Hóa Sinh đại cương - Chương 9: Trao đổi chất và trao đổi năng lượng

09/02/2014 1 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 1 Chương 9: TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG I. Giới thiệu về trao đổi chất II. Các quá trình diễn ra trong TĐC và TĐNL I. Giới thiệu về trao đổi chất Khái niệm Phản ứng oxy hóa khỬ Phản ứng phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa Sự tạo thành năng lượng ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 2 09/02/2014 2 KHÁI NiỆM Năng lượng tự do Mối liên quan giữa biến thiên năng lượng tự do và hằng số cân bằng phản ứng ThS. Phạm Hồng Hiếu 3Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 NĂNG LƯỢNG TỰ DO Enthalpy (H): nội năng, năng lượng toàn phần Năng lượng tự do (G): năng lượng có khả năng biến thành công có ích  G<H Entropy (S): trạng thái nội tại của phân tử – Tăng khi độ vô trật tự tăng (hệ kín) – Trong điều kiện tự nhiên entropy chỉ có thể tăng (VD: nhúng dung dịch NaCl trong túi bán thấm vào cốc nước  phân tử muối chạy ra khỏi túi) ThS. Phạm Hồng Hiếu 4Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 3 NĂNG LƯỢNG TỰ DO G = H – TS • H tăngG tăng; S tăngG giảm • H – G = TS: thay đổi theo nhiệt độ, phụ thuộc S G = H – TS • G: biến thiên NLTD (Kcal) • H: biến thiên enthalpy (Kcal) • T: nhiệt độ tuyệt đối • S: biến thiên entropy (Kcal.độ-1) ThS. Phạm Hồng Hiếu 5Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO Phản ứng A  B G=GB - GA • G < 0: Phản ứng phát năng oCó thể xảy ra tự phát (S tăng, G giảm) oĐôi khi cần năng lượng hoạt hoá để xảy ra phản ứng • G > 0: Phản ứng thu năng oKhông thể xảy ra tự phát • G = 0: Phản ứng không thu năng cũng không phát năng ThS. Phạm Hồng Hiếu 6Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 4 G = Go + RTln([B]/[A]) Go: biến thiên năng lượng tự do chuẩn: 25oC, pH = 0, [A]=[B]=1 mol/l G phụ thuộc bản chất , điều kiện, tỉ lệ nồng độ các chất tham gia, sản phẩm phản ứng; không phụ thuộc con đường chuyển hoá Biến thiên NLTD chuẩn ở điều kiện sinh học Go’: pH=7, 25oC G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO ThS. Phạm Hồng Hiếu 7Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 BIẾN THIÊN NLTD & K G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) Phản ứng đạt trạng thái cân bằng: G’=0  Go’ = –RTlnK’ K’: hằng số cân bằng phản ứng trong điều kiện sinh học (pH=7) R: hằng số khí lí tưởng, 1,987.10-3 Kcal/mol.độ T: nhiệt độ tuyệt đối, 298K (25oC) Go’: Kcal/mol  K’=10-Go’/1,36 ThS. Phạm Hồng Hiếu 8Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 5 BIẾN THIÊN NLTD & K K’=10-Go’/1,36 K’=1: Go’=0: không xảy ra trong điều kiện sinh học K’>1: Go’<0: phản ứng phát năng ThS. Phạm Hồng Hiếu 9Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 BIẾN THIÊN NLTD & K Phản ứng oxy hoá glucose: C6H12O6+ 6O2 = 6CO2 + 6H2O Go’=-686 Kcal/mol Thực tế glucose có thể tồn tại ngoài khí trời trong nhiều tháng vẫn không có hiện tượng gì xảy ra  G, G’ không cho ý niệm về vận tốc phản ứng, mà chỉ cho biết chiều phản ứng nếu xảy ra ThS. Phạm Hồng Hiếu 10Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 6 OXY HOÁ – KHỬ SINH HỌC ThS. Phạm Hồng Hiếu 11Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 PHẢN ỨNG OXY HOÁ – KHỬ Chất -e- khử +e- oxy hóa Phản ứng -e- oxy hóa +e- khử Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh) VD: Fe+3/Fe+2, H+/H, O/O-2, R-COOH/R- CHO… (ferri-/ferro-) ThS. Phạm Hồng Hiếu 12Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 7 THẾ NĂNG OXI HOÁ – KHỬ Phương trình Nernst: ][ ][ 0 ln kh oxh nF RTEE  n: số điện tử được vận chuyển F: hằng số Faraday = 23 Kcal/V.mol = 96500 C/mol ThS. Phạm Hồng Hiếu 13Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 THẾ NĂNG OXY HOÁ – KHỬ Trong điều kiện sinh học (pH=7, 25o C): ][ ][ 0 log06,0'' kh oxhEE  Eo là E khi: ][][ khoxh  ThS. Phạm Hồng Hiếu 14Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 8 Cặp oxyhóa-khử E0’ (volt) 2H+/H2 FAD/FADH NAD+/NADH,H+ FAD/FADH2 Fumarat/succinat Cytb Fe+3/Cytb Fe+2 Cytc Fe+3/Cytc Fe+2 ½ O2/O-2 -0.42 -0.36 -0.32 -0.12 +0.03 +0.08 +0.22 +0.82 ThS. Phạm Hồng Hiếu 15Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Chiều vận chuyển của điện tử e- Điện tử di chuyển: - Từ chất khử sang chất oxy hoá (trong cùng hệ thống oxy hóa-khử) - Hệ thống có thế năng oxy hoá khử thấp sang hệ thống có thế năng oxy hoá – khử cao (giữa 2 hệ thống oxy hóa-khử) ThS. Phạm Hồng Hiếu 16Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 9 Xét 2 hệ thống oxh-kh: A/AH2 và B/BH2 Nếu EA < EB thì: e- sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH2 qua chất oxy hóa B) AH2 + B  BH2 + A Nếu vì lý do nào đó BH2 bị tồn đọng thì phản ứng có thể đạt trạng thái cân bằng hoặc thậm chí theo chiều nghịch Chiều vận chuyển của điện tử e- ThS. Phạm Hồng Hiếu 17Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 VD: Xét 2 hệ thống: NAD+/NADH,H+ và FAD/FADH2 E0(A) = -0.32V; E0(B) = -0.06V Vậy trong điều kiện chuẩn (và thực tế trong điều kiện sinh lý của tế bào) e- đi từ NADH,H+ qua FAD NADH,H+ FADH2NAD+ FAD 2e - FADH2FAD NAD+NADH,H+ 2e- Hoặc ThS. Phạm Hồng Hiếu 18Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 10 Liên hệ giữa ∆G0’ và ∆E0’ Trong phản ứng oxh-kh, e- vận chuyển với ∆E > 0 do đó ∆G < 0, nên phản ứng luôn luôn kèm sự phát năng Năng lượng đó một phần sẽ được sử dụng ngay (tạo thân nhiệt, công cơ học, tổng hợp chất…), phần còn lại được tích trữ lại trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ các phản ứng phosphoryl hóa ' 0 ' 0 EnFG  ThS. Phạm Hồng Hiếu 19Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 OXIDOREDUCTASE Oxydase Dehydrogenase Hydroperoxydase Oxygenase ThS. Phạm Hồng Hiếu 20Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 11 OXYDASE Dùng oxy để gắn hydrogen, từ đó tách hydrogen ra khỏi cơ chất. Tạo sản phẩm là H20 hoặc H2O2 Oxydase chứa đồng: cytochrome oxydase Oxydase chứa flavoprotein (FMN, FAD): L-amino acid oxydase, xanthine oxydase, glucose oxydase (nấm) ThS. Phạm Hồng Hiếu 21Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 DEHYDROGENASE Chuyển H từ cơ chất này sang cơ chất khác trong cặp phản ứng oxy hoá khử. Không cần oxy (ví dụ: pha yếm khí của đường phân) Thành phần của chuỗi hô hấp tế bào: các cytochrome (trừ cytochrome oxidase) cũng được xem là dehydrogenase ThS. Phạm Hồng Hiếu 22Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 12 DEHYDROGENASE (Coenzyme) Nicotinamide: – NAD: Các con đường chuyển hoá oxi hoá: đường phân, chu trình acid citric, chuỗi hô hấp ty thể – NADP: Các quá trình tổng hợp khử: tổng hợp steroid và acid béo ngoài ty thể Riboflavin: vận chuyển electron trong hoặc đến chuỗi hô hấp tế bào ThS. Phạm Hồng Hiếu 23Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 HYDROPEROXIDASE Bảo vệ cơ thể khỏi peroxyde có hại  2 loại: – Peroxydase: khử hydrogen peroxide dùng nhiều chất nhận điện tử khác nhau (ascorbate, quinone, cytochrome C) – Catalase: dùng hydrogen peroxide làm chất nhận và cho điện tử (một chất nhận, một chất cho). Có vai trò phá huỷ H2O2 tạo thành từ phản ứng của oxydase ThS. Phạm Hồng Hiếu 24Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 13 ThS. Phạm Hồng Hiếu 25Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 OXIGENASE Thường tham gia phản ứng tổng hợp hay thoái hoá các chất hơn là tham gia cung cấp năng lượng cho tế bào Xúc tác gắn oxy vào cơ chất ThS. Phạm Hồng Hiếu 26Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 14 OXYGENASE  2 nhóm: – Dioxygenase (oxygenase thực, oxygen transferase): gắn 2 nguyên tử oxy vào cơ chất – Mono-oxygenase (oxydase chức năng hỗn hợp, hydroxylase): chỉ gắn 1 nguyên tử oxy vào cơ chất (tạo nhóm –OH), nguyên tử O kia tạo nước, và cần một chất cho điện tử • Hệ thống cytochrome P-450 monooxydase vi thể: hydroxyl hoá nhiều loại thuốc • Hệ thống cytochrome P-450 monooxydase ti thể: hydroxyl hoá các steroid ThS. Phạm Hồng Hiếu 27Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 SUPEROXIDE DISMUTASE O2– O2– 2H+ H2O2 O2+ + + Superoxide dimutase - Trong phản ứng này, superoxyde vừa là chất khử, vừa là chất oxy hoá. - Superoxide dismutase (SOD) bảo vệ cơ thể sinh vật hiếu khí chống lại tác hại của superoxide. - SOD có ở các khoang khác nhau trong tế bào: trong bào tương chứa Cu2+ hoặc Zn2+; trong ti thể chứa Mn2+  giống trong vi khuẩn  hỗ trợ giả thuyết ti thể là prokaryote cộng sinh với protoeukaryote. ThS. Phạm Hồng Hiếu 28Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 15 PHOSPHORYL HOÁ KHỬ PHOSPHORYL HOÁ ThS. Phạm Hồng Hiếu 29Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 R-H + HO-PO3H2  R-P + H2O Phosphorylase G>0 (thu Q) VD: Phản ứng khử phosphoryl: R-P + H2O  R-H + H3PO4 Phosphatase ATP G G - 6P ADP Hexokinase Glucokinase PHẢN ỨNG PHOSPHORYL HOÁ ThS. Phạm Hồng Hiếu 30Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 16 Phosphoryl hóa Khử phosphoryl Tạo liên kết phosphate Cắt đứt liên kết phosphate Thu năng (tích trữ năng lựơng). Do enzyme xúc tác với cơ chất là P vô cơ hoặc P hữu cơ Tạo P vô cơ tự do hay chuyển gốc phosphate từ chất hữu cơ phosphate sang chất khác ThS. Phạm Hồng Hiếu 31Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 NĂNG LƯỢNG CỦA LIÊN KẾT Năng lượng của liên kết là chênh lệch NLTD của hợp chất chứa liên kết này và hợp chất sau khi liên kết này bị cắt đứt. Phản ứng ATP + H2O  ADP + Pvc ADP + H2O  AMP + Pvc Kèm giảm NLTD 7,3 Kcal ở 25oC, pH=7  Liên kết ADP và Pvc, AMP và Pvc có NLTD là 7,3 Kcal. ThS. Phạm Hồng Hiếu 32Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 17 LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG Liên kết giàu năng lượng là liên kết có lG0’l > 7 Kcal/mol hoặc lG0l > 5Kcal/mol Biết rằng: G0’ = -nF E0’, ta có: E0’ = 7Kcal/2.23,06 = 0,152V Vậy, ở giai đoạn nào E0’ > 0,152V thì ở đó sẽ đủ năng lượng tạo ra 1 phân tử ATP từ ADP ThS. Phạm Hồng Hiếu 33Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Các loại liên kết phosphate Liên kết nghèo năng lượng Liên kết giàu năng lượng Năng lượng giải phóng  5 kcal/mol Năng lượng giải phóng  7 kcal/mol Ký hiệu - Ký hiệu:  Tương đối bền Tương đối không bền. P P ThS. Phạm Hồng Hiếu 34Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 18 LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG Nếu tính E0’ khi e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O2: E0’ = + 0,81- (- 0,32) = + 1,13 volt lG0’l = nFE0’ = 2 x 23,06 x 1,13 = 52 Kcal Tuy nhiên, năng lượng này không tích trữ trong một lần mà theo từng giai đoạn kế tiếp nhau, giai đoạn nào đủ tạo liên kết giàu năng lượng sẽ tạo ngay tại thời điểm đó VD: NAD FAD C0Q  Cytb  Cytc  Cyt(a+a3)  O2    ATP ATP ATP ThS. Phạm Hồng Hiếu 35Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG Loại liên kết 1.Pyrophosphat Phosphoanhydrid P – O ~ P Chất NTP ATP,GTP,UTP,… CTP… NDP ADP,GDP,CDP… VDP… ThS. Phạm Hồng Hiếu 36Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 19 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG 2. Acyl phosphat R – C ~ P ll O a. 1,3-diphosphoglyceric Aminoacyl-AMP R – C – CO ~ AMP l NH2 ThS. Phạm Hồng Hiếu 37Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG 3. Enol phosphat R - C - O ~ P ll CH l PEP (phosphoenolpyruvat) COOH l C - O ~ P ll CH2 ThS. Phạm Hồng Hiếu 38Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 20 4. Amidin R – C – NH ~ P ll NH Arginin~P Creatin~P (Phosphagen) NH ~ P l HN = C l N - CH2 - COOH l CH3 ThS. Phạm Hồng Hiếu 39Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 5. Thioester R - C ~ SC0A ll O COOH l CH2 l CH2 l C ~ SCoA ll O Succinyl CoA ThS. Phạm Hồng Hiếu 40Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 21 VAI TRÒ CỦA PHOSPHORYL HOÁ VÀ KHỬ PHOSPHORYL 1. Tích trữ năng lượng ADP + Pvc  ATP  Q (từ quang hợp hoặc các pứ oxh-kh) Ở mô: Creatin  Creatin ~ P ATP ADP ThS. Phạm Hồng Hiếu 41Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 2. Hoạt hóa các chất Glucose Glucose – 6 - phosphate CO2, H2O, Q Chất khác ATP ADP ThS. Phạm Hồng Hiếu 42Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 22 R – COOH R – CO - SCoA Lipid CO2,H2O,… ATP AMP + PP HS CoA Acid béo Acyl - CoA ThS. Phạm Hồng Hiếu 43Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 aa aa - ARNt Sinh tổng hợp protein ATP AMP + PP ARNt Aminoacyl - ARNt ThS. Phạm Hồng Hiếu 44Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 23 Glycogen phosphatase b không hoạt động Phosphatase a hoạt động 4ATP 4ADP ThS. Phạm Hồng Hiếu 45Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Glucose glucose – 6 – phosphate ATP ADP Pvc H2O Enzyme glucokinase enzyme glucose phophatase ThS. Phạm Hồng Hiếu 46Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 24 ATP + H2O  ADP + Pvc Q (t0, công dùng trực tiếp cho hoạt động cơ thể) Go < 0 Tỏa Q Quang hợp Oxh G, AB,AA Chu trình AC Vận chuyển e- Go > 0 Thu Q Hoạt hóa hấp thu tích cực luồng thần kinh điện năng ATP QQ ADP ThS. Phạm Hồng Hiếu 47Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 3. Vận chuyển năng lượng 4. Ức chế enzyme Glycogen synthase I (hoạt động) Glycogen synthase D (không hoạt động) ATP ADP phosphatase kinase ThS. Phạm Hồng Hiếu 48Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 25 Glucid Lipid Protein oxy hóa Năng lượng Thân nhiệt tích trữ Q Pvc + ADP ATP + H2O Q = 7,3 kcal/mol Công (co cơ, tổng hợp các chất) ThS. Phạm Hồng Hiếu 49Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9  Một số từ viết tắt: – Nicotilamid: vitamin PP – NMN: Nicotilamid mononucleotide – NAD: Nicotylamid adenin dinucleotide – NADP: Nicotylamid adenin dinucleotid phophate – FMN: Flavin mononucleotide – FAD: Flavin adenin dinucleotide – Cyt: hệ thống cytocrom gồm các enzyme vận chuyển điện tử, có Co.E chứa nhân protoporpyryl gắn ion sắt có thể biến đổi hóa trị làm Cyt có khả năng chuyển điện tử. Có nhiều loại Cyt (a, b, c, d…). Cyta3 và Cyta liên kết lại với nhau tạo thành phức Cyt.oxydase mang ion Fe và Cu cùng tham gia chuyển điện tử ThS. Phạm Hồng Hiếu 50Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 26 CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT Chuyển hóa trung gian bao gồm các phản ứng và quá trình hóa học xảy ra trong tế bào Đó là khâu quan trọng và phức tạp nhất của chuyển hóa các chất Gọi là chuyển hóa trung gian là vì các quá trình hóa học diễn ra qua nhiều khâu trung gian và nhiều chất trung gian Các chất này được gọi là chất chuyển hóa hay sản phẩm chuyển hóa ThS. Phạm Hồng Hiếu 51Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Đồng hóa (Anabolism)  Là quá trình biến đổi các đại phân tử hữu cơ có tính đặc hiệu theo nguồn gốc thức ăn thành các đại phân tử glucid hay acid nucleid có tính đặc hiệu của cơ thể Quá trình đồng hóa diễn ra theo ba bước: – Tiêu hóa – Hấp thu – Tổng hợp ThS. Phạm Hồng Hiếu 52Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 27 Tiêu hóa: Tinh bột, protein... Glucose, acid amin… enzyme thủy phân có trong dịch tiêu hóa ThS. Phạm Hồng Hiếu 53Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Hấp thu: Acidamin, glucose…(daï daày) Nieâm mạc ruột non Maùu Quá trình vật lý (sự khuyếch tán) Hóa học (sự phosphoryl hóa, sự vận chuyển tích cực qua màng tế bào) ThS. Phạm Hồng Hiếu 54Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 28 Hấp thu: Triglicerid Acid béo (Tế bào ruột non) Mạch bạch huyết OÁng ngực Tĩnh mạch dưới đòn Enzyme lipase ThS. Phạm Hồng Hiếu 55Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Tổng hợp Năng lượng thường do ATP cung cấp. Sản phẩm hấp thu trong máu Tế bào sử dụng để tổng hợp (protein, polysaccharide tạp…) Tế bào và mô chuyển thành dự trữ (glycogen, triglycerid…) Các họat động sống (acid nucleic, enzyme…) ThS. Phạm Hồng Hiếu 56Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 29 Dị hóa (Catabolism) Đại phân tử Các phân tử nhỏ hơn Dạng nhiệt khoảng 50% 50% được tích trữ dưới dạng ATP ADP + H3PO4 Tế bào sử dụng Q co duỗi cơ hay công thẩm thấu (vận chuyển tích cực) và các hoạt động khác ThS. Phạm Hồng Hiếu 57Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Glucid Lipid Protein Thoái hóa Năng lượng Nhiệt ADP + H3PO4 ATP + H2O Công Cơ học Hóa học Thẩm thấu ThS. Phạm Hồng Hiếu 58Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 30 PHẢN ỨNG LIÊN HỢP G + H3PO4 G0 = + 3.3 Kcal/mol G6P + H2O ATP + H2O G0 = - 7.3 Kcal/mol ADP + H3PO4 G + ATP G0 = - 4.0 Kcal/mol G6P + ADP Ghép lại: G G6P Cách viết: ATP ADP ThS. Phạm Hồng Hiếu 59Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 II. Các quá trình diễn ra trong TĐC và TĐNL 1. Sơ đồ tổng quát về chu trình TĐC trong sinh giới 2. Quá trình Quang hợp 3. Quá trình đường phân 4. Quá trình hô hấp 5. Sự biến đổi của acid pyruvic và Chu trình TCA 6. Sự chuyển hóa protein 7. Sự chuyển hóa lipid ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 60 09/02/2014 31 1. Sơ đồ tổng quát về chu trình TĐC trong sinh giới ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 61 Pyruvat Acetyl - CoA Chu trình Krebs Hô hấp tế bào Vận chuyển hydrogenADP + P ATP O2 NH3 UREA Protein Acid amin Glycogen Glucose Triglycerid Glycerol Acid béo I II III SƠ ĐỒ TÓM TẮC CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN CO2 H2O ThS. Phạm Hồng Hiếu 62Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 32 2. Quá trình Quang hợp ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 63 Sự chuyển hoá của glucid trong cơ thể sống Sự tổng hợp glucid – Quá trình quang hợp Sự phân giải các hợp chất polysaccharid Sự phân giải glucid – Quá trình hô hấp ThS. Phạm Hồng Hiếu 64Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 33 Sự tổng hợp glucid Quá trình quang hợp Pha sáng quang hợp Pha tối quang hợp – Chu trình Calvin - Benson ThS. Phạm Hồng Hiếu 65Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Vai trò của quang hợp ra làm ba mảng chính: Tổng hợp chất hữu cơ: thông qua quang hợp, cây xanh tạo ra nguồn chất hữu cơ là tinh bột là đường glucose Tích luỹ năng lượng: mỗi năm, cây xanh tích lũy một nguồn năng lượng khổng lồ Điều hoà không khí: giúp điều hoà lượng hơi nước, CO2 và O2 trong không khí, và hoà nhiệt độ không khí ThS. Phạm Hồng Hiếu 66Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Quá trình quang hợp 09/02/2014 34 Các giai đoạn chính của quá trình quang hợp :  Pha sáng: Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hoá năng lượng của ánh sáng đã được diệp lục hấp thu thành năng lượng của các liên kết hoá học trong ATP và NADPH  Pha tối: Pha tối (pha cố định CO2) diễn ra trong chất nền lục lạp, ATP và NADPH sinh ra trong các phản ứng sáng được sử dụng để khử carbon dioxid thành hidrate carbon ThS. Phạm Hồng Hiếu 67Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Quá trình quang hợp Cách thức tiến hành: Trong pha sáng diễn ra quá trình quang phân ly nước, diễn ra tại xoang của thylacoid theo sơ đồ phản ứng sau: 2H20 -> 4H+ + 4e- + 02 ThS. Phạm Hồng Hiếu 68Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 35 Các electron xuất hiện trong quá trình quang phân ly nước đền bù lại các electron của diệp lục a bị mất khi diệp lục này tham gia truyền electron cho các chất khác. Các proton đến khử NADP+ thành dạng khử (NADPH) Sản phẩm của pha sáng gồm có : ATP, NADPH và oxygen. ThS. Phạm Hồng Hiếu 69Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 ThS. Phạm Hồng Hiếu 70Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 36 ThS. Phạm Hồng Hiếu 71Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 ThS. Phạm Hồng Hiếu 72Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 37 ThS. Phạm Hồng Hiếu 73Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 CHU TRÌNH CALVIN Sự quang hợp ở thực vật xảy ra theo 2 quá trình: pha sáng và pha tối Chu trình Calvin do Malvin Calvin tìm ra thể hiện các phản ứng trong pha tối ThS. Phạm Hồng Hiếu 74Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 38 Chu trình này bao gồm 3 trạng thái: 1. Sự kết hợp CO2 dưới tác động của ribulose 1,5-bisphosphate để tạo thành 2 phân tử 3- phosphoglycerate. 2. Quá trình khử 3-phosphoglycerate để tạo thành đường hexose. 3. Sự tổng hợp ribulose 1,5-bisphosphate. ThS. Phạm Hồng Hiếu 75Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 ThS. Phạm Hồng Hiếu 76Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 39 ThS. Phạm Hồng Hiếu 77Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 Ribulose 1,5-bisphosphate được tổng hợp từ fructose 6-phosphate, glyceraldehyde 3- phosphate, và dihydroxyacetone phosphate bởi một chuỗi các phản ứng liên tục và phức tạp . 3 ATP và 2 NADPH được sử dụng cho quá trình chuyển hóa 1 phân tử CO2 thành hexose. Tinh bột trong lục lạp (chloroplasts) và sucrose trong tế bào chất (cytosol) là nguồn carbon dự trữ chính của thực vật. ThS. Phạm Hồng Hiếu 78Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 09/02/2014 40 ThS. Phạm Hồng Hiếu 79Hóa Sinh Đại Cư