Sinh Hoá DC Ch6 2024 PDF

TRAO ĐỔI CHẤT & NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1 KHÁI QUÁT BIẾN DƯỠNG CHUYỂN HÓA METABOLISM Tất cả các quá trình nhờ vào đó các tế bào của cơ thể sống sử dụng ch...

TRAO ĐỔI CHẤT & NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 1 KHÁI QUÁT BIẾN DƯỠNG CHUYỂN HÓA METABOLISM Tất cả các quá trình nhờ vào đó các tế bào của cơ thể sống sử dụng chất dinh dưỡng để nuôi cơ thể ĐỒNG HÓA DỊ HÓA ANABOLISM CATABOLISM Hợp chất đơn giản Phân tử phức tạp Phân tử phức tạp Hợp chất đơn giản MÔ NĂNG LƯỢNG Tổng hợp hợp chất mới đòi hỏi năng lượng đồng hóa và dị hóa xảy ra đồng thời Tất cả mọi hoạt động sống của cơ thể sinh vật đều đòi hỏi năng lượng cơ năng hoá năng điện năng năng lượng thẩm thấu Tất cả các dạng năng lượng đều có khả năng chuyển đổi qua lại Nguồn gốc năng lượng Quang tổng hợp Quang năng Hóa năng Các hợp chất hữu cơ  HỢP CHẤT QUANG NĂNG HỮU CƠ ÔXY KHÔNG KHÍ Glucid Protid Lipid SINH VẬT SINH VẬT TỰ DƯỠNG DỊ DƯỠNG CO2 H2O NĂNG LƯỢNG CHẤT BÃ  a KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Cơ thể sinh vật xảy ra 2 loại phản ứng : phản ứng thoái biến sinh năng lượng phản ứng tổng hợp sử dụng năng lượng Trong cơ thể sống : Các phản ứng ôxy hoa luôn đi kèm với quá trình tổng hợp các hợp chất cao năng lượng Hệ thống ATP/ADP Hợp chất cao năng lượng có vai trò chuyển tải năng lượng từ phản ứng giải phóng năng lượng sang phản ứng thu năng lượng Các hoạt động sống : hấp thụ, tổng hợp, phân chia tế bào… đều sử dụng ATP Năng lượng ánh sáng Năng lượng ôxy hóa các chât vô cơ Chuyển hóa năng lượng trong quang hợp và hóa tổng hợp ADP + Pi ATP Đồng hóa Chất hữu cơ CO2 + H2O Dị hóa ADP + Pi ATP Chuyển hóa năng lượng vào các hoạt động sông Hệ thống creatine phosphate / creatine arginine phosphate / arginie Khi hệ thống ATP/ADP không tích trữ hết năng lượng sinh ra một phần năng lượng được tích trữ trong creatine → creatine phosphate ~P Creatin ~P Creatine Quá trình tiêu thụ năng lượng ADP ATP ~P Quá trình phosphoryl hoá b ÔXY HÓA - KHỬ SINH HỌC (SỰ HÔ HẤP MÔ BÀO) Ôxy hóa – khử = trao đổi điện tử giữa các chất tham gia phản ứng Chất cho điện tử : chất khử hay chất bị ôxy hóa Chất nhận điện tử : chất ôxy hóa hay chât bị khử (chất hoàn nguyên) – e– Fe2+ Fe3+ + e– Sắt hai bị ôxy hóa thành sắt ba Sắt ba hoàn nguyên thành sắt hai Quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ in vivo : được tiến hành nhanh năng lượng được giải phóng từ từ không tỏa nhiệt nhờ xúc tác của enzyme, không tự xảy ra Hô hấp mô bào : Chuỗi các phản ứng ôxy hóa - khử liên tục Thông qua phản ứng này cơ thể sử dụng năng lượng của các chất hữu cơ Bản chất là sự ôxy hóa từng bước carbon hữu cơ thành CO2 và vận chuyển hydrogen (proton H+ và điện tử e–) đến ôxy và tạo thành H2O Các tổ hợp enzyme của chuỗi hô hấp Được tổ chức thành 4 tổ hợp hô hấp của chuỗi vận chuyển điện tử  Tổ hợp I: NADH-coenzymeQ reductase Tách điện tử từ NADH chuyển cho coenzyme Q Tổ hợp II: Succinate-coenzymeQ reductase Chuyển điện tử từ succinate sang CoQ Tổ hợp III: CoenzymeQ-cytochrome c reductase Chuyển điện tử từ CoQ sang cytochrome c Tổ hợp IV: Cytochrome c oxydase Tách điện tử từ cytochrome c chuyển cho O2 tạo thành H2O  c PHOSPHORYL HÓA THÀNH LẬP ATP Phản ứng tổng hợp ATP từ ADP và Pi là phản ứng thu năng lượng năng lượng được lấy từ quá trình vậ nchuyển điện tử từ chuỗi hô hấp mô bào ôxy hóa kết hợp với sự phosphoryl hóa ADP để tạo thành ATP : phosphoryl-ôxy hóa CHƯƠNG VII : BIẾN DƯỠNG GLUCID cung cấp năng lượng tổng hợp các glycoprotein và các glycolipid tiền tố của hầu hết các hợp chất hữu cơ trong cơ thể Có 2 con đường chuyển hóa chính : - Quá trình đường phân (glycolysis) cho pyruvate và acetyl-CoA → chu trình Krebs ôxy hóa 1 glucose → 10 NADH, 2 ubiquinone khử và 4 ATP trong đ/k kỵ khí : quá trình chuyển hóa sẽ cho lactate - Ôxy hóa qua chu trình pentophosphate : lấy đi 1 carbon mỗi chu kỳ đặc biệt quan trọng cho sự phát triển tế bào vì cho 2 NADH mỗi chu kỳ và cung cấp ribose cho sự tổng hợp DNA và RNA  DEXTRIN TINH BỘT ISOMALTOSE MIỆNG LACTOSE MALTOSE LACTOSE SUCROSE α-amylase SUCROSE CELLULOSE CELLULOSE pH thấp DẠ DÀY Vô hoạt hóa α-amylase α-amylase TUYẾN TỤY ISOMALTOSE MALTOSE LACTOSE RUỘT NON SUCROSE CELLULOSE CÁC ENZYME TẾ BÀO TIẾT NHẦY Isomaltase, glucoamylase, lactase, sucrase HẤP THỤ GLUCOSE GAN FRUCTOSE GALACTOSE CELLULOSE  RUỘT NON RUỘT NON LACTOSE LACTOSE THIẾU LACTASE β-galactosidase LACTOSE RUỘT GIÀ GALACTOSE + GLUCOSE LACTOSE HẤP THỤ VI SINH VẬT HỢP CHẤT HỢP CHẤT CO2 H2 3 CARBON 2 CARBON H2O ĐẦY HƠI TIÊU CHẢY MẤT NƯỚC  PHOSPHORYL ÔXY HÓA ĐƯỜNG PHÂN GLUCOSE TẾ BÀO CHÂT TY THỂ 34 ATP 2 ATP 2 NADH H+ 2 PYRUVATE 10 ATP 12 ATP 12 ATP CHU TRÌNH KREBS 2 NADH H+ ATP ATP ATP TY THỂ 2 Acetyl CoA 12 H2O CYTOCHROME 6 NADH H+ 6 H2O 2 FADH2 6 O2 2 ATP 4 CO2  Quá trình đường phân (glycolysis) (Hy Lạp) Glykys : ngọt. Lysis : Sự phân cắt 10 phản ứng và không tiêu thụ O2 Pha chuẩn bị : 5 phản ứng đầu (tiêu hao 2 ATP) 1 Phosphoryl hóa glucose ở vị trí C6 (xảy ra ở màng ngoài của ty thể) 2 Glucose 6-phosphate chuyển thành fructose 6-phosphate 3 Tiếp tục phosphoryl hóa ở C1 cho fructose 1,6-bisphosphate 4 Fructose 1,6-bisphosphate bị chia cắt cho dihydroxyacetone phosphate và glyceraldehyde 3-phosphate 5 Dihydroxyacetone phosphate chuyển đổi thành glyceraldehyde 3-phosphate  Pha " Bồi hoàn" ("Pay-off") 5 phản ứng cuối và hoàn lại năng lượng 6 Mỗi glyceraldehyde 3-phosphate bị ôxy hóa và phosphoryl hóa bời phosphate vô cơ (không phải ATP) cho 1,3 bisphosphoglycerate 7 10 2 phân tử 1,3-bisphosphoglycerate được chuyển đồi thành 2 phân tử pyruvate và giải phóng năng lượng (được dự trữ trong 4 ATP) Quá trình đường phân cho : 4ATP - 2ATP = 2ATP  H Triose isomerase H H H COH2PO3 H COH2PO3 NAD+Pi NADH H COH2PO3 Fructose biphosphate O C aldolase HO C H HO C H Glyceraldehyde 3-P CH2 C dehydrogenase COH2PO3 O H O OH ADPi OH2PO3 Phosphoglycerate O OH kinase ATP HO H OH2PO3 H COH2PO3 OH ADP+Pi HO C H Phosphofurctokinase COOH ATP Phosphoglycerate mutase OH2PO3 H OH O H C OH HO HO COH2PO3 OH OH COOH Phosphopyruvate hydratase Glucose 6-phosphate H2O isomerase ATP ADP CH2 CH3 OH OH2PO3 ATP ADP+Pi COH2PO3 C O O O Pyruvate OH COOH kinase COOH Hexokinase OH HO OH HO OH OH OH  GLUCOSE Quá trình đường phân (qua 10 phản ứng) 2 PYRUVATE Điều kiện thiếu khí Điều kiện hữu khí 2 LACTATE 2 CO2 Trong quá trình cơ hoạt động mãnh liệt 2 ACETYL-CoA Chu trình citric acid 4 CO2 + 4H2O Pyruvate được vận chuyển đến màng trong của ty thể Trong điều kiện có không khí Pyruvate bị ôxy hóa, (mất CO2) cho acetyl rồi thành AcetylCoA Nhóm Acetyl sau đó bị ôxy hóa hoàn toàn qua chu trình acid citric cho CO2 và H2O  Chu trình Krebs Chu trình citric acid - chu trình tricarboxylic acid Con đường chuyển hóa trung tâm qua đó các hợp chất phân giải từ carbohydrate, protein, chất béo bị ôxy hóa. Năng lượng sinh ra được dự trữ trong các chất mang điện tử : NADH và FADH2 Ôxy hóa pyruvate thành acetylCoA NAD+ NADH + H+ CH3 CH3 C O + CoA–SH C O + CO2 COOH Pyruvate dehydrogenase S–CoA Tạo ra phân tử CO2 đầu tiên Hydrogen được chuyển giao cho NAD+  1 Acetyl-CoA O condensation H3C C S-CoA H2O CoA-SH Oxaloacetate Citrate 8 synthase Citrate 2a dehydrogenation dehydration Malate dehydrogenase Aconitase H2O Malate 7 cis-Aconitate hydration Fumarase 2b H2O H2O hydration Aconitase Fumarate FADH2 NADH Isocitrate 6 Succinate Isocitrate 3 dehydrogenation dehydrogenase dehydrogenase oxidative CO2 decarboxylation Succinate α-Ketoglutarate Succinyl-CoA α-Ketoglutarate synthetase dehydrogenase CoA-SH CoA-SH GTP Succinyl-CoA 5 CO2 4 GDP substrate-level ADP oxidative phosphorylation decarboxylation ATP  O H3C C S-CoA H2O CoA-SH COO– CH2 COO– Oxaloacetate C O Citrate synthase HO C COO– Citrate Malate CH2 CH2 COO– dehydrogenase COO– COO– Aconitase H2O Malate HO C H CH2 COO– CH2 C COO– cis-Aconitate COO– CH COO– Fumarase H2O H2O Aconitase COO– NADH C H CH2 COO– Fumarate C H FADH2 H C COO– COO– HO C H Isocitrate Succinate Isocitrate COO– dehydrogenase dehydrogenase CH2 COO– CH2 CO2 Succinate COO– CH2 COO– Succinyl-CoA C H2 CoA-SH CH2 COO– C O α-Ketoglutarate GTP Succinyl-CoA synthetase CH2 COO– GDP ADP C S-CoA CO2 CoA-SH ATP O α-Ketoglutarate dehydrogenase  Pyruvate Acetyl-CoA Oxaloacetate Citrate Glutamine Phosphoenoylpyruvate Proline (PEP) Arginine Malate α-Ketoglutarate Glutamate Aspartate Purine Serine Asparagine Glycine Succinyl-CoA Cysteine Phenylalanine Pyrimidine Tyrosine Tryptophan Porphyrine Heme  Quá trình pentose phosphate (pentose phosphate pathway) PHA KHÔNG ÔXY HÓA PHA ÔXY HÓA Glucose 6-phosphate Glucose 6-phosphate NADP+ 2 GSH dehydrogenase NADPH GSSG 6-Phospho-glucono-δ-lactone H2O Lactonase 6-Phospho-gluconate Acid béo, sterol… NADP+ 6-Phosphogluconate dehydrogenase CO2 NADPH D-Ribulose 5-phosphate Tiền tố (precursors) Phosphopento isomerase D-Ribose 5-phosphate Nucleotides, coenzymes, DNA, RNA Glucose 6-phosphate + 2NADP+ + H2O Ribose 5-phosphate + CO2 + 2 NADPH + 2H+  Phản ứng trong chu trình pentose phosphate Ribulose Sedoheptulose Fructose Glucose 5-phosphate 7-phosphate 6-phosphate 6-phosphate Epimerase Phosphohexose isomerase transketolase transketolase Xylulose Glyceraldehyde Erythrose Fructose 5-phosphate 3-phosphate 4-phosphate 6-phosphate ADP Fructose 1,6-biphosphatase Xylulokinase Aldolase ATP transketolase Triose phosphate isomerase D-xylulose Xylulose 5-phosphate Glyceraldehyde D-xylulose NADH 3-phosphate reductase NAD Xylitol  1 Quá trình pentose phosphate ôxy hóa và khử nhóm carboxyl ở C1 của glucose 6-phosphate. Khử NADP+ thành NADPH Cho pentose phosphate 2 NADPH cung cấp khả năng khử cho qáu trình sinh tổng hợp Ribose 5-phosphate là tiền tố của nucleotic và nucleic acid 3 Pha đầu tiên bao gồm 2 phản ứng ôxy hóa biến glucose 6-phosphate thành ribulose 5- phosphate và khử NADP+ thành NADPH Pha thứ hai gồm các giai đoạn không ôxy hóa biến pentose phosphate thành glucose 6- phosphate. Trong pha này 6 pentose phosphate sẽ được chuyển thành 5 hexose phosphate SỰ TÂN SINH GLUCOSE Glucose được tổng hợp từ nhiều nguồn - các hợp chất chuyển hóa trung gian : glycerol, glyceraldehyde-3- phosphate, 3-phosphoglycerate, 2,3-diphosphoglycerate, pyruvate, lactate - amino acid : alanine - các hợp chất trung gian trong chu trình Krebs : oxaloacetate, α- ketoglutarate, citrate, isocitrate, succinate, fumarate - furctose, galactose, mannose chuyển hóa trong gan và thận thành glucose.  Tổng hợp glucose (Gluconeogenesis) - gan và thận có khả năng tổng hợp glucose từ lactate, tiền tố từ protein, glycerol - Oxalooxalate : chất chuyển hóa trung gian trong chu trình Krebs rất phổ biến trong quá trình tổng hợp glucose Glutamate, glutamine Methionie, valine, threonine Arginine, proline histidine Acid béo chuỗi lẻ, cholesterol Succinate Keto-glutarate Phenylalanine Fumarate tyrosine Alanine, threonine glycine, serine cysteine, methionine Malate ATP+CO2 AMP+Pi COOH COOH NAD NADH COOH C O Aspartate OH C H C O Lactate Pyruvate CH2 asparagine CH3 dehydrogenase CH3 carboxylase COOH Lactate Pyruvate Oxaloacetate  COOH GTP GDP+CO2+Pi H2O COOH COOH C O H C OH2PO3 C OH2PO3 CH2 Phosphoeno Phosphopyruvate H C OH l-pyruvate carboxykinase CH2 COOH hydratase H Oxaloacetate Phosphoenolpyruvate 2-phosphoglycerate Phosphoglycerate H mutase O3PH2OC H COOH O C H C OH OH2PO3 CH2 H C OH2PO3 OH H O OH 3-phosphoglycerate Dihydroxyacetone phosphate HO ATP OH2PO3 Triose Phosphoglycerate isomerase kinase OH Fructose ADP bisphosphate aldolase H O Fructose 1,6-bisphosphate NADP+Pi NADH O3PH2OC H COH2PO3 HO C H H C OH C H C OH2PO3 O H H D-glyceraldehyde-3-phosphate 1,3-Bisphosphoglycerate  OH2PO3 OH2PO3 OH2PO3 OH Pi OH O O O Fructose Glucose 6-phosphate HO HO OH 1,6-bisphosphatase isomerase OH2PO3 OH HO OH OH OH OH Fructose 1,6-bisphosphate Fructose 6-phosphate Glucose 6-phosphate OH O Glucose OH HO OH OH Quá trình tổng hợp glucose từ glycerol - quá trình quan trọng khi nhịn đói Glycerol glycerol 3-phosphate dihydroxyacetone phosphate Glycerol kinase Glycerol 3-phosphate dehydrogenase Glucose SỰ ĐIỀU HÒA QUÁ TRÌNH BIẾN DƯỠNG GLUCID INSULIN Cơ và các mô khác sử dụng tế bào β phóng thích glucose tạo năng lượng hoặc insulin vào máu tổng hợp glycogen Tuyến tụy Gan Chuyển đổi Đường huyết giảm glucose → glycogen Giảm phóng thích Insulin Lượng đường huyết bình thường Đường huyết tăng Giảm phóng thích glucagon Gan GLUCAGON Tuyến tụy Phóng thích glucose tế bào α phóng thích từ glycogen Glucagon vào máu