Cơ sở hóa học của trao đổi năng lượng (p2)

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.HeatHô hấp tế bào(Cellular Respiration)glycolysisOxy hóa PyruvateQuá trình decacboxy hóa oxy hóa pyruvate được xúc tác bởi enzym pyruvate dehydrogenase (PDH).Acetyl CoALiên 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 bondChu trình Kreb Còn gọi là chu trình Citric Acid hoặc chu trình Tricarboxylic Acid (TCA)Chu trình có 8 giai đoạnPhương trình tổng quát: Acetyl CoA + 3 H2O + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi 	 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + CoASH + ATP + H2OChu trình Krebs: Giai đoạn 1Enzym Citrate synthase xúc tác gắn acetyl CoA và oxaloacetate để hình thành citrate.(OAA)Chu trình Krebs: Giai đoạn 2Aconitase 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 4Enzym α -ketoglutarate dehydrogenase xúc tác quá trình decacboxy hóa oxy hóa α-ketoglutarateSuccinyl-CoA có liên kết thioester năng lượng cao.Chu trình Krebs: Giai đoạn 5Succinyl-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 6Succinate 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 DehydrogenaseSuccinate 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 7Hydrat hóa fumarate để hình thành malate được xúc tác bởi enzym fumarate hydratase.Chu trình Kreb: Giai đoạn 8Quá 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 4-16pyruvateSản phẩm của chu trình KrebTừ một phân tử glucose 6 CO2 (2 from bridge rxn.)8 NADH + H+ (2 from bridge rxn.)2 FADH2Điều hòa PDHĐược điều hòa bởi sự biến đổi đồng hóa trị tương tự như các tác nhân kích thích (allosteric effectors).ATP acetyl-CoA NADHAMP CoASH NAD+ [ATP] in mitochondriaĐiều hòa chu trình KrebInhibited byMalate dehydrogenaseChu 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 hóaHàng loạt các hợp chất trung gian tham gia vào nhiều con đường tổng hợp sinh học.Chu trình Kreb có tính hai mặtDị hóa: Năng lượng từ quá trình phân giải proteinĐồng hóa : Sinh tổng hợp Amino acid Rối loạn chuyển hóa ProteinSuy 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 daChu trình Kreb có tính hai mặtQuá trình dị hóaMỡ có thể xem là nguồn năng lượng .Tạo ra 106 ATP từ palmitoyl- CoA (16 C) qua b-oxidationKrebs cycleChu trình Kreb có tính hai mặtĐồng hóaSinh tổng hợp acid béo và cholesterol.Citrate + ATP + CoA Acetyl CoA + OAA + ADP + PiFatty acid biosynthesisTóm lại Một phân tử glucose tạo ra:6 CO24 ATP10 NADH + H+2 FADH2