6/1/2014 Chương 2: TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG I Giới thiệu trao đổi chất Khái niệm: - Là q trình lấy thức ăn để chuyển hóa chất thành chất sử dụng cho thể thải chất cặn bã - Gồm nhiều khâu chuyển hóa trung gian: đồng hóa dị hóa  I Giới thiệu trao đổi chất II Các trình diễn TĐC TĐNL  Đồng hóa (Anabolism)   Tiêu hóa: Là trình biến đổi đại phân tử hữu có tính đặc hiệu theo nguồn gốc thức ăn thành đại phân tử glucid hay acid nucleid có tính đặc hiệu thể Q trình đồng hóa diễn theo ba bước: ◦ Tiêu hóa ◦ Hấp thu ◦ Tổng hợp Tinh bột, protein enzyme thủy phân có dịch tiêu hóa Glucose, acid amin… Hấp thu: Hấp thu: Enzyme lipase Acid béo Hóa học (sự phosphoryl hóa, vận chuyển tích cực qua màng tế bào) Acidamin, glucose…(dạ dầy) Niêm mạc ruột non Triglicerid Máu (Tế bào ruột non) Mạch bạch huyết Ống ngực Tĩnh mạch đòn Q trình vật lý (sự khuyếch tán) 6/1/2014 Dị hóa (Catabolism) Tổng hợp Sản phẩm hấp thu máu Năng lượng thường ATP cung cấp Đại phân tử Dạng nhiệt khoảng 50% Tế bào sử dụng để tổng hợp (protein, polysaccharide tạp…) 50% tích trữ dạng ATP Tế bào mô chuyển thành dự trữ (glycogen, triglycerid…) Các họat động sống (acid nucleic, enzyme…) Các phân tử nhỏ ADP + H3PO4 Tế bào sử dụng Q co duỗi hay cơng thẩm thấu (vận chuyển tích cực) hoạt động khác Glucid Lipid Protein Sự trao đổi lượng Thối hóa Năng lượng Nhiệt ATP + H2O Cơng ADP + H3PO4 Cơ học Hóa học Thẩm thấu  Glucid, lipid, protein bị oxy hóa thể  Lipid, glucid →CO2 , H2O  Protein → CO2 , H2O, NH3 Ý nghĩa trình oxy hóa chất dinh dưỡng: - Cung cấp lượng cho hoạt động sống - Cung cấp nguyên liệu cho phản ứng tổng hợp Sự trao đổi lượng   10 NĂNG LƯỢNG TỰ DO Năng lượng sinh học nhiệt động  Liên kết cao vai trò ATP q trình trao đổi lượng   11 Enthalpy (H): nội năng, lượng toàn phần Năng lượng tự (G): lượng có khả biến thành cơng có ích  G 0: Phản ứng thu  Không thể xảy tự phát  G = 0: Phản ứng không thu không phát 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)  13 BIẾN THIÊN NLTD & K BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO     14 G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) Phản ứng đạt trạng thái cân bằng: G’=0  Go’ = –RTlnK’  K’: số cân phản ứng điều kiện sinh học (pH=7)  R: 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 G = Go + RTln([B]/[A]) Go: biến thiên lượng tự chuẩn: 25 oC, pH = 0, [A]=[B]=1 mol/l G phụ thuộc chất , điều kiện, tỉ lệ nồng độ chất tham gia, sản phẩm phản ứng; không phụ thuộc đường chuyển hoá Biến thiên NLTD chuẩn điều kiện sinh học Go’: pH=7, 25oC G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) 15 BIẾN THIÊN NLTD & K BIẾN THIÊN NLTD & K Phản ứng oxy hoá glucose: C6H12O6+ 6O2 = 6CO2 + 6H2O Go’=-686 Kcal/mol K’=10-Go’/1,36   16 K’=1: Go’=0: không xảy điều kiện sinh học Thực tế glucose tồn ngồi khí trời nhiều tháng khơng có tượng xảy  G, G’ không cho ý niệm vận tốc phản ứng, mà cho biết chiều phản ứng xảy K’>1: Go’ ∆G < 0, nên phản ứng ln ln kèm phát Trong 2e- NADH,H+ FAD Năng lượng phần sử dụng (tạo thân nhiệt, cơng học, tổng hợp chất…), phần lại tích trữ lại liên kết giàu lượng (~) nhờ phản ứng phosphoryl hóa FADH2 NAD+ 2e- NADH,H+ Hoặc FAD NAD+ FADH2 25 26 PHẢN ỨNG PHOSPHORYL HOÁ R-H + HO-PO3H2  R-P + H2O Phosphorylase G>0 (thu Q) VD: ATP G Phosphoryl hóa ADP Hexokinase Glucokinase G - 6P Khử phosphoryl Tạo liên kết phosphate Cắt đứt liên kết phosphate Thu (tích trữ lựơng) Do enzyme xúc tác với chất P vô P hữu Tạo P vô tự hay chuyển gốc phosphate từ chất hữu phosphate sang chất khác Phản ứng khử phosphoryl: R-P + H2O  R-H + H3PO4 Phosphatase 27 NĂNG LƯỢNG CỦA LIÊN KẾT  Năng lượng liên kết chênh lệch NLTD hợp chất chứa liên kết hợp chất sau liên kết bị cắt đứt  Phản ứng 28 LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG Liên kết giàu lượng liên kết có lG0’l > Kcal/mol lG0l > 5Kcal/mol Biết rằng: G0’ = -nF E0’, ta có: E0’ = 7Kcal/2.23,06 = 0,152V Vậy, giai đoạn E0’ > 0,152V đủ lượng tạo phân tử ATP từ ADP ATP + H2O  ADP + Pvc ADP + H2O  AMP + Pvc Kèm giảm NLTD 7,3 Kcal 25oC, pH=7  Liên kết ADP Pvc, AMP Pvc có NLTD 7,3 Kcal 29 30 6/1/2014 Các loại liên kết phosphate LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG Nếu tính E0’ e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O2: E0’ = + 0,81- (- 0,32) = + 1,13 volt lG0’l = nFE0’ = x 23,06 x 1,13 = 52 Kcal Liên kết nghèo lượng Liên kết giàu lượng Năng lượng giải phóng  kcal/mol Ký hiệu - P Tương đối bền Năng lượng giải phóng  kcal/mol Ký hiệu:  P Tương đối không bền Tuy nhiên, lượng không tích trữ lần mà theo giai đoạn nhau, giai đoạn đủ tạo liên kết giàu lượng tạo thời điểm VD: NAD FAD C0Q  Cytb  Cytc  Cyt(a+a3)  O2    ATP ATP ATP 31 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG Loại liên kết 1.Pyrophosphat Phosphoanhydrid P–O~P 32 Acyl phosphat R–C~P ll O Chất NTP ATP, GTP, UTP,… CTP… NDP ADP, GDP, CDP… VDP… a 1,3-diphosphoglyceric Aminoacyl-AMP R – C – CO ~ AMP l NH2 33 34 CÁC CHẤT “GIÀU” NĂNG LƯỢNG Amidin Enol phosphat R-C-O~P ll CH l R – C – NH ~ P ll NH PEP (phosphoenolpyruvat) COOH l C-O~P ll CH2 35 Arginin~P Creatin~P (Phosphagen) NH ~ P l HN = C l N - CH2 - COOH l CH3 36 6/1/2014 Thioester R - C ~ SC0A ll O VAI TRÒ CỦA PHOSPHORYL HOÁ & KHỬ PHOSPHORYL COOH l CH2 l CH2 Tích trữ lượng ADP + Pvc  ATP  Q (từ quang hợp pứ oxh-kh) Ở mô: Creatin  Creatin ~ P l C ~ SCoA ll ATP O Succinyl CoA ADP 37 38 Hoạt hóa chất ATP ATP ADP Glucose – phosphate Glucose CO2, H2O, Q Chất khác AMP + PP R – COOH R – CO - SCoA HS CoA Acid béo Acyl - CoA 39 aa - ARNt aa ARNt 4ATP Glycogen phosphatase b không hoạt động Sinh tổng hợp protein CO2,H2O,… 40 AMP + PP ATP Lipid 4ADP Phosphatase a hoạt động Aminoacyl - ARNt 41 42 6/1/2014 Vận chuyển lượng Enzyme glucokinase ADP ATP enzyme glucose phophatase Go < Tỏa Q Quang hợp Oxh G, AB,AA Chu trình AC Vận chuyển e- glucose – – phosphate Glucose Pvc ATP + H2O  ADP + Pvc Q (t0, công dùng trực tiếp cho hoạt động thể) H2O ATP Go > Thu Q Hoạt hóa hấp thu tích cực luồng thần kinh Q điện Q ADP 43 44 Glucid Lipid Protein Ức chế enzyme phosphatase Glycogen synthase I Glycogen synthase D kinase (hoạt động) (không hoạt động) ADP ATP oxy hóa Năng lượng Thân nhiệt tích trữ Q ATP + H2O Pvc + ADP Q = 7,3 kcal/mol Công (co cơ, tổng hợp chất) 45  46 PHẢN ỨNG LIÊN HỢP 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 enzyme vận chuyển điện tử, có Co.E chứa nhân protoporpyryl gắn ion sắt biến đổi hóa trị làm Cyt có khả chuyển điện tử Có nhiều loại Cyt (a, b, c, d…) Cyta3 Cyta liên kết lại với tạo thành phức Cyt.oxydase mang ion Fe Cu tham gia chuyển điện tử G0 = + 3.3 Kcal/mol G6P + H2O G + H3PO4 ATP + H2O G0 = - 7.3 Kcal/mol Ghép lại: G0 = - 4.0 Kcal/mol G + ATP ATP Cách viết: G 47 ADP + H3PO4 G6P + ADP ADP G6P 48 6/1/2014 II Các trình diễn TĐC TĐNL Sơ đồ tổng quát chu trình TĐC sinh giới Quá trình Quang hợp Quá trình đường phân Quá trình hô hấp Sự biến đổi acid pyruvic Chu trình TCA Sự chuyển hóa protein Sự chuyển hóa lipid Sơ đồ tổng quát chu trình TĐC sinh giới 49 Glycogen Protein 50 Triglycerid I Glucose Acid amin SƠ ĐỒ TÓM II TẮC CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN III Glycerol Trao đổi glucid Acid béo Pyruvat Acetyl - CoA Sự phân giải hợp chất polysaccharid  Chu trình Krebs NH3 O2 Hơ hấp tế bào ADP + P Vận chuyển hydrogen CO2 UREA  Thủy phân ( nước enzym; photphoril phân)  ATP Phân giải glucid Sự oxy hóa monosacarit Sự tổng hợp glucid H2O 51 52 SỰ CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT GLUCID Q trình oxy hố hơ hấp Sự phân giải glucid  Quá trình đường phân  Chuỗi chuyển điện tử hô hấp – Tạo ATP  Chu trình Krebs 53 54 6/1/2014 Sự oxy hóa monosacarit  Quá trình đường phân: Bản chất: phản ứng oxy hóa khử sinh học enzym có ty thể  Kết quả: hexose bị oxy hóa hồn toàn thành CO2 H2 O  Phụ thuộc vào có mặt khơng có oxy, glucose xảy theo hướng: (1)Phân giải kỵ khí: giai đoạn đường phân lên men kỵ khí (2) Phân giải hiếu khí (QT hơ hấp): giai đoạn đường phân, oxy hóa piruvat chu trình Kreb → q trình có chung chuỗi phản ứng từ glucose →piruvat   Con đường Embden – Meyerhoff – Parnas  Con đường Pentose – Phosphate  Con đường Entner - Doudoroff 55 56 Sự oxy hóa monosacarit- q trình phân giải kị khí glucose   Ðường phân giai đoạn q trình hơ hấp glucose xảy không cần diện O Glucose hợp chất bền vững, có xu hướng phân cắt thành chất đơn giản hơn, tế bào muốn lấy lượng từ glucose trước tiên phải đầu tư cho lượng để hoạt hóa phân 57 Con đường Embden – Meyerhoff – Parnas 58 - Con đường Pentose - Phosphate 59 Giai đoạn 60 10 6/1/2014 -Nguyên liệu Chu trình Krebs POLYSACCHARIDE TRIACYLGLYCEROL  Con đường oxy hố hồn tồn, giải phóng tồn lượng tự chất biến dưỡng Hệ thống enzyme dịch ty thể  Nguyên liệu: AcetylCoA Oxaloacetate PROTEIN GLUCOSE AMINO ACID GLYCEROL H3C-CH-COOH NH2 Alanine H3C-C-COOH O Pyruvate HOOC-H2C-C-COOH O Oxaloacetate FATTY ACID H3C-CSCoA O Acetyl CoA HOOC-H2C-CH-COOH NH2 Aspartate 67 68 Chu trình Kreb 69 Chu trình Acid citric giai đoạn cuối đường oxy hóa nguyên liệu tế bào: acidamin, a.béo, carbonhydrate Nguồn nhiên liệu tham gia vào chu trình dạng Acetyl coenzyme A -Năng lượng: Oxy hoá phân tử acetylCoA Dạng lượng ATP Isocitrate dehydrogenase Phản ứng - Enzyme NADH.H+ ATP α-ketoglutarate dehydrogenase NADH.H+ ATP SuccinylCoA synthetase GTP ATP Succinate dehydrogenase FADH2 ATP Malate dehydrogenase Tổng cộng NADH.H+ Trong điều kiện hiếu khí, nguồn pyruvat từ glucose bị oxy hóa thành acetyl CoA ATP 12 ATP Ý nghĩa: “Chu trình biến dưỡng trung tâm động vật”  Biến dưỡng lượng  Trao đổi chất Mối quan hệ: Đường phân EM, β oxid hoá acid béo, chuỗi hô hấp Trong tế bào nhân thật, chu trình acid citric diễn mitochondria 71 72 12 6/1/2014 SỰ TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI GLYCOGEN Chu trình acid citric mang ý nghĩa trung gian cho nhiều trình sinh tổng hợp 73 74 Sự tổng hợp glycogen (glycogenesis) UDP-Glucose G HOH2C UDPG pyrophosphorylase H H H OH Glycogensynthetase (Glucosyl transferase 14) OH O P-OH O • Nguyên liệu: UDPG • Enzyme tổng hợp glycogen - UDPG pyrophosphorylase - Glycogen synthetase (Glucosyl transferase 1-4) - Amylo-1,4 → 1,6 transglucosidase G HO O H OH G H G UDP UTP PPi Amylo 1,41,6 glucosidase G Glucose-1-P 1,4 1,6 G G G G G G G GLYCOGEN Cấu tử 75 76 Sự phân giải glycogen (glycolysis) Sản phẩm glycogenolysis Glucose -1-P Glucan 1,6  1,4 transferase Gan Phosphoglucomutase GLUCOSE-1-P 1,6 Amylo 1,6 glucosidase Cơ Glucose phosphatase GLUCOSE-6-P GLUCOSE H2O Pi 1,4 Phosphorylase (cắt liên kết 1,4) • Enzyme phân giải glycogen - Phosphorylase (cắt 1,4) - Glucan -1,6 → 1,4 transferase (4 ct) - Amylo-1,6 glucosidase •Sản phẩm glucose 1P Glucose-1-P O-P 77 78 13 6/1/2014 Tiến trình tân tổng hợp glucose (Gluconeogenesis) SỰ OXY HOÁ TRỰC TIẾP GLUCOSE GLUCOSE Glucose P Pi COOH CH2 H C-OH COOH Malate GTP Fructose 1,6 diP Glyceraldehyde P NADH.H+ NAD+ - HMP (hexose monophosphate shunt) - Các mô bào: não, gan, mô mỡ, nhũ tuyến, dịch hoàn buồng trứng - Vi sinh vật Fructose P H2O Cytosol GDP +CO2 Phosphoglycerate 1,3 Diphosphoglycerate Phosphoglycerate NAD+ CH2 NADH.H+ C-O-P P.E.P CH3 CH3 COOH Lactate H C-OH C=O dehydrogenase COOH Pyruvate COOH COOH CH2 C=O COOH Oxaloacetate Pyruvate Aspartate AcetylCoA Oxaloacetate Mitochondria CoASH Malate dehydrogenase Citrate PEP carboxykinase KREBS α-Ketoglutarate Malate Pyruvate Carboxylase O C O CH3 C C O pyruvate 80 81 82 O O O GTP GDP CH2 HCO3 79 PEP Carboxykinase C ATP ADP + Pi C Glutamate O O O Lactate C C CO2 O oxaloacetate OPO32 CH2 PEP Glycolysis: glucose + NAD+ + ADP + Pi  pyruvate + NADH + ATP Gluconeogenesis: pyruvate + NADH + ATP + GTP  glucose + NAD+ + ADP + GDP + Pi SỰ LÊN MEN SUGAR Lactobacillus +2H D or L acid lactic Acid pyruvic Klebsiella, Bacillus + acid pyruvic - CO2 ATP Trong tế bào: - Có O2- oxy chất nhận điện tử cuối từ NADH - Khơng có O2 :acid pyruvic tạo trình đường phân nhận hydro điện tử từ NADH, trình gọi lên men  Acid acetolactic Acetoin +2H + CO2 H2 2,3-butanediol ADP Acid oxaloacetic CO2 Shigella +2H Acid formic Acetyl-S- CoA Acid malic + 2H - 2H2O Escherichia Acid succinic - CO2 - CO2 Acetobacter Acid acetic CO2 Saccharomyces +4H; - CoA-SH - CoA-SH H2 Ethanol + Acetyl-S- CoA - CoA-SH Acid propionic Acetoacetyl-S-CoA Propionibacter Clostridium isopropanol + 2H Acetone - CoA-SH - CO2 +4H Butyryl-S-CoA +4H Butanol Acid butyric - CoA-SH 84 14 6/1/2014 Lên men rượu Lên men bia 85 86 Lên men sữa chua 87 88 Sự tổng hợp glucid - Quá trình quang hợp Lên men acetic Pha sáng quang hợp Pha tối quang hợp – Chu trình Calvin - Benson 89 90 15 6/1/2014 Quá trình quang hợp Quá trình quang hợp Vai trò quang hợp làm ba mảng chính: Tổng hợp chất hữu cơ: thơng qua quang hợp, xanh tạo nguồn chất hữu tinh bột đường glucose Tích luỹ lượng: năm, xanh tích lũy nguồn lượng khổng lồ Điều hồ khơng khí: giúp điều hồ lượng nước, CO2 O2 khơng khí, hồ nhiệt độ khơng khí Các giai đoạn q trình quang hợp :  Pha sáng: pha chuyển hoá lượng ánh sáng diệp lục hấp thu thành lượng liên kết hoá học ATP NADPH  Pha tối (pha cố định CO2): diễn chất lục lạp, ATP NADPH sinh phản ứng sáng sử dụng để khử carbon dioxid thành hidrate carbon 91 Cách thức tiến hành: Trong pha sáng diễn trình quang phân ly nước, diễn xoang thylacoid theo sơ đồ phản ứng sau: 2H20 -> 4H+ + 4e- + 02 92 Các electron xuất trình quang phân ly nước đền bù lại electron diệp lục a bị diệp lục tham gia truyền electron cho chất khác Các proton đến khử NADP+ thành dạng khử (NADPH) Sản phẩm pha sáng gồm có : ATP, NADPH oxygen 93 94 95 96 16 6/1/2014 97 98 Chu trình bao gồm trạng thái: Sự kết hợp CO2 tác động ribulose 1,5-bisphosphate để tạo thành phân tử 3phosphoglycerate Quá trình khử 3-phosphoglycerate để tạo thành đường hexose Sự tổng hợp ribulose 1,5-bisphosphate CHU TRÌNH CALVIN Sự quang hợp thực vật xảy theo trình: pha sáng pha tối Chu trình Calvin Malvin Calvin tìm thể phản ứng pha tối 99 100 101 102 17 6/1/2014 Ribulose 1,5-bisphosphate tổng hợp từ fructose 6-phosphate, glyceraldehyde 3-phosphate, dihydroxyacetone phosphate chuỗi phản ứng liên tục phức tạp ATP NADPH sử dụng cho q trình chuyển hóa phân tử CO2 thành hexose Tinh bột lục lạp (chloroplasts) sucrose tế bào chất (cytosol) nguồn carbon dự trữ thực vật 103 Kết tổng hợp glucide chu trình Calvin 104 Các phản ứng ánh sáng trình quang hợp tạo nên dòng điện tử chuyển dịch từ thylakoid vào dịch đệm tế bào, đồng thời chuyển dịch proton từ dung dịch đệm tế bào sang thylakoid lumen CO2 + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H2O  C6H12O6 + 18 ADP + 18 Pi + 12 NADP+6H+ Nếu kết hợp chu trình Calvin đường tổng hợp thực vật C4 ta được: CO2 + 30 ATP + 12 NADPH + 12 H2O  C6H12O6 + 30 ADP + 30 Pi + 12 NADP+18H+ 105 Một số thực vật nhiệt đới điều kiện có nhiều ánh sáng lại oxygen lại có q trình tổng hợp khác bên cạnh chu trình calvin gọi thực vật C4 Tế bào chất 106 Thực vật điều kiện khô cằn tận dụng Crassulacean acid metabolism (CAM) để ngăn Vỏ tế bào chặn dehydrat hóa Trong thực vật có CAM, 4C đường C4 hoạt động vào buổi tối thực vật trao đổi khí với mơi trường Trong ngày, lượng khí trao đổi bị hạn chế, CO2 3C tạo thành từ không bào, thực vật loại thường tự khép lại trời nóng CO2 (mesophyll cell) + ATP + H2O  CO2 (bundle-sheath cell) + AMP + Pi + H+ 107 108 18 6/1/2014 Lưu ý rằng: Cứ 30 phân tử ATP sử dụng để tổng hợp nên phân tử hexose đường C4 chuyển CO2 cho chu trình Calvin Ngược lại 18 phân tử ATP lại có khả làm biến hexose đường C4 Sự chuyển hóa protein 109 Đặc điểm q trình chuyển hóa protein acid amin 110 Cường độ biến dưỡng protein Cân nitrogen Vai trò tạo hình, tổng hợp chất cấu tạo tế bào, mơ bào  Không dự trữ thể động vật  Cân N > Cân N = Cân N < Cân Nitrogen = Số N thu – Số N thải Nitrogen index N income N output 111 SỰ BIẾN DƯỠNG TRUNG GIAN CỦA AMINO ACID Lượng protein tối thiểu Loài động vật Cừu Heo Ngựa Bò cạn sữa Bò cho sữa Người 112  Sự chuyển nhóm amin amino acid (Transamination)  SGOT-Serum Glutamate-Oxaloacetate Transaminase  SGPT-Serum Glutamate-Puruvate Transaminase Lượng Protein tối thiểu gr Pr/kg P/ngày đêm 1.00 1.00 0.72-1.42 0.60-0.70 1.00 1.00-1.50 113 114 19 6/1/2014 Sự oxy hoá khử amin amino acid (Oxidative deamination)  Sự oxy hoá khử amin gián tiếp  Sự oxy hoá khử amin trực tiếp Chuyển hố N vơ N hữu 115 2.3 Sự vận chuyển khử độc ammonia tự máu  Trúng độc kiềm (Alkalosis)  Sự khử độc não: Tổng hợp glutamine asparagine  Sự khử độc gan: Chu trình Urea (chu trình Ornithine) 116 Sự khử độc gan – chu trình urea (ornithine) Tổng hợp glutamine hay asparagine não 117 118 Sự khử nhóm carboxyl amino acid Sự khử nhóm carboxyl amino acid R H2N-CH- COO H R H2N-CH- COO H α-Amino acid Decarboxylase (Pyridoxal phosphate) R H2N-CH2 Amin hữu α-Amino acid 119 Decarboxylase (Pyridoxal phosphate) R H2N-CH2 Amin hữu 120 20 6/1/2014 Sự khử nhóm carboxyl amino acid Sự khử nhóm carboxyl amino acid R H2N-CH- COO H R H2N-CH- COO H α-Amino acid Decarboxylase (Pyridoxal phosphate) R H2N-CH2 Amin hữu Decarboxylase (Pyridoxal phosphate) α-Amino acid R H2N-CH2 Amin hữu 121 122 3.TIẾN TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN Duplication (Nhân đôi DNA) Transcription (Replication) - Sao chép mật mã di truyền RNA Processing (Sửa chữa RNA) Translation - Giải mã (tổng hợp protein) 1 DNA PROTEIN RNA m.RNA t.RNA r.RNA n.RNA  123 124 CÁC YẾU TỐ THAM GIA TIẾN TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN (prokaryotic cell) Factor TLPT (kD) Chức IF-1 Kết hợp đơn vị 50 S 30 S ribosome IF-2 97 Liên kết Methionyl - t.RNA GTP IF-3 22 Liên kết đơn vị 30 S với codon AUG m.RNA EF-Tu 43 Liên kết amino acyl - t.RNA GTP EF-Ts 74 Tách GDP từ tổ hợp EF-Tu EF-G 77 Thúc đẩy chuyển vị ribosome m.RNA RF-1 36 Xác định codon chấm dứt UAA UAG m.RNA RF-2 38 Xác định codon chấm dứt UAA UGA m.RNA RF-3 46 Kích thích liên kết RF-1 RF-2 IF Initiation factor RIBOSOME: r.RNA + Protein E P A 50 60 S E: Empty site P: Peptidyl site A: Amino acyl site 40 30 S Eukaryotic cell Prokaryotic cell EF Elongation factor RF Releasing factor 125 126 21 6/1/2014 CÁC CHẤT ỨC CHẾ TIẾN TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN SỰ HOẠT HÓA AMINO ACID Chất ức chế (Activation of amino acid) Amino acylt.RNA synthetase Enz R HC-NH2 CO OH α-Amino acid A P OH P Ức chế Gyrase tháo vòng DNA vi khuẩn Kháng lao (rifamycine) Ức chế RNA polymerase Exotoxin Corynebacterium diptheria Ức chế EF-2 (eukaryotic cell) P 3' ribose 5' ribose t.RNA Tác động Quinolon I II Chloraphenicol Ức chế peptidyl transferase đơn vị 50S Cycloheximide Ức chế peptidyl transferase đơn vị 60S Erythromycin Ức chế chuyển dịch đơn vị 50S Fusidic acid Ức chế liên kết EF-G với đơn vị 50S Puromycin Tranh đoạt amino acyl-t.RNA Streptomycin Ức chế khởi dẫn tổng hợp Tetracycline Ức chế liên kết amino acyl-t.RNA với đơn vị 30S Amino acyl-t.RNA Anticodon 127 128 SỰ THỦY PHÂN LIPID Dưới tác dụng acid, base enzyme lipase, lipid bị thuỷ phân thành glycerol (glycerin) acid béo  Nếu môi trường phản ứng kiềm muối acid béo hình thành Muối gọi xà phòng, phản ứng gọi phản ứng gọi glyceride  SỰ CHUYỂN HĨA LIPID 129 130 95%năng lượng tạo nhờ gốc AB →ß OXY HÓA, 5% lượng tạo nhơ øGlycerol:glycerol kinase biến đổi glycerol thành Lglycerol-3-P →Dihydroxyaceton-P →D-Glyceraldehyde-3-P →tiếp chu trình HDP hay tân tạo glucose 􀂉 Phân giải glucose 131 132 22 6/1/2014 Một acid béo muốn oxy hoá phải trải qua số phản ứng sau: SỰ OXY HỐ LIPID Sự oxy hố acid béo q trình mà acid béo bị phân cắt, kết giải phóng lượng  Gồm gđ chính:   Hoạt hố acid béo: nhờ hệ thống enzyme AcylCoA-Synthetase, gồm bước sau: Bước 1: R-CH2-CH2-COOH + ATP  R-CH2-CH2CO-AMP + H4P2O7 Acyl-AMP ◦ Hoạt hóa acid béo vận chuyển acylCoA từ bào tương vào ty thể ◦ Quá trình  oxy hóa  Bước 2: R-(CH2)2-CO-AMP + HS.CoA  R-(CH2)2-CO~S.CoA + AMP Acyl-AMP Acyl-CoA Các acid béo vận chuyển qua màng ti thể carnitine-palmitoyl transferase I (CPT-I), sau chuyển qua màng ti thể carnitine  133 Gắn Acyl-CoA vào carnitine để tạo thành acyl carnitine: Tạo Acyl-CoA trở lại : Chất qua màng ti thể Trong ti thể gốc acyl acid béo vận chuyển lại cho HSCoA R (CH3)3 (CH3)3 N+ CH2 CH2 + CH2 Acyl ~ CoA Quá N+ Transferase CH2 CO ~ S.CoA CH-OH CH2COOH Carnitine 134 + HS-CoA CH - O - CO - (CH2)2 R CH2-COOH Acylcarnitine trình ngược lại bước gắn acyl vào carnitine Carnitine giải phóng trở lại mặt ngồi ti thể 135 Q trình  oxi hố 136 Q trình  oxi hố Tổng qt, β-oxy hóa hay phân giải axít béo tự diễn sau: Là oxi hoá chất béo xảy cách oxy hoá nguyên tử carbon vị trí  so với nhóm carboxyl  Kết  -oxy hoá tạo thành acetyl-CoA acid béo có mạch carbon ngắn trước nguyên tử carbon  -oxy hoá tiếp tục lặp lại nhiều lần toàn phân tử acid béo chuyển thành acetyl-CoA  Khử hyđrô acyl-CoA dehydrogenase, tạo FADH2 Hyđrat hóa enoyl-CoA hydratase Khử hyđrơ 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, tạo NADH Phân cắt thiolase, tạo acetyl-CoA axít béo làm ngắn cacbon (acyl-CoA) 137 138 23 6/1/2014 Bên cạnh β-oxy hóa, đơi có đường oxy hố khác: ◦ α-oxy hóa sử dụng cho nhánh axít béo khơng thể trực tiếp trải qua q trình β-oxy hóa ◦ Các mạng lưới nội chất trơn gan thực ω-oxy hóa, chủ yếu để giải độc trở nên phổ biến trường hợp q trình β-oxy hóa bị trục trặc  Các acid béo với chuỗi cacbon dài (20 cacbon nhiều hơn) phân cắt tạo kích cỡ phù hợp (dễ sử dụng) peroxisomes  Pứ khử H2 lần Pứ kết hợp nước 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase Pứ khử H2 lần Pứ phân cắt AcylCoA mạch ngắn 139 140 Năng lượng Ý nghĩa Một Sự oxy hoá acid béo tế bào mơ nói chung nhằm mục đích cung cấp acetyl-CoA cho chu trình Krebs để biến đổi tạo lượng cho phản ứng tổng hợp trình sinh học khác thể vòng -oxy hố: 5ATP ◦Phản ứng 1: FADH2 qua HHTB  ATP ◦Phản ứng 3: NADH2 qua HHTB  ATP  ATP = ATP Oxy hố hồn tồn acid béo có 2nC ◦Số vòng oxy hố: (n -1)  ATP= 5(n -1) ◦Số Acetyl-CoA : n  ATP= 12 n  ATP = 17n - Trừ 2ATP sử dụng để hoạt hoá:  ATP = 17n - 141 142 143 144 24 6/1/2014 145 146 147 148 ßOxy hóa acid béo không no >1 nối đôi 149 150 25 6/1/2014 Tổng hợp acid béo ßOxy hóa acid béo có số carbon le ûtạo Succinyl CoA 151 152 153 26