›
›

Bài giảng Năng lượng sinh học và oxid hoá sinh học - Đỗ Hiếu Liêm

ppt 32 trang phuongnguyen 40
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Năng lượng sinh học và oxid hoá sinh học - Đỗ Hiếu Liêm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_nang_luong_sinh_hoc_va_oxid_hoa_sinh_hoc_do_hieu_l.ppt

Nội dung text: Bài giảng Năng lượng sinh học và oxid hoá sinh học - Đỗ Hiếu Liêm

  1. CHƯƠNG I NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ OXID HOÁ SINH HỌC TS. ĐỖ HIẾU LIÊM
  2. 1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1.1. Đại cương 1.2. ATP công thức và vai trò sinh học 1.3. Sự trao đổi năng lượng sinh học của mononucleotide 2. OXID HOÁ SINH HỌC (CHUỖI HÔ HẤP MÔ BÀO) 2.1. Đại cương 2.2. Hệ thống enzyme oxidoreductase 2.3. Cơ chất của chuỗi hô hấp mô bào 2.4. Cơ chế phosphoryl oxid hoá 2
  3. 1. NĂNG LƯỢNG SINH HỌC (Biological Energy) 3
  4. 1.1. ĐẠI CƯƠNG -Sự sống = sinh trưởng và phát dục -Sinh vật tự dưỡng (Autotropic organism) -Sinh vật dị dưỡng (Heterotropic organism) -Các dạng năng lượng: Nhiệt năng, điện năng, quang năng, hóa năng -Sự tiêu hóa - Sự hấp thu - Sự biến dưỡng (Amino acid)n Protein SỰ ĐỒNG HOÁ (Monosaccharide)n Polysaccharide (Anabolism) Glycerol + acid béo Triacylglycerol BIẾN DƯỠNG (Metabolism) Protein Amino acid + Amino acid PHÂN GIẢI Polysaccharide Monosaccharide Triacylglycerol Glycerol + acid béo SỰ DỊ HOÁ (Catabolism) Amino acid O2 OXID HÓA Monosaccharide CO2 + H2O + Energy Glycerol + acid béo 4
  5. - Năng lượng sinh học là năng lượng của sự sống (Hoá năng) 1.2. ATP (Adenosine triphosphate) Liên kết phosphate cao năng  P = 7.6 Kcal 5
  6. CHU TRÌNH ADP/ATP “ATP là chỉ tệ năng lượng của tế bào” 6
  7. 1. Nhóm cho phosphate cao năng 1.1. Creatine phosphate ADP Creatine  P ADP Myosin  P Creatine kinase Myosin ATPase ATP Creatine ATP Myosin 1.2. Phosphoryl oxid hóa ATP ATP ATP 2H+ 2H+ 2H+ + 2+ 2Fe3+ + SH2 NAD FADH2 CoQ 2Fe 2Cu ½ O2 Cyt b, c1, c Cyt a Cyt a3 + 3+ 2+ 2+ S NAD H.H FAD CoQH2 2Fe 2Fe 2Cu H2O e- 2e- + - ADP+Pi ADP+Pi ADP+Pi 2H +2e 2H+ 2H+ SH2 : Sản phẩm của các quá trình biến dưỡng + - H2 : 2H . 2e (cặp đương lượng khử) 7
  8. 1.3. Sản phẩm trung gian của đường phân EM ADP ATP O O C-O  P C-O H-C- OH Phosphoglycerate H-C- OH H2C-O  P kinase H2C-O  P 1,3 Diphosphoglycerate 3 Phosphoglycerate ADP ATP O O O C-OH C-OH C-OH C-O P Pyruvate kinase C-OH C=O CH CH 2 2 CH3 Phospho enol pyruvate Pyruvate (Enol) Pyruvate (Keton) 8
  9. 1.4. Sản phẩm trung gian của chu trình Krebs H2O CH2-COOH CoASH CH2-COOH CH2-CSCoA CH2-C-OH O O Succinyl CoA Succinate GDP+Pi GTP SuccinylCoA Synthetase 2. Nhóm nhận phosphate cao năng Các tiến trình sinh học liên quan đến sự sống: - Dẫn truyền thần kinh - Sự co cơ - Sự kích hoạt cơ chất biến dưỡng 9
  10. Năng lượng tự do chuẩn của một số hợp chất phosphate Hợp chất phosphate Kcalo/mol Phospho enol pyruvate 14.0 Carbamoyl phosphate 12.3 1,3 diphosphoglycerate 11.8 Nhóm cho ~ P Creatine phosphate 10.3 Acetyl CoA 10.1 Arginine phosphate 8.00 ATP 7.30 Glucose 1 phosphate 5.00 Fructose 6 phosphate 3.00 Nhóm nhận ~ P Glucose 6 phosphate 3.30 Glycerol 3 phosphate 2.20 12
  11. 1.3. Sự trao đổi năng lượng giữa các mononucleotide 13
  12. 2. OXID HÓA SINH HỌC (Biological oxidation) 14
  13. 2.1. ĐẠI CƯƠNG (1). Phản ứng oxid hoá khử : oxid hoá + khử (hoàn nguyên) - Sự oxid hoá (oxidation) - Sự khử (Reduction) - e Chất oxid hoá - bị khử (nhận e-) 2+ 3+ Fe Fe Chất khử - bị oxid hóa (cho e-) 15
  14. (2). Hô hấp mô bào ➢ Sự cháy ≠ Sự hô hấp ≠ Sự hô hấp mô bào Oxygen ➢ Sự cháy - phản ứng đốt cháy ngoài cơ thể ➢ Sự hô hấp - cơ quan hô hấp - trao đổi O2 và CO2 ➢ Sự hô hấp mô bào - tế bào (ty thể) - oxid hoá sinh học năng lượng sinh học (phosphoryl oxid hoá) + O2 C6H12O6 6 CO2 + 6 H2O + 686 Kcalo Nhiệt năng 16
  15. (3).Ty thể (mitochondria) 17
  16. Các enzyme trong ty thể Màng ngoài Acyl CoA transferase+carnithine Acyl CoA synthetase Hệ thống enzyme nối dài chuỗi acid béo Hệ thống enzyme nối dài chuỗi acid béo Acyl CoA dehydrogenase Enzyme chuyển hoá lipid và phospholipid Phần khuông Amino acid oxidase Citrate synthetase NAD-dehydrogenase Isocitrate dehydrogenase Phần không gian giữa 2 màng Fumarate dehydrogenase Adenylate cyclase Aconitate hydrolase ADP/ATP-ase Malate dehydrogenase Màng trong Enzyme β oxid hoá acid béo Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp Hệ thống enzyme tổng hợp protein 18
  17. 2.2. NỘI DUNG, MỤC ĐÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM Nội dung Chuỗi hô hấp mô bào bao gồm các phản ứng oxid hoá khử liên tục trên các cơ chất (sản phẫm biến dưỡng trung gian - Chu trình Krebs và β oxid hoá acid béo) Mục đích (1). Giải phóng năng lượng tự do Oxid hoá (Oxidation) (2). Tổng hợp ATP Phosphoryl hoá (Phosphorylation) Đặc điểm (1). Trong tế bào (in vivo) - Hệ thống enzyme xúc tác (2). Trao đổi cặp đương lượng khử (H+ và e-) 19
  18. 2.3. HỆ THỐNG ENZYME CHUỖI HÔ HẤP -Hệ thống enzyme chuỗi hô hấp thuộc lớp Oxidoreductase định vị ở lớp màng trong ty thể -Vai trò: chuyển vận cặp đương lượng khử (proton pump) -Tổ chức: hệ thống enzyme CHH với các coenzyme tổ chức thành từng tổ hợp và sắp xếp theo thứ tự tăng dần điện thế oxid hoá khử, bắt đầu NAD+ dehydrogenase có điện thế âm và cuối cùng là cytochrome oxidase có điện thế dương. + NAD FAD CoQ Cyt b, c1, c, a và a3 O2 -Các enzyme chuỗi hô hấp NAD+ dehydrogenase NHI (Non heme iron) FeS FAD dehydrogenase Cytochrome Coenzyme Q 20
  19. ĐIỆN THẾ OXID HOÁ KHỬ 21
  20. ➢ NAD+ dehydrogenase ➢ FAD dehydrogenase ➢ Coenzyme Q (Ubiquinone) 23
  21. ➢ Cytochrome - Các enzyme trong chuỗi hô hấp mô bào liên kết phối hợp tạo thành 5 tổ hợp: •Tổ hợp I (NADH.H+- coenzyme Q reductase) •Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) •Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) •Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase) •Tổ hợp V (ATP synthetase) 24
  22. Tổ hợp I (NADH.H+- coenzyme Q reductase) - FMN + 6 FeS - Chuyển e- từ NADH đến CoQ Tổ hợp II (Succinate - coenzyme Q reductase) - Succinate dehydrogenase + 3FeS + cytohrome b560 - Chuyển e- từ succinate sang CoQ Tổ hợp III (Coenzyme Q - cytochrome c reductase) - 2 cytochrome b + cytochrome c1 +FeS - Chuyển e- từ CoQ sang cyt c Tổ hợp IV (Cytochrome c - cytochrome a3 oxidase) - 4 cytochrome c + cytochrome a + cytochrome a3 - - Chuyển e từ cyt c sang O2 25
  23. Tổ hợp V (ATP synthetase) + -F0: Cống thông, hút proton H từ môi trường ngoài (khoảng không gian giữa hai màng) vào trong -F1: Enzyme xúc tác phản ứng tổng hợp ATP (phosphoryl hoá) Phần khuôn Màng trong ty thể Khoảng không gian giữa 2 màng 26
  24. 2.4. CÁC CƠ CHẤT CỦA CHUỖI HÔ HẤP 29
  25. 2.5. CƠ CHẾ KẾT HỢP PHOSPHORYL OXID HOÁ - Sự oxid hoá: Giải phóng năng lượng trong cơ chất (cặp đương lượng khử H+ và e-) - Sự phosphoryl hoá: Tổng hợp ATP (ADP + Pi ATP) Giả thuyết hoá học thẩm thấu (Mitchell, 1967) 30
  26. Các chất ức chế tiến trình phosphoryl oxid hoá Barbiturate, Piericidin A, Rotenone Site I Dimercaprol (BAL), Antimycin A Site II H2S, CO, CN Site III Oligomycin 2, 4 dinitrophenol Ngăn cản H+ vận chuyển Dinitrocresol qua F1F0 ATP synthetase Pentadichlorophenol Dicoumarol Atratyloside Oxidation - Phosphorylation Phóng thích ATP 32