zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Hóa sinh đại cương: Chương 9 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

Chia sẻ: Ghdrfg Ghdrfg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Báo xấu

199
lượt xem 51
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 9 Trao đổi chất và trao đổi năng lượng thuộc bài giảng Hóa sinh đại cương trình bày về các nội dung chính giới thiệu chung về trao đổi chất, các quá trình diễn ra trong trao đổi chất và trao đổi năng lượng, năng lượng tự do, biến thiên năng lượng tự do.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa sinh đại cương: Chương 9 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

09/02/2014 Chương 9: TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG I. Giới thiệu về trao đổi chất II. Các quá trình diễn ra trong TĐC và TĐNL ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 1 I. Giới thiệu về trao đổi chất Khái niệm Phản ứng oxy hóa khỬ Phản ứng phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa Sự tạo thành năng lượng ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 2 1
09/02/2014 KHÁI NiỆM Năng lượng tự do Mối liên quan giữa biến thiên năng lượng tự do và hằng số cân bằng phản ứng ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 3 NĂNG LƯỢNG TỰ DO  Enthalpy (H): nội năng, năng lượng toàn phần  Năng lượng tự do (G): năng lượng có khả năng biến thành công có ích  G
09/02/2014 NĂNG LƯỢNG TỰ DO  G = H – TS • H tăngG tăng; S tăngG giảm • H – G = TS: thay đổi theo nhiệt độ, phụ thuộc S  G = H – TS • G: biến thiên NLTD (Kcal) • H: biến thiên enthalpy (Kcal) • T: nhiệt độ tuyệt đối • S: biến thiên entropy (Kcal.độ-1) ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 5 BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO Phản ứng A  B G=GB - GA • G < 0: Phản ứng phát năng oCó thể xảy ra tự phát (S tăng, G giảm) oĐôi khi cần năng lượng hoạt hoá để xảy ra phản ứng • G > 0: Phản ứng thu năng oKhông thể xảy ra tự phát • G = 0: Phản ứng không thu năng cũng không phát năng ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 6 3
09/02/2014 BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO G = Go + RTln([B]/[A])  Go: biến thiên năng lượng tự do chuẩn: 25oC, pH = 0, [A]=[B]=1 mol/l  G phụ thuộc bản chất , điều kiện, tỉ lệ nồng độ các chất tham gia, sản phẩm phản ứng; không phụ thuộc con đường chuyển hoá  Biến thiên NLTD chuẩn ở điều kiện sinh học Go’: pH=7, 25oC  G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 7 BIẾN THIÊN NLTD & K G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) Phản ứng đạt trạng thái cân bằng: G’=0  Go’ = –RTlnK’  K’: hằng số cân bằng phản ứng trong điều kiện sinh học (pH=7)  R: hằng số khí lí tưởng, 1,987.10-3 Kcal/mol.độ  T: nhiệt độ tuyệt đối, 298K (25oC)  Go’: Kcal/mol  K’=10-Go’/1,36 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 8 4
09/02/2014 BIẾN THIÊN NLTD & K K’=10-Go’/1,36  K’=1: Go’=0: không xảy ra trong điều kiện sinh học  K’>1: Go’
09/02/2014 OXY HOÁ – KHỬ SINH HỌC ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 11 PHẢN ỨNG OXY HOÁ – KHỬ Phản ứng Chất -e- oxy hóa -e- khử +e- khử +e- oxy hóa Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh) VD: Fe+3/Fe+2, H+/H, O/O-2, R-COOH/R- CHO… (ferri-/ferro-) ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 12 6
09/02/2014 THẾ NĂNG OXI HOÁ – KHỬ Phương trình Nernst: RT [ oxh ] E  E0  nF ln [ kh ] n: số điện tử được vận chuyển F: hằng số Faraday = 23 Kcal/V.mol = 96500 C/mol ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 13 THẾ NĂNG OXY HOÁ – KHỬ Trong điều kiện sinh học (pH=7, 25o C): [ oxh ] E '  E0 '0,06 log [ kh ] Eo là E khi: [oxh]  [kh] ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 14 7
09/02/2014 Cặp oxyhóa-khử E0’ (volt) 2H+/H2 -0.42 FAD/FADH -0.36 NAD+/NADH,H+ -0.32 FAD/FADH2 -0.12 Fumarat/succinat +0.03 Cytb Fe+3/Cytb Fe+2 +0.08 Cytc Fe+3/Cytc Fe+2 +0.22 ½ O2/O-2 +0.82 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 15 Chiều vận chuyển của điện tử e- Điện tử di chuyển: - Từ chất khử sang chất oxy hoá (trong cùng hệ thống oxy hóa-khử) - Hệ thống có thế năng oxy hoá khử thấp sang hệ thống có thế năng oxy hoá – khử cao (giữa 2 hệ thống oxy hóa-khử) ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 16 8
09/02/2014 Chiều vận chuyển của điện tử e- Xét 2 hệ thống oxh-kh: A/AH2 và B/BH2 Nếu EA < EB thì: e- sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH2 qua chất oxy hóa B) AH2 + B  BH2 + A Nếu vì lý do nào đó BH2 bị tồn đọng thì phản ứng có thể đạt trạng thái cân bằng hoặc thậm chí theo chiều nghịch ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 17 VD: Xét 2 hệ thống: NAD+/NADH,H+ và FAD/FADH2 E0(A) = -0.32V; E0(B) = -0.06V Vậy trong điều kiện chuẩn (và thực tế trong điều kiện sinh lý của tế bào) e- đi từ NADH,H+ qua FAD 2e- NADH,H+ FAD NAD+ FADH2 2e- NADH,H+ NAD+ Hoặc FAD FADH2 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 18 9
09/02/2014 Liên hệ giữa ∆G0’ và ∆E0’  G 0'   nF  E 0' Trong phản ứng oxh-kh, e- vận chuyển với ∆E > 0 do đó ∆G < 0, nên phản ứng luôn luôn kèm sự phát năng Năng lượng đó một phần sẽ được sử dụng ngay (tạo thân nhiệt, công cơ học, tổng hợp chất…), phần còn lại được tích trữ lại trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ các phản ứng phosphoryl hóa ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 19 OXIDOREDUCTASE Oxydase Dehydrogenase Hydroperoxydase Oxygenase ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 20 10
09/02/2014 OXYDASE Dùng oxy để gắn hydrogen, từ đó tách hydrogen ra khỏi cơ chất. Tạo sản phẩm là H20 hoặc H2O2 Oxydase chứa đồng: cytochrome oxydase Oxydase chứa flavoprotein (FMN, FAD): L-amino acid oxydase, xanthine oxydase, glucose oxydase (nấm) ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 21 DEHYDROGENASE  Chuyển H từ cơ chất này sang cơ chất khác trong cặp phản ứng oxy hoá khử. Không cần oxy (ví dụ: pha yếm khí của đường phân)  Thành phần của chuỗi hô hấp tế bào: các cytochrome (trừ cytochrome oxidase) cũng được xem là dehydrogenase ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 22 11
09/02/2014 DEHYDROGENASE (Coenzyme)  Nicotinamide: – NAD: Các con đường chuyển hoá oxi hoá: đường phân, chu trình acid citric, chuỗi hô hấp ty thể – NADP: Các quá trình tổng hợp khử: tổng hợp steroid và acid béo ngoài ty thể  Riboflavin: vận chuyển electron trong hoặc đến chuỗi hô hấp tế bào ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 23 HYDROPEROXIDASE  Bảo vệ cơ thể khỏi peroxyde có hại  2 loại: – Peroxydase: khử hydrogen peroxide dùng nhiều chất nhận điện tử khác nhau (ascorbate, quinone, cytochrome C) – Catalase: dùng hydrogen peroxide làm chất nhận và cho điện tử (một chất nhận, một chất cho). Có vai trò phá huỷ H2O2 tạo thành từ phản ứng của oxydase ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 24 12
09/02/2014 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 25 OXIGENASE  Thường tham gia phản ứng tổng hợp hay thoái hoá các chất hơn là tham gia cung cấp năng lượng cho tế bào  Xúc tác gắn oxy vào cơ chất ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 26 13
09/02/2014 OXYGENASE  2 nhóm: – Dioxygenase (oxygenase thực, oxygen transferase): gắn 2 nguyên tử oxy vào cơ chất – Mono-oxygenase (oxydase chức năng hỗn hợp, hydroxylase): chỉ gắn 1 nguyên tử oxy vào cơ chất (tạo nhóm –OH), nguyên tử O kia tạo nước, và cần một chất cho điện tử • Hệ thống cytochrome P-450 monooxydase vi thể: hydroxyl hoá nhiều loại thuốc • Hệ thống cytochrome P-450 monooxydase ti thể: hydroxyl hoá các steroid ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 27 SUPEROXIDE DISMUTASE Superoxide O2– O2– + 2H+ dimutase H2O2 + O2 + - Trong phản ứng này, superoxyde vừa là chất khử, vừa là chất oxy hoá. - Superoxide dismutase (SOD) bảo vệ cơ thể sinh vật hiếu khí chống lại tác hại của superoxide. - SOD có ở các khoang khác nhau trong tế bào: trong bào tương chứa Cu2+ hoặc Zn2+; trong ti thể chứa Mn2+  giống trong vi khuẩn  hỗ trợ giả thuyết ti thể là prokaryote cộng sinh với protoeukaryote. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 28 14
09/02/2014 PHOSPHORYL HOÁ KHỬ PHOSPHORYL HOÁ ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 29 PHẢN ỨNG PHOSPHORYL HOÁ R-H + HO-PO3H2  R-P + H2O Phosphorylase G>0 (thu Q) VD: ATP ADP G G - 6P Hexokinase Glucokinase Phản ứng khử phosphoryl: R-P + H2O  R-H + H3PO4 Phosphatase ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 30 15
09/02/2014 Phosphoryl hóa Khử phosphoryl Tạo liên kết phosphate Cắt đứt liên kết phosphate Thu năng (tích trữ năng Tạo P vô cơ tự do hay lựơng). Do enzyme xúc tác chuyển gốc phosphate từ với cơ chất là P vô cơ chất hữu cơ phosphate sang hoặc P hữu cơ chất khác ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 31 NĂNG LƯỢNG CỦA LIÊN KẾT  Năng lượng của liên kết là chênh lệch NLTD của hợp chất chứa liên kết này và hợp chất sau khi liên kết này bị cắt đứt.  Phản ứng ATP + H2O  ADP + Pvc ADP + H2O  AMP + Pvc Kèm giảm NLTD 7,3 Kcal ở 25oC, pH=7  Liên kết ADP và Pvc, AMP và Pvc có NLTD là 7,3 Kcal. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 32 16
09/02/2014 LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG Liên kết giàu năng lượng là liên kết có 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 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 33 Các loại liên kết phosphate Liên kết nghèo năng Liên kết giàu năng lượng lượng Năng lượng giải Năng lượng giải phóng  5 kcal/mol phóng  7 kcal/mol Ký hiệu - P Ký hiệu:  P Tương đối bền Tương đối không bền. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 34 17
09/02/2014 LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG Nếu tính E0’ khi e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O2: E0’ = + 0,81- (- 0,32) = + 1,13 volt 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 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 VD: NAD FAD C0Q  Cytb  Cytc  Cyt(a+a3)  O2    ATP ATP ATP ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 35 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG Loại liên kết Chất 1.Pyrophosphat NTP Phosphoanhydrid ATP,GTP,UTP,… CTP… P–O~P NDP ADP,GDP,CDP… VDP… ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 36 18
09/02/2014 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG 2. Acyl phosphat R–C~P a. 1,3-diphosphoglyceric ll Aminoacyl-AMP R – C – CO ~ AMP O l NH2 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 37 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG 3. Enol phosphat PEP (phosphoenolpyruvat) R-C-O~P COOH ll l CH C-O~P l ll CH2 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 38 19
09/02/2014 4. Amidin Arginin~P Creatin~P R – C – NH ~ P (Phosphagen) ll NH ~ P NH l HN = C l N - CH2 - COOH l CH3 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 39 5. Thioester R - C ~ SC0A COOH ll l O CH2 l CH2 l C ~ SCoA ll O Succinyl CoA ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 40 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.