Bài giảng Trao đổi chất oxy hóa sinh học chu trình Krebs - TS. Nguyễn Xuân Bắc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Trao đổi chất oxy hóa sinh học chu trình Krebs, được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp các bạn sinh viên có thể trình bày được bản chất của hô hấp tế bào và hoạt động của chuỗi hô hấp tế bào; Trình bày và phân tích được ý nghĩa quá trình phosphoryl hóa, khử phosphoryl, các liên kết và hợp chất giàu năng lượng; Trình bày được cơ chế hoạt động, sự điều hòa và vai trò của sự phosphoryl oxy hóa; Trình bày được các giai đoạn, kết quả, phân tích ý nghĩa và sự điều hòa của chu trình Krebs.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Trao đổi chất oxy hóa sinh học chu trình Krebs - TS. Nguyễn Xuân Bắc

9/1/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI BỘ MÔN HÓA SINH Mục tiêu 1. Trình bày được bản chất của hô hấp tế bào và hoạt động của TRAO ĐỔI CHẤT chuỗi hô hấp tế bào. OXY HÓA SINH HỌC 2. Trình bày và phân tích được ý nghĩa quá trình phosphoryl hóa, khử phosphoryl, các liên kết và hợp chất giàu năng lượng. CHU TRÌNH KREBS 3. Trình bày được cơ chế hoạt động, sự điều hòa và vai trò của sự phosphoryl oxy hóa. Giảng viên: TS. Nguyễn Xuân Bắc Email: bacnx@hup.edu.vn 4. Trình bày được các giai đoạn, kết quả, phân tích ý nghĩa và sự điều hòa của chu trình Krebs. TL học tập : Bộ môn Hoá sinh (2015), Hoá sinh học, NXB Y học TL tham khảo : Lehninger, Principles of biochemistry, 7th edition 1 2 TRAO ĐỔI CHẤT (CHUYỂN HÓA CHẤT) OXY HÓA SINH HỌC Nhiệt năng Nhiệt năng 0 ATP Phân tử lớn ít ATP Oxy hóa sinh học Đồng hóa Dị hóa (Hô hấp tế bào) (Sinh TH) (Thoái hóa) Bản chất: Là quá ATP aa trình oxy hóa Chu trình Phân tử nhỏ Krebs glucid, lipid và protein xảy ra ATP (Adenosin triphosphate) Nhiều ATP trong điều kiện Chất cặn bã Phosphoryl sinh học để sinh Thức ăn (CO2, H2O, urê…) oxy hóa năng lượng (tạo (Glucid, Lipid, Protein) ATP) 3 4 1
9/1/2020 OXY HÓA SINH HỌC OXY HÓA SINH HỌC Quá trình tạo H2O Quá trình tạo CO2 Đặc điểm của oxy hóa sinh học Decarboxylase e- SH2 O2 O2- R─COOH RH + CO2 • Diễn ra qua nhiều giai đoạn • Xúc tác bởi hệ thống các enzym trong tế bào H+ H2O Ít NL • Không có ngọn lửa, không tăng nhiệt độ • Oxy không trực tiếp phản ứng với carbon và hydro Giải phóng nhiều Ít có ý nghĩa năng lượng về mặt NL • NL giải phóng dưới dạng nhiệt hoặc ATP 5 6 OXY HÓA SINH HỌC Thế năng oxy hoá khử chuẩn Y-kh + Xox Yox + X-kh Thế năng oxy hóa khử Đo Eo X-kh + Yox Xox + Y-kh Nhường Nhận điện tử Oxy điện tử hóa Chất khử Chất oxy khử hóa E’ (pH=7 và nhiệt độ 25C) 7 8 2
9/1/2020 OXY HÓA SINH HỌC Thế năng oxy hóa khử và chiều phản ứng Y-kh + Xox Yox + X-kh Oxy hóa sinh học (Hô hấp tế bào) Chu trình G = -n.F.E E’ trong TB Krebs hay G’ = -n.F.E’ thường nhỏ Chuỗi vận O2 chuyển điện tử E’ (pH=7 và nhiệt độ 25C) Phosphoryl oxy hóa 9 10 Chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô hấp TB) Thứ tự các chất vận chuyển điện tử - Không cho PT nhỏ và ion đi qua • Là 1 khâu của HHTB - Các phức hợp của • Là 1 hệ thống các enzym xúc tác chuỗi v/c e, enzym ATP synthase. vận chuyển H+ và e- từ cơ chất đến O2 để tạo H2O. • Xảy ra trong ty thể Dòng điện tử 11 12 3
9/1/2020 Chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô hấp TB) Chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô hấp TB) Phức hợp I Hoạt động của các Phức hợp NADH DEHYDROGENASE (NADH-Ubiquinon oxidoreductase) Khoảng giữa 2 màng Chất nền ty thể (matrix) VC 1H+ và 2e từ NADH & 1 H+ từ matrix đến Q, 4H+ ra khu vực giữa 2 màng 13 14 Chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô hấp TB) Chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô hấp TB) Phức hợp III Phức hợp II Cytochrom bc1 (Ubiquinon – cytochrom C oxidoreductase) SUCCINAT DEHYDROGENASE VC 2e- và 2H+ từ Succinat/ FADH2 đến Q VC 2e- từ QH2 đến Cytochrom C, 4H+ ra khu vực giữa 2 màng 15 16 4
9/1/2020 Chuỗi vận chuyển điện tử (chuỗi hô hấp TB) Kết quả của chuỗi vận chuyển điện tử Phức hợp IV cytochrom oxidase Khoảng giữa 2 màng VC 4e- từ 4 Cytochrom C đến O2, 4H+ ra khu vực giữa 2 màng 17 18 Những vị trí ức chế chuỗi VCĐT Sự phosphoryl oxy hóa-Thuyết thẩm thấu hóa học Malonat • Peter Mithell, 1961 Succinat Phức hợp II • Vận chuyển e- ghép ─ đôi với sự phosphoryl ─ Carboxin, hóa tạo ATP thông qua Thenoyltrifluoroaceton (TTFA ) sự chênh lệch nồng độ Piericidin A H+ giữa 2 phía của Amobarbital Rotenon màng trong ty thể Antimycin A H2S, CO, CN- • 4 H+ qua kênh Fo => 1 ATP Phức hợp I Phức hợp III Phức hợp IV NADH Q O2 Tỷ số P/O – chỉ số phosphoryl hoá: số ATP được tổng hợp khi ½ O2 bị khử để tạo thành H2O ─ ─ ─ • NADH: P/O = ? • Succinat/FADH2: P/O =? 19 20 5
9/1/2020 Điều hòa phosphoryl oxy hóa Liên quan giữa chuỗi V/C điện tử và phosphoryl oxy hóa HHTB (NL) ADP + Pi ATP Nhu cầu ATP/TB Tổng hợp ADP và Pi ATP Chuỗi v/c e, Oxy Sự vận chuyển điện tử và tổng hợp ATP là 2 quá trình ghép đôi bắt buộc 21 22 Sự phá ghép Sự phá ghép Chuỗi V/C điện tử Phá ghép Màng trong ty thể UCP-Uncoupling protein (thermogenin) 23 24 6
9/1/2020 Ức chế phosphoryl oxy hóa Phosphoryl hóa Phosphoryl hóa: Khử phosphoryl hóa: • Ức chế chuỗi vận chuyển điện tử  Gắn gốc phosphat vào phân  Thủy phân loại gốc • Ức chế ATP synthase (oligomycin) tử chất hữu cơ phosphat khỏi hợp chất hữu • Phá ghép V/C e – phosphoryl hóa cơ • Ức chế vận chuyển ATP  Phosphorylase, kinase, ATP synthase  Phosphatase, ATPase  Thu năng lượng  Sinh năng lượng 25 26 Phosphoryl hóa Hợp chất phosphat giàu năng lượng Tổng hợp ATP  Acyl phosphat: Acid 1,3 diphosphoglyceric • Ghép đôi với quá trình V/C e ∆G’°= -11,8 kcal/mol (phosphoryl oxy hóa) • Ghép đôi với P/ư giải phóng NL (phosphoryl hóa mức độ cơ chất)  Enol phosphat: Acid phosphoenol pyruvic ∆G’°= -14,8 kcal/mol ∆G’° -7 kcal/mol (-25 kJ/mol) ∆G’°= -10,3 kcal/mol → HC nghèo NL  Anhydrid phosphat: Adenin–Ribose ATP ∆G’°= -7,3 kcal/mol 27 28 7
9/1/2020 Hợp chất phosphat giàu năng lượng Hợp chất phosphat nghèo năng lượng  Liên kết thioeste: Ester phosphat CH3CO~SCoA Acetyl coenzym A ∆G’°= -7,5 kcal/mol Glycerol-1-phosphat ∆G’°= -2,2 kcal/mol 29 30 Vai trò của phosphoryl hóa CHU TRÌNH KREBS Tên khác: CT acid citric, CT acid tricarboxylic Hoạt hóa Phosphoryl Hấp thu các chất hóa ch cực hữu cơ Tích trữ và vc năng lượng 31 32 8
9/1/2020 CHU TRÌNH KREBS CHU TRÌNH KREBS CT Krebs Chu trình Krebs • Tên chất phản ứng • Tên sản phẩm của phản ứng Phosphoryl 8 giai đoạn oxy hóa • Tên enzym xúc tác • Phản ứng TN, không TN 33 34 CHU TRÌNH KREBS CHU TRÌNH KREBS Giai đoạn 1: Tạo thành citrat Giai đoạn 2: Tạo thành isocitrat 35 36 9
9/1/2020 CHU TRÌNH KREBS CHU TRÌNH KREBS Giai đoạn 3: Oxy hoá isocitrat tạo α-cetoglutarat Giai đoạn 4: Oxy hoá α-cetoglutarat tạo succinyl-CoA 37 38 CHU TRÌNH KREBS CHU TRÌNH KREBS Giai đoạn 5: Chuyển succinyl-CoA thành Succinat Giai đoạn 6: Oxy hoá succinat thành fumarat NL 39 40 10
9/1/2020 CHU TRÌNH KREBS CHU TRÌNH KREBS Giai đoạn 8: Oxy hoá malat thành oxaloacetat Giai đoạn 7: Hydrat hoá fumarat thành malat 41 42 CHU TRÌNH KREBS CHU TRÌNH KREBS Kết quả của chu trình Krebs 1 2 Acetyl CoA + 3 NAD+ + FAD +ADP + Pi + 2 H2O 3 NAD+ 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + ATP + 2 H+ + CoA 8 NAD+ 3 NADH 7.5 ATP 7 NAD+ 4 HHTB 1 FADH2 1.5 ATP 6 5 GDP CT Krebs + HHTB FAD Acetyl CoA 10 ATP 43 44 11
9/1/2020 CHU TRÌNH KREBS Ý nghĩa của chu trình Krebs Giai đoạn thoái hoá cuối cùng chung cho G, L, P. Ý nghĩa Năng lượng của qt chủ yếu được bảo toàn trong E của NADH và FADH2 Cung cấp nhiều tiền chất cho các qt sinh tổng hợp (α-cetoglutarat, oxaloacetat, fumarat…) 45 46 CHU TRÌNH KREBS Điều hòa CT Krebs Điều kiện hoạt động và sự điều hòa CT Krebs • Điều kiện hoạt động: hiếu khí • Sự điều hòa CT Krebs: - Enzym: citrat synthase (1), isocitrat dehydrogenase (3), -cetoglutarat dehydrogenase (4), pyruvat dehydrogenase - Cơ chất (ADP, NAD+) - Sản phẩm (ATP, NADH) 47 48 12