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

ln[Ox] [Kh]

nF

E = E0+ RT 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

0

∆G0′ = −nF∆E′ 0: biến thiên năng lượng tự do của phản ứng 0: biến thiên thế năng oxy hóa khử chuẩn

∆G′ ∆E′ 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

Chuỗi hô hấp tế bào

Quá trình oxy hóa khác

34

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