Chương 8: TRAO ĐỔI CHẤT
• Khái niệm về sự trao đổi chất
• Năng lượng sinh học
– Khái niệm
–
Sự phosphoryl hóa
–
Sự phosphoryl hóa
• Sự trao đổi glucid
Trao đổi chất
–
Thể hiện mối quan hệ giữa cơ thể sống và môi trường
•
Chức năng
–
Tạo năng lượng hóa học từ nguồn năng lượng Mặt Trời (quang
n
ă
ng) ho
ặ
c t
ừ
th
ứ
c
ă
n nh
ậ
n ñ
ượ
c t

quan mật thiết với trao
đổi năng lượng
Trao đổi chất (tt)
• Dựa vào hình thức thu nhận năng lượng, chia sinh
giới thành 2 nhóm
– Nhóm tự dưỡng (autotroph)
– Nhóm dị dưỡng (heterotroph)
Trao đổi chất (tt)
• Thuật ngữ
– Quá trình trao đổi chất,
biến dưỡng, quá trình
chuyển hóa các chất
(metabolism)
•
Tổng hợp của tất cả các
•
Tổng hợp của tất cả các
biến đổi hóa học xảy ra
trong tế bào và cơ thể sống
• Chu trình biến đổi vật chất
qua nhiều giai đoạn (phản
ứng) được xúc tác bằng
enzyme
– Đường chuyển hóa
(pathway) là thứ tự của
các giai đoạn phản ứng
biến đổi
– Chất trao đổi trung gian
(metabolite) là các thành
phần tham gia trong quá

2
, NH
3
,…
• Giải phóng năng lượng tự do và một
phần năng lượng này được tích lũy
ở dạng ATP và một số chất khử vận
chuyển e (NADH, NADPH)
– Quá trình tổng hợp sinh chất
(anabolism)
• Tổng hợp các đại phân tử sinh học
(gluxit, lipid, protein, axit nucleic,…)
từ những tiền chất đơn giản
• Sử dụng năng lượng được tạo ra
trong quá trình catabolism hoặc
quang hợp
Amino axit
Đường
Axit béo
Gốc chứa N
CO
2
H
2
O
NH
3
NADP
+
NAD

1. Hệ nhiệt động học:
năng lượng trước khi
chuyển sang công năng
luôn qua khâu nhiệt
năng
2. Giải phóng năng
lượng nhanh, ồ ạt
1. Hệ hóa động học: chuyển từ năng
lượng hóa học sang công năng mà không
qua khâu nhiệt năng nên năng lương
được sử dụng với hiệu quả cao >50-60%
2. Giải phóng năng lượng dần dần, từng
bậc
3. Năng lượng được tích lũy trong các
chất giống như “acquy sinh học”; cụ thể là
trong các liên kết cao năng ester (~) - với
axit phosphoric trong phân tử ATP. Sự giải
phóng năng lượng kèm theo sự
NLSH – Sự phosphoryl oxy hóa
• Là quá trình vận chuyển electron (e
-
) và proton (H
+
) từ
hệ thống có thế năng oxy hóa khử thấp tới hệ thống có
thế năng oxy hóa khử cao; năng lượng được giải phóng
trong quá trình được tích lũy ở mối liên kết cao năng của
ATP- con đường duy nhất tích lũy năng lượng cho cơ
thể sống
thể sống

tinh bột, đường
Dự trữ
hoạt động của tế bào và
cơ thể sống
– Glucose bị oxi hóa hoàn
toàn đến CO
2
và H
2
O,
giải phóng năng lượng
khoảng 2.840kJ/mol
• Cung cấp các tiền chất
cần thiết để tổng hợp hầu
hết các phân tử sinh học
của tế bào
Glucose
Pyruvate
Ribose-5-phosphate
Oxy hóa trong
chu trình đường
phân
Oxy hóa trong chu
trình pentose
phosphate
Sự chuyển hóa của glucose
• Trong điều kiện yếm khí
– Glucose  2 axit lactic + 2ATP
– Glucose  2 rượu etylic + 2 CO
2

• Giống nhau
– Chu trình đường phân: glucose  pyruvate
• Khác nhau
– L.men lactic: pyruvate  axit lactic
(E.dehydrogenase)
– L.men etylic:
• pyruvate  acetaldehyde (E. pyruvate decarboxylase)
• Acetaldehyde  rượu ethylic (E. alcohol
dehydrogenase)
Chu trình đường phân
• Nguyên liệu đầu: glucose,
glycogen và tinh bột
– Tinh bột và glycogen sẽ bị
phosphoryl hóa từ phân tử
glucose
• 4 giai đoạn
•
2
phase
•
2
phase
– Phase chuẩn bị (tiêu hao ATP
để hoạt hóa glucose)
– Phase hoàn trả tạo ATP
• 10 phản ứng
• Cân bằng tổng thể
Glucose + 2ADP + 2Pi + 2
NAD
+

• Nấm men và một số
vi sinh vật lên men
ethanol
• Tái tạo NAD
+
•
2
giai đoạn:
•
2
giai đoạn:
– Decarboxyl hóa
pyruvate nhờ E.
pyruvate
decarboxylase
thành acetaldehyde
– Khử acetaldehyde
thành ethanol nhờ E.
alcohol
dehydrogenase
Lên men lactic
• Xảy ra mạnh mẽ mô
động vật (thiếu oxy)
• Tái tạo NAD+
• Khử pyruvate thành
lactate (axit lactic)
lactate (axit lactic)
nhờ E. lactate
dehydrogenase