CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG
Dàn bài:
Dàn bài:
1.
1.
Đại cương
Đại cương
2.
2.
Phản ứng oxi hoá khử sinh học
Phản ứng oxi hoá khử sinh học
3.
3.
Phosphoryl hoá và khử phosphoryl
Phosphoryl hoá và khử phosphoryl
4.
4.
Chuỗi hô hấp tế bào
Chuỗi hô hấp tế bào
5.
5.
Chu trình acid citric
Chu trình acid citric
ĐẠI CƯƠNG VỀ CHNL
ĐẠI CƯƠNG VỀ CHNL

Năng lượng tự do
Năng lượng tự do

Trong điều kiện tự nhiên entropy chỉ có thể tăng
Trong điều kiện tự nhiên entropy chỉ có thể tăng
(VD: nhúng dung dịch NaCl trong túi bán thấm
(VD: nhúng dung dịch NaCl trong túi bán thấm
vào cốc nước
vào cốc nước


phân tử muối chạy ra khỏi túi)
phân tử muối chạy ra khỏi túi)
NĂNG LƯỢNG TỰ DO
NĂNG LƯỢNG TỰ DO

G = H – TS
G = H – TS
•
H tăng
H tăng


G tăng; S tăng
G tăng; S tăng


G giảm
G giảm
•
H – G = TS: thay đổi theo nhiệt độ, phụ thuộc S
H – G = TS: thay đổi theo nhiệt độ, phụ thuộc S


-1
-1
)
)
BIẾN THIÊN NLTD
BIẾN THIÊN NLTD
Phản ứng A
Phản ứng A


B
B
∆
∆
G=G
G=G
B
B
- G
- G
A
A

∆
∆
G < 0
G < 0
•
phản ứng phát năng
phản ứng phát năng

G =
∆
∆
G
G
o
o
+ RTln[B]/[A]
+ RTln[B]/[A]

∆
∆
G
G
o
o
: biến thiên năng lượng tự do chuẩn:
: biến thiên năng lượng tự do chuẩn:
25
25
o
o
C, pH = 0, [A]=[B]=1 mol
C, pH = 0, [A]=[B]=1 mol
∆
∆
G phụ thuộc bản chất , điều kiện, tỉ lệ
G phụ thuộc bản chất , điều kiện, tỉ lệ
nồng độ các chất tham gia, sản phẩm
nồng độ các chất tham gia, sản phẩm

G
G
o
o
’ + RTln[B]/[A]
’ + RTln[B]/[A]
BIẾN THIÊN NLTD & K
BIẾN THIÊN NLTD & K
∆
∆
G’ =
G’ =
∆
∆
G
G
o
o
’ + RTln[B]/[A]
’ + RTln[B]/[A]
Phản ứng đạt trạng thái cân bằng:
Phản ứng đạt trạng thái cân bằng:
∆
∆
G’=0
G’=0


o
C)
C)

∆
∆
G
G
o
o
’: Kcal/mol
’: Kcal/mol

K’=10
K’=10
-
-
∆
∆
Go’/1,36
Go’/1,36
BIẾN THIÊN NLTD & K
BIẾN THIÊN NLTD & K
K’=10
K’=10
-
-

6
6
H
H
12
12
O
O
6
6
+ 6O
+ 6O
2
2
= 6CO
= 6CO
2
2
+ 6H
+ 6H
2
2
O
O
∆
∆
G
G
o
o

-
-
khử
khử
+e
+e
-
-
oxy hóa
oxy hóa
Phản ứng
Phản ứng
-e
-e
-
-
oxy hóa
oxy hóa
+e
+e
-
-
khử
khử
. Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh)
. Cặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh)
TD: Fe
TD: Fe
+3
+3

EE +=
n: số điện tử được vận chuyển
n: số điện tử được vận chuyển
F: hằng số Faraday = 23 Kcal/V.mol
F: hằng số Faraday = 23 Kcal/V.mol
Trong điều kiện sinh học (pH=7, 25
Trong điều kiện sinh học (pH=7, 25
o
o
C):
C):
][
][
0
log06,0''
kh
oxh
EE +=
E
E
o
o
là E khi:
là E khi:
][][ khoxh =
Cặp oxh-kh
Cặp oxh-kh
E
E
0

+3
/Cytb Fe
/Cytb Fe
+2
+2
Cytc Fe
Cytc Fe
+3
+3
/Cytc Fe
/Cytc Fe
+2
+2
½ O
½ O
2
2
/O
/O
-2
-2
-0.42
-0.42
-0.36
-0.36
-0.32
-0.32
-0.12
-0.12
+0.03

< E
B
B
thì:
thì:
e
e
-
-
sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH
sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH
2
2
qua chất oxy
qua chất oxy
hóa B):
hóa B):
AH
AH
2
2
+ B
+ B
→
→
BH
BH
2
2
+ A

E
0
0
(A) = -0.32V
(A) = -0.32V
;
;
E
E
0
0
(B) = -0.06V
(B) = -0.06V
Vậy trong điều kiện chuẩn (và thực tế trong điều kiện
Vậy trong điều kiện chuẩn (và thực tế trong điều kiện
sinh lý của tế bào) e- đi từ NADH,H
sinh lý của tế bào) e- đi từ NADH,H
+
+
qua FAD.
qua FAD.
NADH,H
NADH,H
+
+FADH
FADH
2

+
2e
2e
-
-
Hoặc
Hoặc
Liên hệ giữa ∆G
Liên hệ giữa ∆G
0
0
’ và ∆E
’ và ∆E
0
0
’
’Trong ph
Trong ph
ản ứng oxh-kh, e
ản ứng oxh-kh, e
-
-
vận chuyển với
vận chuyển với
∆E > 0 do
∆E > 0 do
đó

Oxygenase
Oxygenase
OXIDASE
OXIDASE
Dùng oxi để gắn hidro, từ đó tách hidro
Dùng oxi để gắn hidro, từ đó tách hidro
ra khỏi cơ chất. Tạo sản phẩm là H
ra khỏi cơ chất. Tạo sản phẩm là H
2
2
0
0
hoặc H
hoặc H
2
2
O
O
2
2
.
.

Oxidase chứa đồng: cytochrome
Oxidase chứa đồng: cytochrome
oxidase
oxidase

Oxidase chứa flavoprotein (FMN,
Oxidase chứa flavoprotein (FMN,

Nicotinamide:
–
NAD: các con đường chuyển hoá oxi hoá:
NAD: các con đường chuyển hoá oxi hoá:
đường phân, chu trình acid citric, chuỗi
đường phân, chu trình acid citric, chuỗi
hô hấp ti thể.
hô hấp ti thể.
–
NADP: các quá trình tổng hợp khử: tổng
NADP: các quá trình tổng hợp khử: tổng
hợp steroid và acid béo ngoài ti thể.
hợp steroid và acid béo ngoài ti thể.

Riboflavin: vận chuyển electron trong
Riboflavin: vận chuyển electron trong
hoặc đến chuỗi hô hấp tế bào
hoặc đến chuỗi hô hấp tế bào
HYDROPEROXIDASE
HYDROPEROXIDASE

Bảo vệ cơ thể khỏi peroxide có hại
Bảo vệ cơ thể khỏi peroxide có hại

2 loại
2 loại
–
Peroxidase: khử hydrogen peroxide dùng
Peroxidase: khử hydrogen peroxide dùng
nhiều chất nhận điện tử khác nhau


Xúc tác gắn oxi vào cơ chất.
Xúc tác gắn oxi vào cơ chất.

2 nhóm
2 nhóm
–
Dioxygenase (oxygenase thực, oxygen transferase):
Dioxygenase (oxygenase thực, oxygen transferase):
gắn 2 nguyên tử oxi vào cơ chất.
gắn 2 nguyên tử oxi vào cơ chất.
–
Monooxigenase (oxidase chức năng hỗn hợp,
Monooxigenase (oxidase chức năng hỗn hợp,
hydroxylase): chỉ gắn 1 nguyên tử oxi vào cơ chất
hydroxylase): chỉ gắn 1 nguyên tử oxi vào cơ chất
(tạo nhóm –OH), nguyên tử O kia tạo nước, và cần
(tạo nhóm –OH), nguyên tử O kia tạo nước, và cần
một chất cho điện tử.
một chất cho điện tử.

Hệ thống cytochrome P-450 monooxidase vi thể: hydroxyl
Hệ thống cytochrome P-450 monooxidase vi thể: hydroxyl
hoá nhiều loại thuốc.
hoá nhiều loại thuốc.

Hệ thống cytochrome P-450 monooxidase ti thể: hydroxyl
Hệ thống cytochrome P-450 monooxidase ti thể: hydroxyl
hoá các steroid.
hoá các steroid.

hoặc Zn
2+
; trong ti thể chứa Mn
2+

 giống trong vi khuẩn  hỗ trợ giả thuyết ti thể là
prokaryote cộng sinh với protoeukaryote.
PHOSPHORYL HOÁ
PHOSPHORYL HOÁ
KHỬ PHOSPHORYL HOÁ
KHỬ PHOSPHORYL HOÁ