Năng lượng sinh học

Nội dung• Các bước thoái hóa glucid, lipid và protein đểtạo ATP • Bản chất sự hô hấp tế bào: – Sự tạo CO2 và H2O – Chuỗi hô hấp tế bào – Cơ chế tạo ATP của ty thể • Sự phosphoryl hoá • C

NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

ThS BS Ngô Thị Thu Hiền

Bộ môn Hoá sinh- Đại học Y Hà Nội

MỤC TIÊU

1 Phân tích khái quát các bước thoái hóa glucid,

lipid và protein để tạo ATP

2 Trình bày được sơ đồ chuỗi vận chuyển điện

tử và cơ chế tạo ATP ở ty thể

3 Sự phosphoryl hoá

4 Trình bày được chu trình acid citric: các phản

ứng, năng lượng sinh ra, đặc điểm và ý nghĩa

Tài liệu học tập

Nội dung

• Các bước thoái hóa glucid, lipid và protein đểtạo ATP

• Bản chất sự hô hấp tế bào:

– Sự tạo CO2 và H2O

– Chuỗi hô hấp tế bào

– Cơ chế tạo ATP của ty thể

• Sự phosphoryl hoá

• Chu trình acid citric

1 Khái quát sự thoái hóa glucid, lipid

và protein trong cơ thể

• Mọi tế bào, cơ thể sống đều cần năng lượng cho sự tồn tại, hoạt động và phát triển.

• Các thành phần trong thức ăn có khả năng cung cấp năng lượng cho cơ thể là Glucid, Lipid và Protein.

• Năng lượng sinh học hay sự phosphoryl oxy hóa hay

sự hô hấp tế bào là sự đốt cháy các chất hữu cơ tạo năng lượng cho các hoạt động sống của cơ thể.

1 Khái quát sự thoái hóa glucid, lipid

và protein trong cơ thể

• Sự đốt cháy các chất hữu cơ

-Nhanh, mạnh, cần

ngọn lửa

-Oxy không khí tiếp

xúc trực tiếp với cơ chất

-Năng lượng giải phóng

-Năng lượng giải phóng dần, dưới dạng hóa năng là chính, cần cho các hoạt động sống.

2 Bản chất của sự hô hấp tế bào

• Hô hấp tế bào: tế bào dùng oxy đốt cháy chất hữu cơ sinh năng lượng, giải phóng CO2 và H2O

• 2.1.Quá trình tạo CO2 và H2O:

- CO2 tạo thành do phản ứng khử carboxyl, enzym xúc tác là decarboxylase Năng lượng giải phóng không nhiều:

RCOOH  RH + CO2

- H2O được tạo thành nhờ một dây chuyền các phản ứng tách và vận chuyển H và e từ cơ chất đến O2 qua một loạt chất trung gian Giải phóng nhiều năng lượng.

2.2.Chuỗi hô hấp tế bào(Chuỗi vận chuyển điện tử)

• Điện tử được chuyển qua một loạt các chất vậnchuyển cuối cùng đến O2

Các thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử

Thành phần

(NADH dehydrogenase) Phức hợp II Succinat-CoQ Reductase

(Succinat dehydrogenase) CoQ

Phức hợp III CoQH2-Cyt c Reductase

Cyt c

Phức hợp IV Cytochrom oxidase

Các thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử

Khoảng gian màng

Chất nền ty thể Màng trong ty thể

Chuỗi vận chuyển điện tử

FMN

Các trung tâm sắt lưu huỳnh

Phức hợp II, Succinat Dehydrogenase

(Succinat- CoQ Reductase)

H+ cho phép nó đảm nhận

2 chức năng nhận và chuyển

e- và H+.

Phức hợp III, CoQH2-Cytc reductase

Cytochrom c

• Protein tan trong nước của khoảng giữa 2 màng

• Nhận e từ cytochrom c1 của phức hợp III, chuyển qua nhân hem, sau đó e được chuyển cho phức hợp IV

Phức hợp IV, Cytochrom oxidase

• Nhận e từ cytochrom c và

khử O2 thành H2O.

• Điện tử được chuyển cho

một trong hai ion Cu +

trong phức hợp (cyt a),

sau đó chuyển cho 2 nhân

hem, rồi chuyển cho ion

Trật tự sắp xếp chuỗi vận chuyển điện tử

Phức hợp II

Phức hợp III

Phức hợp IV

2.3.Cơ chế tạo ATP của ty thể

2.3.2 ATP synthase

• Cấu tạo bởi 2 đơn vị Fo

với Fo qua các tiểu đơn vị

, δ, ε

Cơ chế quay của ATP synthase tạo ATP

Sự chênh lệch pH

(bên trong kiềm hơn)

Chênh lệch điện thế (bên trong âm điện )

Tổng hợp ATP

Khoảng giữa

2 màng

Sự tạo thành ATP

• Sự vận chuyển 3 H+ qua phức hợp ATP

synthase tạo 1 phân tử ATP

• Chuỗi vận chuyển e từ NADH tới oxy tạo 3 ATP Nếu đi từ succinat tạo 2 ATP

• Năng lượng giải phóng trong quá trình vận chuyển e còn được dùng sinh nhiệt, vận

chuyển canxi…

2.4 Điều hòa tổng hợp ATP

• Ty thể tổng hợp ATP theo nhu cầu năng lượng của tế bào

2.5.Các chất ức chế chuỗi hô hấp tế bào

2.5.Các chất ức chế chuỗi hô hấp tế bào

hóa liên tục NADH với tốc độ cao nhưng không tạo ATP mà năng lượng tỏa ra dưới dạng nhiệt

• Thermogenin là chất phá ghép tự nhiên ở màng trong ty thể

2.6.Sự tạo ATP ở mức cơ chất

• Xảy ra ở bào tương, không liên quan tới ty thể

• Trong quá trình đường phân có 2 phản ứng

phosphoryl hóa ở mức cơ chất

3.Sự phosphoryl hóa

• Là sự gắn một gốc phosphat vào một chất hữucơ

• Các loại liên kết phosphat:

- Liên kết phosphat nghèo năng lượng: Khi thủyphân giải phóng 1000- 5000 calo

Ví dụ: liên kết phosphat estephosphat

- Liên kết phosphat giàu năng lượng: Khi thủyphân giải phóng > 7000 calo

Liên kết acyl phosphat

= -10,1 kcalo/mol

Liên kết enol phosphat

= 114,8kcalo/mol

Liên kết amid phosphat

= -10,3 kcalo/mol

Liên kết anhydrid phosphat

Sự phosphoryl oxy hóa

• Điện tử đi từ chất có thế năng oxy hóa khử

thấp đến chất có thế năng oxy hóa khử cao

trong chuỗi vận chuyển e gọi là quá trình oxy hóa

• Trong quá trình trên năng lượng giải phóng đểtổng hợp ATP gọi là phosphoryl hóa

• Hai quá trình trên đi kèm với nhau gọi là

phosphoryl -oxy hóa

4.Chu trình acid citric

Sự tạo acetyl CoA

Dẫn xuất của vitamin B1 Thiếu B1 gây

beriberi (ứ dịch, sưng đau …).

Quan trọng trong phá vỡ liên kết gần nhóm carbonyl, như acid -cetonic.

Các phản ứng của chu trình

citric

Tự đọc

• Điều hoà chu trình acid citric

Tóm lại

•