HÓA SINH HỌC (BÀI 2)

CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA
TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG (P2)
(Chemotrophic Energy Metabolism)

Cấu trúc và chức năng các phân tử sinh học
(Structure & Function of Biomolecules)
Hô hấp tế bào
(Cellular Respiration)
Oxy hóa hoàn toàn glucose thành ATP.

Khoảng ~40% năng lượng dự trữ trong glucose được biến đổi thành ATP.
Hô hấp tế bào
(Cellular Respiration)
glycolysis
Oxy hóa Pyruvate
Quá trình decacboxy hóa oxy hóa pyruvate được xúc tác bởi enzym pyruvate dehydrogenase (PDH).
Acetyl CoA
Liên kết ester với lưu huỳnh (S) được hình thành do sự gắn nhóm acetyl vào CoA là ít bền vững hơn liên kết ester; do đó, sự thủy phân liên kết này là quá trình tỏa nhiệt.
thioester bond
Chu trình Kreb
Còn gọi là chu trình Citric Acid hoặc chu trình Tricarboxylic Acid (TCA)
Chu trình có 8 giai đoạn
Phương trình tổng quát:
Acetyl CoA + 3 H2O + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi
2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + CoASH + ATP + H2O
Chu trình Krebs: Giai đoạn 1
Enzym Citrate synthase xúc tác gắn acetyl CoA và oxaloacetate để hình thành citrate.
(OAA)
Chu trình Krebs: Giai đoạn 2
Aconitase chuyển 3˚ alcohol citrate thành 2˚ alcohol isocitrate tạo điều kiện thuận lợi cho sự oxy hóa nhóm hydroxyl ở giai đoạn kế tiếp.
Chu trình Krebs: Giai đoạn 3
Quá trình decacboxy hóa oxy hóa isocitrate được xúc tác bởi enzym isocitrate dehydrogenase.

a-ketoglutarate có thể được sử dụng để tổng hợp amino acids.
Chu trình Krebs: Giai đoạn 4
Enzym α -ketoglutarate dehydrogenase xúc tác quá trình decacboxy hóa oxy hóa α-ketoglutarate
Succinyl-CoA có liên kết thioester năng lượng cao.
Chu trình Krebs: Giai đoạn 5
Succinyl-CoA synthetase (succinyl thiokinase) xúc tác hình thành succinate từ succinyl-CoA.

Ở động vật, năng lượng từ sự thủy phân liên kết thioester được sử dụng để tạo GTP.
GTP chuyển nhóm Pi cho ADP để hình thành ATP (Photphoryl hóa cơ chất)
Chu trình Krebs: Giai đoạn 6
Succinate dehydrogenase xúc tác hình thành fumarate từ succinate.

Hình thành liên kết C=C mất nhiều năng lượng hơn C=O; do đó, không đủ năng lượng để tạo ra NAD+.
Succinate Dehydrogenase
Succinate dehydrogenase nằm ở màng trong ty thể.

Tất cả các enzym khác của chu trình Kreb nằm ở nội chất (matrix.)
*Succinate dehydrogenase
*
Chu trình Kreb: Giai đoạn 7
Hydrat hóa fumarate để hình thành malate được xúc tác bởi enzym fumarate hydratase.
Chu trình Kreb: Giai đoạn 8
Quá trình oxy hóa malate để hình thành oxaloacetate được xúc tác bởi enzym malate dehydrogenase.

OAA được sử dụng để bắt đầu chu trình kế tiếp.
Figure 4-16
pyruvate
Sản phẩm của chu trình Kreb
Từ một phân tử glucose

6 CO2 (2 from bridge rxn.)

8 NADH + H+ (2 from bridge rxn.)

2 FADH2
Điều hòa PDH
Được điều hòa bởi sự biến đổi đồng hóa trị tương tự như các tác nhân kích thích (allosteric effectors).
ATP acetyl-CoA NADH
AMP CoASH NAD+
 [ATP] in mitochondria
Điều hòa chu trình Kreb
Inhibited by
Malate dehydrogenase
Chu trình Kreb có tính hai mặt
Gồm cả hai PƯ dị hóa và đồng hóa.
Dị hóa
Năng lượng từ oxy hóa acetyl CoA được dự trữ trong các coenzym khử.
Đồng hóa
Hàng loạt các hợp chất trung gian tham gia vào nhiều con đường tổng hợp sinh học.
Chu trình Kreb có tính hai mặt
Dị hóa: Năng lượng từ quá trình phân giải protein
Đồng hóa : Sinh tổng hợp Amino acid




Rối loạn chuyển hóa Protein
Suy dinh dưỡng (Kwashiorkor)
Bệnh lý xuất hiện khi các a.a không được tổng hợp từ chu trình này”
Xuất hiện khi trẻ em không hấp thu đầy đủ sau khi cai sữa.
Suy nhược cơ thể (Marasmus)
Hao mòn chung; teo cơ và mô da
Chu trình Kreb có tính hai mặt
Quá trình dị hóa

Mỡ có thể xem là nguồn năng lượng .

Tạo ra 106 ATP từ palmitoyl- CoA (16 C) qua b-oxidation
Chu trình Kreb có tính hai mặt
Đồng hóa

Sinh tổng hợp acid béo và cholesterol.

Citrate + ATP + CoA Acetyl CoA + OAA + ADP + Pi
Fatty acid biosynthesis
Tóm lại
Một phân tử glucose tạo ra:

6 CO2

4 ATP

10 NADH + H+

2 FADH2