Bài giảng chuyển hóa năng lượng của vi sinh vật năm 2024

Chủ nhật, 29/3/2020, 0:0

Lượt đọc: 908

Người đăng tin: Quản trị hệ thống

Tin cùng chuyên mục

Ôn tập học kì 2

9/5/2020 0:0

Ôn tập học kỳ II

2/5/2020 0:0

Ôn tập phần vi sinh vật

25/4/2020 0:0

Bài giảng: Virus và bệnh truyền nhiễm

18/4/2020 0:0

Bài 27: Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật

11/4/2020 0:0

Bài 25: Sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật

5/4/2020 0:0

Bài 21: ôn tập sinh học tế bào

29/3/2020 0:0

Bài 18. Chu kì tế bào và quá trình nguyên phân

21/3/2020 0:0

Bài 19. Giảm phân

21/3/2020 0:0

• 1. tuyến tại: http://www.mientayvn.com/Y_online.html
• 2. LƢỢNG
• 3. 2 yếu tố (bản chất của các chất tham gia phản ứng và điều kiện khách quan cụ thể của phản ứng) quyết định chiều của phản ứng thuận nghịch 2. Trình bày được những khái niệm, vai trò của phản ứng oxy hóa khử, phản ứng phosphoryl-hóa, phản ứng khử-phosphoryl, liên kết phosphat nghèo năng lượng, liên kết phosphat giàu năng lượng. 3. Trình bày được quá trình diễn biến, một số chất ảnh hường đến sự hô hấp tế bào. 4. Nêu rõ được 2 vai trò cơ bản của chu trình acid citric trong chuyển hóa các chất trong tế bào. MỤC TIÊU
• 4. số khái niệm về nhiệt động học * HC bị đốt cháy  giải phóng E, là NL toàn phần, gọi là enthapy (H: heat) * Năng lƣợng tƣ do (G): là phần E của chất đó có khả năng chuyển thành công có ích. * Entropy (S): p/a trạng thái nội tại của phân tử. H của 1 hệ thống tăng khi độ vô trật tự tăng. Ở đk tự nhiên, S chỉ tăng. * G liên hệ với H, S và nhiệt độ: G = H – TS, nghĩa là NLTD của 1 chất tăng cùng với H và giảm khi S lớn
• 5. và p không đổi, biến thiên E tự do và biến thiên entropy đƣợc biểu thị: G = H - TS (T: nhiệt độ tuyệt đối) * Trong p/u Hóa sinh, H xấp xỉ bằng E, biến thiên E nội tại của phản ứng, nên: G = E - TS - Nếu G âm, phản ứng phát năng (mất NLTD), p/u xảy ra tự phát. Nếu G lớn thì phản ứng chỉ x/ra theo chiều thuận. - Nếu G dƣơng, phản ứng thu năng, không xảy ra 1 cách biệt lập, tự phát. - G = 0, phản ứng không thu, không phát năng
• 6. các phản ứng sinh hóa thuận nghịch, khi G = 0, hai phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng động: aA + bB  cC + dD - Tại trạng thái cân bằng động G0 : biến thiên E tự do chuẩn, xđ ở t = 25oC, pH = 0, nồng độ chất th.gia p.u và sp tạo thành bằng 1 mol. R: hằng số lý tƣởng bằng 1,98.10-3 Kcal/mol. độ Keq = Biểu thức trên cho ta thấy BTNLTD của một p/ứ phụ thuộc vào G0 tức bản chất của phản ứng và tỷ lệ nồng độ các chất tham gia p/u. G = G0 + RTlnK’eq = 0  G0 = - RTlnK’eq
• 7. ứng: [ ][ ] ln [ ][ ] o C D G G RT A B     A+B C+D Go : biến thiên năng lƣợng tự do chuẩn, t = 25o nồng độ all các chất tham gia phản ứng = 1 mol. R: hằng số lý tƣởng = 1,98.10-3 Kcal/mol. độ
• 8. các phản ứng sinh học, biến thiên E tự do chuẩn sẽ được đo ở pH = 7, t = 25oC và được ký hiệu là G0 ’ , khi đó, có biểu thức: G' = Gº' + RT ln [C] [D] [A] [B]
• 9. bằng Tại trạng thái cân bằng DG° = 0, nên: ' ' ' ln ' ln ' ln o o eq o eq o eq G RT eq G G RT K G RT K G K RT K e              Keq =
• 10. ứng: 2 A + 3 B C + 2 D Keq = [C] [D]2 [A]2 [B]3
• 11. định Gº' của phản ứng: DHAP  Glyceraldehyde-3-phosphate  Ở trạng thái cân bằng: [G-3-P]/[DHAP] = 0.0475.  Gº' = -RT ln(0.0475) = -1.98 x 10-3 kcal/(mol-deg) x 298 x (- 3.047) = + 1.8 kcal/mol
• 12. RT lnKeq
• 13. OXY HÓA KHỬ 2.1 Định nghĩa ][ ][ 0 ln kh oxh nF RT EE  Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh) TD: Fe+3/Fe+2, R-COOH/R-CHO Ferri Fero 2.2 Thế năng oxy hóa khử Eo là E khi: ][][ khoxh  Chất khử Chất oxy hóa + n e- Phản ứng oxy hóa Phản ứng oxy hóa
• 14. chuyển của điện tử e-: Xét 2 hệ thống oxhkh: A/AH2 và B/BH2 Nếu EA < EB thì: e- sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH2 qua chất oxy hóa B) nghĩa là: AH2 + B  BH2 + A Cặp oxh-kh E0 = volt 2H+/H2 FAD/FADH NAD+/NADH,H+ FAD/FADH2 Fumarat/succinat Cytb Fe+3/Cytb Fe+2 Cytc Fe+3/Cytc Fe+2 ½ O2/O-2 -0.42 -0.36 -0.32 -0.06 -0.03 +0.03 +0.25 +0.82
• 15. do nào đó BH2 bị tồn đọng thì phản ứng có thể đạt trạng thái cân bằng hoặc thậm chí theo chiều nghịch. TD: xét 2 hệ thống: NAD+/NADH,H+ và FAD/FADH2 E0(A) = -0.32V; E0 (B) = -0.06V Vậy trong điều kiện chuẩn (và thực tế trong điều kiện sinh lý của tế bào) e- đi từ NADH,H+ qua FAD. NADH,H+ FADH2NAD+ FAD 2e - FADH2FAD NAD+ NADH,H+ 2e- Hoặc *Liên hệ giữa ∆G0’ và ∆E0’ ' 0 ' 0 EnFG  Trong phản ứng oxh-kh,e- vận chuyển với ∆E > 0 do đó ∆G < 0 (tỏa Q). Năng lượng đó sẽ được tích trữ lại trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ các phản ứng phosphoryl hóa, F = 23 Kcal/V Ose, AB, CTAC…2H  NASD, FAD…  O2  H20
• 16. PHOSPHORYL HÓA 3.1 Định nghĩa R-H + HO-PO3H2  R-P + H2O Phosphorylase G>0 (thu Q) Phản ứng ngược lại: phản ứng khử phosphoryl R-P + H2O  R-H + H3PO4 Phosphatase ATP G G - 6P ADP Hexokinase Glucokinase
• 17. phosphat nghèo năng lƣợng (ký hiệu: -) Khi thủy phân cắt đứt liên kết này, chỉ có từ 1000-5000 calo đƣợc giải phóng (lG0’l < 5 Kcal/mol ) - Vd: Liên kết este phosphat: H2 O R OH+HO PO3 H2 R OPO3 H2 (R O P) CHO  CHOH  CH2 O P
• 18. giàu năng lƣợng lG0’l > 7 Kcal/mol hoặc lG0l > 5Kcal/mol Biết rằng: G0’ = -nF E0’, ta có: = 7Kcal/2.23,06 = 0,152V Vậy, ở giai đoạn nào E0’, > 0,152V thì ở đó sẽ đủ năng lượng tạo ra 1 phân tử ATP từ ADP. * Nếu tính E0’ khi e- vận chuyển từ NADH,H+ tới O2, ta có: E0’ = + 0,81- (- 0,32) = + 1,13volt lG0’l = nFE0’ = 2 x 23,06 x 1,13 = 52 Kcal Tuy nhiên năng lượng này không tích trữ trong một lần một mà theo từng giai đoạn kế tiếp nhau, giai đoạn nào đủ tạo liên kết giàu năng lượng sẽ tạo ngay tại thời điểm đó. TD: NAD  FAD  C0Q  Cytb  Cytc  Cyt(a+a3)  O    ATP ATP ATP
• 19. NĂNG LƯỢNG 1. Loại liên kết Pyrophosphat Phosphoanhydric P – O ~ P Chất NTP ATP,GTP,UTP,… CTP… NDP ADP,GDP,CDP,… VDP… 2. Acyl phosphat R – C ~ P ll O a.1,3 DPglyceric Aminoacyl-AMP R – C – CO ~ AMP l NH2
• 20. - C - O ~ P ll CH l PEP COOH l C - O ~ P ll CH2
• 21. C – NH ~ P ll NH Arginin~P Créatin~P (phosphagène) NH ~ P l HN = C l N - CH2 - COOH l CH3 P
• 22. C ~ SC0A ll O COOH l CH2 l CH2 l C ~ SCoA ll O Succinyl CoA
• 23. phosphoryl hóa và khử phosphoryl 1. Tích trữ năng lượng ADP + Pvc  ATP  Q (từ quang hợp hoặc các phản ứng oxhkh) Ở mô: Creatin  Creatin ~ P ATP ADP 2. Hoạt hoá các chất ATP  G  G - 6P AB  Acyl ~ AMP  AcylCoA ATP HSCoA   AA  Acyl ~ AMP  AA-ARNt  protein ATP 3. Vận chuyển năng lượng ATP + H2O  ADP + Pvc Q (t0, công dùng trực tiếp cho hoạt động cơ thể)
• 24. Q Quang hợp Oxh G AB AA CTAC Vận chuyển e- (CHHTB) Go > 0 Thu Q STH đpt Hoạt hóa hấp thu tích cực luồng thần kinh điện năng ATP ADP QQ
• 25. HẤP TẾ BÀO 4.1 Bản chất của sự hô hấp tế bào - ”đốt cháy” các chất hữu cơ trong cơ thể. - Sự oxh-kh xảy ra trong tế bào. - Oxy hóa sinh học. *Đặc điểm: -Sản phẩm cuối cùng và Q tỏa ra: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 686 kcal - điều kiện: t0 = 370C, P = 1atm - cách xảy ra: + Oxy không trực tiếp tác dụng với C,H để tạo ra CO2 và H2O + Năng lượng được giải phóng dần, từ từ, theo từng giai đoạn. CO2 được tạo thành từ phản ứng khử nhóm carboxyl (-COOH) từ các acid trung gian được tạo thành R - COOH  R-H + CO2 Decarboxylase
• 26. H2O (sản phẩm của CHHTB) Xảy ra ở màng trong của ty thể Tổng quát SH2  S (Substrat)  2H  2H+  2e-  H2O  ½ O2  O-2 2H -2e-  2H+  H2O ½ O2 +2e-  O-2
• 27. hấp tế bào a) Các yếu tố tham gia - SH2 (cơ chất có chứa nguyên tố Hydro) - DH có NAD+ - FP (FMN, FAD) - Cytocrom - Oxy O O R2 R3 R4 R1 OH OH R2 R3 R4 R1 2HR1,2: - O - CH3 R3 : - CH3 R4 : (- CH2 – CH = C - CH2)n - H l CH3 Isopren dài tuỳ loài, ở động vật có vú n = 10 nên có tên gọi là CoQ10(Q10) - Các cytocrom (vận chuyển e-) là những protoporphyrin có chứa Fe+2/Fe+3 (Cyt b,c) hoặc Cu+1/Cu+2 (a3) Cyt (a+a3) = Cyt oxydase
• 28. CHHTB SH2 S E0’=? NAD+ NADH,H+ 1ATP ( E0’>0.15 Volt) FADH2 FAD ( E0’<0.15 Volt) Q10 QH2 2H+ 2e- 2Fe+2 (2Cytb) 2Fe+3 1ATP 2Fe+3 (2Cytc) 2Fe+2 2Fe+2 (2Cyt(a+a3) 2Fe+3 2Cu+1 2Cu+2 1ATP 1/2O2 O-2 H2 O
• 29.
• 30. phosphoryl hóa P/O = 1,2,3 (<4) Trung bình bằng 3! . Sự phá ghép (làm giảm chỉ số P/O) SH2 ½O2 Thyroxin,2,4DNP v.v… ATP (Không tạo ra được) Chú ý: *Thyroxin,2,4DNP không ảnh hưởng đến Creatin P Creatin ADP ATP Mô mỡ sẫm –AB>>> phá ghép  tăng tạo nhiệt * Sự giải phóng AB chịu ảnh hưởng điều hòa của Nor-adrenalin, vậy sự phá ghép chịu sự điều hòa của Nor-adrenalin.
• 31.
• 32. FP2 FP3 Isocitrat Malat NAD FP1 CoQ Glutamat ADP+P ATP Amytal Rotenon OH acylCoA CO Antimycine CN CN- Cytb Cytc Cyta+a3 1/2O2 ADP+P ATP ADP+P ATP Chất ức chế chuỗi HHTB
• 33.
• 34. CHHTB 1) H20: do 2H+ + 1O-2  H2O 1 nguyên tử oxy nhận 2e- 2) H2O2: do 2 loại enzym: a) Aminoxydase Flavin H2 O2 FMN Flavin H2O2 Cơ chế: một phân tử oxy nhận 2e- 2O + 2e-  2O-1 H2O2 2H - 2e-  2H+ H2 + O2  H2O2 b) Superoxyd-dismutase (trong chuyển hóa Acid nucleic-xanthin oxydase-khử H từ xanthin) Hai phân tử oxy (O2) nhận 2e- 2H - 2e-  2H+ O2 + 1e-  O2 0- 2O2 + 2e-  2O2 0- 2H+ + 2O2 0-  H2O2 + O2
• 35. thống oxh-khử đặc biệt a) Glutathion Tripeptid (Glu-Cyst-Gly) G-SH 2H G - SH G - S l G - SH G - S Có nhiệm vụ bảo vệ 1 số enzym (có chứa nhóm –SH) khỏi tác động oxh. b) Vit C (a.L.Ascorbic) CH2OH l H - C – OH l C – H l 0 C – OH l C – OH l C = O CH2OH l H - C - OH l C – H l 0 C = O l C = O l C = O Dạng khử Dạng oxh - 2H + 2H Dạng khử Dạng oxh
• 36. chuỗi hô hấp tế bào là quá trình oxy hóa khử xảy ra trong điều kiện sinh học, năng lượng (Q) được giải phóng từ từ và được tích trữ trong các liên kết giàu năng lượng (~) nhờ phản ứng phosphoryl hóa (thu năng lượng) ADP thành ATP.
• 37. Krebs 5.1 Đại cương: CT Tricarboxylic, CT Citric Quá trình “đốt cháy” oxh mạch 2C (Act~SCoA) giải phóng 2pt CO2, 4 cặp nguyên tử H (tạo thành H2O) và năng lượng.
• 38.
• 39.
• 40.
• 41. giai đoạn Gđ1: C2 + C4  C6 ActCoA + O.A + H2O Citrat HSCoA 4COOH l 3C = O l 2CH2 l 1COOH SCoA  6C=O l 5CH3 HSCoA H2O 5C - 6COOH l HO - 3C - 4COOH l 2C - 1COOH Citrat Synthetase Citric +
• 42. phân hóa acid citric, tạo phân tử bất đối xứng a.Isocitric. 2C - 1COOH l HO - 3C -4COOH l 5C- 6COOH 2C - 1COOH ll 3C -4COOH l 5C- 6COOH H2O HO - 2C - 1COOH l 3C -4COOH l 5C- 6COOH H2O Cis-aconitrat aconitase
• 43. CO2-oxh Isocitrat  CG H HO - 2C - 1COOH l 3C -4COOH l 5C- 6COOH O = 2C - 1COOH ll 3C -4COOH l 5C- 6COOH Oxalo succinat NADH,H+ 3’ 32 1COOH l 2C = O l 3C l 5C l 6COOH CO2 (4) Isocitrat DH
• 44. CO2-oxh Isocitrat  CG O = 2C ~ SCoA l 3C l 5C l 6COOH 1COOH l 2C = O l 3C l 5C l 6COOH TPP a.L HSCoA FAD NAD+ CO2 Phức hợp enzym CG DH. 1) deCO2-lase (TPP-(B1)) 2) DH 3) oxydase a.lipoic HSCoA FAD NAD+
• 45. S l CO l CH2 l CH2 l COOH CoA l S l CO l CH2 l CH2 l COOH TPP HSCoA S S HS SH 2FADH 2FAD NAD+ NADH,H+
• 46. CH2 - CH2 – O - P ~ P l l C = C l C - S l H R1-+N CH3 R2 l l C = C l C - S l CH3-C-COOH l OH CH3-C-COOH ll O R1-+N CH3 R2 l l C = C l C - S l CH3-CH l OH TPP CO2 HS-CH2 l CH2 l HS -CH l (CH2)4 l COOH CoenzymA-S-C-CH3 ll O CoenzymA-SH CH3 - C – S - CH2 ll l O CH2 l HS -CH l (CH2)4 l COOH S - CH2 l CH2 l S - CH l (CH2)4 l COOH NADHH+ NAD+ 2FAD 2FADH R1 R2
• 47. HSCoA tích trữ năng lượng trực tiếp vào GTP O= C~SCoA l CH2 l CH2 l COOH O = C- OH l CH2 l CH2 l COOHPvc GTP GDP ATP ADP
• 48. succinat tạo Fumarat COOH l CH2 l CH2 l COOH COOH l C ll CH2 l COOH FAD FADH2 Suc.DH Gđ 7: COOH l C ll C l COOH COOH l HCOH l C l COOH Fumarase Malat H2O
• 49. Malat tạo OA ActCoA + 3NAD+ + 1FAD + 2H2O + Pvc  2CO2 + HSCoA + 3,4,8 6 1,7 5 3,4 5 1GTP + 3NADHH+ + 1FADH2 5 3,4,8 6 COOH l HCOH l CH2 l COOH COOH l C = O l CH2 l COOH NAD+ NADH,H+ Phản ứng tổng quát O.A gđ 1 ActCoA Năng lượng tích trữ được. 3NADHH+  9ATP 1FADH2  2ATP 1GTP  1ATP 12 ATP
• 50. trò của K - Là giai đoạn 3, giai đoạn thóai hóa cuối cùng chung của các chất - Ý nghĩa năng lượng - Ý nghĩa tổng hợp Hem Thể ceton NH2 ASP glu SucCoA NH2 OA  G
• 51. HSCoA glu Suc.CoA Thể ceton Tổng hợp Hem OA ActCoA CG