NĂNG LƯỢNG SINH học và OXID HOÁ SINH học (SINH hóa THÚ y SLIDE)

CHƯƠNG I NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1 Đại cương 1.2 ATP: Cơng thức vai trị sinh học 1.3 Sự trao đổi lượng sinh học các phân tử mononucleotide OXID HỐ SINH HỌC (CHUỖI HƠ HẤP MƠ BÀO) 2.1 Đại cương 2.2 Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp (Oxidoreductase) 2.3 Các chất chuỗi hô hấp mô bào 2.4 Cơ chế kết hợp phosphoryl oxid hoá NĂNG NĂNG LƯỢNG LƯỢNG SINH SINH HỌC HỌC (Biological Energy) Energy) (Biological 1.1 ĐẠI CƯƠNG (1) Sự sống: Sự sinh trưởng + Sự phát dục (2) Năng lượng cần thiết cho quá trình biểu thị trì sống các lồi sinh vật (3) Các dạng lượng tự nhiên: Quang năng, điện năng, nhiệt năng, hóa (4) Sinh vật (Organism) SINH VẬT TỰ DƯỠNG (Autotropic Organisms) SỬ DỤNG TRỰC TIẾP NGUỒN DƯỠNG CHẤT, NĂNG LƯỢNG CÓ SẲN TRONG TỰ NHIÊN, SINH VẬT DỊ DƯỠNG (Heterotropic Organisms) KHÔNG SỬ DỤNG NGUỒN DƯỠNG CHẤT, NĂNG LƯỢNG CÓ SẲN TRONG TỰ NHIÊN (5).Thành phần dưỡng chất (Thực phẩm) • Glucide (Polysaccharide) • Lipid (Triacyl glycerol) • Protein (1).Sự tiêu hóa (Digestion)-Cơ quan tiêu hóa • Glucide (Polysaccharide) Monosaccharide • Lipid (Triacyl glycerol) Glycerol + Acid béo • Protein Amino acid (2).Sự hấp thu (Absorption) Lớp niêm mạc ruột non Hệ thống mạch máu • Monosaccharide Monosaccharide • Glycerol + Acid béo Glycerol + Acid béo • Amino acid Amino acid (3).Sự biến dưỡng (Metabolism)-Mơ bào SỰ ĐỒNG HỐ (Anabolism) (Amino acid)n (Monosaccharide)n Glycerol + acid béo Protein Polysaccharide Triacylglycerol BIẾN DƯỠNG (Metabolism) PHÂN GIẢI (Analysis) SỰ DỊ HOÁ (Catabolism) Protein Polysaccharide Triacylglycerol Amino acids Monosaccharides Glycerol + acid béo OXID HÓA (Oxidation) Amino acids Monosaccharides Glycerol + acid béo O2 CO2 + H2O + Energy ATP - Năng lượng sinh học lượng sống (Dạng hoá năng-liên kết hóa học) 1.2 ATP (Adenosine triphosphate) Liên kết phosphate cao P = 7.6 Kcal CHU TRÌNH ADP/ATP “ATP tiền (năng lượng) lẻ dễ tiêu, công cụ truyền tải lượng từ các tiến trình cung cấp lượng đến các tiến trình sử dụng lượng ATP tệ lượng tế bào” Nhóm cho phosphate cao 1.1 Creatine phosphate ADP Creatine  P Myosin  P ADP Creatine kinase Creatine ATP NH2 C=NH NH (CH2)3 H2N-CH-COOH Arginine COOH CH2 NH2 Glycine Myosin ATPase NH2 (CH2)3 AGAT THẬN (Arginine-Glycine amidino transferrase H2N-CH-COOH GAMT GAN (Guanidinoacetate methyl transferrase Ornithine Myosin ATP COOH CH2 NH C=NH NH2 Adenosyl methionine Guanidinoacetic Acid COOH CH2 N – CH3 C=NH NH2 Creatine 1.2 Phosphoryl oxid hóa-Oxid hóa sinh học-Ch̃i hơ hấp mơ bào • Phosphoryl oxid hóa - Ch̃i phản ứng oxid hóa khử các chất biến dưỡng - HT enzyme oxidoreductase - tổ hợp • SH2 sản phẩm biến dưỡng trung gian, mang H2 giàu 2H+ + 2enăng lượng.H2 S S H2 NAD+ ATP ATP ATP 2H+ 2H+ 2H+ CoQ FAD FAD H2 NADH.H+ NAD e- CoQ H2 2H++2e- ADP+Pi 2Fe3+ 2Fe3+ 2Cu2+ Cyt b, c1, c Cyt a Cyt a3 2Fe2+ 2Fe2+ 2Cu+ +2e- ½ O2 H2O 2H+ +2e2H+ 2H+ ADP+Pi ADP+Pi 2H+ 10 2.3 HỆ THỐNG ENZYME CHUỖI HÔ HẤP - Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp thuộc lớp Oxidoreductase định vị lớp màng ty thể - Vai trò: chuyển vận cặp đương lượng khử (proton pump) - Tổ chức: hệ thống enzyme CHH với các coenzyme tổ chức thành tổ hợp xếp theo thứ tự tăng dần điện oxid hoá khử, bắt đầu NAD+ dehydrogenase có điện âm cuối cytochrome oxidase có điện dương NAD+ FAD CoQ Cyt b, c1, c, a a3 O2 - Các enzyme chuỗi hô hấp NAD+ dehydrogenase FAD dehydrogenase Coenzyme Q NHI (Non heme iron) FeS Cytochrome 24 ĐIỆN THẾ OXID HOÁ KHỬ 25 26  NAD+ dehydrogenase  FAD dehydrogenase  Coenzyme Q (Ubiquinone) 27  Cytochrome - Các enzyme chuỗi hô hấp mô bào liên kết phối hợp tạo thành tổ hợp: • Tổ hợp I (NADH.H+- coenzyme Q reductase) • Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) • Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) • Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase) • Tổ hợp V (ATP synthetase) 28 Tổ hợp I (NADH.H+- coenzyme Q reductase) - FMN + FeS - Chuyển e- từ NADH đến CoQ Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) - Succinate dehydrogenase + 3FeS + cytohrome b560 - Chuyển e- từ succinate sang CoQ Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) - cytochrome b + cytochrome c1 +FeS - Chuyển e- từ CoQ sang cyt c Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase) - cytochrome c + cytochrome a + cytochrome a3 - Chuyển e- từ cyt c sang O2 29 Tổ hợp V (ATP synthetase) -F0: Cống thông, hút proton H+ từ mơi trường ngồi (khoảng khơng gian hai màng) vào -F1: Enzyme xúc tác phản ứng tổng hợp ATP (phosphoryl hoá) Phần khuôn Màng ty thể Khoảng khơng gian màng Màng ngồi ty thể 30 TỔ HỢP ENZYME TRONG CHUỖI HÔ HẤP Các tổ hợp enzyme I, II, III IV có vai trò bơm proton H+, đẩy H+ từ khu vực bên (dịch ty thể) khoảng không gian màng 31 32 33 2.4 CÁC CƠ CHẤT (SH2) CỦA CHUỖI HÔ HẤP Cơ chất (SH2) sản phẩm biến dưỡng trung gian (Krebs,  oxid hóa acid béo), mang H2 giàu lượng 34 2.5 CƠ CHẾ KẾT HỢP PHOSPHORYL OXID HỐ - Sự oxid hoá: Giải phóng lượng cặp đương lượng khử H+ e- chất - Sự phosphoryl hoá: Tổng hợp ATP (ADP + Pi ATP) BÊN NGOÀI (Outer membrane) MÀNG KẾT HỢP (Coupling membrane) BÊN TRONG (Inner membrane) Năng lượng từ oxid hóa 2.H + 2.H THUYẾT HĨA HỌC THẨM THẤU (Chemical osmotic hypothesis) Mitchell, 1967 2.H++ 2.H+ ADP+Pi 2.e- H2 ½O S ATP ATP synthetase SHH2 2O H2 35 36 Complex I Khoảng không gian hai màng Complex III Complex IV NAD+ FMN FeS CoQ Cyt b Cyt c1 Cyt.c Cyt a Cyt.a3 2H+ 2H+ 2Fe2+ 2Cu+ 2H+ CoQ H2 2H+ Màng 2e - FMN FeS FeS FMN H2 2e - CoQ 2e- 2Fe3+ 2H+ NAD+ NAD H.H+ 2e- 2Cu2+ 2H+ ATP S Dịch Ty Thể S H2 Complex V ATP synthetase 2H+ 2e- 2H+ ADP+Pi Complex II FAD (FMN) FeS 2H+ 2e- ½ O2 H2O 37 Các chất ức chế tiến trình phosphoryl oxid hoá Barbiturate, Piericidin A, Rotenone Site I Dimercaprol (BAL), Antimycin A Site II H2S, CO, CN Site III Oligomycin Ngăn cản H+ vận chuyển qua F1F0 ATP synthetase Atratyloside 2, dinitrophenol Dinitrocresol Pentadichlorophenol Dicoumarol Oxidation - Phosphorylation Phóng thích ATP 38 ... thống enzyme chuỗi hô hấp (Oxidoreductase) 2.3 Các chất chuỗi hô hấp mô bào 2.4 Cơ chế kết hợp phosphoryl oxid hoá NĂNG NĂNG LƯỢNG LƯỢNG SINH SINH HỌC HỌC (Biological Energy) Energy) (Biological... (ty thể) - oxid hoá sinh học lượng sinh học (phosphoryl oxid hoá) + O2 C6H12O6 CO2 + H2O + 686 Kcalo Nhiệt 20 (3).Ty thể (Mitochondria) “Ty thể nhà ma? ?y phát điện tế bào” 21 Các enzyme ty... phosphate Glycerol phosphate Kcalo/mol 14.0 12.3 11.8 10.3 10.1 8.00 7.30 5.00 3.00 3.30 2.20 16 1.3 Sự trao đổi lượng sinh học các phân tử mononucleotide 17 OXID OXID HÓA HÓA SINH SINH HỌC HỌC (Biological