Đại cương chuyển hoá & sự oxy hoá khử sinh học

Bài giảng Đại cương chuyển hoá & sự oxy hoá khử sinh học Ts. Phan Hải Nam Nội dung I- Đại cương chuyển hoá 1.1. Chuyển hoá các chất 1.2. CH năng lượng: Đặc điểm Các hợp chất cao năng II- Sự oxy hoá khử sinh học: 2.1. Khái niệm: sự oxy hoá khử SH (hô hấp TB). 2.2. Vòng Krebs: sơ đồ, diễn biến, ý nghĩa. 2.3. Chuỗi hô hấp tế bào: Thành phần Hoạt động ý nghĩa 2.4. Sự phosphoryl oxy hoá: + Khái niệm + Cơ chế Đại cương chuyển hoá Chuyển hoá các chất: 2 QT: đồng hoá và dị hoá. + Đồng hoá: - tổng hợp các phân tử lớn từ phân tử nhỏ, cần NL. + Dị hoá: phân huỷ các phân tử lớn = f.tử nhỏ và giải phóng NL. Chuyển hoá Năng Lượng Chuyển hoá chất luôn đi kèm với ch.hoá NL. NL giải phóng từ f.ư: chất A => B (f.ư phát năng), được dùng cho f.ư C => D (f.ư thu năng): NL từ f.ư A -> B: tích luỹ/các HCCN (~E) để sử dụng cho f.ư thu năng. Các hợp chất cao năng +K.N: là những hợp chất chứa  1 l.k cao năng (~); L.k CN - L.k khi thuỷ phân tạo  5 Kcal.mol; L.k thường chỉ cho 1-3 Kcal/mol). + 5 HCCN: 1. Guanidinphosphat. Ví dụ Creatinphosphat 2. Enolphosphat. VD- Phospho enol pyruvat (P.E.P) 3. Acylphosphat. VD- 1,3 Diphosphoglycerat (1,3-DPG) 4. Pyrophosphat (anhydritphosphat). VD- ATP, GTP, CTP, UTP 5. Thioester. VD- AcylcoA, acetylCoA ATP (Adenosin triphosphat): + Công thức cấu tạo đơn giản: *: ATP -> ADP + Pi + 12000 Calo - cần cho các quá trình cần NL: - Co cơ, vận động - Dẫn truyền XĐTK, - Chuyển hoá chất: Thoái hoá, tổng hợp chất (AB?) **: ATP -> AMP + PPi + NL (hoạt hóa chất: AB -> acylCoA). + ATP được tạo nên: W ADP + Pi  ATP II: sự oxy hoá sinh học 2.I.Vòng Krebs: (vòng citric, vòng tricarboxylic) + KN: là quá trình "O": acetyl CoA -> SPCC là CO2 và H2O, + Xảy ra ở ty thể * Các phản ứng: f.ư 1: Ngưng tụ acetylCoA và oxaloacetat tạo citrat. f.ư 2: Đồng phân hoá citrat thành isocitrat. f.ư 3: Khử carboxyl lần 1: Tạo -cetoglutarat (- CG), NADH2 f.ư 4: Khử CO2-Oxy hóa -cetoglutarat tạo succinylCoA, NADH2 f.ư 5: Từ succinylCoA tạo succinat. f.ư 6: Oxy hóa succinat thành fumarat (FADH2) f.ư 7: Hydrat hóa fumarat thành malat. f.ư 8: Oxy hóa malat thành oxaloacetat; NADH2. Sơ đồ -> f.ư 3,4,8 -> 3NADH2, f.ư 6: 1 FADH2 Chu trình krebs 2.2 Tổng quát 1. Có 2 f.ư ứng ko thuận nghịch là (1) và (4). 2. Về năng lượng: +f.ư tổng quát của vòng Krebs: CH3 - CO ~ SCoA + 3 NAD + FAD + GDP + Pi + H2O  2CO2 + CoASH + 3NADH2 + FADH2 + GTP + 1 acetylCoA qua Krebs : 2CO2 và 12 ATP và H2O. 3 NADH2 (f.ư 3,4,8): qua HHTB (X3)-> 9 ATP 1 FADH2 (f.ư 6): -> HHTB (X2)-> 2 ATP 1 GTP (f.ư 5): 1 ATP 12 ATP 2.3. ý nghĩa: 1.Krebs, chuỗi HHTB và sự phosphoryl oxy hoá: là con đường chung cuối cùng của sự thoái biến các chất G, L, P. + Tạo ra phần lớn CO2 ở tổ chức (từ 2 f.ư 3 và 4). + Tạo ra phần lớn ATP cho cơ thể (12 ATP ). 2. VòngKrebs liên quan với các quá trình chuyển hoá khác: + Cung cấp H và e- cho chuỗi HHTB và sự phosphoryl hóa. +Tạo các chất: AcetylCoA, -Cetoglutarat, Oxaloacetat.. 3. Thể hiện sự tiến hóa- cơ thể tích lũy và sử dụng NL 1 cách hiệu quả, các cơ thể kỵ khí ko có Krebs, Hồng cầu cũng ko có Krebs. 2.2. Chuỗi hô hấp tế bào. * Thành phần chính: 1. Cơ chất (SH2) - là SPTG của Krebs (S chủ yếu): NADH2, FADH2 - Là những chất CH mang H2: a.acid, acid pyruvic, succinat.. 2. O2: của không khí, do Hb vận chuyển vào . 3. Hệ thống E v.c hydro và e-: - Khu trú ở mặt trong của màng trong ty thể, theo trật tự nhất định, tạo thành chuỗi vận chuyển. - Nằm giữa SH2 và O2. Nhiệm vụ v.chuyển H, e -> O2. *. Các dehydrogenase: tách &vận chuyển hydro, có CoE ≠ => + Các DH có CoE là NAD (NADP) . + Các DH là các flavin/ flavoproteid có CoE:FAD/ FMN. + Coenzym Q (CoQ hoặcUbiquinon): - Nhận H từ FADH2, sau đó tách H+ và vận chuyển e- cho Cyt CoQ + 2H+ + 2e- CoQH2 *. Các cytochrom: vận chuyển e- + Là những hemoproteid, gồm Cyt a, b, c. + Cơ chế vận chuyển: Cyt (Fe3+) + e- -> Cyt (Fe2+) Mỗi Cyt vận chuyển một e-. * Sơ đồ hoạt động của chuỗi hô hấp TB -> * Các phức hợp v.c điện tử: f.h 1: gồm protein xuyên màng, v/c e- từ NAD -> UQ. f.h 2: v/c điện tử (e-) từ succinat -> UQ . f.h 3: v/c e- từ UQ tới Cyt C. f.h 4: v/c e- từ Cyt C -> O2 . * Hoạt động của chuỗi hô hấp: 3 giai đoạn: G.đ1: vận chuyển e‑ theo f.h I,hoặc II --> UQ nhờ E " O-K“ có CoE là NADH2, FADH2. G.đ2: vận chuyển e- đến Cyt C G.đ2: vận chuyển e- tới oxy để tạo thành H2O Trong quá trình v.c e‑, H được bơm từ matrix ra ngoài (khoang giữa 2 màng) theo f.h I, III và IV. * ý nghĩa: 1. Là con đường chung CC của thoái biến các chất G, P, L tạo CoE khử để chuyển H+, e- vào chuỗi tạo H2O và ATP. 2. Là nơi tạo năng lượng chủ yếu với hiệu xuất cao ( 40%)/ ái khí. 3. Thể hiện sự đốt cháy chậm: NL giải phóng tích luỹ dưới dạng ATP. *Các chuỗi HHTB: + Chuỗi dài: 4ATP ( khi “ O” [S] là pyruvat và -cetoglutat, hydro tách ra từ [S] gắn vào LTPP rồi mới đến NAD+. Theo sơ đồ: Pyruvat  LTPP  NAD  FP  Cyt  O2 (S) + Chuỗi trung bình (như trên): tạo ra 3 ATP. + Chuỗi ngắn: tạo ra 2 ATP. “O” AB, Hydro v.c thẳng đến FAD: S  Flavoprotein  Cyt  O2 + Chuỗi cực ngắn: tạo 1 ATP ( S chuyển H cho Oxy) 2.3. Sự phosphoryl oxy hoá. * Khái niệm: Là sự ghép cặp giữa phản ứng O-K ở chuỗi HH TB với f.ư phosphoryl hoá ADP = ATP. Nhờ sự ghép cặp này, năng lượng giải phóng ở chuỗi hô hấp (một phần) được tích luỹ dưới dạng ATP - Khi chênh lệch thế năng giữa 2 cặp O - K  0,25v sẽ đủ để tổng hợp 1 ATP từ ADP và Pi