Mục tiêu chính của Bài giảng Chuyển hoá năng lượng nhằm giúp các bạn nắm được khái niệm về phản ứng oxy hoá khử, sự phosphoryl hoá và sự khử phosphoryl, bản chất và quá trình chuyển biến của sự hô hấp tế bào, chu trình Krebs.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Chuyển hoá năng lượng - Ths. Bs. Trần Thị Thu Thảo
- CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
Ths. Bs. Trần Thị Thu Thảo
Bộ môn Sinh hóa
- MỤC TIÊU
Khái niệm về phản ứng oxy hoá khử,
sự phosphoryl hoá và sự khử
phosphoryl
Bản chất và quá trình chuyển biến
của sự hô hấp tế bào
Chu trình Krebs.
- Khái niệm về chuyển hóa các chất
Từ khi thức ăn đưa vào cơ thể, đến khi chất cặn
bả được đào thải ra ngoài
Xảy ra qua nhiều khâu, qua nhiều chất trung gian,
những chất trung gian gọi là sản phẩm chuyển hóa.
Thực chất : gồm những dãy liên tiếp của các quá
trình thoái hóa (dị hóa) và tổng hợp (đồng hóa).
- Đồng hóa
Là quá trình biến đại phân tử hữu cơ có tính đặc hiệu
theo nguồn gốc thức ăn thành các đại phân tử đặc hiệu của
cơ thể : glucid, lipid, protid, acid nucleic
+ Xảy ra qua 3 bước :
. Tiêu hóa
. Hấp thụ
. Tổng hợp
- Dị hóa
Là phân giải các đại phân tử sử dụng của
tế bào mô thành các sản phẩm đào thải
Hai quá trình này ngược chiều nhau, nhưng
luôn thống nhất và đi đôi trong cơ thể.
- Năng lượng tự do và công
Các dạng công
+ Công thẩm thấu: Giúp cho sự vận chuyển tích cực
qua màng chống lại Gradient nồng độ .
+ Công hóa học : giúp cho sự co duỗi các bào quan,
tế bào ...
+ Các dạng công ít gặp : công điện học, quang học
- PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ
Định nghĩa:
• Quá trình trao đổi oxy hóa khử là quá trình trao
đổi điện tử.
• Sự oxy hóa là sự tách một hay nhiều điện tử,
ngược lại, sự khử oxy là sự thu điện tử.
2e
2Fe+2 + Cl2 2Fe+3 + 2Cl-
• Song song với sự oxy hóa có sự khử oxy vì điện tử
được chuyển từ chất bị oxy hóa sang chất bị khử.
- Thế năng oxy hóa khử, phương trình Nernst:
E = E o + RT
ln Cox
nF Ckh
E = thế năng oxy hóa khử E0 = thế năng oxy hóa khử chuẩn
R = hằng số khí T = nhiệt độ tuyệt đối
F = trị số Faraday (96.500 Coulomb)
n = số điện tử di chuyển
Cox= nồng độ dạng oxy hóa/dung dịch
Ckh= nồng độ dạng khử trong dung dịch
Hiệu thế E phụ thuộc vào tỷ lệ giữa nồng độ dạng oxy hóa và
dạng khử.
Nếu Cox = Ckh thì E = Eo. Vì vậy, muốn xác định E0 ta cho:
[Fe2+] = [Fe3+] = 1 mol
- Nguồn gốc năng lượng
Dựa vào thế năng oxy hóa khử của một hệ thống, có thể
xác định vị trí của hệ thống này trong dây chuyền phản
ứng oxy hóa khử.
Thí dụ: ta có hai hệ thống oxy hóa khử:
Akh Aox + e
Bkh Box + e
Thế năng oxy hóa khử chuẩn của hai hệ thống này là EoA
và EoB.
Nếu EoA
- Nếu sự chênh lệch giữa hai thế năng EoB và EoA
lớn, phản ứng thường là không thuận nghịch và
năng lượng được tỏa ra thành một lượng nhiệt lớn.
Điều này rất hiếm thấy trong tế bào sinh vật.
Các phản ứng trong tế bào thường có độ chênh
lệch thế năng oxy hóa khử nhỏ (phản ứng có tính
thuận nghịch), năng lượng được giải phóng tương
đối ít.
Nếu năng lượng vượt quá mức nhất định thì sẽ
được tích trữ lại dưới dạng các liên kết hóa học.
- Sự tương quan giữa thế năng oxy hóa
khử và biến thiên năng lượng tự do
ΔGo = nF ΔEo
Trong đó:
ΔGo = biến thiên năng lượng tự do của phản ứng.
ΔEo = hiệu số thế năng oxy hóa khử của hệ thống
F = trị số Faraday
n = số điện tử di chuyển.
- Thế năng oxy hóa khử chuẩn của một số hệ thống
Hệ thống E0 (volt)
Dạng khử Dạng khử Dạng khử
+
H2 2H + 0,42
+
NADHH NAD 0,32
Riboflavin dạng khử Riboflavin dạng oxy hóa 0,05
Ubiquinon dạng khử Ubiquinon dạng oxy hóa +0,10
3+
2+ )
Cytocrom b (Fe Cytocrom b (Fe ) +0,12
2+ 3+
Cytocrom C1 (Fe ) Cytocrom C1 (Fe ) +0,21
2+ 3+
Cytocrom c (Fe 2+ ) Cytocrom c (Fe 3+ ) +0,25
Cytocrom a (Fe ) Cytocrom a (Fe ) +0,29
+0,82
H2O 1/2O2
- Thế năng OXH khử (E)
Tùy theo nhiệt độ các thành phần
OXH và Khử mà 1 cặp OXH khử có xu
hướng nhận e nhiều hay ít, xu hướng
này tạo cho dung dịch 1 thế năng gọi là
thế năng OXH khử
Hydro hay e sẽ chuyển từ hệ thống
có E thấp đến hệ thống có E cao
- PHẢN ỨNG PHOSPHORYL HÓA
Định nghĩa
R-H + HO-PO3H2 R-P + H2O
Phosphorylase
G>0 (thu Q)
ATP ADP
TD:
G G - 6P
Hexokinase
Glucokinase
Phosphoryl hóa: chất hữu cơ tác dụng với Pvc hoặc hữu cơ để tạo hợp chất phospha
Phản ứng thuộc loại thu năng lượng (để tích trữ năng lượng)
Do enzym xúc tác với cơ chất là Pvc hay Phosphat hữu cơ
Phản ứng ngược lại: phản ứng khử phosphoryl
R-P + H2O R-H + H3PO4
Phosphatase
- Liên kết giàu năng lượng
l G0’l > 7 Kcal/mol hoặc l G0l > 5Kcal/mol
Biết rằng:
G0’ = -nF E0’, ta có:
E0’ = 7Kcal/2.23,06 = 0,152V
Vậy, ở giai đoạn nào E0’ > 0,152V thì ở đó sẽ đủ năng lượng tạo ra 1 phân tử
ATP từ ADP.
* Nếu tính E0’ khi e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O2, ta có:
E0’ = + 0,81- (- 0,32)
= + 1,13volt
l G0’l = nF E0’
= 2 x 23,06 x 1,13
= 52 Kcal
Tuy nhiên năng lượng này không tích trữ trong một lần một mà theo từng
giai đoạn kế tiếp nhau, giai đoạn nào đủ tạo liên kết giàu năng lượng sẽ tạo
ngay tại thời điểm đó.
TD:
NAD FAD C0Q Cytb Cytc Cyt(a+a3) O
ATP ATP ATP
- CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG
Loại liên kết Chất
1.Pyrophosphat NTP
Phosphoanhydric ATP,GTP,UTP,…
CTP…
NDP
P–O~P ADP,GDP,CDP,…
VDP…
2. Acyl phosphat a. 1,3diphosphoglyceric
R–C~P AminoacylAMP
ll R – C – CO ~ AMP
O l
NH2
PEP (phosphoenolpyruvat)
3. Enol phosphat
COOH
R C O ~ P
l
ll
C O ~ P
CH
ll
l
CH2
- 4. Amidin P Arginin~P
Créatin~P
R – C – NH ~ P (phosphagène)
NH ~ P
ll
l
NH
HN = C
l
N - CH2 - COOH
l
CH3
COOH
l
5. Thioester CH2
l
R C ~ SC0A CH2
ll l
O C ~ SCoA
ll
O
- *Vai trò của phosphoryl hóa và khử phosphoryl
1. Tích trữ năng lượng
ADP + Pvc ATP
Q (từ quang hợp hoặc các phản ứng oxhkh)
Ở mô: Creatin Creatin ~ P
ATP ADP
2. Hoạt hoá các chất
ATP
G G 6P ~ ADP CO2, H2O, Q, chất khác
AB Acyl ~ AMP AcylCoA lipid, CO2, H2O
ATP HSCoA
AA Acyl ~ AMP AAARNt protein
ATP
3. Vận chuyển năng lượng
ATP + H2O ADP + Pvc
Q (t0, công dùng trực tiếp cho hoạt động cơ thể)
- Go < 0 Go > 0
ATP
Tỏa Q Thu Q
STH đpt
Quang hợp Hoạt hóa hấp
Oxh G thu tích cực
AB luồng thần
Q kinh điện năng
AA Q
CTAC
Vận chuyển e-
(CHHTB) ADP
- *Vai trò của phosphoryl hóa và khử phosphoryl
4. Hoạt hoá enzyme
Glycogen phosphorylase b Glycogen phosphorylase a
(không hoạt động) (hoạt động)
4 ATP 4 ADP
5. Ức chế enzyme
phosphatase
Glycogen synthase I Glycogen synthase D
(hoạt động) kinase (không hoạt động)
ATP ADP
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
