NANG LUONG SINH HOC 08

PHOSPHORYL HÓA

Người thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thảo
Người hướng dẫn: TS. Võ Văn Toàn
Lớp: Cao học sinh K12
- Nhờ ATP và dưới xúc tác của creatinkinase (ở động vật có vú) hay argininkinase, ty thể của tế bào cơ có khả năng tạo thành các liên kết giàu năng lượng thích hợp.
Creatin + ATP Creatinphosphat + ADP

- Trong những trường hợp thiếu oxy và glycolyse không tạo thành ATP ở cơ, khi đó nhờ adenylatkinase - enzym vận chuyển phosphat trong cơ - có chức năng ngược với nucleosidmonophosphatkinase, xúc tác phản ứng cung cấp ATP có thể diễn ra theo phương trình dưới đây:
2ADP ATP + AMP
1- Photphoryl hóa
- Trong quá trình trao đổi hydratcacbon thì Glucose-6-photphat là chất then chốt nhất. Con đường phosphoryl hóa tạo thành glucose-6-photphat :
Glucose + ATP  glucose-6-photphat + ADP
=> phản ứng không thuận nghịch
- Trên cơ sở khác nhau về mức năng lượng tự do giữa các liên kết pyrophosphat trong ATP với liên kết esterphosphat trong glucose-6-phosphat mà phương trình phản ứng tiếp tục tạo thành glucose-6-phosphat (sơ đồ bên)
1- Photphoryl hóa
Glucose-6-Photphat có thể tham gia vào các quá trình trao đổi hydrocarbon khác nhau:
1- Photphoryl hóa
Quang hợp ở cây xanh
Diệp lục hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời
Năng lượng được dự trữ trong các phân tử sắc tố dưới dạng năng lượng kích thích và tiếp theo là sự di trú năng lượng vào trong trung tâm phản ứng, là một phân tử diệp lục đặc biệt.
e–
Phân tử diệp lục ở trung tâm phản ứng này, sau khi nhận năng lượng sẽ trở nên bị kích thích và trở thành chất cho điện tử, nhường điện tử cho chất nhận electron đầu tiên tham gia vào quá trình quang phosphoryl hóa.
Tuy nhiên, tùy theo diệp lục ở trung tâm phản ứng khác nhau mà quá trình vận chuyển điện tử có thể đi theo con đường quang phosphoryl hóa vòng hay không vòng.
Quang Phosphoryl hóa vòng
(Cyclic Photophosphorylation)
E
P700
1O Electron acceptor
Ferredoxin (Fd)
(E0 = O,43V)
Plastoquinone (PQ)
(E0 = 0,06V)
Plastocyanin
(E0 = O,365V)
hn
Cytochrome b/f
Photosystem I
2e-
2e-
2e-
2e-
2e-+2H+
- 0,6
+ 0,43
nADP + nP nATP + nH2O
 
Enzym
Các phân tử diệp lục, khi hấp thu lượng tử ánh sáng chuyển thành trạng thái kích thích. Ở trạng thái kích thích dưới tác dụng của ánh sáng tiếp tục chlorophyl trở thành chất cho điện tử. Chất nhận điện tử đầu tiên trong chuỗi phosphoryl hóa là protein –ferredoxin có chứa sắt. Khi nhận điện tử thì ferredoxin chuyển thành trạng thái khử:
Ferredoxin-Fe +e- → Ferredoxin-Fe.
có thế năng l à E0=-0,435volt
2+
3+
Vì là chất khử mạnh, nên ferredoxin-Fe2+ chuyển điện tử cho chất vận chuyển trung gian tiếp theo là cytochrom b6, có thế năng là :
E0 =-0,060volt và khử cytochrom này. Từ cytochrom b6, lại được chuyển điện tử cho cytochrom f, có thế năng là E0 =+ 0,365volt, cuối cùng điện tử quay trở lại chlorophyl
Trong quá trình vận chuyển điện tử, có sự tham gia của các hệ thống enzyme đặc hiệu, nên hình thành các liên kết phosphoryl giàu năng lượng ATP mà không có tham gia của bất kỳ một chất cho hay chất nhận điện tử nào khác.
Đó là nét đặc trưng của quá trình phosphoryl hóa vòng và có thể trình bày theo phương trình tổng quát:
nADP +n P→ n ATP +n H2O
Quá trình phosphoryl hóa vòng không đủ thỏa mãn năng lượng để khử CO2 cho nên trong quang hợp còn có thể có quá trình khác bổ sung, đó là qúa trình phosphoryl hóa không vòng để cung cấp ATP và NADPH cho đồng hóa CO2
Quang Phosphoryl hóa không vòng
(Noncyclic Photophosphorylation)
H2O + ADP + P +2NADP+ ATP +2NADPH + ½ O2
Enzym
Quang phosphoryl hóa không có tính chu kỳ:
Con đường không vòng ( vòng hở hay vòng không khép kín) thực hiện bởi hệ sắc tố sóng ngắn và cả sóng dài, bao gồm clorophin a có cực đại hấp thụ ở bước sóng λ< 680nm và các sắc tố phụ khác

P680 là trung tâm phản ứng của phản ứng sáng II. Chất nhận điện tử đầu tiên của PSII là C550(một chất cho đến nay cũng chưa xác định chắc chắn).
Thành phần của chu trình truyền điện tử ở đây là plastoquinon, plastoxyanin, xitocrom f rồi đến P700 của PSI mà không trở về P680 để khép kín chu trình. Điện tử bù lại cho P680 được lấy từ H2O qua quá trình quang phân ly nước để giải phóng O2 và e, cũng như H

Vì vậy, kết quả của chu trình truyền điện tử không vòng này là sự hình thành không những ATP mà còn giải phóng O2 và hình thành sản phẩm khử NADPH2.
+
Các sản phẩm của quá trình quang phosphoryl hóa không vòng là ATP, NADPH và oxy, do đó có thể viết phương trình tổng quát như sau:
2H2O+ 2ADP + 2 P + 2NADP+→ 2ATP + 2NADPH +O2.
Hiệu quả năng lượng của quá trình
Quá trình Quang Phosphoryl hóa vòng:
Trong quá trình này cứ trung bình 4 photon ánh sáng đỏ thì vận chuyển được 4 điện tử và tạo được từ 2 đến 4 ATP (1 ATP =9kcal). Một photon ánh sáng đỏ có năng lượng là 42 Kcal, hiệu suất năng lượng tối đa có thể có của quá trình này là:
(9x4/42x4)x100% = 22%

Hiệu quả năng lượng của quang phosphoryl hóa không vòng cao hơn so với quang phosphoryl hóa vòng

2. Quá trình quang phosphoryl hóa không vòng:
Kết quả của quá trình quang Phosphoryl hóa không vòng là một phần quang năng bị biến đổi được dùng vào việc tạo thành ATP, phần còn lại được dùng để tạo NADPH-H (=52 Kcal) và giải phóng O2.
Tỷ lệ foton: điện tử: NADPH-H:ATP là 4:2:1:1. Như vậy hiệu suất năng lượng của quá trình này là:
[(52+9)/168]x 100% = 36%.
Sự khác nhau giữa hai quá trình quang Phosphoryl hóa

1. Quang Phosphoryl hóa vòng (Cyclic photophosphorylation)
Điện tử được vận chuyển quay vòng (e- run in a cycle)
Phosphoryl hóa ADP thành ATP bằng con đường hóa thẩm thấu. (photophosphorylation of ADP to make ATP) by chemiosmosis
Không tạo thành carbonhydrat (No carbohydrate made)
Chỉ sử dụng P700. (Uses only P700)
2. Quang phosphoryl hóa không vòng
(Noncyclic photophosphorylation)
Điện tử được chuyển hóa từ sự phân ly nước. (e- derived from splitting of water)
Giải phóng ra Oxy phân tử (Releases molecular oxygen)
Tạo ATP. (Makes ATP)
Tạo Carbonhydrat là NADPH (chất nhận e cuối cùng) để tham gia vào chu trình Calvin. (Makes carbohydrate b/c NADPH (terminal e- acceptor) passes to the Calvin Cycle)
Sử dụng P700 và P680. (Uses P700 and P680)