Mối liên quan giữa chu trình Krebs và chuỗi hô hấp mô bào

HÓA SINH ĐỘNG VẬT
NHÓM 3- CNTY
Chu trình Krebs-
mối liên quan giữa chu trình Krebs
và chuỗi hô hấp mô bào
ĐẶT VẤN ĐỀ:
Đối với con người chúng ta nói riêng và sinh vật nói chung thì chu trình Krebs và chuỗi hô hấp mô bào gắn liền với sự sống. Chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật. Chúng ta sẽ đi tìm hiểu về chu trình Krebs, chuỗi hô hấp mô bào cũng như mối liên hệ giữa chúng sau đây:
I. Chu trình Krebs
IV. Hô hấp mô bào
V. Mối liên quan giữa chu trình Krebs và hô hấp mô bào
1. Khái niệm
2. Sơ đồ chu trình Krebs
3. Các giai đoạn
III. Ý nghĩa chu trình Krebs
II. Cơ chế điều hòa chu trình Krebs
1. Khái niệm
-Là một chuỗi các phản ứng hóa học xúc tác bởi enzym. Có vai trò quan trọng bậc nhất trong mọi tế bào sống có dùng oxy trong hô hấp tế bào.
-Là một chuỗi các phản ứng xảy ra trong ty thể và kết quả trong sự hình thành ATP và phân tử khác để trải qua phản ứng hơn nữa để tạo thành nhiều ATP.

I. Chu trình Krebs
2. Sơ đồ chu trình Krebs
3. Các giai đoạn
Giai đoạn 1:
- Ngưng tụ AcetylCoA và Oxaloacetat ( là phản ứng 1 chiều )
- Phản ứng ngưng tụ Acetyl CoA (2C) với Oxaloacetat (4C) loại ra một phân tử CoA để tạo thành acid Citric nhờ xúc tác của enzym Citrat synthetase
Giai đoạn 2:
-Đồng phân hoá Citrat thành IsoCitrat, xúc tác là enzym Aconitat

-2 giai đoạn
+Loại nước tạo CisAconitat
+Hợp nước tạo IsoCitrat
Giai đoạn 3:
- Khử carboxyl IsoCitrat tạo α-Ketoglutarat , xúc tác là isocitrate dehydrogenase của ty thể có CoE là NAD+
- Gồm 2 giai đoạn

+Khử Hydrogen tạo thành Oxalosuccinate
+Khử Carboxyl tạo α-Ketoglutarate
Giai đoạn 4:
- Khử Carboxyl α-Ketogutarate tạo thành Succinyl-CoA (là phản ứng 1 chiều), và nhả ra CO2 nhờ xúc tác bởi phức hợp đa enzym gọi là α-Ketoglutarate dehydrogenase có 5 CoE khử là TPP, acid Lipoic, CoA, FAD và NAD+ , phức hợp đa enzym gồm α-Ketoglutarat dehydrogenase , trans-Succinylase , Dihydro Lipoy Dehydrogenase
2
Giai đoạn 5:
- Biến đổi Succinyl-CoA thành Succinate, xúc tác là enzym Succinate thiokinase, năng lượng tạo ra trong phản ứng cung cấp cho ADP tạo 1 ATP
Giai đoạn 6:
- Khử hydro của Succinat thành Fumalat , dưới tác dụng của Succinat dehydrogenase có CoE là FAD.
Giai đoạn 7:
- Hợp nước vào liên kết đôi của Fumalate tạo thành Malate, xúc tác là enzym fumarase
Giai đoạn 8:
- Oxy hoá Malate thành Oxaloacetate xúc tác bởi enzym Malat dehydrogenase có CoE là NAD+ , phản ứng này đóng vòng krebs và phân tử Oxaloacetat mới hình thành tiếp tục ngưng tụ với một phân tử AcetylCoA khác để bắt đầu một vòng phản ứng mới.
10/23/12
Tổng kết
Sau 1 chu trình Krebs, có 2 phân tử CO2 và 4 phân tử H+ bị tách loại
- Đã sử dụng 2 phân tử H2O (bước 1 và 7)
II. Cơ chế điều hòa chu trình Krebs
Điều hòa ức chế bởi 4 enzym dị lập thể : pyruvatdehydrogenase, α-ketoglutaratedehydrogenase, isocitratdehydrogenase, citrate synthetase.
(Enzyme dị lập thể là enzyme ngoài trung tâm hoạt động của enzyme còn có khu dị lập thể gắn với các chất dị lập thể hoặc các chất hoạt hóa)
- Cơ chế ức chế dị lập thể: chất tác dụng được gọi là chất ức chế dị lập thể.
Cơ chế dị lập thể đóng vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa
E1 E2 E3 E4 ........... En
A ---> B ---> C ---> D --->. . . . . . Z
Cơ chế ức chế dị lập thể (Feed back inhibition)
Khi Z quá nhu cầu cơ thể quay lại ức chế E1
PYRUVATE
ACETYL-CoA
▲ ATP, Acetyl,NADH, Acid béo
∆ AMP, CoA, NAD+, Ca2+
▲ NADH, Succinyl-CoA, Citrate, ATP
∆ ADP
▲ ATP
∆ ADP, Ca2+
▲Succinyl-CoA
∆ Ca2+
Pyruvate
dehydrogenase
Citrate
synthetase
IsoCitrate
dehydrogenase
ketoglutarate
dehydrogenase
Cơ chế điều hòa chu trình Krebs
III. Ý nghĩa chu trình Krebs
a) Về mặt năng lượng

- Từ 1 acetyl-coA : 3 NADH + 1 FADH2 + 1 GTP(=1ATP)
FADH2 và NADH sẽ tiếp tục đi vào chuỗi hô hấp mô bào
để giải phóng năng lượng cho quá trình tổng hợp ATP tại
đây. Vì vậy về mặt năng lượng trong giai đoạn đường phân hình thành 2 NADH tương đương 6 ATP+1 ATP=8ATP.
10/23/12
a) Về mặt năng lượng
- Trong chu trình Krebs: 3 NADH tương đương 9ATP+1FADH2(=2ATP)+1 GTP(=1ATP)=12ATP
- Quá trình chuyển hóa 2 phân tử Pyruvate đều được oxy hóa để hình thành 6 CO2 thông qua sự xúc tác của phức hợp Pyruvate dehydrogenase và chu trình Krebs và dòng điện tử được vận chuyển với O2 thông qua quá trình phosphoryl hóa OXH lượng ATP được hình thành khoảng 38 ATP/ 1 glucose.
b) Cung cấp sản phẩm trung gian
Là nơi cung cấp các sản phẩm trung gian chuyển hoá cần thiết cho cơ thể như:
α-Ketoglutarate, oxaloacetate- tổng hợp aspartate và glutamic
SuccinylCoA là trung tâm tổng hợp vòng phosphoryl của nhân hem là chất vận chuyển điện tử.
Citrat giữ vai trò chuyển Acetyl CoA từ trong thể ty ra tế bào chất để tổng hợp Acid béo.
=> Do đó chu trình Krebs trở thành vị trí trung tâm điều hoà các chất trong cơ thể.
IV. Chuỗi hô hâp mô bào
1) Khái niệm
-Hô hấp: Là quá trình trao đổi khí liên tục giữa cơ thể với
môi trường. Bản chất của hô hấp là quá trình oxy hóa sinh
học:
Chất hữu cơ + O2 => CO2 + H2O + năng lượng
Hô hấp mô bào: là chuỗi các phản ứng oxy hóa khử xảy ra trong tế bào được xúc tác bởi một hệ thống enzyme liên hoàn, nhằm khai thác năng lượng từ các hợp chất hữu cơ theo một quá trình nghiêm ngặt chặt chẽ.
Hô hấp mô bào diễn ra màng trong ti thể tế bào
2. Các enzyme chuỗi hô hấp:
+ SH2-NAD-FAD-Q Cytocrom b,c2, c, a, a3 ½ OO
2
2
_
H O
2
2 H
+
-Dehydrogenase có CoE NAD và NADP
+
+
NAD +2e + 2H => NADH + H
NADP + 2e + 2H => NADPH + H
- Các flavoprotein: có FMN, FAD
- Ubiquinone (Q)
Cytochrome: các phân tử protein có nhóm ghép heme. Các loại cytochrom khác nhau về phổ hấp ánh sáng
Sắt –sulfur-protein( Fe-S-protein) vận chuyển e
+ Cấu trúc trung tâm Fe-S khác nhau:
 1 nguyên tử sắt liên kết với 4 Cys
 2 hoặc 4 nguyên tử liên kết 4 Cys
- Phức hợp II: Succinate Ubiquinone reductase : Xúc tác vận chuyển e từ succinate Ubiquinone
Phức hợp III: UbiquinoneCytochrome c reductase: xúc tác vận chuyển e từ Ubiquinone đến Cytochrome c và vận chuyển H từ chất nền ti thể đến khoảng giữa 2 lớp màng
- Phức hợp IV: Cytocrom oxydase
Vận chuyển e từ cytocrom c qua quá trình oxi hóa khử  nước
Từ cyt c => cyt a =>a 1/2 O2
3
2
 NADH+11H + ½ O  NAD + 10H
+
N
2
+
+
P
●Các hợp chất mang e hoạt động theo phức hợp mutienzym
Phức hợp I: NADH_ Ubiquinone redutase: chuyển 2e và 2H từ NADH+H đến UbiquinoneUbiquinone_H
+ Chuyển 4H từ chất nền vào khoảng giữa 2 lớp màng
2
3NADH+ H --------------------------> 9 ATP
1 FADH -------------------------> 2 ATP
Chu trình Krebs 1 ATP
Tổng cộng tạo ra 12 ATP
V. Sự liên hệ giữa chu trình Krebs
và chuỗi hô hấp mô bào:
-Acetyl-CoA là sản phẩm của 3 con đường nhưng con đường chu trình Krebs là con đường duy nhất oxi hóa triệt để Acetyl CoA  CO + H O.
-Chuỗi hô hấp mô bào ngưng hoạt động thì chu trình Krebs vẫn hoạt động vì còn nhiều con đường khác tổng hợp nên chất trung gian cho chu trình Krebs.
2
2
- Chu trình Krebs chỉ trực tiếp tạo ra 1 ATP trong giai đoạn chuyển succinyl CoA thành succinate, 4 bước oxi hóa của chu trình cung cấp dòng điện tử đi vào chuỗi hô hấp dưới dạng NADH và FADH
2
- Succinate dehydrogenase có 3 trung tâm sắt sulfur khác nhau, điện tử được truyền từ succinate sang FAD và các trung tâm sắt sulfur trước khi đi vào chuỗi vận chuyển điện tử ở màng trong của ty thể. Trong quá trình vận chuyển của dòng điện tử từ succinate được vận chuyển bởi các chất vận chuyển điện tử đến chất nhận điện tử cuối cùng là Oxy.
+ Cơ chất (S) → NADH + NAD+ → Flavoprotein → CoQ → Fe-S-P → Cytochrome → O2
- NADH và FADH2 cả hai chất này sẽ chuyển điện tử đến chuỗi dẫn truyền điện tử để tổng hợp ATP thông qua sự phosphoryl hóa oxi hóa.
- Phức hợp II trong chuỗi hô hấp mô bào được đề cập đến trong chu trình Krebs dưới tên gọi của enzyme Succinate dehydrogenase là một enzyme duy nhất gắn với màng trong chu trình Krebs. Ubiquenone (CoE) là chất nhận điện tử cuối cùng trong các phản ứn được xúc tác bởi phức hợp II. Vậy succinate làm cầu nối trung gian để truyền điện tử từ FAD sang chuỗi hô hấp mô bào.
Cảm ơn quý thầy cô cùng các bạn đã lắng nghe bài thuyết trình của nhóm trong ngày hôm nay!