Năng l
ng sinh h c
ượ
ọ
ụ
c thoái hóa glucid,
M c tiêu: 1. Phân tích khái quát các b
ướ
ể ạ
2. Trình bày đ
c s đ chu i v n chuy n đi n
ể
ệ
t ử
ơ
ỗ ậ ty th . ể
3. Trình bày đ ng, năng l
lipid và protein đ t o ATP. ơ ồ ượ và c ch t o ATP ế ạ ở ượ ượ
ứ
c chu trình acid citric: các ph n ả ng sinh ra, đ c đi m và ý nghĩa. ể
ặ
ự
• M i t
ng cho
ề
ầ
1. Khái quát s thoái hóa glucid, lipid và protein trong c thơ ể bào, c th s ng đ u c n năng l ượ i, ho t đ ng và phát tri n.
ọ ế s t n t ự ồ ạ
ể
ả
ơ ể ố ạ ộ ầ ng cho c th là Glucid, Lipid và
• Các thành ph n trong th c ăn có kh năng cung ứ ơ ể
ượ
ng sinh h c hay s phosphoryl oxy hóa
ọ
ự ự ố
ng cho các ho t đ ng s ng
bào là s đ t cháy các ch t ấ ố ượ
ạ ộ
c p năng l ấ Protein. • Năng l ượ hay s hô h p t ấ ế ự h u c t o năng l ơ ạ ữ c a c th . ơ ể ủ
ự
1. Khái quát s thoái hóa glucid, lipid và protein gtrong c thơ ể
• S đ t cháy các ch t h u c
ấ ữ
ự ố
ơ
ầ
ự ế
ự
ng gi
i phóng
i ả
i ướ
ầ
Ngoài c thơ ể -nhanh, m nh, c n ạ ng n l a ọ ử -Oxy không khí ti p ế xúc tr c ti p v i c ớ ơ ch tấ -Năng l ượ phóng cùng 1 lúc d t d ng nhi ệ
ạ
Trong c thơ ể -Nhi t đ không cao, môi ệ ộ c, x y ra ng 2/3 là n tr ả ướ ườ t c t ng b t ướ ừ ừ ừ -Oxy không ti p xúc tr c ế ti p v i c ch t ấ ớ ơ ế -Năng l ng gi ả ượ i d ng hóa năng d n, d ướ ạ là chính, c n cho các ho t ạ ầ đ ng s ng.
ộ
ố
B c 1 ướ
B c 2 ướ
t ắ Tóm t các con ng đ ườ d hóa ị
B c 3 ướ
ả
ự
ấ ủ
ấ ế
• Quá trình t
ố
ế
ng, gi
i phóng CO
2. B n ch t c a s hô h p t ử ụ ượ
ả
bào bào s d ng oxy đ t cháy các ch t ấ 2 và H2O
bào
ữ ọ
ấ ế
ạ
h u c sinh năng l ơ g i là hô h p t 2 và H2O: 2.1.Quá trình t o COạ - CO2 t o thành do ph n ng kh carboxyl, enzym ả ứ i phóng
ng gi
ượ
ả
ử xúc tác là decarboxylase. Năng l không nhi u:ề RCOOH fi
c t o thành nh m t dây chuy n các
ượ ạ
- H2O đ
RH + CO2 ờ ộ ể
ấ
ề ph n ng tách và v n chuy n H và e t c ch t ừ ơ ậ ả ứ đ n Oế 2 qua m t lo t ch t trung gian. Gi i phóng ạ ả ấ ng. nhi u năng l ề
ộ ượ
bào (Chu i v n chuy n đi n t ) ệ ử
2.2.Chu i hô h p t ỗ ỗ ậ
ấ ế ể
đ ể ấ ạ
ể ế • Đi n t c chuy n qua m t lo t các ch t ộ ệ ử ượ 2. v n chuy n cu i cùng đ n O ố ậ
Các protein c a chu i v n chuy n đi n t ty th ỗ ậ ệ ử ủ ể ể
ợ
ứ
Ph c h p I, NADH Dehydrogenase (NADH-CoQ Reductase)
+ t
• Xúc tác s v n chuy n đi n t và H NADH ệ ử ể ừ
trong ty th đ n ubiquinone ể ế ự ậ ừ
và proton t (CoQ).
ớ
ể trong lòng ty th đ n kho ng gi a hai • Kèm theo v i quá trình này là s v n chuy n 4 ể ế ự ậ ả ừ ữ
H+ t màng.
M + Q → NAD+ + QH2 + 4H+
(kho ng gi a 2
ữ
ả
màng)
NADH + 5H+
và H
ơ
ế ậ
ệ ử
ể
C ch v n chuy n đi n t c a NAD ủ +
Các trung tâm s t l u huỳnh
ắ ư
Ph c h p I
ứ
ợ
Kho ng gi a 2 màng ữ
ả
Lòng ty thể
ợ
ứ
Ph c h p II, Succinat Dehydrogenase (Succinat- CoQ Reductase)
• Là enzym g n màng duy nh t c a chu trình ấ ủ ắ
acid citric.
ị
ế
ể i ubiquinon ớ
• Oxy hóa succinat thành fumarat. FAD b kh ử thành FADH2, r i nhanh chóng chuy n e đ n ồ trung tâm Fe-S và cu i cùng t ố (CoQ).
ứ
t
ự
ể
i ệ ử ớ
Ph c h p Succinat ợ Dehydrogenase. S di chuy n đi n t ubiquinon, QH2.
ơ
ế ậ
ủ
C ch v n chuy n e c a FAD hay ể FMN
ỗ
c nh cho phép
ỏ
ướ ể
ộ
- và ả
ậ
ậ - và H+.
Ubiquinon(coenzym Q) -Là benzoquinon có chu i bên isoprenoid dài, tan trong lipid. -Kích th nó chuy n đ ng trong màng. -Kh năng g n e ắ ả H+ cho phép nó đ m nh n 2 ch c năng nh n và ứ chuy n eể
ữ
Kho ng gi a ả 2 màng
Lòng ty thể
ệ ử ể
S v n chuy n đi n t đ n coenzym Q ự ậ ế
ợ
ứ
Ph c h p III, Ubiquinon-cytochrom c oxidoreductase
• G m 3 thành ph n Cyt b, trung tâm Fe-S và ầ
2 đ n cytochrome
+ t
ừ • V n chuy n e t
ể ậ QH ể c, cùng trong lòng ty th ể ừ
ả
• S v n chuy n e và H ợ ấ
+ qua ph c h p r t ứ ả
ự ậ ứ ạ ế
ồ cyt c1 ế ậ v i đó là v n chuy n 4 H ớ ra kho ng gi a hai màng. ữ ể ph c t p, nh ng k t qu là: ư QH2 + 2 cyt c1(oxy hóa) + 2H+ →
(kho ng gi a 2 màng) ữ
ả
Q + 2 cyt c1(kh ) ử + 4H+
Ph c h p III còn g i là ph c h p cytochrom bc1 ứ ứ ợ ọ ợ
Cytochrom c
• Protein tan trong n ướ c c a kho ng gi a 2 ả ủ ữ
màng.
cytochrom ừ ủ • Nh n e t ậ c1 c a ph c h p III, ứ
c chuy n ể ợ ượ ể
chuy n qua nhân hem, sau đó e đ cho ph c h p IV. ứ ợ
Ph c h p IV, Cytochrom oxidase
ứ
ợ
cytochrom c và kh O ừ • Nh n e t ậ
• Đi n t đ ệ ử ượ ể
ử 2 thành H2O. c chuy n cho m t trong hai ion ộ ứ
ể + khác (cyt ồ
2.
ế ố Cu+ trong ph c h p (cyt a), sau đó chuy n cho ợ 2 nhân hem, r i chuy n cho ion Cu ể a3) và cu i cùng đ n O
ế
M + 1/2O2 → 2cyt c(oxy hóa) + 2H+
(gi a 2 màng)
• K t qu là: ả 2 cyt c(kh )ử + 4H+
ữ
+H2O
Ph c h p IV ứ ợ
t các ph n ng t các ph n ng ả ứ ả ứ
trong ty th + Q → NAD NADH + 5H++trong ty th + Q → NAD NADH + 5H
ể ể
khoang gi a 2 màng + QH2 + 4H++khoang gi a 2 màng ữ ++ + QH2 + 4H ữ
Complex III: Complex III:
+ 2 cyt c1c1 (ox) + 2 H
trong ty th → Q + 2 cyt (ox) + 2 H++trong ty th → Q + 2 cyt
c1c1 (red) + 4 H
ể ể
ữgi a 2 (red) + 4 H++gi a 2 ữ
trong ty th + ½ O (red) + 4H++trong ty th + ½ O
ể ể
(ox) + 2 H++gi a 2 màng + ữgi a 2 màng + ữ
→ 2 cyt cc (ox) + 2 H 22 → 2 cyt
QHQH22 + 2 cyt màngmàng Complex IV: Complex IV: 2 cyt cc (red) + 4H 2 cyt HH22O O
Khoang gi a 2 màng ữ
Lòng ty thể
Tóm t ắ Tóm t ắ Complex I: Complex I:
s p x p chu i v n chuy n đi n t ể
ự ế
đi t
ế ặ
ừ
ế ầ
ỗ ế c gi
ấ ng đ
ệ ử th năng oxy hóa kh c a ử ủ ch t có th năng oxy hóa kh ử
ượ
ượ
i phóng đ ả D E°’ = E°’ch t nh n e
- E°’ ch t cho e
ấ
ậ
ấ
NAD+ + H+ + 2e- ↔ NADH E°’ = -0.320 V ½ O2 + 2H+ + 2e- ↔ H2O E°’ = 0.82V
½ O2 + NADH + H+ ↔ H2O + NAD+
ậ
ể
ả ứ
(cid:9) F: s Faraday = 96,5 kJ/V mol e = 23,062 Kcalo/V mol e ố (cid:9) n: s e v n chuy n/mol ch t ph n ng ấ ố D E°’ = (0.82 V) – (-0.320 V) = 1.14V = -nFD E°’ D G°’ = -(2)(96.5)(1.14 V) = -219 kJ/mol ch t ph n ng = -52,3 kcalo/mol ả ứ ấ i phóng d n
• Năng l
ng đ
c gi
t ng ch ng ặ .
ầ ở ừ
ượ
ượ
ả
Tr t t ỗ ậ ậ ự ắ • Đ c đ nh h ng ch t ch theo trình t ị ẽ ướ ượ các ch t trong chu i. Đi n t ấ ấ ệ ử i ch t có th năng oxy hóa kh cao d n. th p t ử ấ ớ • Năng l c tính: ượ
2.3.C ch t o ATP c a ty th
ế ạ
ủ
ơ
ể
• NADH + H+ + ½ O2 → NAD+ + H2O
ng nhi u,
đ c dùng t ng h p ATP t ề ượ ADP và Pi • Ph n ng gi ả ả ứ ổ ượ i phóng năng l ừ ợ
ng sinh ra dùng b m ơ H+ qua ph c ứ
ượ h p I, III, và IV. • Năng l ợ
i c u t o ty th ể
ắ ạ ấ ạ
ị
2.3.1. Nh c l (mitochondrion), V trí x y ra s phosphoryl ự ả các t oxy hóa
bào nhân th t.
ế
ậ
ở
2.3.2. ATP synthase
2.3.2. ATP synthase
ở ợ ứ ấ ạ • C u t o b i 2 ph c h p oligome F
o và F1 • Fo g n ch t vào màng trong g m 3 ti u ể
ắ ồ
ơ
ặ đ n v t o kênh cho H ơ c ượ ị ạ ị a • F1 : 3 ti u đ n v ể
+ đi qua và 3 ti u đ n v ể ơ
ị b đ , δ, ε. g n v i F ể ắ ơ ị g ớ o qua các ti u đ n v
Năng l ng c a s v n chuy n e và ượ ể ự ậ
• Gradient t o thành do các b m là ngu n năng l
ng
ạ
ơ
ồ
ượ
dùng đ phosphoryl hóa ADP thành ATP.
ể
ữ
Lòng ty thể
Khoang gi a 2 màng
ủ Gradient H+
ẩ
ấ
ọ
Thuy t th m th u hóa h c ế c a Peter Michell ủ ệ
+ th đ ng ụ ộ
ng đi n hóa do s khác nhau v ượ ề ự ộ + và s tích đi n c a màng trong ty ệ ủ
ế ổ
ợ ATP synthase. • Năng l n ng đ H ự ồ th d n đ n t ng h p ATP khi H ể ẫ chuy n qua ể
(gi a 2 màng)
(lòng ty
ữ
th )ể
ADP + Pi + nH+ → ATP + H2O + nH+
C ch quay c a ATP synthase t o ATP ủ ế ạ ơ
ữ
Kho ng gi a ả 2 màng
S chênh l ch pH
ự
ệ
ợ
ệ
ệ
T ng h p ổ ATP
Chênh l ch đi n th ế (bên trong âm đi n )ệ
(bên trong ki m h n)
ề
ơ
S t o thành ATP
ự ạ
+ qua ph c h p ATP
• S v n chuy n 3 H ự ậ ể ợ
i oxy t o ử ừ ạ ớ
synthase t o 1 phân t ạ • Chu i v n chuy n e t ế ng gi
c dùng sinh nhi ứ ATP. NADH t ể succinat t o 2 ATP. ừ ạ i phóng trong quá trình v n ượ ậ t, v n ậ ệ
ỗ ậ 3 ATP. N u đi t ả ượ chuy n e còn đ chuy n canxi… • Năng l ể ể
2.4. Đi u hòa t ng h p ATP
ề
ổ
ợ
• Ty th t ng h p ATP theo nhu c u năng ầ
ể ổ ng c a t ợ bào. ủ ế l ượ
2.5.Các ch t c ch chu i hô h p t bào ấ ứ ấ ế ế ỗ
• DNP (2,4 dinitrophenol) là ch t phá ghép cho phép oxy
ớ ố
ạ
i d ng nhi
ấ hóa liên t c NADH v i t c đ cao nh ng không t o ATP ộ ụ mà năng l ướ ạ ượ
ng t a ra d ỏ
• Thermogenin là ch t phá ghép t
màng trong ty
ư t ệ nhiên
ấ
ự
ở
thể
2.5.Các ch t c ch chu i hô h p t bào ấ ứ ấ ế ế ỗ
2.5.Các ch t c ch chu i hô h p t bào ấ ứ ấ ế ế ỗ
2.6.S t o ATP ự ạ
ở ứ ơ
m c c ch t ấ
bào t ng, không liên quan t i ty ở ươ ớ
• X y ra ả th ể
• Trong quá trình đ ả
ườ ng phosphoryl hóa ứ ng phân có 2 ph n m c c ch t ấ ơ ở ứ
3.S phosphoryl hóa
ự
• Là s g n m t g c phosphat vào m t ộ ộ ố
ượ
ng: Khi i phóng 1000- 5000 calo.Ví
ủ ụ ế
ng: Khi ượ
ế th y phân gi i phóng > 7000 calo. ự ắ ch t h u c . ơ ấ ữ • Các lo i liên k t phosphat: ế ạ - Liên k t phosphat nghèo năng l ế th y phân gi ả d : liên k t este phosphat - Liên k t phosphat giàu năng l ả ủ
Liên k t acyl phosphat
ế
= -10,1 kcalo/mol
Liên k t enol phosphat
ế
= 114,8kcalo/mol
Liên k t amidphosphat
ế
= -10,3 kcalo/mol
Liên k t anhydrid phosphat
ế
S phosphoryl oxy hóa
ự
• Đi n t đi t
ừ ế ế ế ấ ấ
ệ ử ử ấ ử ể ọ
ch t có th năng oxy hóa kh th p đ n ch t có th năng oxy hóa kh cao trong chu i v n chuy n e g i là ỗ ậ quá trình oxy hóa
ng gi i ả
• Trong quá trình trên năng l ượ ọ ể ổ ợ
phóng đ t ng h p ATP g i là phosphoryl hóa
• Hai quá trình trên đi kèm v i nhau g i là ớ ọ
phosphoryl oxy hóa
