4. Sự chuyển hoá trung gian của glucose
4.2.3.Pha hoàn trả của quá trình đường phân tạo ATP.
Pha hoàn trả của quá trình đường phân bao gồm sự biến đổi năng lượng các bước phosphoryl hóa trong đó một số năng lượng tự do của phân tử glucose bị biến đổi tạo thành ATP. Cần nhớ rằng một phân tử glucose tạo thành 2 phân tử glyceral dehyde-3 phosphate. Cả 2 phân tử này sau đó đi vào pha thứ 2 của quá trình đường phân. Sự biến đổi 2 phân tử glyceral dehyde -3 phosphate thành 2 phân tử pyruvate kèm theo sự tạo thành 4 phân tử ATP từ ADP. Vì có 2 phân tử ATP được sử dụng trong pha chuẩn bị của quá trình đường phân để phosphoryl hóa 2 đầu cuối của phân tử hexose.
6. Sự oxy hóa glyceral dehyde-3- phosphate thành 1,3 –disphospho glycerate.
Giai đoạn đầu trong pha hoàn trả của quá trình đường phân là sự oxy hoá, sự biến đổi
Hình 6.13. Sự oxy hoá glyceral dehyde-3- phosphate
glyceral dehyde-3- phosphate thành 1,3 – diphosphate glycerate được xúc tác bởi glyceral dehyde-3 – phosphate dehydrogenase (hình 6.13). Đây là phản ứng đầu tiên của các phản ứng biến đổi năng lượng của quá trình đường phân dẫn đến sự hình thành ATP. Nhóm aldehyde
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật ……… 161
gọi là acyl phosphate có năng lượng tự do chuẩn rất cao khi thuỷ phân ( 0'
G
Δ = -49,3 KJ/ mol). Rất nhiều năng lượng tự do của sự oxy hóa nhóm aldehyde của glyceraldehyde-3-phosphate được biến đổi bởi sự tạo thành của nhóm acyl phosphate ở C-1 của 1,3-diphosphate glyxerate.
Hình 6.14: (a) Mô tả chi tiết phản ứng glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Trong
bước (1) tạo thành liên kết hóa trị thiohemiacetal giữa cơ chất và nhóm sulfhydryl của gốc cys trong trung tâm hoạt động của enzyme. Chất trung gian cơ chất này bị oxy hóa bởi NAD+ (bước (2) biến đổi nó thành chất trung gian liên kết hóa trị acyl-enzyme, thioester. (bước (3)) Liên kết giữa nhóm acyl và nhóm thiol của enzyme. Trong bước (4) liên kết thioester trải qua phản ứng phân ly acid phosphoric (tấn công bởi Pi), giải phóng enzyme tự do và tạo thành acyl phosphate (1,3-diphosphate glyceral) (b) Iodoacetate là chất ức chế có hiệu quả của glyceraldehyde -3- phosphate dehydrogenase vì nó tạo thành liên kết cộng hóa trị với nhóm -SH chủ yếu của trung tâm hoạt động enzyme, làm nó bất hoạt.
Chất nhận hydrogen trong phản ứng glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase là coenzyme NAD+, dạng oxy hóa của nicotinamide adenine dinucleotide. Sự khử NAD+ được tiến hành bởi enzyme chuyển ion hydrro (:H-) từ nhóm aldehyde của glyceral dehyde 3 phosphate đến chu trình nicotinamide của NAD+ tạo thành coenzyme dạng khử. Nguyên tử hydro khác của phân tử cơ chất xuất hiện trong dung dịch như H+(hình 6.14 a).
Sự oxy hóa glyceral dehyde-3-phosphate bao gồm sản phẩm trung gian trong đó cơ chất là liên kết cộng hóa trị với enzyme (hình 6.14a). Nhóm aldehyde của glyceral dehyde-3- phosphate phản ứng đầu tiên với nhóm –SH của Cys chủ yếu trong trung tâm hoạt động của enzyme. Phản ứng này tương ứng với sự tạo thành của hemiacetal nhưng trong trường hợp này sản phẩm là thiohemiacetal. Sự phát hiện ra glyceral dehyde-3-phosphate dehydrogenase bị ức chế bởi iodoacetate (hình 6.14 b) là rất quan trọng trong lịch sử nghiên cứu quá trình đường phân.
NADH2 tạo thành trong bước này của quá trình đường phân phải được oxy hóa lại thành NAD+. Các tế bào có số lượng giới hạn NAD+ và quá trình đường phân có thể thiếu đến một nửa NAD+ là do NADH2 không được oxy hóa trở lại. Các phản ứng trong đó NAD+ được phục hồi yếm khí sẽ được miêu tả chi tiết sau.
7. Chuyển phosphate từ 1,3 –diphosphoglycerate đến ADP.
Enzyme phosphoglycerat kinase chuyển gốc phosphate năng lượng cao từ nhóm carboxyl của 1,3 –diphosphoglycerate đến ADP, tạo thành ATP và phosphoglycerate (hình 6.15).
Hình 6.15. Tạo ATP từ 1,3 –diphosphoglycerate
8. Sự biến đổi của 3-phosphoglycerate thành 2-phosphoglycerate.
Enzyme phosphoglycerate mutase xúc tác chuyển thuận nghịch nhóm phosphate giữa C-2 và C-3 của glycerate –Mg2+
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật ……… 163
9. Sự loại nước của 2-phosphoglycerate thành phoshoenolpyruvate.
Phản ứng đường phân thứ hai tạo ra hợp chất với khả năng chuyển nhóm phosphate ở mức cao được xúc tác bởi enolase. Enzyme này làm tăng khả năng loại phân tử nước của phosphoglycerate tạo thành phosphoenolpyruvate (hình 6.17)
10. Chuyển gốc phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP.
Bước cuối cùng trong quá trình đường phân là chuyển gốc phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP, xúc tác bởi pyruvate kinase (hình 6.18).
Hình 6.18. Tạo ATP từ phosphoenolpyruvate
Trong phản ứng này, sự phosphoryl hóa cơ chất - sản phẩm pyruvate xuất hiện đầu tiên ở dạng enol. Dạng enol nhanh chóng hỗ biến và không tồn tại mà tạo thành dạng ceto của
Hình 6.17. Tạo phosphoenolpyruvate
pyruvate, dạng này chiếm ưu thế ở pH7. Phản ứng pyruvate kinase về cơ bản không thuận nghịch dưới điều kiện nội bào. Pyruvate kinase đòi hỏi có K+ và Mg2+ hoặc Mn2+. Nó giữ vị trí quan trọng của sự điều hoà (hình 6.19).
Hình 6.19. Sự hỗ biến của pyruvate (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});