citrat

2 Đồng phân citrat thành isocitrat

3 Khử carboxyl oxy hóa isocitrat tạo α -ketoglutarat

 Phân tử NADH thứ nhất được tạo thành

 Phân tử CO2 đầu tiên được tạo thành

 Enzym xúc tác = isocitrate dehydrogenase

4 Khử carboxyl oxy hóa a-ketoglutarat tạo succinyl-CoA

 Tạo phân tử NADH thứ hai

 Sinh ra phân tử CO2 thứ hai

5 Chuyển succinyl-CoA thành succinat

Phosphoryl hóa ở mức cơ chất

o Phá vỡ liên kết thioeste giàu năng lượng

o Năng lượng giải phóng được bảo tồn bằng tổng hợp nucleosid

triphosphate

o GDP tái tạo lại và ATP sinh ra từ phản ứng của GTP với ADP

Enzym = succinyl-CoA synthetase

6 Oxy hóa succinat tạo fumarat

7 Hydrat hóa fumarat tạo L-malat

8 Oxy hóa L-malat tạo oxaloacetat

Tạo phân tử NADH thứ ba

Enzym = malat dehydrogenase

Kết quả

Mỗi phân tử acetyl CoA bị đốt cháy trong chu trình krebs (acid citric) giải phóng 1 HSCoA tự do, 2CO2, 8H, Hydro được vận chuyển đến oxy để tạo thành 4H2O và 12ATP

3NADH (phản ứng 3,4,8): 3x3= 9 ATP

1FADH2 (phản ứng 6): 1x2= 2ATP

1GTP (phản ứng 5): 1ATP

Cộng : 12 ATP

Năng lượng tạo thành trong chu trình

II.Sự tổng hợp năng lương ATP

1.Vai trò của ATP

vừa cung cấp năng lượngcho

nhiều phản ứng hóa học

trình sinh tổng hợp protein

hợp ATP

chuyển đổi giữa các

nucleosidtriphosphate

2.Sự tổng hợp năng lượng ATP

• ATP được tổng hợp theo 2 con đường:

 Sự phosphoryl hóa ở mức cơ chất: trong đó

một gốc phosphat được chuyển từ một hợp chất cao năng lượng vào ADP

 Phản ứng photphorin hóa tại enzyme ATP

synthase

Sự hình thành ATP ở mức độ cơ chất

Phosphoryl hóa ở mức cơ chất Phá vỡ liên kết thioeste giàu năng lượng GDP tái tạo lại và ATP sinh ra từ phản ứng của GTP với ADP

GTP + ADP GDP + ATP Enzym = succinyl-CoA synthetase(succinat thiokinase)

Thuyết thẩm thấu hóa học

• Năng lượng tạo ra từ vận

chuyển e- đã bơm H+ từ nội

chất tới không gian giữa 2

lớp màng ty thể dẫn đến tạo

gradien điện hóa proton

• H+ chuyển động ngược trở

lại nội chất qua enzyme ATP

synthase

Mô hình thẩm thấu

H+ được bơm từ nội chất ở 3 vị trí

 Phức hợp I=4H+

 Phức hợp III=4H+

 Phức hợp IV=2H+

Cấu tạo của ATP synthase

Fo: kênh vận chuyển proton, phần kị nước nằm trên màng, thực hiện sự vận chuyển proton

Rotor: vòng c Stator: γ và ε F1 có 5 chuỗi polypeptide (α3, β3, γ, δ, ε ) tham gia vào hoạt động của ATP synthase

• F1: phần ưa nước, nhô ra từ màng nằm

trong cơ chất, chứa các phân tử xúc tác, thực

hiện sự tổng hợp và thủy phân ATP

• 3 chuỗi α xen kẽ với các tiểu phần β

• Phần dãy γ làm nhiệm vụ liên kết F1 và Fo

Cơ chế hoạt động của enzym ATP synthase

• Cơ chế tổng hợp ATP: quá trình phosphoryl oxi hóa ở

màng trong ty thể

• Xúc tác bởi enzim ATP synthase dựa trên sự chênh lệch

gradien nồng độ

• Dựa trên động cơ quay của Fo, F1.

Chuỗi vận chuyển điện tử

màng ngoài cùng của ty thể