HÓA SINH HỌC CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT, OXY HÓA SINH HỌC CHU TRÌNH ACID CITRIC (KREBS)

HÓA SINH HỌC

CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT, OXY HÓA SINH HỌC

CHU TRÌNH ACID CITRIC (KREBS)

BM. Hóa sinh TS. Trần Thanh Nhãn

MUÏC TIEÂU

1. Trình baøy ñöôïc nhöõng khaùi nieäm veà chuyeån hoùa caùc chaát vaø

chuyeån hoùa trung gian, quaù trình ñoàng hoùa vaø dò hoùa, moät soá ñaëc ñieåm cuûa chuyeån hoùa trung gian.

2. Trình baøy ñöôïc caùc phöông phaùp nghieân cöùu quaù trình chuyeån hoùa.

3. Trình baøy ñöôïc nhöõng khaùi nieäm veà phaûn öùng oxy hoaù- khöû, söï

phosphoryl hoaù vaø söï khöû phosphoryl, caùc loaïi lieân keát phosphat giaøu naêng löôïng vaø heä thoáng ATP-ADP.

4. Trình baøy ñöôïc baûn chaát vaø dieãn tieán cuûa söï hoâ haáp teá baøo.

5. Trình baøy vaø neâu ñöôïc yù nghóa cuûa chu trình acid citric

1- CHUYEÅN HOÙA CAÙC CHAÁT

Chuyeån hoùa caùc chaát vaø chuyeån hoùa trung gian

- Chuyeån hoaù caùc chaát : caùc quaù trình hoaù hoïc xaûy ra trong cô theå töø khi thöùc aên ñöôïc ñöa vaøo ñeán khi chaát caën baõ ñöôïc thaûi ra ngoaøi moâi tröôøng (quaù trình trao ñoåi chaát)

- Chuyeån hoaù trung gian : goàm caùc phaûn öùng vaø quaù trình hoaù hoïc xaûy ra trong teá baøo

- Caùc chaát trung gianñöôïc goïi laø caùc chaát chuyeån hoaù hay saûn phaåm chuyeån hoaù

Theo ñaëc ñieåm chuyeån hoaù:

- Sinh vaät töï döôõng (thöïc vaät) : toång hôïp ñöôïc glucid, lipid, protid ñaëc hieäu töø CO2, H2O, muoái khoaùng chöùa Nitô vaø naêng löôïng maët trôøi (quang hôïp)

-Sinh vaät dò döôõng (ñoäng vaät vaø ngöôøi) :

+ haáp thu caùc chaát (glucid, lipid, protid…) töø caùc sinh vaät töï döôõng ñeå toång hôïp neân nhöõng phaân töû glucid, lipid, protid ñaëc hieäu cuûa mình

+ thoaùi hoaù caùc phaân töû ñaëc hieäu thaønh caùc saûn phaåm chuyeån hoaù, caùc chaát thaûi nhö CO2, H2O vaø naêng löôïng cho cô theå söû duïng

Quang hôïp

Glucid Lipid Protid

Thöùc aên

Thöïc vaät

Ñoäng vaät vaø ngöôøi

CO2 H2O, chaát caën baõ

Quaù trình ñoàng hoùa:

Quaù trình bieán caùc phaân töû höõu cô thöùc aên (glucid, lipid, protid) coù nguoàn goác khaùc nhau (thöïc vaät, ñoäng vaät, vi sinh vaät) thaønh caùc phaân töû höõu cô (glucid, lipid, protid) ñaëc hieäu cuûa cô theå.

Goàm 3 böôùc :

-Tieâu hoaù : thuûy phaân caùc ñaïi phaân töû(tinh boät, protein…) ñaëc hieäu cuûa thöùc aên thaønh caùc ñôn vò caáu taïo khoâng coù tính ñaëc hieäu ( glucose, acid amin…)

- Haáp thu : saûn phaåm tieâu hoaù cuoái cuøngñöôïc haáp thu qua nieâm maïc ruoät non vaøo maùu (quaù trình vaät lyù vaø hoaù hoïc)

- Toång hôïp: caùc saûn phaåm haáp thu ñöôïc maùu ñöa ñeán caùc moâ vaø ñöôïc teá baøo söû duïng ñeå toång hôïp caùc ñaïi phaân töû coù tính ñaëc hieäu cuûa cô theå

Xaây döïng teá baøo vaø moâ (protein, polysaccarid taïp, phospholipid)

Döï tröõ (glycogen, triglycerid)

Caàn naêng löôïng (chuû yeáu do ATP cung caáp)

Quaù trình dò hoùa:

Quaù trình phaân giaûi caùc ñaïi phaân töû höõu cô thaønh saûn phaåm cuoái cuøng thaûi ra ngoaøi.

coù söï giaûi phoùng naêng löôïng

50% naêng löôïng ôû daïng nhieät naêng (thaân nhieät)

50% naêng löôïng ñöôïc tích tröõ döôùi daïng ATP (coâng cô hoïc, coâng thaåm thaáu, coâng hoaù hoïc)

+ Coâng cô hoïc : co duoãi cô

+ Coâng thaåm thaáu : vaän chuyeån tích cöïc caùc chaát qua maøng teá baøo , choáng laïi gradient noàng ñoä

+ Coâng hoaù hoïc : toång hôïp caùc chaát

Nhö vaäy 2 quaù trình ñoàng hoùa vaø dò hoùa laø 2 quaù trình ngöôïc nhau, nhöng laïi thoáng nhaát trong 1 cô theå, trong moãi teá baøo

Phaûn öùng lieân hôïp

- Phaûn öùng toång hôïp : caàn naêng löôïng

- Phaûn öùng thoaùi hoaù : giaûi phoùng naêng löôïng

- Phaûn öùng lieân hôïp = gheùp caëp hai phaûn öùng toång hôïp vaø thoaùi hoaù

Ví duï : phaûn öùng toång hôïp glucose 6 phosphat caàn 3,3 Kcal xaûy ra ñöôïc khi gheùp vôùi phaûn öùng thuûy phaân ATP giaûi phoùng 7,3 Kcal

Ba giai ñoaïn veà chuyeån hoaù trung gian

Glucid, Lipid, Protid thoaùi hoaù theo ba giai ñoaïn ;

- Giai ñoaïn 1 :

caùc ñôn vò caáu taïo töông öùng (glucose, acid

Phaân töû lôùn amin, acid beùo…)

- Giai ñoaïn 2 :

caùc ñôn vò caáu taïo caùc chaát trung gian

Acetyl CoA

- Giai ñoaïn 3 :

Acetyl CoA chu trình Krebs CO2 vaø H2O

- CO2 ñöôïc taïo thaønh do söï khöû carboxyl

- Nöôùc ñöôïc taïo thaønh do söï taùch vaø vaän chuyeån töøng caëp nguyeân töû hydro qua chuoãi hoä haáp teá baøo tôùi oxy thôû vaøo

- Chuoãi hoâ haáp teá baøo lieân hôïp vôùi söï phosphoryl hoaù (gaén phosphat vaøo ADP taïo thaønh ATP) = söï phosphoryl- oxy hoaù

Quaù trình toång hôïp : 3 giai ñoaïn

- Baét ñaàu töø moät soá tieàn chaát cuûa chu trình krebs

- Ngöôïc laïi con ñöôøng thoaùi hoaù

Caùc phöông phaùp nghieân cöùu quaù trình chuyeån hoùa:

1-Phaân tích nhöõng saûn phaåm cuoái cuøng cuûa chuyeån hoùa caùc chaát:

+ nhaän bieát ñöôïc moät phaàn quaù trình chuyeån hoaù trong cô theå

+ nhöõng roái loaïn veà chuyeån hoaù caùc chaát (goùp phaàn vaøo vieäc chaån ñoaùn, phoøng vaø chöõa beänh)

Ví duï :

- Phaùt hieän CO2 ôû cô theå ñoäng vaät : xaùc ñònh noù laø saûn phaåm thoaùi hoaù cuoái cuøng cuûa glucid ôû ñoäng vaät

- Ñöa moät soá acid amin ( Alanin, Glutamat…) vaøo cô theå beänh nhaân bò tieåu ñöôøng thì thaáy taêng löôïng glucose/ nöôùc tieåu : caùc acid amin ñoù laø caùc tieàn chaát cuûa glucose

2- Duøng cô quan taùch rôøi, laùt caét moâ

+ Cô quan taùch rôøi (ví duï gan, thaän):

Phaân tích thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa dòch ra khoûi cô quan

Tieàn chaát ñaõ ñöôïc bieán ñoåi nhö theá naøo ôû cô quan ñoù

Ví duï : nhôø phöông phaùp naøy ñaõ xaùc ñònh ñöôïc gan laø nôi taïo theå ceton, ureâ chuyeån moät soá acid amin thaønh glucose

+ Laùt caét töôi (Warburg 1920) :

- Caét moâ ñoäng vaät thaønh laùt caét moõng (döôùi 0,4 mm), trong ñoù ña soá caùc teá baøo coøn nguyeân veïn

-Ñaõm baûo toác ñoä khueách taùn oxy vaø caùc chaát chuyeån hoaù vaøo vaø ra khoûi teá baøo trong moâi tröôøng muoái chöùa moät soá chaát chuyeån hoaù nhaát ñònh

- Nhôø ñoù nghieân cöùu söï chuyeån hoaù cuûa caùc chaát trong moät soá ñieàu kieän nhaát ñònh

Ví duï : nghieân cöùu vieäc saûn xuaát acid lactic töø glucose trong ñieàu kieän yeám khí, nghieân cöùu chu trình Krebs, chu trình ureâ

3- Phöông phaùp duøng aùp keá:

Ngöôøi ta ño toác ñoä haáp thu oxy bôûi laùt caét nhôø aùp keá Warburg

4- Phöông phaùp duøng quang phoå keá:

Ño söï haáp thuï cuûa moät dung dòch vôùi moät ñoä daøi soùng nhaát ñònh.

5- Phöông phaùp duøng heä thoáng voâ baøo

+ Duøng maùy ñoàng theå hoaù nghieàn moâ khieán caùc teá baøo bò vôõ, ly taâm laáy baøo dòch

Buchner (1897) duøng dòch chieát voâ baøo cuûa naám men xuùc taùc söï leân men röôïu töø glucose

+ Nghieàn nheï nhaøng moâ / dd saccarose ñaúng tröông (0,25M) laøm maøng teá baøo vôõ, nhöng caùc baøo quan (nhaân, ty theå, lysosome, ribosome…) coøn nguyeân veïn vaø coù theå phaân laäp nhôø sieâu ly taâm phaân taùch

Öùng duïng nghieân cöùu cô cheá sinh toång hôïp protein vaø vai troø cuûa ribosom

6- Phöông phaùp duøng caùc chaát ñoàng vò:

+ Ñaùnhdaáuchaátñònhnghieâncöùubaèng caùch thay nguyeân töû cuûa nguyeân toá thöôøng baèngnguyeântöûcuûachaátñoàngvò

+ Theodoõichuyeånhoùa cuûa chaát ñöôïc ñaùnh daáu baèng caùch tìm chaátñoàngvòtrongcaùcsaûnphaåm (xaùc ñònh ñoàng vò naëng baèng khoái phoå, ñoàng vò phoùng xaï baèng maùy ñeám)

Ví duï : nhôø ñaùnh daáu carbon cuûa acetat baèng ñoàng vò 14C ngöôøi ta coù theå keát luaän acetatlaøtieànchaátchungcuûaglucid,protid,lipid

+ Ñoä nhaïy pp cao : phaùt hieän tôùi 10–17 g

7- Döïa vaøo caùc khieám khuyeát di truyeàn

Theå ñoät bieán maát gen chæ huy söï sinh toång hôïp moät enzym nhaát

ñònh

Tích tuï vaø baøi tieát cô chaát cuûa enzym bò thieáu (bình thöôøng khoâng xuaát hieän)

Ví duï :

+ Söï baøi tieát baát thöôøng cuûa acid homogentisic (trong beänh alcapton nieäu).

+ Söï baøi tieát taêng khi nuoâi döôõng baèng phenylalanin hay tyrosin (khoâng taêng khi duøng acid amin khaùc)

+ Keát luaän : acid homogentisic laø sp chuyeån hoùa trung gian cuûa chuyeån hoùa phenylalanin vaø tyrosin

YÙ nghóa cuûa vieäc nghieân cöùu chuyeån hoùa caùc chaát:

- Hieåu roõ caùc quaù trình chuyeån hoùa caùc chaát trong cô theå töø ñoù coù theå ñieàu khieån hoaëc söûa ñoåi chuùng

-Theo doõi ñöôïc aûnh höôûng cuûa caùc döôïc phaãm vaø nhöõng chaát khaùc taùc ñoäng leân caùc quaù trình chuyeån hoùa trong cô theå

- Phuïc vuï cho coâng taùc phoøng vaø chöõa beänh

2. OXY HOÙA SINH HOÏC

2.1- Phaûn öùng oxy hoùa-khöû

Ñònh nghóa :

- Laø phaûn öùng trong ñoù coù söï cho vaø nhaän ñieän töû hay coù söï thay ñoåi soá oxy hoùa, coù theå keøm theo hay khoâng söï maát hoaëc nhaän hydro hay oxy

Ví duï :

-e

Fe ++ Fe +++

-2H +1/2 O2

R-CHO R-COOH R-CH2OH

-1/2 O2 +2H

- Chaát oxy hoùa laø chaát coù theå nhaän ñieän töû, chaát khöû laø chaát coù khaû naêng cho ñieän töû

- Phaûn öùng oxy hoùa- khöû laø hai phaûn öùng ngöôïc nhau, taäp hôïp chaát oxy hoùa vaø chaát khöû thaønh moät heä thoáng goïi laø heä thoáng hay caëp oxy hoùa- khöû (Fe++/Fe+++ ; RCOOH/RCHO…)

Theá naêng oxy hoùa-khöû

Ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:

E:theá naêng Oxy hoùa-khöû (volt)

n: soá ñieän töû di chuyeån

E = Eo + RT Ln [Ox]

R: haèng soá khí lyù töôûng

nF [Kh]

Khi [Ox] / [Kh] = 1

T: nhieät ñoä tuyeät ñoái

F: haèng soá Faraday

Eo: theá naêng Oxy hoùa-khöû chuaån

Thì E = Eo

- Ñieàu kieän chuaån laø ñieàu kieän [Ox] = [Kh]

- Theá naêng oxy hoùa – khöû bieåu hieän khaû naêng cho nhaän ñieän töû cuûa heä thoáng

- Heä thoáng coù E thaáp (noàng ñoä chaát khöû lôùn, xu höôùng cho ñieän töû cao) deã cho ñieän töû

- Heä thoáng coù E cao deã nhaän ñieän töû

- Hydro hay ñieän töû chuyeån töø heä thoáng coù E thaáp ñeán heä thoáng coù E cao

- Moãi caëp Ox/Kh ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät theá naêng oxy hoùa- khöû chuaån Eo

- Ngöôøi ta thöôøng ño ôû ñieàu kieän sinh hoïc pH = 7 vaø to = 25oC, kyù hieäu E’o

Theá naêng Ox-Kh cuûa moät soá caëp Ox-Kh

Heä thoáng

Eo (volt) -0,42 -0,32 -0,29 -0,27 -0,19 -0,17 -0,05 +0,03 +0,08 +0,10 +0,22 +0,29 +0,82

H+/ H2 NAD+/ NADH Lipoate ;Ox/Kh Acetoacetat/ 3-hydroxybutyrat Pyruvat/ Lactat Oxaloacetat/ Malat Riboflavin (Ox/Kh) Fumarat/ Succinat Cytocrom b ; Fe 3+ /Fe 2+ Ubiquinon (Ox/Kh) Cytocrom c1 Fe 3+ /Fe 2+ Cytocrom a Fe 3+ /Fe 2+ ½ O2 / H2O

Chieàu vaø caân baèng phaûn öùng Ox-Kh:

- Ñöôïc xaùc ñònh bôûi E’o cuûa caùc caëp

- Khi coù hai caëp A/AH2 vaø B/BH2 maø E’o cuûa A < E’o cuûa B thì theá caân baèng cuûa phaûn öùng

AH2 + B BH2 + A

leäch veà beân phaûi

Ví duï: NAD+/NADH.H+ (E’o =-0,32) vaø FAD/FADH2 (E’o =-0,05)

Phaûn öùng

NADH.H+

NAD+

Ñi töø traùi sang phaûi

FADH2

FAD

Lieân heä giöõa bieán thieân theá naêng oxy hoùa-khöû chuaån E’o vaø bieán thieân naêng löôïng töï do Go’ cuûa phaûn öùng

Go’ = -nF E’o

2.2- Baûn chaát cuûa söï hoâ haáp teá baøo

- Laø söï ñoát chaùy caùc chaát höõu cô trong cô theå - Coøn goïi laø oxy hoaù – khöû teá baøo hay söï oxy hoaù sinh hoïc

Söï ñoát chaùy moät phaân töû glucose trong teá baøo hay trong oáng nghieäm ñeàu cho cuøng nhöõng saûn phaåm nhö nhau vaø giaûi phoùng cuøng moät löôïng nhieät

Glucose + 6O2 6 CO2 + 6H2O + 688 Kcal

ÔÛ ngoaøi cô theå : + C, H cuûa chaát höõu cô taùc duïng tröïc tieáp vôùi oxy khoâng khí ñeå taïo ra CO2 vaø H2O + phaûn öùng xaûy ra nhanh choùng, maïnh meõ, naêng löôïng giaûi phoùng ngay moät luùc, nhieät ñoä cao, coù theå coù ngoïn löõa

Trong cô theå : + ñieàu kieän nheï nhaøng, nhieät ñoä vöøa phaûi (37 0C), naêng löôïng giaûi phoùng daàn + oxy khoâng taùc duïng tröïc tieáp vôùi C vaø H + coù enzym xuùc taùc, coù hydro tham gia tích cöïc trong phaûn öùng oxy hoaù taïo thaønh H2O , coøn söï taïo thaønh CO2 do söï khöû carboxyl

+ Chaát höõu cô bò taùch daàn töøng caëp nguyeân töû hydro vaø ñöôïc chuyeån tôùi oxy ñeå taïo nöôùc

1/2 O2 R- CHOH - CH2OH

H2O -2H

R- CHOH - CHO

+ H vaän chuyeån qua moät heä thoáng hoâ haáp teá baøo tôùi oxy thôû vaøo (O--) ñeå taïo H2O

+ H2O

R- CHOH - CH

-2 H

R- CHOH – COOH

H2O 1/2 O2

+ Acid carboxylic taïo ra ñöôïc khöû carboxyl giaûi phoùng CO2 nhôø decarboxylase, giaûi phoùng ít Q döôùi daïng nhieät khoâng coù söï tham gia cuûa oxy thôû vaøo

- CO2

R- CH2OH

2.3- Chuoãi hoâ haáp teá baøo

DH : Dehydrogenase

CoQ : Coenzym Q

QH2 : Hydroquinon

SH2 : Cô chaát cho hydro FP: Flavoprotein Q : Quinon Cyt : Cytocrom

Sô ñoà chuoãi hoâ haáp teá baøo

Caùc yeáu toá tham gia :

- Cô chaát hydro : sp trung gian cuûa glucid, lipid, protid. Nôi cung caáp cô chaát cho hydro nhieàu nhaát laø chu trình acid citric

- Dehydrogenase coù coenzym laø NAD+

- Flavoprotein coù coenzym laø FMN hoaëc FAD

- Coenzym Q coøn goïi laø Ubiquinon (daãn xuaát cuûa quinon, coù nhaùnh isopren daøi tuøy loaïi, ôû ñoäng vaät coù vuù n=10)

R1,R2 = -OCH3 ; R3 = -CH3

+2H

R4= -(CH2-CH=C-CH2)n –CH3 CH3

-2H

Quinon(OX)

Hydroquinon (Kh)

Coâng thöùc toång quaùt

- Heä thoáng Cytocrom : caùc enzym vaän chuyeån ñieän töû coù nhoùm ngoaïi gaén chaët vaøo apoenzym, coù baûn chaát gioáng Hem, coù nhaân protoporphyrin gaén ion saét coù theå thay ñoåi hoùa trò ( laøm cytocrom coù khaû naêng chuyeån ñieän töû)

Cyt coù caùc loaïi b, c, a a3…

Cyt a3 vaø Cyt a lieân keát vôùi nhau = phöùc hôïp laø Cytocrom oxidase mang ion Fe vaø ion Cu ñeàu tham gia vaøo hoaït ñoäng chuyeån ñieän töû

’ lôùn nhaát neân laø

Cyt a3 bò öùc cheá bôûi CN-, CO, H2S

- Oxy phaân töû (O2) thôû vaøo qua phoåi, coù Eo chaát cuoái cuøng nhaän ñieän töû

Peroxidase

-Ñöôïc tìm thaáy trong söõa, baïch caàu, tieåu caàu vaø caùc moâ coù lieân quan ñeán chuyeån hoùa cuûa eicosanoic

- Nhoùm ngoaïi laø protohem

- Xuùc taùc phaûn öùng khöû H2O2 vôùi nhieàu cô chaát (khử) nhö ascorbat, quinon vaø cyt c

- Phaûn öùng xuùc taùc phöùc taïp, nhöng coù theå toùm taét :

Peroxidase

AH2 + H2O2 2H2O + A

- Trong hoàng caàu vaø moät soá moâ khaùc:

Glutathion peroxidase(Se)

H2O2 + 2GSH 2H2O + GS-SG

Baûo veä maøng lipid, hoàng caàu choáng söï oxy hoùa cuûa peroxid

(lipid hydroperoxid)

Catalase

- Protein phöùc taïp chöùa 4 Hem.

- Ngoaøi taùc ñoäng peroxydase, coøn coù theå söû duïng 2 phaân töû

H2O2 vôùi 1 phaân töû laø chaát cho vaø 1 phaân töû laø chaát nhaän ñieän töû

Catalase

2H2O2 2H2O + O2

-Trong ñk invivo, taùc ñoäng peroxydase chieám öu theá hôn

- Catalase ñöôïc tìm thaáy trong maùu, tuûy xöông, maøng nhaøy, gan, thaän

- Chöùc naêng: phaân huûy H2O2 ñöôïc taïo ra bôûi taùc ñoäng cuûa caùc oxidase

-Peroxisome hieän dieän ôû nhieàu moâ, keå caû gan chöùa nhieàu oxidase vaø caû catalase

- Tuy nhieân, heä thoáng vaän chuyeån ñieän töû ôû ty theå (mitochondria) vaø tieåu theå (microsoma: ribosome, lysosome) cuõng nhö xanthin oxydase ñöôïc xem nhö moät nguoàn boå sung H2O2

. coù taùc ñoäng gaây haïi ñeán teá baøo

Superoxid dismutase

- Söï vaän chuyeån moät ñieän töû ñeán O2 taïo ra goác töï do superoxid O2

. + H+

- Superoxid ñöôïc thaønh laäp khi flavin daïng khöû (coù trong xanthin oxydase) ñöôïc taùi oxy hoùa ñôn trò (univalent)

Enz-flavin-H2 + O2 Enz-flavin-H + O2

. + Cyt c (Fe 3+)

Superoxid coù theå khöû Cyt c daïng oxy hoùa

O2 O2 + Cyt c (Fe 2+)

. + 2H+

Hoaëc bò loaïi bôûi superoxid dismutase

. + O2

O2 H2O2 + O2

(superoxid taùc ñoäng vöøa laø chaát oxy hoùa, vöøa laø chaát khöû)

- Superoxid dimustase baûo veä toå chöùc sinh vaät hieáu khí choáng laïi taùc ñoäng coù haïi cuûa superoxid

- Enzym naøy hieän dieän trong taát caû caùc moâ hieáu khí chuû yeáu trong ty theå vaø teá baøo chaát

- Khi ñoäng vaät tieáp xuùc vôùi khí quyeån coù 100% oxy seõ gaây ñaùp öùng laøm taêng löôïng superoxid dimustase nhaát laø ôû phoåi nhöng phôi baøy keùo daøi seõ gaây toån haïi phoåi ñeán cheát

- Chaát antioxydant nhö -tocopherol (vitamin E) taùc ñoäng nhö chaát thu doïn caùc goác töï do vaø giaûm ñoäc tính cuûa oxygen

Dieãn tieán :

H2O

2H+

SH2

NAD+

2Fe3+

2Fe2+

2Fe3+

O2-

2Fe2+

FADH2

2Cyta

2Cytb

2Cytc

CoQ

2Cyta3

2Fe2+

1/2O2

NADH,H+

FAD

2Fe3+

2Fe2+

2Fe3+

QH2

-0,42v

-0,32v

-0,12v

+0,10v

+0,12v

+0,22v

+0,25v

+0,29v +0,82v

- Hydro vaø caëp nguyeân töû ñöôïc vaän chuyeån qua nhieàu enzym theo thöù töï nhaát ñònh do Eo’ quyeát ñònh töø heä thoáng coù Eo’ thaáp ñeán cao

-Goàm 2 giai ñoaïn

+ Chuyeån vaän 2H, töø SH2 ñeán CoQ 2H+ 2 e-

+ Chuyeån vaän ñieän töû , töø Cyt b ñeán oxy taïo H2O (coù khi H2O2)

Quan nieäm hieän ñaïi veà hoâ haáp teá baøo: - Ñieän töû ñöôïc vaän chuyeån trong chuoãi hoâ haáp teá baøo qua caùc heä thoáng oxy hoùa khöû töø NAD+/NADH ñeán O2/H2O, thoâng qua 3 phöùc hôïp protein lôùn sau :

+ Phöùc hôïp I (Complex I) (NADH-CoQ oxydoreductase) : ñieän töû ñöôïc vaän chuyeån töø NADH ñeán CoQ.

+ Phöùc hôïp III (Complex III) (CoQ-cytocrom c oxydoreductase) : chuyeån ñieän töû ñeán cytocrom c.

+ Phöùc hôïp IV (Complex IV) (Cytocrom oxydase) : hoaøn thaønh chuoãi hoâ haáp, chuyeån ñieän töû ñeán O2 vaø taïo thaønh H2O.

Moät vaøi cô chaát coù theá naêng oxy hoùa khöû lôùn hôn NAD+/NADH (ví duï succinat) seõ chuyeån ñieän töû ñeán CoQ thoâng qua phöùc hôïp II (Complex II) succinat-CoQ reductase, coù ít hôn phöùc hôïp I. 39

Caùc quaù trình oxy hoùa khaùc

- Heä thoáng Glutathion : khoâng tham gia chuoãi hoâ haáp teá baøo, coù theå cho, nhaän 2H theo phaûn öùng

-2H

2G –SH GS- SG

+2H Vai troø: baûo veä caùc enzym coù nhoùm SH hoaït ñoäng traùnh bò öùc cheá bôûi nhöõng taùc nhaân oxy hoùahay nhöõng chaát coù theå lieân keát vôùi nhoùm SH, baûo veä maøng hoàng caàu khoûi vôõ.

- Heä thoáng acid ascorbic

-2 H

acid ascorbic acid dehydroascorbic

+2H

coù nhieàu ôû ñoäng vaät vaø thöïc vaät, coù vai troø trong moät soá phaûn öùng hydroxyl hoùa. Ngoaøi ra coøn coù caùc enzym oxydase, oxygenase cuõng coù vai troø xuùc taùc caùc phaûn öùng oxy hoùa.

Caùc chaát öùc cheá chuoãi hoâ haáp teá baøo

söû duïng ñeå nghieân cöùu quaù trình vaän chuyeån ñieän töû cuûa

chuoãi hoâ haáp teá baøo.

- Rotenon vaø Amytal öùc cheá söï vaän chuyeån ñieän töû töø NADH dehydrogenase vaø nhö vaäy öùc cheá söï oxy hoùa NADH (complex I). Tuy nhieân, söï oxy hoùa FADH2 vaãn coùtheå thöïc hieän bôûi vì ñieän töû vaãn ñöôïc chuyeån töø FADH2ñeán CoQ.

- Antimycin A, dimercaprol öùc cheá söï vaän chuyeån ñieän töû ôû

phöùc hôïp cytocrom bc1(complex III)

- CN-, N3-, CO, H2S öùc cheá cytocrom oxydase ( cyta vaø a3)

(complex IV): ức chế hoaøn toaøn hoâ haáp

TTFA:Thenoyltrifluoroacetone

Caùc vò trí taùc ñoäng cuûa caùc chaát öùc cheá chuoãi hoâ haáp teá baøo

2.4- Phosphoryl hoùa vaø khöû phosphoryl

Ñònh nghóa

RH + HO- PO3H2 R- PO3H2 + H2O

Phosphoryl hoùa Khöû phosphoryl

-Taïo lieân keát phosphat -Tích tröõ naêng löôïng -Do enzym xuùc taùc vôùi cô chaát laø phosphat voâ cô hay höõu cô

-Caét ñöùt lieân keát phosphat -Taïo phosphat voâ cô töï do hay chuyeån goác phosphat töø chaát höõu cô phosphat sang chaát khaùc

ATP ADP

Glucose

Glucose 6 P

H2O Pvc

Phaûn öùng theo chieàu 1 : phosphoryl hoùa vôùi Glucokinase

Phaûn öùng theo chieàu 2 : khöû phosphoryl hoùa vôùi enzym laø Glucophosphatase

Söï gheùp hai phaûn öùng toång hôïp (caàn naêng löôïng) vaø phaûn öùng thoaùi hoùa (cung caáp naêng löôïng) taïo phaûn öùng lieân hôïp

Caùc loaïi lieân keát phosphat

Döïa vaøo naêng löôïng töï do giaûi phoùng khi thuûy phaân caét ñöùt lieân keát phosphat

+ Lieân keát ngheøo naêng löôïng (naêng löôïng giaûi phoùng  5 Kcal/mol)

Kyù hieäu - P

Töông ñoái beàn

Ví duï : lieân keát ester phosphat (R-O-PO3H2) gaëp ôû hexose – P

+ Lieân keát giaøu naêng löôïng (naêng löôïng giaûi phoùng  6,6 Kcal/mol)

Kyù hieäu ~ P

Töông ñoái khoâng beàn

Moät soá lieân keát phosphat giaøu naêng löôïng

-Lieân keát Acylphosphat

R-COO  P (1,3 Diphosphoglycerat)

-Lieân keát Enolphosphat

R2 R3

R1- C = C- O  P (Phosphoenol pyruvat)

-Lieân keát Pyrophosphat

O - O -

R - O - P - O  P - O - R’ (ATP, ADP)

OH OH

-Lieân keát Phosphamit

R – NH  P (Creatin phosphat)

Go’ cuûa söï thuûy phaân moät soá lieân keát phosphat

Phosphoenol pyruvat : -14,8 Kcal/mol

Carbamyl phosphat : -12,3 Kcal/mol

1,3-diphosphoglycerat : -11,8 Kcal/mol

Creatin phosphat : -10,3 Kcal/mol

ATP ADP + Pvc : -7,3 Kcal/mol

ADP AMP + Pvc : -6,6 Kcal/mol

Pyrophosphat : -6,6 Kcal/mol

Naêng löôïng taïo thaønh – Söï phosphoryl- oxy hoaù

+ Naêng löôïng ñöôïc giaûi phoùng daàn qua caùc böôùc, nhieàu hay ít tuyø thuoäc vaøo möùc cheânh leäch  Eo’giöõa hai heä thoáng keá tieáp nhau

+ Naêng löôïng giaûi phoùng ra ñöôïc döï tröõ moät phaàn nhôø söï phosphoryl hoaù ADP thaønh ATP (caùc phaûn öùng coù E> 7,3 kcal/mol ( Eo’ 0,15 ) thì ñöôïc gaén vôùi söï phosphoryl hoaù taïo ATP)

+ ATP ñöôïc taïo ra ôû 3 vò trí /quaù trình chuyeån hydro vaø ñieän töû töø NADH, H+ tôùi oxy

SH2 – NAD – FAD – CoQ – Cytb – Cytc – Cyta3 – ½ O2

ADP + Pvc ATP

Naêng löôïng giaûi phoùng do söï oxy hoùa ñöôïc tích tröõ döôùi daïng ATP nhôø phaûn öùng phosphoryl hoùa neân hai quaù trình treân ñöôïc goïi chung laø quaù trình phosphoryl-oxy hoùa.

Chuoãi hoâ haáp teá baøo moãi laàn vaän chuyeån 2H tích tröõ ñöôïc trung bình 3 ATP (oxy hoùa hoaøn toaøn NADH), tính theo tyû soá P/O.

Tyû soá P/O : soá phaân töû phosphat voâ cô ñöôïc söû duïng ñeå phosphoryl hoùa ADP thaønh ATP treân soá nguyeân töû oxy tieâu thuï. Tyû soá naøy coøn ñöôïc goïi laø chæ soá phosphoryl-oxy hoùa bieåu thò moái lieân quan giöõa quaù trình phosphoryl hoùa vaø söï oxy hoùa-khöû teá baøo.

- Tyû soá P/O ñoái vôùi söï oxy hoùa hoaøn toaøn NADH laø 3. - Tyû soá P/O ñoái vôùi söï oxy hoùa succinat thaønh fumarat laø 2. - Tyû soá P/O ñoái vôùi söï oxy hoùa ascorbat laø 1. - Tyû soá P/O ñoái vôùi söï oxy hoùa -cetoglutarat thaønh succinat laø 4 (chu trình acid citric).

Vai troø cuûa phosphoryl hoaù vaø khöû phosphoryl

- Tích tröû, vaän chuyeån vaø söû duïng naêng löôïng

+ Khi ATP coù nhieàu  P chuyeån sang Creatin

ATP + Creatin Creatin  P + ADP

+ Khi ATP giaûm, Creatin phosphat chuyeån phosphat sang ADP ñeå taùi taïo ATP

+Naêng löôïng do quaù trình thoaùi hoaù caùc chaát khoâng ñöôïc söû duïng ngay maø phaûi qua ATP

+ Creatin phosphat khoâng ñöôïc söû duïng tröïc tieáp

+ Heä thoáng ADP-ATP giöû vai troø trung taâm trong chuyeån hoaù naêng löôïng

-Hoaït hoaù caùc chaát

+ Glucose Glucose 6 P

Glycogen Chaát khaùc CO2, H2O, Q

+ Acid beùo Acyl  CoA

CO2, H2O… Lipid

-Hoaït hoaù enzym

4 ATP 4 ADP

Glycogen phosphorylase b phosphorylase a

(khoâng hoaït ñoäng) (hoaït ñoäng)

Ñieàu hoøa söï phosphoryl oxy hoùa

-Ñieàu hoøa bôûi noàng ñoä ADP trong teá baøo

- Chaát phaù gheùp (uncoupler): öùc cheá söï toång hôïp ATP nhöng khoâng aûnh höôûng ñeán söï vaän chuyeån ñieän töû (oxy vaãn ñöôïc tieâu thuï) (vd: 2,4 dinitrophenol, thermogenin)

Cô cheá cuûa söï phosphoryl hoùa

- Thuyeát gheùp hoùa hoïc cuûa Slater.

- Thuyeát gheùp caáu hình cuûa Green vaø Boyer.

- Thuyeát thaåm thaáu hoùa hoïc cuûa Peter Michell.

Löïc cuûa söï di chuyeån proton H+ taïo ra söï toång hôïp ATP khi proton di chuyeån vaøo beân trong cuûa matrix thoâng qua ATP synthase

Complex I, III, IV taùc ñoäng nhö 1 bôm proton taïo 1 gradient proton xuyeân qua maøng, phía matrix tích ñieän aâm

Chaát phaù gheùp laøm taêng tính thaém qua maøng cuûa H+, laøm maát gradient noàng ñoä H+ baèng caùch cho pheùp H+ xuyeân qua maøng maø khoâng ñi qua heä thoáng ATPase do ñoù caét ñöùt söï lieân keát giöõa doøng electron qua chuoãi hoâ haáp vôùi söï sinh toång hôïp ATP

Thuyeát thaåm thaáu hoùa hoïc cuûa Peter Michell.

ATPase= 2 baùn phöùc hôïp F0 vaø F1

F1 = 3 baùn ñôn vò  vaø 3 , gaén vaøo maøng vaø khoâng quay

Baùn ñôn vò  söû duïng ADP+ Pi ATP

Baùn ñôn vò  gaén vaøo beân trong cuûa baùn phöùc hôïp F1

Gaén vaøo C laø baùn ñôn vò  daïng “truïc baùnh xe”

F0 coù 1 ñóa protein C (baùn ñôn vò)

3- CHU TRÌNH ACID CITRIC

3.1- Vai troø cuûa chu trình acid citric

- Chu trình acid tricarboxylic (chu trình TCA) hay chu trình Krebs (xuaát phaùt töø teân cuûa ngöôøi phaùt hieän ra , vaøo naêm 1937)

- Ñöôïc söû duïng ñeå oxy hoaù pyruvat ñöôïc taïo thaønh trong quaù trình phaân giaûi glucose thaønh CO2 vaø H2O. - Cuõng oxy hoaù acetyl CoA taïo ra töø söï phaân giaûi caùc acid beùo vaø nhöõng saûn phaåm taïo thaønh do söï phaân giaûi cuûa nhöõng acid amin.

- Cung caáp nhieàu tieàn chaát cho caùc quaù trình sinh toång hôïp.

3.2- Ñònh vò

-Xaûy ra trong ty theå caùc teá baøo coù nhaân vaø trong dòch baøo (cytosol) cuûa teá baøo khoâng nhaân.

- Enzym succinat dehydrogenase laø enzym duy nhaát cuûa chu trình acid citric lieân keát vôùi maøng. Enzym naøy ñöôïc gaén vaøo maøngtrongcuûatytheå cuûa caùc teábaøocoùnhaân vaø gaén vaøo maøngplasmid ôû caùc teábaøokhoângnhaân

3.3 Chu trình. Laø phaàn trung taâm cuûa moät tieán trình goàm 3 giai ñoaïn ñeå oxy hoaù caùc phaân töû hyhrocarbon höõu cô thaønh CO2 vôùi söï taïo ra ñoàng thôøi ATP

Giai ñoaïn 1: Oxy hoaù nhöõng phaân töû hydrocarbon thaønh acetyl CoA

+ Nguoàn naêng löôïng chính laø glucose vaø noù ñöôïc chuyeån thaønh pyruvat qua quaù trình ñöôøng phaân .

+ Pyruvat dehydrogenase (moät phöùc hôïp goàm 3 enzym vaø 5 coenzym) seõ oxy hoaù pyruvat (söû duïng NAD+ vaø bò khöû thaønh NADH) ñeå taïo thaønh acetyl CoA vaø CO2. (tieán trình khöû carboxyl oxy hoaù)

Giai ñoaïn 2:Chu trình acid citric

- Oxy hoaù nhoùm acetyl töø acetyl CoA vôùi söï taïo thaønh 4 caëp ñieän töû, tröôùc tieân ñöôïc tích tröõ trong NADH vaø FADH2 laø nhöõng chaát mang ñieän töû ôû daïng khöû 60

NAD+

NADH

CO2

NAD+



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

Sô ñoà chu trình Krebs

NAD+

NADH

CO2

NAD+

Citrat (6C) ñöôïc thaønh laäp baèng phaûn öùng ngöng tuï khoâng thuaän nghòch 1 phaân töû acetyl CoA (2C) vaø oxaloacetat (4C) vôùi söï xuùc taùc cuûa citrat synthase



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

Aconitase phaân bieät ñöôïc 2 nhoùm CH2-COO-cuûa citrat nhoùm naøo thuoäc oxaloacetat, nhoùmm naøo thuoäc acetyl CoA

COO-

CH2

COH

COO-

* * * * * *

CH2 COO-

+ CO2

Citrat



citrat laø moät phaân töû prochiral

- Phaân töû citrat coù caáu taïo ñoái xöùng -Khaûo saùt söï chuyeån hoaù cuûa caùc C töø nhoùm acetyl cuûa acetyl - Hai nhoùm theá CH2-COO- ôû C3 khoâng nhö nhau CoA ñaõ chöùng toû raèng 2 C naøy khoâng bao giôø ñöôïc phoùng thích döôùi daïng CO2ôû voøng ñaàu tieân cuûa chu trình acid citric trong khi neáu citrat laø moät phaân töû ñoái xöùng thì seõ khoâng coù hieän töôïng naøy

NAD+

NADH

CO2

NAD+

Citrat ñöôïc chuyeån thaønh isocitrat (6C) = ñoàng phaân hoùa ( xuùc taùc bôûi aconitase) Hai giai ñoaïn , vôùi cis- aconitat laø hôïp chaát trung gian



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

NAD+

NADH

CO2

NAD+

Isocitrat bò oxy hoùa thaønh -cetoglutarat (5C) vaø CO2 bôûi isocitrat dehydrogenase. (enzym ty theå caàn NAD+ vaø seõ bò khöû chuyeån thaønh NADH)



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

NAD+

NADH

CO2

NAD+

-cetoglutarat bò oxy hoùa thaønh succinyl CoA (4C) vaø CO2 bôûi phöùc hôïp - cetoglutarat dehydrogenase (laø moät phöùc hôïp goàm 3 enzym vaø laø duïng söû cofactor)



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

-Phaûn öùng descarboxyl hoaù oxy hoaù cuûa -cetoglutarat cho pheùp thaønh laäp 1 phaân töû succinyl-CoA mang 1 lieân keát thioester.

-Thuyû phaân lieân keát naøy seõ phoùng thích naêng löôïng vaø chuùng ñöôïc giöõ laïi döôùi daïng GTP.

- Söï thu giöõ naêng löôïng naøy ñöôïc goïi laø söï phosphoryl hoaù ôû möùc cô chaát laø moät trong nhöõng khaû naêng maø teá baøo thu giöõ naêng löôïng ngoaøi caùc phaûn öùng cuûa quaù trình phosphoryl oxy hoaù

NAD+

NADH

CO2

NAD+

Succinyl CoA chuyeån thaønh succinat (4C) bôûi succinyl CoA synthetase.



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

NAD+

NADH

CO2

NAD+



Succinat bò oxy hoùa thaønh fumarat (4C) bôûi succinat dehydrogenase (coenzym laø FAD FADH2

NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

NAD+

NADH

CO2

NAD+

Fumarat ñöôïc chuyeån thaønh malat (4C) bôûi fumarase (phaûn öùng hydrat hoùa caàn coù phaân töû nöôùc



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

NAD+

NADH

CO2

NAD+

Malat bò oxy hoùa thaønh oxaloacetat (4C) bôûi malat dehydrogenase vôùi coenzym laø NAD+ vaø seõ chuyeån thaønh NADH



NAD+

NADH

CO2

H2O

GDP+Pvc

FADH2

CoA

GTP

FAD

- Caëp oxy hoaù-khöû oxaloacetat/malat (E0= -0,17V) coù theá oxy hoaù maïnh hôn caëp NAD+/NADH (-0,32V). Ñieän töû coù xu höôùng di chuyeån töø NADH ñeán oxaloacetat

Trong ty theå nôi xaûy ra chu trình Krebs, noàng ñoä cuûa caùc chaát khaùc nhau trong phaûn öùng naøy cho pheùp phaûn öùng xaûy ra theo chieàu ngöôïc laïi (G phaûn öùng laø aâm)

- Trong teá baøo chaát coù söï hieän dieän 1 malat dehydrogenase khaùc, phaûn öùng coù theå xaûy ra theo chieàu khöû oxalaoacetat thaønh malat bôûi NADH, noàng ñoä caùc chaát trong phaûn öùng thì khaùc treân

Giai ñoaïn 3 : Oxy hoùa NADH vaø FADH2 sinh ra bôûi chu trình acid citric

- NADH vaø FADH2 ñöôïc taùi oxy hoùa vaø naêng löôïng giaûi phoùng ra seõ ñöôïc söû duïng ñeå toång hôïp ATP bôûi söï phosphoryl oxy hoùa

3.4- Toång keát

-Naêng löôïng :

3 NADH 3 x 3 ATP = 9 ATP

1 x 2 ATP = 2 ATP 1 FADH2

1 GTP (hay ATP) = 1 ATP

Toång coäng

= 12 ATP

- Carbon chuyeån thaønh CO2 laø thuoäc veà hai goác carboxyl cuûa acid oxaloacetic cuûa phaûn öùng ñaàu tieân cuûa voøng chu trình ñoù.

ÖÙc cheá bôûi ATP, Acetyl CoA vaø NADH

Pyruvat

Acetyl CoA

CAÙC VÒ TRÍ ÑIEÀU HOAØ CUÛA CT KREBS

Citrat

NADH + CO2

ÖÙc cheá bôûi ATP vaø Citrat

Isocitrat

Oxaloacetat

NADH

ÖÙc cheá bôûi ATP vaø NADH

Kích thích bôûi ADP

NADH + CO2

Malat

-cetoglutarat

ÖÙc cheá bôûi Succinyl CoA

vaø NADH

NADH + CO2

Fumarat

Succinyl CoA

FADH2

Succinat

GTP

CoASH

CO2

NAD+

NADH

Pyruvat dehydrogenase

Pyruvat Acetyl CoA

- Pyruvat dehydrogenase bò öùc cheá bôûi NADH vaø acetyl CoA (öùc cheá bôûi saûn phaåm).

- ÔÛû teá baøo nhaân thaät, enzym naøy cuõng ñöôïc kieåm soaùt bôûi söï phosphoryl hoùa/khöû phosphoryl qua trung gian pyruvat dehydrogenase kinase vaø phosphatase.

Kinase Phosphatase

loaïi boû nhoùm phosphat

phosphoryl hoùa goác Serin/pt pyruvat dehydrogenase vôùi ATP cung caáp Pvc

Taùi hoaït hoùa pyruvat dehydrogenase Baát hoaït pyruvat dehydrogenase

Pyruvat bò tích tuï

Taêng NADH/ NAD+, acetyl CoA/CoA hay ATP/ADP

ÖÙc cheá kinase

Kích thích söï phosphoryl hoùa Phosphatase taùi hoaït hoùa pyruvat dehydrogenase

Baát hoaït pyruvat dehydrogenase.

Kích thích vieäc chuyeån pyruvat thaønh acetyl CoA

3.6- Lieân quan vôùi caùc con ñöôøng sinh toång hôïp

Cung caáp caùc tieàn chaát cho nhieàu con ñöôøng sinh toång hôïp

- Toång hôïp acid beùo töø citrat

-

- Toång hôïp acid amin nhôø phaûn öùng chuyeån amin cho cetoglutarat

-

- Toång hôïp nucleotid coù nhaân purin vaø pyrimidin töø cetoglutarat vaø oxaloacetat

Oxaloacetat coù theå chuyeån thaønh glucose trong quaù trình taân

- taïo glucose

Succinyl CoA laø saûn phaåm trung gian trung taâm trong quaù

- trình sinh toång hôïp nhaân porphyrin cuûa caùc Hem

HÓA SINH HỌC CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT, OXY HÓA SINH HỌC CHU TRÌNH ACID CITRIC (KREBS)

Tham khảo bài thuyết trình 'hóa sinh học chuyển hóa các chất, oxy hóa sinh học chu trình acid citric (krebs)', y tế - sức khoẻ, y học thường thức phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

HÓA SINH HỌC

CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT, OXY HÓA SINH HỌC

CHU TRÌNH ACID CITRIC (KREBS)

Theo ñaëc ñieåm chuyeån hoaù:

Quaù trình ñoàng hoùa:

Goàm 3 böôùc :

- Toång hôïp: caùc saûn phaåm haáp thu ñöôïc maùu ñöa ñeán caùc moâ vaø ñöôïc teá baøo söû duïng ñeå toång hôïp caùc ñaïi phaân töû coù tính ñaëc hieäu cuûa cô theå

Quaù trình dò hoùa:

coù söï giaûi phoùng naêng löôïng

Nhö vaäy 2 quaù trình ñoàng hoùa vaø dò hoùa laø 2 quaù trình ngöôïc nhau, nhöng laïi thoáng nhaát trong 1 cô theå, trong moãi teá baøo

- Phaûn öùng toång hôïp : caàn naêng löôïng

Ba giai ñoaïn veà chuyeån hoaù trung gian

Acetyl CoA

- CO2 ñöôïc taïo thaønh do söï khöû carboxyl

- Chuoãi hoâ haáp teá baøo lieân hôïp vôùi söï phosphoryl hoaù (gaén phosphat vaøo ADP taïo thaønh ATP) = söï phosphoryl- oxy hoaù

Quaù trình toång hôïp : 3 giai ñoaïn

Caùc phöông phaùp nghieân cöùu quaù trình chuyeån hoùa:

2- Duøng cô quan taùch rôøi, laùt caét moâ

Ví duï : nhôø phöông phaùp naøy ñaõ xaùc ñònh ñöôïc gan laø nôi taïo theå ceton, ureâ chuyeån moät soá acid amin thaønh glucose

- Caét moâ ñoäng vaät thaønh laùt caét moõng (döôùi 0,4 mm), trong ñoù ña soá caùc teá baøo coøn nguyeân veïn

- Nhôø ñoù nghieân cöùu söï chuyeån hoaù cuûa caùc chaát trong moät soá ñieàu kieän nhaát ñònh

4- Phöông phaùp duøng quang phoå keá:

Öùng duïng nghieân cöùu cô cheá sinh toång hôïp protein vaø vai troø cuûa ribosom

- Chaát oxy hoùa laø chaát coù theå nhaän ñieän töû, chaát khöû laø chaát coù khaû naêng cho ñieän töû

Ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:

Khi [Ox] / [Kh] = 1

- Ñieàu kieän chuaån laø ñieàu kieän [Ox] = [Kh]

- Heä thoáng coù E thaáp (noàng ñoä chaát khöû lôùn, xu höôùng cho ñieän töû cao) deã cho ñieän töû

- Hydro hay ñieän töû chuyeån töø heä thoáng coù E thaáp ñeán heä thoáng coù E cao

Eo (volt) -0,42 -0,32 -0,29 -0,27 -0,19 -0,17 -0,05 +0,03 +0,08 +0,10 +0,22 +0,29 +0,82

H+/ H2 NAD+/ NADH Lipoate ;Ox/Kh Acetoacetat/ 3-hydroxybutyrat Pyruvat/ Lactat Oxaloacetat/ Malat Riboflavin (Ox/Kh) Fumarat/ Succinat Cytocrom b ; Fe 3+ /Fe 2+ Ubiquinon (Ox/Kh) Cytocrom c1 Fe 3+ /Fe 2+ Cytocrom a Fe 3+ /Fe 2+ ½ O2 / H2O

- Khi coù hai caëp A/AH2 vaø B/BH2 maø E’o cuûa A < E’o cuûa B thì theá caân baèng cuûa phaûn öùng

leäch veà beân phaûi

Phaûn öùng

NADH.H+

NAD+

FADH2

FAD

ÔÛ ngoaøi cô theå : + C, H cuûa chaát höõu cô taùc duïng tröïc tieáp vôùi oxy khoâng khí ñeå taïo ra CO2 vaø H2O + phaûn öùng xaûy ra nhanh choùng, maïnh meõ, naêng löôïng giaûi phoùng ngay moät luùc, nhieät ñoä cao, coù theå coù ngoïn löõa

-2 H

H2O 1/2 O2

2.3- Chuoãi hoâ haáp teá baøo

- Coenzym Q coøn goïi laø Ubiquinon (daãn xuaát cuûa quinon, coù nhaùnh isopren daøi tuøy loaïi, ôû ñoäng vaät coù vuù n=10)

- Oxy phaân töû (O2) thôû vaøo qua phoåi, coù Eo chaát cuoái cuøng nhaän ñieän töû

Peroxidase

- Nhoùm ngoaïi laø protohem

- Phaûn öùng xuùc taùc phöùc taïp, nhöng coù theå toùm taét :

- Trong hoàng caàu vaø moät soá moâ khaùc:

Catalase

Dieãn tieán :

+ Chuyeån vaän ñieän töû , töø Cyt b ñeán oxy taïo H2O (coù khi H2O2)

+ Phöùc hôïp IV (Complex IV) (Cytocrom oxydase) : hoaøn thaønh chuoãi hoâ haáp, chuyeån ñieän töû ñeán O2 vaø taïo thaønh H2O.

Caùc quaù trình oxy hoùa khaùc

-2H

+2H

chuoãi hoâ haáp teá baøo.

- Antimycin A, dimercaprol öùc cheá söï vaän chuyeån ñieän töû ôû

(complex IV): ức chế hoaøn toaøn hoâ haáp

Glucose

Glucose 6 P

Phaûn öùng theo chieàu 2 : khöû phosphoryl hoùa vôùi enzym laø Glucophosphatase

+ Lieân keát giaøu naêng löôïng (naêng löôïng giaûi phoùng  6,6 Kcal/mol)

Töông ñoái khoâng beàn

Moät soá lieân keát phosphat giaøu naêng löôïng

-Lieân keát Enolphosphat

R - O - P - O  P - O - R’ (ATP, ADP)

R – NH  P (Creatin phosphat)

Go’ cuûa söï thuûy phaân moät soá lieân keát phosphat

ATP ADP + Pvc : -7,3 Kcal/mol

Naêng löôïng taïo thaønh – Söï phosphoryl- oxy hoaù

SH2 – NAD – FAD – CoQ – Cytb – Cytc – Cyta3 – ½ O2

ADP + Pvc ATP

ADP + Pvc ATP

ADP + Pvc ATP

Vai troø cuûa phosphoryl hoaù vaø khöû phosphoryl

- Chaát phaù gheùp (uncoupler): öùc cheá söï toång hôïp ATP nhöng khoâng aûnh höôûng ñeán söï vaän chuyeån ñieän töû (oxy vaãn ñöôïc tieâu thuï) (vd: 2,4 dinitrophenol, thermogenin)

- Thuyeát gheùp hoùa hoïc cuûa Slater.

- Thuyeát thaåm thaáu hoùa hoïc cuûa Peter Michell.