Bài giảng Hóa sinh - Chương 2: Chuyển hóa, oxi hóa sinh học, chu trình acid citric

Chương 2 Chuyển hóa, oxi hóa sinh học, chu trình acid citric 1 Nội dung Chuyển hóa các chất Oxy hóa sinh học Chu trình acid citric 2 1. CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT 3 Đại cương Là quá trình đặc trưng của sự sống sinh vật Chuyển hóa các chất là tất cả các quá trình hóa học xảy ra trong cơ thể từ khi thức ăn được đưa vào đến khi chất cặn bã được thải ra ngoài Đồng hóa và dị hóa 4 Các con đường chuyển hóa Đồng hóa (Anabolic/biosynthesis)  phân tử hữu cơ thức ăn → đại phân tử  cần năng lượng 5 Các con đường chuyển hóa Đồng hóa (Anabolic/biosynthesis)  gồm 3 giai đoạn: • Tiêu hóa: thủy phân các đại phân tử hữu cơ thức ăn thành các đơn vị cấu tạo nhờ các enzyme thủy phân trong hệ tiêu hóa • Hấp thu: sản phẩm tiêu hóa được hấp thu qua niêm mạc ruột non vào máu • Tổng hợp: sản phẩm đến các mô và được tế bào sử dụng tổng hợp các đại phân tử 6 Các con đường chuyển hóa Đồng hóa  Cơ thể sử dụng các đại phân tử để: • Xây dựng tế bào và mô (protein, polysaccarid tạp, phospholipid) • Sử dụng cho các hoạt động sống (enzyme, acid nucleic, các protein chức năng) • Dự trữ (glycogen, triglycerid) 7 Các con đường chuyển hóa Dị hóa (catabolic/degradation)  quá trình thoái hóa các đại phân tử hữu cơ → sp trung gian và các chất cặn bã  Gồm các PƯ oxy hóa khử, thủy phân, vận chuyển, tách nhóm  kèm theo giải phóng năng lượng dạng nhiệt (50%) và ATP (50%) 8 Các con đường chuyển hóa Dị hóa (catabolic/degradation)  Năng lượng ATP được sử dụng: • Công cơ học: co duỗi • Công thẩm thấu: vận chuyển tích cực • Công hóa học: tổng hợp các chất 9 2. OXY HÓA SINH HỌC 10 Oxy hóa sinh học Về mặt hóa học  Sự oxy hóa là sự mất đi các điện tử  Sự khử là sự nhận điện tử Sự oxy hóa sinh học  (sự hô hấp tế bào)  sự oxy hóa các chất hữu cơ trong tế bào 11 Phản ứng oxy hóa khử quá trình trao đổi điện tử chất oxy hóa là chất có thể nhận điện tử chất khử là chất có khả năng cho điện tử Fe2+ + Cu2+ ⇌ Fe3+ + Cu+ (1) Fe2+ ⇌ Fe3+ + e- (2) Cu2+ + e-⇌ Cu+ 12 Thế năng oxi hóa khử Phương trình Nernst E = E0+ RT nF ln [Ox] [Kh] E: thế năng oxy hóa khử E0: thế năng oxy hóa khử chuẩn R: hằng số khí lý tưởng T: nhiệt độ tuyệt đối n: số điện tử di chuyển F: hằng số Faraday [Ox]: nồng độ dạng oxy hóa trong dung dịch [Kh]: nồng độ dạng khử trong dung dịch Khi [Ox]/[Kh] = 1 hay [Ox]=[Kh] thì E = E0 Điều kiện chuẩn là [Ox] = [Kh] 13 Thế năng oxi hóa khử E = E0+ RT nF ln [Ox] [Kh] Thế năng oxy hóa khử (E)  Biểu hiện khả năng cho nhận điện tử (e) của hệ thống  Hệ thống có E thấp (nồng độ chất khử lớn) dễ cho điện tử  Hệ thống có E cao (nồng độ chất oxy hóa cao) dễ nhận điện tử Hydro hay điện tử chuyển từ hệ thống có E thấp đến hệ thống có E cao 14 Thế năng oxi hóa khử Khi đo ở điều kiện sinh học pH=7, t=25 oC, thế năng oxy hóa khử được ký hiệu E’0 ∆G0′ = −nF∆E ′ 0 ∆G′0: biến thiên năng lượng tự do của phản ứng ∆E′0: biến thiên thế năng oxy hóa khử chuẩn n: số điện tử di chuyển F: hằng số Faraday 15 Thế năng oxi hóa khử 16 Thế năng oxi hóa khử 17 Thế năng oxi hóa khử 18 Bản chất của sự hô hấp tế bào quá trình oxy hóa khử xảy ra trong điều kiện sinh học tạo CO2 và H2O và giải phóng năng lượng (ATP) 19 Chuỗi hô hấp tế bào 20 Chuỗi hô hấp tế bào  (I) NADH-CoQ reductase  (II) Succinate-CoQ reductase  (III) CoQ-cytochrome C reductase  (IV) Cytochrome C oxidase 21 Chuỗi hô hấp tế bào Các yếu tố tham gia  Cơ chất cung cấp hydro  Các hydrogenase có coenzyme là NAD+  Các flavoprotein có coenzyme là FMN or FAD  Coenzyme Q (Ubiquinon)  Hệ thống cytocrome  Oxy 22 Chuỗi hô hấp tế bào 23 Chuỗi hô hấp tế bào 24 Chuỗi hô hấp tế bào Các yếu tố tham gia  Peroxydase  Catalase  Superoxid dismutase 25 26 27 28 29 Chuỗi hô hấp tế bào Diễn tiến 30 31 Chuỗi hô hấp tế bào 32 Chuỗi hô hấp tế bào Quá trình oxy hóa khác  Hệ thống Glutathion  Hệ thống acid ascorbic  Enzym oxydase, oxygenase 33 34 Chuỗi hô hấp tế bào Quá trình oxy hóa khác Chuỗi hô hấp tế bào Các chất ức chế chuỗi hô hấp tế bào  Rotenon và amytal  Antimycin A  CN-, N3-, CO 35 Sự phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa  Sự phosphoryl hóa là sự gắn một gốc phosphate vào một phân tử chất hữu cơ (cần xúc tác của phosphorylase hoặc kinase) ngược lại là sự khử phosphoryl hóa 36 Sự phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa 37 38 39 40 Sự phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa 41 Sự phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa Vai trò:  Tích trữ, vận chuyển và sử dụng năng lượng  Hoạt hóa các chất  Vận chuyển tích cực 42 43 Sự phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa Điều hòa sự phosphoryl oxy hóa  Sự sử dụng ATP tăng → [ADP] tăng → sự phosphoryl oxy hóa tăng  Chất phá ghép: 2,4 dinitrophenol, thermogenin → ức chế tổng hợp ATP (tạo ra nhiệt) 44 3. CHU TRÌNH ACID CITRIC (CHU TRÌNH KREBS) 45 46 47 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) Tạo năng lượng 48 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) Tổng hợp các chất 49 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) 50 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) 51 52 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (1) Hình thành Citrate 53 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (2) Hình thành isocitrate 54 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (3) Hình thành α-ketoglutarate 55 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (4) Hình thành Succinyl CoA và CO2 56 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (5) Hình thành Succinate 57 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (6) Hình thành Fumarate 58 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (7) Hình thành Malate 59 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) (8) Hình thành Oxaloacetate 60 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) 61 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) 62 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) Điều hòa chu trình TCA 63 64 Chu trình acid citric (chu trình Krebs) 65 THANK YOU! L.O.G.O 66