Bài giảng về CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một số khái niệm về nhiệt động học * HC bị đốt cháy  giải phóng E, là NL toàn phần, gọi là enthapy (H: heat) * Năng lượng tư do (G): là phần E của chất đó có khả năng chuyển thành công có ích. * Entropy (S): p/a trạng thái nội tại của phân tử. H của 1 hệ thống tăng khi độ vô trật tự tăng. Ở đk tự nhiên, S chỉ tăng. * G liên hệ với H, S và nhiệt độ: G = H – TS, nghĩa là NLTD của 1 chất tăng cùng với H và giảm...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng về CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
MỤC TIÊU 1. Nêu được 2 yếu tố (bản chất của các chất tham gia phản ứng và điều kiện khách quan cụ thể của phản ứng) quyết định chiều của phản ứng thuận nghịch 2. Trình bày được những khái niệm, vai trò của phản ứng oxy hóa khử, phản ứng phosphoryl-hóa, phản ứng khử-phosphoryl, liên kết phosphat nghèo năng lượng, liên kết phosphat giàu năng lượng. 3. Trình bày được quá trình diễn biến, một số chất ảnh hường đến sự hô hấp tế bào. 4. Nêu rõ được 2 vai trò cơ bản của chu trình acid citric trong chuyển hóa các chất trong tế bào.
1. ĐẠI CƯƠNG Một số khái niệm về nhiệt động học * HC bị đốt cháy  giải phóng E, là NL toàn phần, gọi là enthapy (H: heat) * Năng lượng tư do (G): là phần E của chất đó có khả năng chuyển thành công có ích. * Entropy (S): p/a trạng thái nội tại của phân tử. H của 1 hệ thống tăng khi độ vô trật tự tăng. Ở đk tự nhiên, S chỉ tăng. * G liên hệ với H, S và nhiệt độ: G = H – TS, nghĩa là NLTD của 1 chất tăng cùng với H và giảm khi S lớn
* Khi t và p không đổi, biến thiên E tự do và biến thiên entropy được biểu thị: ∆ G = ∆ H - T∆ S (T: nhiệt độ tuyệt đối) * Trong p/u Hóa sinh, ∆ H xấp xỉ bằng ∆ E, biến thiên E nội tại của phản ứng, nên: ∆ G = ∆ E - T∆ S - Nếu ∆ G âm, phản ứng phát năng (mất NLTD), p/u xảy ra tự phát. Nếu ∆ G lớn thì phản ứng chỉ x/ra theo chiều thuận. - Nếu ∆ G dương, phản ứng thu năng, không xảy ra 1 cách biệt lập, tự phát. - ∆ G = 0, phản ứng không thu, không phát năng
- Đối với các phản ứng sinh hóa thuận nghịch, khi ∆G = 0, hai phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng động: aA + bB ↔ + dD cC - Tại trạng thái cân bằng động ∆G = ∆G0 + RTlnK’eq = 0  ∆G0 = - RTlnK’eq ∆G0 : biến thiên E tự do chuẩn, xđ ở t = 25oC, pH = 0, nồng độ chất th.gia p.u và sp tạo thành bằng 1 mol. R: hằng số lý tưởng bằng 1,98.10-3 Kcal/mol. độ Keq = Biểu thức trên cho ta thấy BTNLTD của một p/ứ phụ thuộc vào ∆G0 tức bản chất của phản ứng và tỷ lệ nồng độ các chất tham gia p/u.
Đối với phản ứng: A+B C+D [C ][ D] ∆G = ∆G + RT ln o [ A][ B ] ∆ Go : biến thiên năng lượng tự do chuẩn, t = 25o nồng độ all các chất tham gia phản ứng = 1 mol. R: hằng số lý tưởng = 1,98.10-3 Kcal/mol. độ
- Đối với các phản ứng sinh học, biến thiên E tự do chuẩn sẽ được đo ở pH = 7, t = 25oC và được ký hiệu là ∆G0’ , khi đó, có biểu thức: [C] [D] ∆ G' = ∆ Gº' + RT ln [A] [B]
Hằng số cân bằng Tại trạng thái cân bằng DG° = 0, nên: ∆G ' = ∆G '+ RT ln K eq o ∆G ' = − RT ln K eq o Keq = ∆G ' o − = ln K eq RT ∆G o ' − K eq = e RT
Keq của phản ứng: 2 A + 3 B C + 2 D [C] [D]2 Keq = [A]2 [B]3
Ví dụ: xác định ∆ Gº' của phản ứng: DHAP ⇔ Glyceraldehyde-3-phosphate  Ở trạng thái cân bằng: [G-3-P]/[DHAP] = 0.0475.  ∆ Gº' = -RT ln(0.0475) = -1.98 x 10-3 kcal/(mol-deg) x 298 x (- 3.047) = + 1.8 kcal/mol
∆G0’ = - RT lnKeq
2. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ 2.1 Định nghĩa Phản ứng oxy hóa Chất khử Chất oxy hóa + n e- Phản ứng oxy hóa Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh) TD: Fe+3/Fe+2, R-COOH/R-CHO Ferri Fero 2.2 Thế năng oxy hóa khử E = E0 + RT nF ln [ oxh ] [ kh ] Eo là E khi: [oxh] = [kh]
Cặp oxh-kh E0 = volt 2H+/H2 -0.42 FAD/FADH -0.36 NAD+/NADH,H+ -0.32 FAD/FADH2 -0.06 Fumarat/succinat -0.03 Cytb Fe+3/Cytb Fe+2 +0.03 Cytc Fe+3/Cytc Fe+2 +0.25 ½ O2/O-2 +0.82 * Chiều vận chuyển của điện tử e-: Xét 2 hệ thống oxhkh: A/AH2 và B/BH2 Nếu EA < EB thì: e- sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH 2 qua chất oxy hóa B) nghĩa là: AH2 + B → 2 + A BH
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. TD: 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 *Liên hệ giữa ∆G0’ và ∆E0’ bào) e đi từ NADH,H qua FAD. - + NADH,H+ FAD 2e ∆G = −nF∆E ' 0 ' 0 NAD+ FADH2 Trong phản ứng oxh-kh,e- vận chuyển với ∆E > 0 do đó ∆G Hoặc < 0 (tỏa Q). Năng lượng đó sẽ được tích trữ lại trong các liên kết giàu năng lượng (~) NADH,H+ 2e NAD+ nhờ các phản ứng phosphoryl hóa, F = 23 Kcal/V Ose, AB, CTAC…2H → NASD, FA FADH2 FAD… → 2 ⇒ H20 O D
3. PHẢN ỨNG PHOSPHORYL HÓA 3.1 Định nghĩa R-H + HO-PO3H2 →R-P + H2O Phosphorylase ∆G>0 (thu Q) ATP ADP G G - 6P Hexokinase Glucokinase Phản ứng ngược lại: phản ứng khử phosphoryl R-P + H2O → R-H + H3PO4 Phosphatase
3.2. Liên kết phosphat nghèo năng lượng (ký hiệu: - ) Khi thủy phân cắt đứt liên kết này, chỉ có từ 1000-5000 calo được giải phóng (l∆ G0’l < 5 Kcal/mol ) - Vd: Liên kết este phosphat: H2O R− − OH + HO PO3H2 R −2 O− PO3H (R − O−P) C HO  C HOH  C 2 − O− P H
3.3 Liên kết giàu năng lượng l∆ G0’l > 7 Kcal/mol hoặc l∆ G0l > 5Kcal/mol Biết rằng: ∆ G0’ = -nF ∆ E0’, ta có: = 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. * Nếu tính ∆ E0’ khi e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O2, ta có: ∆ E0’ = + 0,81- (- 0,32) = + 1,13volt l∆ G0’l = nF∆ E0’ = 2 x 23,06 x 1,13 = 52 Kcal Tuy nhiên năng lượng này không tích trữ trong m ột lần một mà theo từng giai đoạn kế tiếp nhau, giai đoạn nào đủ t ạo liên k ết giàu năng lượng sẽ tạo ngay tại thời điểm đó. TD: NAD → FAD → C0Q → Cytb → Cytc → Cyt(a+a3) → O ↓ ↓ ↓
CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG 1. Loại liên kết Chất Pyrophosphat NTP Phosphoanhydric ATP,GTP,UTP,… CTP… NDP P–O~P ADP,GDP,CDP,… VDP… 2. Acyl phosphat a.1,3 DPglyceric R–C~P AminoacylAMP ll R – C – CO ~ AMP O l NH2
PEP 3. Enol phosphat COOH R C O ~ P l ll C O ~ P CH ll l CH2
4. Amidin P Arginin~P Créatin~P R – C – NH ~ P (phosphagène) NH ~ P ll l NH HN = C l N - CH2 - COOH l CH3