Đề tài Quá trình phosphoryl hóa oxy hóa

ất cho và nhận điện tử bằng cách biến đổi enzim được tạo ra để đáp ứng lại điều kiện môi trường. Sự linh hoạt uyển chuyển này có được là do chất khử và chất oxy hóa sử dụng là ubiquinol. Và cũng chính điều này đã giúp enzim có thể kết hợp theo nhiều cách để hoạt động với nhau, và thường liên kết bởi các ubiquinol trung gian phổ biến. Do đó dây chuyền hô hấp được thiết kế theo kiểu modul, các hệ enzim có thể dễ dàng chuyển hóa lẫn nhau. sự có mặt của hàng loạt các enzim đồng đẳng góp phần làm cho sự trao đổi chất thêm đa dạng và enzim khác nhau có thể xúc tác cùng một phản ứng, ví dụ ở E.coli có hai loại ubiquinol oxydase khác nhau, dùng oxy làm chất nhận điện tử. Trong điều kiện yếm khí cao, tế bào dùng một oxydase với ái lực thấp cho oxy để có thể vận chuyển theo tỷ lệ hai proton, một điện tử. Tuy nhiên , nếu mức oxy hạ tụt xuống, chúng sẽ chuyển sang chất oxy hóa để vận chuyển một proton , một điện tử nhưng có ái lực cao đối với oxy.Các hợp chấtSử dụngHiệu lực trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa CyanideCacbonmonoxide Thuốc độc Ức chế dây chuyền vận chuyển điện tử,bằng cách liên kết mạnh oxy vào trung tâm Fe-Cu trong cytocrom oxidase, ngăn chặn sự khử oxy OligomycinKháng sinh Ức chế Enzim tổng hợp ATP bằng cách ngăn chặn dòng proton đi qua tiểu phần Fo CCCP2,4- Dinitrophenol Thuốc độc Ion hóa nhằm bẻ gãy gradien proton bằng cách vận chuyển các proton đi qua màng .Bơm các proton ion hóa không kết cặp trong tổng hợp ATP bởi vì nó mang proton qua màng trong ty thể RetanolTrừ côn trùng gây hại Ngăn chặn dây chuyền vận chuyển điện tử từ phức hệ I tới ubiquinone bằng cách chặn các vị trí liên kết ubiquinoneMalonate và oxaloacetate Cạnh tranh với các chất ức chế của succinate dehydrogenase ( phức hệ II)Trong tế bào không chỉ có các chất ức chế là các độc tố ngăn chặn quá trình phosphoryl hóa oxy hóa mà còn có các chất có trong mô mỡ màu nâu, là các Protein điều tiết kênh proton, chúng là các protein không cặp đôi có thể không kết cặp với chuỗi hô hấp để tổng hơp ATP. Quá trình này nhanh chóng tạo nhiệt, và là con đường đặc biệt quan trọng nhằm bảo đảm thân nhiệt cho động vật khi ngủ đông. Mặc khác các protein này còn có chức năng khá hoàn hảo trong việc ngăn chặn trình trạng stress cho tế bào IV. ENZIM TỔNG HỢP ATP ( Complex V) subunitc ring subunit subunit subunit &  là loại P vòng MÔ HÌNH CẤU TẠO ATPSYNTHASEEnzim tổng hợp ATP Gồm có hai miềnMiền Fo có kênh proton và cuống ( trục) dài, màu xanhMiền F1 có màu đỏ và màng màu xám. Enzim tổng hợp ATP là một phức hợp lớn có cấu tạo dạng cây nấm. Ở động vật có vú phức hợp này chứa 16 tiểu phần nhỏ,có khối lượng khoảng 600kD.- Phần lồng vào trong màng gọi là Fo : chứa một vòng các tiểu phần c và kênh proton, một cái cuống và đầu dưới hình cầu như quả banh gọi là F1 và là vị trí mà ATP sẽ được tổng hợp.Ở phía cuối đầu hình quả banh của F1 có chứa 6 phân tử Protein với hai kiểu khác nhau ( 3 tiểu phần alpha và 3 tiểu phần beta.Còn cái cuống là một protein là chuỗi gamma, có đầu cuối kéo dài đâm sâu vào đầu hình quả banh và các tiểu phần alpha và beta. Cả hai tiểu phần alpha và beta đều liên kết với các nucleotit, nhưng chỉ có tiểu phần beta xúc tác phản ứng tổng hợp ATP. Kéo dài theo phần F1 quay ngược vào màng là một tiểu phần hình gậy cấm sâu vào các tiểu phần alpha và beta vào đến chân đế của enzim Enzim tổng hợp ATP còn được gọi là complex V, là enzim cuối cùng trong con đường phosphoryl hóa oxy hóa . Enzim tổng hợp ATP được tìm thấy trong mọi hoạt động sống và hoạt động như nhau ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực. Enzim này dùng năng lượng dự trữ từ sự chênh lệch proton ( gradien proton) xuyên qua màng để thúc đẩy sự tổng hợp ATP từ ADP và phosphat vô cơ (Pi). Ước lượng để tổng hợp 1 ATP cần 3-4 proton. Ở một số tế bào có thể thay đổi số lượng này cho phù hợp với những điều kiện khác nhau. Phản ứng phosphoryl hóa là một hệ cân bằng động, có thể chuyển dịch bằng cách thay đổi lực đẩy proton. Khi có mặt lực đẩy proton thì phản ứng tổng hợp ATP diễn ra theo chiều từ phải sang trái ( phản ứng nghịch), để phân giải ATP và bơm proton ra khỏi vùng cơ chất (matrix) xuyên qua màng .Khi lực đẩy proton lớn thì phản ứng diễn ra theo chiều ngược lại từ trái qua phải , làm cho gradien nồng độ proton hạ xuống và ADP chuyển thành ATP, Khi proton vào qua màng xuyên qua kênh vào đế của Enzim tổng hợp ATP thì động cơ điều khiển proton Fo quay tròn. Sự xoay này có thể được gây ra bởi sự thay đổi trong quá trình ion hóa các axit amin trong tiểu phần c , gây ra sự tương tác tĩnh điện thúc đẩy vòng c chạy xuyên qua kênh proton. Vòng xoay này đến lượt sẽ điều khiển sự xoay tròn của trục trung tâm ( là tiểu phần gamma) ở giữa hai tiểu phần alpha và beta. hai tiểu phần alpha và beta sẽ bị ngăn sư xoay quay chúng bằng tay đòn ngang hoạt động như một stator của máy phát điệnSự chuyển động của đầu mút của tiểu phần gamma trong quả cầu alpha và beta cung cấp năng lượng cho hoạt động bên trong tiểu phần beta trải qua một chu kỳ chuyển động sẽ giải phóng ATP.Cấu trúc các thành phần của Enzim tổng hợp ATP : ATP có màu đỏ, ADP và Pi có màu hồng, còn tiểu phần xoay tròn gamma có màu đen.Phản ứng tổng hợp ATP là cơ chế chuyển đổi liên kết liên quan đến vai trò tích cực của tiểu phần beta, xoay tròn giữa 3 trạng thái- Trạng thái mở: ADP và Pi xâm nhập vào trung tâm hoạt động của enzim ( vị trí tích cực) được tô màu nâu trong sơ đồ. Prtein tiến gần đến phân tử và liên kết lỏng lẽo với chúng.- Trạng thái rời rạc: được tô màu đỏ, enzim thay đổi hình dạng và liên kết các phân tử này với nhau trong trung tâm hoạt động dẫn đến trạng thái chặt.-Trạng thái chặt : được tô màu hồng, liên kết những phân tử ATP mới hình thành với ái lực cao, cuối cùng trung tâm hoạt động tích cực này quay lại trạng thái mở giải phóng ATP và kết hợp thêm ADP với Pi , sẳn sàng cho chu kỳ tiếp theo Ở một số vi khuẩn và vi sinh vật khác, sự tổng hợp ATP thường được điều khiển bởi sự chuyển động của các ion Na xuyên qua màng tế bào hơn là sự chuyển động của các proton ví dụ như Methanococcus cũng chứa enzim tổng hợp A1A0 . Cấu trúc của enzim này được cộng thêm vào phần Protein hơi giống với các tiểu phần cấu trúc của Enzim tổng hợp ATP ở vi khuẩn và tế bào nhân thực.Ở một số loài, cấu trúc A1A0 của enzim là loại Na chuyên biệt điều khiển Enzim tổng hợp ATP, nhưng điều này có thể không đúng cho mọi trường hợp V. CÁC CHẤT ÔXY PHÓNG XẠ Thông tin bổ sung: Các chất oxy hóa mạnh và các chất chống oxy hóa.Phân tử oxy là chất nhận điện tử lí tưởng cuối cùng, bởi vì nó là chất oxy hóa mạnh. Quá trình khử oxy đã tạo ra các chất độc hại trung gian tiềm tàng. Mặc dù sự vận chuyển 4 proton và 4 điện tử khử oxy tạo thành nước là vô hại nhưng vận chuyển một hoặc hai điện tử sẽ sinh ra các hợp chất superoxide và peroxide anion là các chất oxy phóng xạ nguy hiểm.Chất oxy phóng xạ này và sản phẩm phản ứng của nó như các gốc hydro tự do rất nguy hiểm cho tế bào vì chúng oxy hóa protein, gây đột biến AND, gây lão hóa và nhiều bệnh tật nguy hiểm Phức hệ cytocrom c oxidase là phức hợp có hiệu quả cao trong sự khử oxy thành nước, giải phóng rất ít sản phẩm khử trung gian. Tuy nhiên một lượng cơ chất anionsuperoxide và peroxide được sản xuất trong dây chuyền vận chuyển điện tử, đặc biệt là khử của coenzim Q trong phức hệ III là gốc tự do có tính phóng xạ cao được hình thành như là chất trung gian trong chu kỳ Q. Chất bất ổn định này dẫn đến sự rò rỉ điện tử khi điện tử vận chuyển đến oxy để hình thành superoxide. Khi sản sinh ra các chất oxy phóng xạ bằng các proton này, các phức hệ bơm có mức điện thế màng cao nhất. Người ta giả định rằng ty thể đã điều tiết các hoạt động của chúng để duy trì điện thế màng trong phạm vi hẹp ở mức cân bằng trong việc tổng hợp ATP và chống lại các chất oxy hóa chẳng hạn như các chất oxy hóa có thể kích hoạt các protein không ghép đôi để làm giảm điện thế màng. Để trung hòa các chất oxy phóngxạ này tế bào có chứa nhiều hệ chống oxy hóa tương ứng bao gồm vitamin C, vitamin E, các enzim chống oxy hóa như superoxide dismustate, catalase và peroxidases có khả năng giải độc phóng xạ, hạn chế tổn thương tế bào.VI.CÁC CHẤT ỨC CHẾ:Có vài loại thuốc và độc tố khá nổi tiếng tốt có khả năng ức chế quá trình phosphoryl hóa oxy hóa . Bất kỳ một chất nào trong số các độc tố cũng có khả năng ức chế chỉ một enzim trong dây chuyền vận chuyển điện tử, và ức chế bất kỳ bước nào trong quá trình này cũng làm chặn đứng phần còn lại của tiến trìnhVí dụ oligomycin ức chế Enzim tổng hợp ATP, proton không thể đi ngược vào trong ty thể, kết quả là bơm proton không thể hoạt động khi gradien trở nên quá lớn cho chúng vượt qua. NADH không còn bị oxy hóa nữa và chu trình acide citrite ngừng hoạt động bởi vì nồng độ NAD+ tụt xuống dưới mức mà các enzim có thể dùng.Các hợp chấtSử dụngHiệu lực trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa CyanideCacbonmonoxide Thuốc độc Ức chế dây chuyền vận chuyển điện tử,bằng cách liên kết mạnh oxy vào trung tâm Fe-Cu trong cytocrom oxidase, ngăn chặn sự khử oxy OligomycinKháng sinh Ức chế Enzim tổng hợp ATP bằng cách ngăn chặn dòng proton đi qua tiểu phần Fo CCCP2,4- Dinitrophenol Thuốc độc Ion hóa nhằm bẻ gãy gradien proton bằng cách vận chuyển các proton đi qua màng .Bơm các proton ion hóa không kết cặp trong tổng hợp ATP bởi vì nó mang proton qua màng trong ty thể RetanolTrừ côn trùng gây hại Ngăn chặn dây chuyền vận chuyển điện tử từ phức hệ I tới ubiquinone bằng cách chặn các vị trí liên kết ubiquinoneMalonate và oxaloacetate Cạnh tranh với các chất ức chế của succinate dehydrogenase ( phức hệ II)Trong tế bào không chỉ có các chất ức chế là các độc tố ngăn chặn quá trình phosphoryl hóa oxy hóa mà còn có các chất có trong mô mỡ màu nâu, là các Protein điều tiết kênh proton, chúng là các protein không cặp đôi có thể không kết cặp với chuỗi hô hấp để tổng hơp ATP. Quá trình này nhanh chóng tạo nhiệt, và là con đường đặc biệt quan trọng nhằm bảo đảm thân nhiệt cho động vật khi ngủ đông. Mặc khác các protein này còn có chức năng khá hoàn hảo trong việc ngăn chặn trình trạng stress cho tế bào Xin cám ơn và kính chào tạm biệt