Bài giảng Hóa sinh đại cương: Chương 9 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 23. HYDROPEROXIDASE[r]

(1)

ThS Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương –Chương

Chương 9: TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG

I Giới thiệu trao đổi chất

II Các trình diễn TĐC TĐNL

I Giới thiệu trao đổi chất

Khái niệm

Phản ứng oxy hóa khỬ

Phản ứng phosphoryl hóa khử

phosphoryl hóa

(2)

KHÁI NiỆM

Năng lượng tự do

Mối liên quan biến thiên lượng tự số cân phản ứng

NĂNG LƯỢNG TỰ DO

Enthalpy (H): nội năng, lượng toàn phần

Năng lượng tự (G): lượng có khả

biến thành cơng có ích  G<H

Entropy (S): trạng thái nội phân tử

–Tăng độ vô trật tự tăng (hệ kín)

–Trong điều kiện tự nhiên entropy

tăng (VD: nhúng dung dịch NaCl túi bán

thấm vào cốc nước  phân tử muối chạy

(3)

NĂNG LƯỢNG TỰ DO

G = H – TS

• H tăngG tăng; S tăngG giảm

• H – G = TS: thay đổi theo nhiệt độ, phụ thuộc S

G = H – TS

• G: biến thiên NLTD (Kcal)

• H: biến thiên enthalpy (Kcal)

• T: nhiệt độ tuyệt đối

• S: biến thiên entropy (Kcal.độ-1)

BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO

Phản ứng A  B

G=GB - GA

• G < 0: Phản ứng phát

oCó thể xảy tự phát (S tăng, G giảm)

oĐôi cần lượng hoạt hố để xảy

ra phản ứng

• G > 0: Phản ứng thu

oKhông thể xảy tự phát

• G = 0: Phản ứng không thu

(4)

G = Go + RTln([B]/[A])

Go: biến thiên lượng tự chuẩn: 25oC,

pH = 0, [A]=[B]=1 mol/l

G phụ thuộc chất , điều kiện, tỉ lệ nồng độ

các chất tham gia, sản phẩm phản ứng; khơng phụ thuộc đường chuyển hố

Biến thiên NLTD chuẩn điều kiện sinh học

Go’: pH=7, 25oC

G’ = Go’ + RTln([B]/[A])

BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO

BIẾN THIÊN NLTD & K

G’ = Go’ + RTln([B]/[A])

Phản ứng đạt trạng thái cân bằng: G’=0

 Go’ = –RTlnK’

K’: số cân phản ứng điều kiện

sinh học (pH=7)

R: số khí lí tưởng, 1,987.10-3 Kcal/mol.độ

T: nhiệt độ tuyệt đối, 298K (25oC)

Go’: Kcal/mol

(5)

K’=10-Go’/1,36

K’=1: Go’=0: không xảy điều kiện sinh học

K’>1: Go’<0: phản ứng phát

ThS Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương –Chương 9

Phản ứng oxy hoá glucose:

C6H12O6+ 6O2 = 6CO2 + 6H2O

Go’=-686 Kcal/mol

Thực tế glucose tồn ngồi khí trời nhiều tháng khơng có tượng xảy

 G, G’ khơng cho ý niệm vận tốc phản ứng,

(6)

OXY HOÁ – KHỬ SINH HỌC

PHẢN ỨNG OXY HOÁ – KHỬ

Chất

-e- khử +e- oxy hóa

Phản ứng

-e- oxy hóa +e- khử

Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh)

(7)

THẾ NĂNG OXI HOÁ – KHỬ Phương trình Nernst:

] [

0 ln kh

oxh nF

RT

E

E  

n: số điện tử vận chuyển

F: số Faraday = 23 Kcal/V.mol = 96500 C/mol

THẾ NĂNG OXY HOÁ – KHỬ

Trong điều kiện sinh học (pH=7, 25o C):

] [

0' 0,06 log

' E oxhkh

E  

(8)

Cặp oxyhóa-khử E0’ (volt) 2H+/H

2 FAD/FADH

NAD+/NADH,H+ FAD/FADH2

Fumarat/succinat Cytb Fe+3/Cytb Fe+2 Cytc Fe+3/Cytc Fe+2 ½ O2/O-2

-0.42 -0.36 -0.32 -0.12 +0.03 +0.08 +0.22 +0.82

Chiều vận chuyển điện tử e

-Điện tử di chuyển:

- Từ chất khử sang chất oxy hoá (trong cùng

hệ thống oxy hóa-khử)

- Hệ thống có thế năng oxy hoá khử thấp

sang hệ thống có thế năng oxy hố – khử

(9)

Xét hệ thống oxh-kh:

A/AH2 và B/BH2

Nếu EA < EB thì: e- sẽ di chuyển từ hệ thống

A qua B (từ chất khử AH2 qua chất oxy hóa

B)

AH2 + B  BH2 + A

Nếu lý BH2 bị tồn đọng phản ứng đạt trạng thái cân thậm chí theo chiều nghịch

Chiều vận chuyển điện tử e

-ThS Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương –Chương 17

VD:

Xét hệ thống:

NAD+/NADH,H+ và FAD/FADH

2

E0(A) = -0.32V; E0(B) = -0.06V

Vậy điều kiện chuẩn (và thực tế điều kiện

sinh lý tế bào) e- đi từ NADH,H+ qua FAD

NADH,H+

FADH2

NAD+

FAD

2e

-FADH2 FAD

NAD+

NADH,H+ 2e

(10)

Liên hệ ∆G0’ ∆E0’

Trong phản ứng oxh-kh, e- vận chuyển với ∆E > 0

do ∆G < 0, nên phản ứng ln ln kèm phát

năng

Năng lượng phần sử dụng

(tạothân nhiệt, cơngcơ học, tổng hợp chất…), phần

cịn lại tích trữ lại liên kết giàu

lượng(~) nhờ phản ứng phosphoryl hóa

' 0 '

0 nF E

G   



OXIDOREDUCTASE

Oxydase

Dehydrogenase

Hydroperoxydase

(11)

OXYDASE

Dùng oxy để gắn hydrogen, từ đó tách hydrogen ra khỏi chất. Tạo sản phẩm là H20 hoặc H2O2

Oxydase chứa đồng: cytochrome oxydase

Oxydase chứa flavoprotein (FMN, FAD): L-amino acid oxydase, xanthine oxydase, glucose oxydase (nấm)

DEHYDROGENASE

Chuyển H từ chất sang chất khác

trong cặp phản ứng oxy hoá khử Khơng cần

oxy (ví dụ: pha yếm khícủa đường phân)

(12)

DEHYDROGENASE (Coenzyme)

Nicotinamide:

– NAD: Các đường chuyển hoá oxi hoá:

đường phân, chu trình acid citric, chuỗi hơ

hấp ty thể

– NADP: Các trình tổng hợp khử: tổng hợp

steroid acid béo ty thể

Riboflavin: vận chuyển electron đến

chuỗihô hấp tế bào

HYDROPEROXIDASE

Bảo vệ thể khỏiperoxyde có hại

2loại:

– Peroxydase: khử hydrogen peroxide dùng

nhiều chất nhận điện tử khác

(ascorbate, quinone, cytochrome C)

– Catalase: dùng hydrogen peroxide làm chất nhận cho điện tử (một chất nhận, chất

(13)

OXIGENASE

Thường tham gia phản ứng tổng hợp hay thoái

hoá chất tham gia cung cấp

lượngcho tế bào

(14)

OXYGENASE

2 nhóm:

– Dioxygenase (oxygenase thực, oxygen transferase): gắn nguyên tử oxy vào chất

– Mono-oxygenase (oxydase chức hỗn hợp,

hydroxylase): gắn nguyên tử oxy vào

chất (tạo nhóm –OH), nguyên tử O tạo

nước, cần chất chođiện tử

• Hệ thống cytochrome P-450 monooxydase vi

thể: hydroxyl hoá nhiều loại thuốc

• Hệ thống cytochrome P-450 monooxydase ti

thể: hydroxyl hoá steroid

SUPEROXIDE DISMUTASE

O2– + O2– + 2H+ H2O2 + O2

Superoxide dimutase

- Trong phản ứng này, superoxyde vừa chất khử, vừa chất

oxy hoá

- Superoxide dismutase (SOD) bảo vệ thể sinh vật hiếu khí

chống lạitác hại superoxide

- SOD cóở khoang khác tếbào: bào tương chứa Cu2+ hoặc Zn2+; ti thể chứa Mn2+  giống trong vi

(15)

PHOSPHORYL HOÁ

KHỬ PHOSPHORYL HOÁ

R-H + HO-PO3H2 R-P + H2O Phosphorylase

G>0 (thu Q) VD:

Phản ứng khử phosphoryl:

R-P + H2O  R-H + H3PO4 Phosphatase

ATP

G G - 6P ADP Hexokinase

Glucokinase

(16)

Phosphoryl hóa Khử phosphoryl Tạoliên kếtphosphate Cắt đứt liênkếtphosphate Thu (tích trữ

lựơng) Do enzyme xúc tác với chất P vô hoặcPhữu

Tạo P vô tự hay chuyển gốc phosphate từ chất hữu cơphosphate sang chấtkhác

NĂNG LƯỢNG CỦA LIÊN KẾT

Năng lượng liênkết chênh lệchNLTD

hợp chất chứa liên kết hợp chất sau

liên kết bị cắt đứt

Phản ứng

ATP + H2O  ADP + Pvc ADP + H2O  AMP + Pvc

Kèm giảm NLTD 7,3 Kcal 25oC, pH=7  Liên

(17)

LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG

Liên kết giàu lượng liên kết có

lG0’l > Kcal/mol lG0l > 5Kcal/mol

Biết rằng:

G0’ = -nF E0’, ta có:

E0’ = 7Kcal/2.23,06 = 0,152V

Vậy, giai đoạn E0’ > 0,152V đủ

năng lượng tạo phân tử ATPtừ ADP

Các loại liên kết phosphate

Liên kết nghèo lượng

Liên kết giàu lượng

Năng lượng giải

phóng  5 kcal/mol

Năng lượng giải

phóng  7 kcal/mol

Ký hiệu - Ký hiệu: 

Tương đối bền Tương đối không bền

(18)

LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG

Nếu tính E0’ e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O 2:

E0’ = + 0,81- (- 0,32) = + 1,13 volt lG0’l = nFE0’ = x 23,06 x 1,13 = 52 Kcal

Tuy nhiên, lượng khơng tích trữ lần mà theo giai đoạn nhau, giai đoạn

nào đủ tạo liên kết giàu lượng tạo

thời điểm

VD:

NADFAD C0Q  Cytb Cytc Cyt(a+a3)  O2

  

ATP ATP ATP

CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG

Loại liên kết

1.Pyrophosphat Phosphoanhydrid

P – O ~ P

(19)

2 Acyl phosphat 2 Acyl phosphat R

R –– C ~ PC ~ P llll O O

a 1,3-diphosphoglyceric Aminoacyl-AMP

R – C – CO ~ AMP l

NH2

3 Enol phosphat R - C - O ~ P

ll CH

l

PEP (phosphoenolpyruvat) PEP (phosphoenolpyruvat) COOH

COOH ll

C

C O ~ PO ~ P llll

(20)

4 Amidin

R – C – NH ~ P ll NH Arginin~P Arginin~P Creatin~P Creatin~P (Phosphagen) (Phosphagen)

NH ~ P NH ~ P

ll HN = C HN = C ll N

N CHCH2 2 COOHCOOH ll

CH CH33

5

5 Thioester R

R C ~ SCC ~ SC00AA llll O O COOH l CH2 l CH2 l

C ~ SCoA

ll

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	326,51 KB