- Trang Chủ
- Sinh học
- Bài giảng Hóa sinh: Chuyển hóa năng lượng sinh học - DSCKII. Nguyễn Văn Ảnh
Xem mẫu
- Bài giảng Hóa sinh
CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SINH HỌC
DSCKII.Nguyễn văn Ảnh
1
- MỤC TIÊU :
Trình bày được những khái niệm về phản ứng oxy hoá
khử, sự phosphoryl hoá và sự khử phosphoryl, đặc biệt
là vai trò của các liên kết phosphat giàu năng lượng và
hệ thống ADP ATP
Phân tích được bản chất và quá trình chuyển biến của sự
hô hấp tế bào
Trình bày và phân tích được chu trình Krebs.
2
- 1. ĐẠI CƯƠNG
1.1. Khái quát về chuyển hóa ở động
vật và người :
1.1.1. Chuyển hóa các chất
Tập hợp các quá trình hóa học xảy ra
trong cơ thể sống , từ khi thức ăn đưa vào cơ
thể, đến khi chất cặn bả được đào thải ra
ngoài
Xảy ra qua nhiều khâu, qua nhiều chất
trung gian, những chất trung gian gọi là sản
phẫm chuyển hóa.
Thực chất : gồm những dãy liên tiếp
của các quá trình thoái hóa (dị hóa) và tổng
3
- 1.1.2. Đồng hóa và dị hóa :
- Đồng hóa :
+ Là quá trình biến đại phân tử hữu cơ có tính đặc
hiệu theo nguồn gốc thức ăn thành các đại phân tử đặc hiệu
của cơ thể : glucid, lipid, protid, acid nucleic
+ Xảy ra qua 3 bước :
. Tiêu hóa : thủy phân các đại phân tử đặc hiệu của
thức ăn thành các đơn vị cấu tạo không đặc hiệu nhờ các
enzym thủy phân trong dịch tiêu hóa
. Hấp thụ : sản phẩm tiêu hóa cuối cùng sẽ được hấp
thu qua niêm mạc ruột non vào máu và bạch huyết (bằng cơ
chế vận chuyển, khuyếch tán,...)
. Tổng hợp : từ máu ( mô và được tế bào sử dụng tổng
hợp thành những đại phân tử có tính đặc hiệu của cơ thể ( có thể
đặc hiệu cho loài và cho mô), quá trình tổng hợp này cần năng
lượng.
4
- Dị hóa : là phân giải các đại phân
tử sử dụng của tế bào mô thành các sản
phẩm đào thải ( Ví dụ : phân giải 1 chất
thành chất nhỏ hơn và có thải ra năng
lượng ( thoái hóa )
Hai quá trình này ngược chiều nhau,
nhưng luôn thống nhất và đi đôi trong cơ
thể.
5
- 1.2. Năng lượng tự do và công :
Các dạng công :
+ Công thẩm thấu :
Giúp cho sự vận chuyển tích cực qua
màng chống lại Gradient nồng độ . Ví dụ:
sự hấp tái thu ở ống thận ( Grad: sự sai
biệt)
+ Công hóa học : giúp cho sự co duỗi
các bào quan, tế bào ...
+ Các dạng công ít gặp : công điện
học, quang học
6
- 2. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ:
2.1. Định nghĩa:
Phản ứng oxy hóa khử là phản ứng trong đó có
sự cho và nhận điện tử hay có sự thay đổi số OXH ( tức
là dịch chuyển e ) có thể kèm theo ( hay không ) sự cho
và nhận Oxy, Hydro ( đặc trưng nhất cho phản ứng
OXH khử là số OXH ).
Phân biệt phản ứng hay hiện tượng OXH (hoặc
khử ) và chất OXH ( hoặc khử )
+ Phản ứng hay hiện tượng OXH là hiện tượng
trong đó có sự nhả e hay nhả Hydro, còn khử ngược lại.
+ Chất OXH là chất có thể nhận e, và chất khử là
chất có thể cho e ( khử cho, O nhận )
7
- e H O
Phản ứng OXH +
Hiện Khử + +
tượng
Chất OXH + +
Khử +
Ví dụ: e
Fe2+ Fe3+
( chất khử) + e (chất oxh)
Phản ứng OXH khử thực chất gồm 2 phản ứng ngược nhau
nhưng luôn đi đôi với nhau bao giờ cũng có chất OXH và chất
khử, tập họp nhau thành cặp hay hệ thống OXH khử.
Ví dụ: cặp OXH khử Fe2+ ( hay còn gọi là hệ thống ).
8
- 2.2. Thế năng OXH khử ( E )
Tùy theo nhiệt độ các thành phần OXH và Khử mà 1
cặp OXH khử có xu hướng nhận e nhiều hay ít, xu hướng này
tạo cho dung dịch 1 thế năng gọi là thế năng OXH khử , và tính
theo công thức Nernst :
E : Thế năng OX khử
E0 : là thế năng OXH Khử chuẩn
n : số e trao đổi hay di chuyển
R : hằng số khí lý tưởng
F: hằng số Faraday = 96.500 Coulomb
T: nhiệt độ tuyệt đối
Khi [OH] = [Kh] ==> E = E
0
9
- Thế năng OX Kh biểu hiện cho nhận e của hệ
thống : hệ thống có E thấp ( nồng độ chất
khử lớn thì xu hướng phóng e cao), nghĩa là hệ
thống có E thấp dễ cho e và ngược lại hệ thống
có E cao dễ nhận e. Hydro hay e sẽ chuyển từ
hệ thống có E thấp đến hệ thống có E cao.
E’o : thế năng OXH khử chuẩn ở điều kiện pH
= 7, và luôn được cho trước và từ đó cho chúng ta
tính trước chiều hướng phản ứng.
10
- Ví dụ 1: Ta có cặp OX Kh
( OX ) (Kh)
A / AH2 > E’0 A
B / BH2 > E’0B E’0A AH2 + B A + BH2
VD2 : NAD + / NADH,H+ E’o = 0,32 ( thấp )
FAD / FADH2 E’o = 0,06 ( cao)
NADH,H+ + FAD NAD + + FADH2
VD3: Cytb Fe3+ / Cytb Fe2+ E’o = + 0,03 ( thấp )
Cytc Fe3+ / Cytc Fe2+ E’o = + 0,25 ( cao )
Cytb Fe2+ + Cytc Fe3+ = cytb Fe3+ + cytc Fe2+
11
- 12
- 3. Phosphoryl hóa và khử phosphoryl :
3.1. Định nghĩa :
* Phosphoryl hóa : chất hữu cơ tác dụng với
Pvc hoặc hữu cơ để tạo hợp chất phosphat.
Phản ứng thuộc loại thu năng lượng ( để tích
trữ năng lượng )
Do enzym xúc tác với cơ chất là Pvc hay
Phosphat hữu cơ
13
- * Khử Phosphoryl :
Cắt đứt liên kết phosphat, giaỉ phóng phosphat ( nếu
dưới dạng Pvc sẽ chuyển ngay đến 1 chất hữu cơ khác ).
Khi phản ứng xảy ra thì nó phát ra năng lượng và năng
lượng này bằng năng lượng tạo phosphat
Do enzym xúc tác
Phản ứng trên gọi là phản ứng song biến hay liên hợp
14
- 3.2. Các loại liên kết phosphat :
Phân loại dựa vào năng lượng tự do
được giải phóng khi cắt đứt liên kết đó
3.2.1. Liên kết phosphat nghèo năng
lượng :
Khi năng lượng giải phóng vào khoảng
2 4 kcal/mol hoặc
-
16
- 3.2.2. Liên kết giàu năng lượng :
Năng lượng giải phóng trên 7 kcal/mol : ký hiệu ~ P
Tương đối không bền : dể tạo thành và dể cắt đứt
17
- 3.2.3. Vai trò phosphoryl hóa khử phosphoryl :
* Trong việc vận chuyển, tích trữ và sử dụng năng
lượng. Đặc biệt là các liên kết phosphat giàu năng lượng nhất
là hệ thống ATP, ADP
Khi ATP nhận thì sẽ chuyển sang cho Creatin
Creatin + ATP == Creatin P + ADP
18
- Khi ATP nhận thì sẽ chuyển sang cho
Creatin
Creatin + ATP == Creatin P + ADP
ATP là kho dự trử năng lượng số 1
Creatin P là kho số 2
Khi lượng ATP giảm> Creatin P sẽ
chuyển phosphat sang ADP để tái tạo ATP
rồi mới được sử dụng. Ta thấy :
Năng lượng do quá trình thoái hóa các
chất không đưọc sử dụng ngay mà bắt buộc
qua ATP mới được sử dụng, ngay cả Creatin
P và vai trò trung tâm trong chuyển hóa năng
lượng là ATP và ADP
19
- * Hoạt hóa các chất :
Nhờ sự phosphoryl hóa nhiều chất được gắn phosphat
thành dạng hoạt hóa và nếu chuyển hóa tiếp tục sẽ được :
* Hoạt hóa enzym, biến enzym thành các dạng hoạt
động :
Đôi khi ngược lại làm ứ c chế , biến enzym > dạng 20
nguon tai.lieu . vn
