NTTS Biochemistry 1 Chương 9 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯNG HÓA SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG TĐCTĐC là gì? Hiện tượng cơ thể lấy một số chất từ môi trường để - kiến tạo nên sinh chất của mình và - thải ra môi những chất do quá trình phân hủy vật chất bên trong cơ thể hay những chất hình thành trong quá trình sinh sống được gọi là trao đổi chất. Trao đổi chất là mối liên hệ giữa cơ thể và môi trường sống bao gồm 2 quá trình cơ bản: - Đồng hóa - Dò hóa II GIỚIGIỚI THIỆUTHIỆU CHUNGCHUNG NTTS Biochemistry 2 QuáQuá trìnhtrình đồngđồng hóahóa QuáQuá trìnhtrình dòdò hóahóa Đồng hoá và dò hóa là 2 quá trình đối lập nhưng lại thống nhất nhau trong một cơ thể. Sự trao đổi chất của tế bào là một tổng thể các mối liên hệ hữu cơ gộp lại NTTS Biochemistry 3 Quá trình TĐC của mọi sinh vật liên quan chặt chẽ với nhau, tạo nên 1 chu trình TĐC trong sinh giới II. CÁC Q TRÌNH DIỄN RA TRONG TĐC VÀ TĐNL 1. Tổng qt về chu trình TĐC trong sinh giới Xét về khả năng TĐC, chia sv làm 2 nhóm Nhóm sinh vật tự dưỡng: cây xanh và một số vi sinh vật lam. Nhóm sinh vật dò dưỡng: động vật, người và vi sinh vật. NTTS Biochemistry 4 2. Quaù trình quang hôïp Phản ứng quang hợp tạo một cacbonhydrate tổng quát CO 2 + H 2 O [CH 2 O] n + O 2 Quang naêng 2. Quá trình quang hợp Năng lượng cho sự sống trên Trái ñất là quang năng, quang năng ñược chuyển thành hóa năng nhờ hệ sắc tố trong lục lạp của thực vật như Chlorophyll, Xanthophyll, Carotenoid…ñược cố ñịnh trong màng thylakoid cùng với các hệ chuyển ñiện tử như cytocrom, plastoquinon, ferredoxin…. NTTS Biochemistry 5 Quang h p x y ra 2 giai ủoaùn 2.1. Giai ủoaùn quang phosphoryl hoựa (pha saựng): Cỏc sc t hp thu ỏnh sỏng cỏc bc súng khỏc nhau lm cho cỏc ủin t cú trong cỏc sc t b kớch thớch s nhy lờn mc nng lng cao hn, H thng quang II (P680nm) s dng nng lng hp th ủc ủ thc hin phn ng quang phõn li nc gii phúng Oxi, H + v cung cp ủin t ủ chuyn ủn Chlorophyl v nõng lờn mc nng lng cao hn. Chlorophyl v cỏc h chuyn ủin t trờn mng thylakoid xy ra s chuyn H to NADPH 2 v ATP, gi l quỏ trỡnh quang phosphoryl húa Light reaction (phaỷn ửựng pha saựng) 12H 2 O + 12NADP + 18ADP 6O 2 + 12NADPH 2 + 18ATP NTTS Biochemistry 6 2.2. Giai đoạn cố đònh CO 2 (pha tối): CO 2    G3P(Glixeraldehyt 3 phosphat) Trong đó G3P    C6 (Fructose)…    Glucose….   saccharose, glycogen, tinh bột …. Dark reaction (phản ứng pha tối) 6CO 2 + 12NADPH 2 + 18ATP    C 6 H 12 O 6 + 12NADP + 18ADP + 6H 2 O Chu trình này được gọi là CT Calvin:các hexose được tổng hợp từ CO2 bằng cách sử dụng năng lượng của ATP và NADPH2 đã được tích lũy trong giai đoạn trước. Xảy ra không cần ánh sáng 3. Q trình hơ hấp và Chuỗi hơ hấp ETS 3.1. Bản chất của q trình hơ hấp -Là sự oxh các chất hữu cơ và giải phóng năng lượng tồn trữ trong đó thành dạng hóa năng ATP. -Q trình hơ hấp là q trình oxhk sinh học bao gồm nhiều giai đoạn kế tiếp nhau, được xúc tác bởi enz thích hợp, cơ chất sẽ dần biến đổi thành các sản phẩm đơn giản hơn và cuối cùng bị oxh thành CO 2 và H 2 O. - Các hình thức hơ hấp: kị khí (lên men kị khí) và hiếu khí NTTS Biochemistry 7 3.2. ChuỗiChuỗi hôhô hấphấp(ETS(ETS EElectronlectron TTransportationransportation SSystem)ystem) oxi là chất oxh vạn năng là chất nhận e cuối cùng ; các phân tử hữu cơ đóng vai trò chất cho điện tử. -Điện tử và H của cơ chất không chuyển trực tiếp cho oxi không khí mà chuyển dần qua một chuỗi phức tạp -Các hệ enz này được sắp xếp theo trật tự tăng dần thế oxhk, tạo thành một chuỗi gọi là chuỗi hô hấp hay chuỗi vận chuyển điện tử (ETS). -Vai trò của chuỗi hô hấp là oxh từng bậc H của cơ chất đến H 2 O. NTTS Biochemistry 8 Chuoãi hoâ haáp trong ty thể NTTS Biochemistry 9 Các phức hệ trong chuỗi hô hấpCác phức hệ trong chuỗi hô hấp Phức hệ I (NADH-ubiquinon-reductase) Phức hệ II (succinate-ubiquinon-reductase) Phức hệ III (ubiquinon-cytocrom c-reductase) Phức hệ IV (cytocrom c- cytocrom oxidase) Chất cho nguyên tử H là NADH+H + (or FADH 2 )    phức hệ I    chuyển tới hệ II - coQ    hệ III    hệ IV   điện tử chuyển cho oxi tạo nước Điểm thoát năng lượng trên chuỗi hô hấp: có 3 điểm: - Giữa NADH và flavoprotein (I) - Giữa citocrom b và c1 (III) - Giữa citocrom a và a3 (IV) Như vậy khi vận chuyển trong chuỗi hô hấp nếu từ : - NADH +H +    oxi : 3 điểm phophoryl hoá (3ATP) - FADH 2    oxi: 2 điểm phophoryl hoá (2ATP)    NTTS Biochemistry 10 4. Q trình đường phân Q trình đường phân: glucose  acid piruvic (+ giải phóng ATP). Gồm 9 phản ứng Glucose (đường phân)   acid piruvic Từ acid piruvic sẽ xảy ra theo 2 hướng chính Phân giải kò khí : Phân giải hiếu khí: [...]... Glyceraldehyde-3-P bò oxy hóa bởi NAD, Là sự photphoryl hóa trong cơ chất O=C-H H C-OH + NAD+ + CH2OP glyceraldehyde O=C-O~P Pv3P dehydrogenase CHOH + NADH + H+ CH2OP glyceraldehyde-3-P axit 1,3 di P glyceric 1 liên kết acyl-photphat cao năng được hình thành Quá trình này không làm thay đổi năng lượng tự do vì năng lượng được tập trung ở liên kết cao năng (∼) ∼ (6) Photphoryl hóa axit 1-3 diphotphoglyxeric để... Biến đổi axit 3-photphoglyceric thành axit 2photphoglyceric O=C-OH CHOH O=C-OH Photphoglyceral mutase CHOP CH2OP CH2OH axit 2-P-glyceric axit 3-P-glyceric (8).Biến đổi axit 2-P-glyxeric thành axit 2-P enolpiruvic O=C-OH CHOP CH2OH axit 2-P- glyceric enolase O=C-OH C-O~P CH2 + H2O axit 2P-enolpiruvic +Khi loại 1 nước sẽ gây ra sự bố trí lại năng lượng bên trong phân tử và tạo mối liên kết cao năng ở... NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3 H2O 3 NADH + FADH2 + CoA-SH +GTP + 3 CO2 Tổng kết năng lượng khi oxh hoàn toàn 1 ptử glucose: 38ATP 1 glucose + 38 ADP + 38 Pi Biochemistry 6 CO2 + 38 ATP 21 NTTS Ýù nghóa CT Krebs: - Glucose bò oxh hoàn toàn và giải phóng toàn bộ năng lượng - Là con đường chung cho sự oxh các nguyên liệu khác -Về mặt vật chất: tạo ra nhiều nguyên liệu trung gian cho các quá trình TĐC khác Tóm... CH3 NAD CH2 alcol dehydrogenase OH R ư ơ ïu etylic 5.2.Sự chuyển hóa piruvic trong điều kòên hiếu khí Axit piruvic sẽ phân giải đến cùng để tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O và giải phóng hoàn toàn năng lượng (oxh piruvic và chu trình Krebs) Gồm 2 bước: A.piruvic acetyl coA (piruvat dehydrogenase) Chu trình Krebs gồm 8 phản ứng Biochemistry 18 NTTS CT Krebs (CT acid citric, CT tricacboxylic,... 2 phân tử axit pyruvic, tổng hợp được 4 phân tử ATP và các sản phẩm trung gian Ý nghóa của quá trình đường phân: - Là con đường chung trong sinh giới (ĐV, TV, VSV) - Vai trò kép: - Đối với SV hiếu khí: Tuỳ theo điều kiện và tính chất riêng của cơ thể, axit piruvic có thể biến đổi khác nhau như sau Biochemistry 16 NTTS 5.S bi n đ i c a acid pyruvic và Chu trình Krebs 5.1.Sự chuyển hoá piruvic trong điều... sucinate + ATP + CoASH (succinyl CoA synthetase) Đây là bước duy nhất trong chu trình Krebs trực tiếp tạo lk P cao năng 6 sucinate + FAD fumarate +FADH 2 (succinate dehydrogenase) 7 fumarate L- malate (malate hydratase)) 8 L- malate+ NAD+ oxaloacetate + NADH + H+ (malate dehydrogenase) Tổng kết năng lượng khi oxh hoàn toàn 1 ptử glucose Đường phân: Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 pyruvate + 2 ATP + 2 (NADH... trình oxy hóa khử nội phân tử (không loại H mà vẫn tạo liên kết cao năng) Biochemistry 15 NTTS (9) Dephotphoryl hóa axit 2-photphoenolpyruvic O=C-OH C-O~P CH2 Pyruvatkinase O=C-OH O=C-OH C-OH ADP ATP axit 2P-enolpiruvic C=O CH3 CH3 dạng enol dạng ceto axit Piruvic Dạng enol ít bền nên chuyển sang dạng ceto và vì vậy phải chuyển P và (~) cho ADP ATP 1 phân tử glucose cho 2 phân tử ATP Tóm lại: Sự phân... nhiều nguyên liệu trung gian cho các quá trình TĐC khác Tóm lại: CT Krebs là trung tâm của các quá trình TĐC, là điểm giao lưu của nhiều hướng phân giải và tổng hợp; là nơi xảy ra quá trình oxh hòan tòan của các sản phẩm của TĐC, giải phóng nl triệt để và hiệu quả nhất Biochemistry 22 ... glucose-6 Photphat hoạt động, CH2OP CH2OH OH H OH H phosphoglucosekinase + ATP OH OH H OH Glucosse-6P OH OH H OH Glucose Fructose + ATP = Fructose-6P ATP cung cấp P, enzym PG kinase hoạt hóa, 1 liên kết cao năng của ATP biến thành liên kết thường (2) Sự tạo thành fructose-6-P từ glucose-6-P CH2OP H OH OH OH OH H Glucozo-6P Biochemistry CH2OP CH OH 2 O Photphohexo izomerase H OH H OH Fructozo-6P 12 NTTS (3) . 9 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯNG HÓA SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG TĐCTĐC là gì? Hiện tượng cơ thể lấy một số chất từ môi trường để - kiến tạo nên sinh chất của mình và - thải ra môi những chất. quá trình phân hủy vật chất bên trong cơ thể hay những chất hình thành trong quá trình sinh sống được gọi là trao đổi chất. Trao đổi chất là mối liên hệ giữa cơ thể và môi trường sống bao. dụng năng lượng của ATP và NADPH2 đã được tích lũy trong giai đoạn trước. Xảy ra không cần ánh sáng 3. Q trình hơ hấp và Chuỗi hơ hấp ETS 3.1. Bản chất của q trình hơ hấp -Là sự oxh các chất