Coenzym phản ứng trung gian chuyển hóa glucose và galactose

Đường phân (tiếng Anh là Glycolysis, bắt nguồn từ Glycose, một thuật ngữ cũ để chỉ đường glucose và đuôi -lysis chỉ sự phân hủy) hay con đường Emden-Meyerhof-Parnas (EMP) là một quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng diễn ra trong tế bào mà biến đổi từ một phân tử glucose (C6H12O6) thành hai phân tử axit pyruvic (CH3COCOOH). Năng lượng tự do giải phóng từ quá trình này được sử dụng để tạo ra các hợp chất cao năng như ATP (adenosine triphosphate) và NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide). Quá trình đường phân bao gồm mười phản ứng sinh hóa khác nhau, mỗi phản ứng do một loại enzyme tương ứng xúc tác nên. Phần lớn các đường đơn (monosaccharide) như fructose hay galactose, có thể biến đổi thành các sản phẩm trung gian và những sản phẩm ấy có thể được sử dụng trực tiếp. Thí dụ, sản phẩm trung gian dihydroxyacetone phosphate (DHAP) là một nguồn nguyên liệu tổng hợp nên phân từ glycerol, từ đó kết hợp với axit béo tạo thành chất béo (một dạng của lipid).

Đường phân là một quá trình chuyển hóa vật chất không phụ thuộc vào nguồn oxy, tức là chúng có thể xảy ra dù môi trường có oxy hay không. Quá trình này là con đường phổ biến nhất và chung cho cả hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí hay lên men. Chúng phần lớn xảy ra ở tế bào chất (bào tương cytosol) của tế bào. Quá trình biến đổi này được các nhà khoa học Gustav Embden, Otto Meyerhof và Jakub Karol Parnas tìm ra. Quá trình đường phân có thể chia thành hai giai đoạn chính là

1. Giai đoạn "đầu tư" năng lượng: hai phân tử ATP sẽ bị phân hủy thành ADP (adenosine diphosphate) và Pi (nhóm phosphate PO43- vô cơ).
2. Giai đoạn "thu hồi" năng lượng: bốn phân tử ATP được sinh ra từ ADP và Pi từ môi trường.

Khái quát chung[sửa | sửa mã nguồn]

Phương trình hóa học khái quát chung quá trình đường phân:

D-[Glucose] [Pyruvate]

Đường phân phân tách phân tử glucose, đường hexose phân tách thành đường trioses. Kế tiếp, các đường nhỏ hơn này bị oxy hóa và các nguyên tử còn lại của chúng được biến đổi tạo thành hai phân tử acid pyruvic, (quy ước trong bài viết này, cation pyruvate CH3COCOO+ được sử dụng tương đương với axit pyruvic). Bên cạnh oxy hóa glucose thành pyruvate, con đường EMP còn là một quá trình phosphoryl hóa, gọi là phosphoryl hóa cơ chất, đồng thời với quá trình oxy hóa NAD+ thành phân tử NADH. Vậy thông qua quá trình đường phân, từ một phân tử glucose tạo ra tổng cộng hai phân tử ATP và hai phân tử NADH đồng thời giải phóng phân tử nước và proton H+.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

• Hô hấp
• Quang hợp
• Ty thế
• Định luật bảo toàn năng lượng

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

• đường sáu carbon
• Đường ba carbon Quá trình tổng hợp ATP từ ADP và Pi vô cơ gọi là quá trình phosphoryl hóa. Có ba dạng phosphoryl hóa là quá trình phosphoryl hóa cơ chất (xảy ra ở quá trình đường phân và chu trình Krebs), quá trình phosphoryl oxy hóa (xảy ra ở chuỗi truyền electron) và quá trình phosphoryl hóa quang hóa (xảy ra ở phản ứng sáng, quá trình quang hợp).

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot(20)

Viewers also liked

Viewers also liked(20)

Similar to LIÊN QUAN VÀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA

Similar to LIÊN QUAN VÀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA(20)

More from SoM

More from SoM(20)

LIÊN QUAN VÀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA

• 1. ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA TS. BS. Đông Thị Hoài An 1
• 2. bày được sự liên quan giữa các chuyển hóa glucid, lipid, protid và acid nucleic (G, L, P, AN). Chứng minh được sự thống nhất của các chuyển hóa, sự biến đổi qua lại giữa G, L, P, AN, nhưng không thể thay thế nhau hoàn toàn được. 2. Giải thích được điều hòa chuyển hóa ở mức tế bào bằng cơ chế ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme hoặc ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme. DÀN BÀI 1. LIÊN QUAN CHUYỂN HÓA 2. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA 2
• 3. (glycolysis) ATP Chuyển hóa Glucid
• 4. (Glycolysis )
• 5.
• 6. tế bào (respiratory chain, electron transport chain) NADHH+ 3 ATP FADH2 2 ATP
• 7.
• 8.
• 9. acid béo ( - oxidation) Chuyển hóa Lipid
• 10. thể ceton từ acetyl CoA
• 11. và vận chuyển các thể ceton
• 12. QUÁ TRÌNH THOÁI HÓA CHUNG CỦA ACID AMIN 1. Khử carboxyl - CO2 R – CH – COOH R – CH2 - NH2 decarboxylase (amin tương ứng) NH2 2. Khử amin oxy hóa deaminase R – CH – COOH RCOCOOH + NH3 -2H, +H2O ceto acid NH2
• 13. gốc R của các acid amin
• 14. acid nucleic  có những con đường chuyển hóa riêng.  có những điểm chung  giữa chúng có những mối liên quan chặt chẽ với nhau. Các quá trình chuyển hóa  được kiểm soát chặt chẽ bởi tế bào và cơ thể  và được điều hòa theo nhu cầu của cơ thể. Trong tế bào có hàng loạt các trạng thái thăng bằng và các trạng thái này luôn luôn bị phá vỡ và được tái lập 14
• 15. CHUYỂN HÓA 1.1.Sơ đồ tổng quát 15
• 16.
• 17. nhất chuyển hóa: được thể hiện ở: Chu trình acid citric: - là giai đoạn thoái hóa chung cuối cùng của G, L, P. - sản phẩm chung là Acetyl CoA CO2 và H2O. Sự hô hấp tế bào: G, L, P đều bị “đốt cháy” theo những cơ chế và hệ thống enzyme chung của quá trình hô hấp tế bào: + tạo CO2 nhờ sự khử carboxyl bởi decarboxylase, + tách dần từng 2H và đưa tới O2 thở vào qua chuỗi hô hấp tế bào, tức quá trình oxy hóa- khử sinh học, để tạo thành H2O. Tích trữ và sử dụng năng lượng: - nhờ quá trình phosphoryl hóa và hệ thống ATP – ADP. - Sự oxy hóa G, L, P + đều giải phóng năng lượng với mức độ khác nhau, + điểm chung: *một phần năng lượng đó được tỏa ra dưới dạng nhiệt *một phần được tích trữ dưới dạng ATP. 17
• 18. đổi qua lại giữa glucid, lipid và protid dùng chất đồng vị phóng xạ đã chứng minh là glucid, lipid, protid có thể biến đổi qua lại. - không xảy ra trực tiếp - mà phải thông qua những chất “ngã ba đường”, chúng vừa là sản phẩm thoái hóa chung, vừa là tiền chất cho sự tổng hợp các chất glucid, lipid, protid. Ví dụ: pyruvat, acetyl CoA, oxaloacetat,PGA Glucid Lipid Chất “ngã ba đường” Protid 18
• 19. glucid pyruvat glucid acetyl CoA tổng hợp acid béo 19
• 20. (phosphodioxyaceton) tân tạo glucid PGA glucid amin hóa pyruvat alanin Như vậy glucid, lipid, protid có thể biến đổi qua lại được. 20
• 21. thể thay thế nhau hoàn toàn được - Glucid là nguồn năng lượng chủ yếu của cơ thể. - Lipid: các acid béo cần thiết thì cơ thể không thể tổng hợp được (acid linoleic, acid linolenic). - Protid: các acid amin cần thiết thì cơ thể cũng không thể tổng hợp được. Do đó cơ thể cần có một chế độ dinh dưỡng hợp lý, đủ chất với một tỷ lệ nhất định. 21
• 22. không cần thiết 10 acid amin cần thiết alanin arginin aspartat histidin asparagin isoleucin cystein leucin glutamat lysin glutamin methionin glycin phenylalanin prolin threonin serin tryptophan tyrosin valin 22
• 23. hợp giữa các phản ứng và quá trình  Phản ứng liên hợp: phản ứng thoái hóa giải phóng năng lượng + phản ứng tổng hợp thu năng lượng. ATP ADP G G6P  HMP NADPHH+ tổng hợp acid béo ribose-5-phosphat tổng hợp acid nucleic 23
• 24. cấp oxaloacetat, đưa acetyl CoA (sản phẩm oxy hóa acid béo) vào chu trình acid citric.  Chu trình acid citric (Krebs): cung cấp succinyl CoA cho quá trình tạo Hem.  Chu trình Krebs: có liên quan tới chu trình urê: Oxaloacetat Aspartat Citrulin Malat Fumarat Arginosuccinat Arginin 24
• 25. chuyển hóa giữa các bào quan trong tế bào 25
• 26. chuyển hóa giữa các mô 26
• 27.
• 28.
• 29. ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA Cơ thể sống có khả năng tự điều hòa . - mức tế bào (sự điều hòa chuyển hóa) - mức toàn cơ thể (kiểm soát chuyển hóa nhờ hormone, thần kinh). Cơ chế điều hòa ảnh hưởng chủ yếu: - đến hoạt tính của enzyme - hoặc đến sinh tổng hợp enzyme. 2.1. Điều hòa nhờ cơ chế làm thay đổi hoạt tính của enzyme Lượng enzyme không đổi, nhưng hoạt tính enzyme thì thay đổi làm tốc độ chuyển hóa thay đổi. Hoạt tính của enzyme thay đổi, do - thay đổi nồng độ cơ chất hoặc nồng độ coenzyme - hoặc do cơ chế dị lập thể. 29
• 30.
• 31.
• 32.
• 33. nhờ cơ chế ảnh hưởng đến sự sinh tổng hợp enzyme Thay đổi lượng enzyme thay đổi hoạt độ của enzyme thay đổi tốc độ chuyển hóa. 2.2.1. Giả thuyết operon Monod và Jacob: nghiên cứu sự hấp thụ và sử dụng lactose ở E.coli. Có 3 enzyme: - galactosidase galactosid permease galactosid transacetylase Nuôi cấy E. coli: - trong môi trường có glucose: cả 3 enzyme đều có lượng rất nhỏ. - trong môi trường có lactose: cả 3 enzyme đều tăng hàm lượng rõ rệt - trong môi trường có glucose: cả 3 enzyme đều giảm rõ rệt Vậy lactose: chất cảm ứng 3 enzyme trên: enzyme cảm ứng Cơ chế: sự cảm ứng tổng hợp enzyme. 33
• 34. : 34 R, Re: Regulator O: Operator P: Promotor S: Structural gene
• 35. về cơ chế kiểm soát của protein điều hòa đối với sự chuyển mã ở tế bào nhân sơ Gen điều hòa R chỉ huy sự tổng hợp protein điều hòa Re (protein này có thể là chất kìm hãm R' hoặc chất hoạt hóa A'). Protein kìm hãm R' hoạt động có tác dụng đóng gen (nó gắn vào gen khởi động P, ngăn ARN polymerase bám vào P). Protein hoạt hóa A' hoạt động có tác dụng mở gen (nó gắn vào P và giúp cho ARN polymerase bám vào P). Khi chất kết (ligand) gắn vào protein điều hòa Re sẽ ảnh hưởng tới sự đóng mở gen. 35
• 36. âm Điều hòa dương I (R’ gắn vào P thì ngăn cản sự chuyển mã) - R’ gắn vào P; gen đóng - Chất kết gắn vào R’ thành phức hợp không bám vào P: gen mở (A’ gắn vào P khởi động sự chuyển mã) - A’ gắn vào P; gen mở - Chất kết gắn vào A’ thành phức hợp gắn vào P: gen đóng II - Chất kết gắn vào R’ thành phức hợp bám vào P: gen đóng - Loại bỏ chất kết thì R’ tách khỏi P: gen mở - Chất kết gắn vào A’ thành phức hợp gắn vào P: gen mở - Loại bỏ chất kết thì A’ tách khỏi P: gen đóng. 36 Cơ chế điều hòa hoạt động gen
• 37. kìm hãm tổng hợp enzyme (đối với các enzyme tổng hợp) Ví dụ: Sự tổng hợp tryptophan ở E. coli ứng với operon tryptophan. Sự điều hòa tổng hợp các enzyme tổng hợp tryptophan là sự điều hòa âm Trp-operon có 5 gen cấu trúc ứng với 5 enzyme của quá trình tổng hợp tryptophan 37
• 38. của Trp-operon. Apol: ARN polymerase; L: ligand, chất kết.
• 39. hòa của Trp-operon chỉ huy sự tổng hợp protein điều hòa là chất kìm hãm R’ không hoạt động (gọi là aporepressor). Khi R’ kết hợp với chất kết (gọi là chất đồng kìm hãm co-repressor) thì phức hợp tạo thành ở dạng hoạt động (bám vào O ngăn không cho ARN polymerase bám vào P, do đó sự chuyển mã không xảy ra). • Khi nồng độ Trp trong tế bào vi khuẩn thấp (tế bào có nhu cầu về Trp), chất kết trp không gắn vào R’ và R’ ở trạng thái không hoạt động, gen mở. ARN polymerase bám vào P và sự chuyển mã xảy ra. • Khi nồng độ Trp trong tế bào cao (tế bào không có nhu cầu tổng hợp trp), chất kết Trp bám vào R’ tạo nên phức hợp hoạt động bám vào O ngăn không cho ARN Polymerase bám vào P, do đó gen đóng, sự chuyển mã không xảy ra. Sự tổng hợp các enzyme tổng hợp Trp đã bị kìm hãm. 39
• 40. cảm ứng tổng hợp enzyme (đối với enzyme thoái hóa) Lac-operon (operon của lactose) ở E. coli kết hợp 2 cơ chế điều hòa âm và dương.  Điều hòa âm: theo cơ chế cảm ứng tổng hợp enzyme. Trước khi cảm ứng, β galactosidase Lactose galactose + glucose galactose + glucose allolactose (có liên kết 1,6-glycosid) Allolactose là chất cảm ứng và nó mở lac-operon bằng cách kết hợp với chất kìm hãm để làm bất hoạt chất này. 40
• 41. gen cấu trúc lac-z, lac-y và lac-a; chất kìm hãm Lac-R’. (A) Không có chất cảm ứng, chất kìm hãm đóng gen. (B) Có chất cảm ứng: phức hợp chất cảm ứng - chất kìm hãm không hoạt động, gen mở và lac-ARNm được tổng hợp (ARNm polycistronic) và các enzyme tương ứng được tổng hợp. Z: β galactosidase; Y: permease; A: transacetylase. 41
• 42. dương: protein điều hòa sẽ hoạt động như những chất hoạt hóa chuyển hóa (A’) hay protein hoạt hóa gen. Ví dụ CAP (catabolite activator protein) của vi khuẩn E. coli hoạt hóa gen khiến E. coli có thể sử dụng nguồn carbon khác glucose khi không có mặt glucose(glucose là nguồn carbon thông thường và ưa thích của E. coli). Khi nồng độ glucose giảm mạnh thì có sự cảm ứng, làm tăng AMPv nội bào, chất này bám vào CAP khiến cho CAP bám vào được một đoạn ADN đặc hiệu gần đoạn khởi động P và mở các gen tương ứng (chỉ huy sự tổng hợp các enzyme xúc tác sự thoái hóa chất tạo nguồn carbon khác glucose). 42
• 43. đối với lac-operon 43
• 44. đường huyết do adrenalin
• 45. động vật bậc cao, sự điều hòa nhờ cơ chế thần kinh (qua chất trung gian hóa học) và hormon (ví dụ adrenalin gây tăng đường huyết nhờ một loạt phản ứng nội bào dẫn đến sự hoạt hóa enzyme phosphorylase b thành phosphorylase a hoạt động phân giải glycogen thành glucose và ức chế glycogen synthase). • Sự điều hòa chuyển hóa ở mức cơ thể, mức tế bào (ví dụ sự vận chuyển tích cực các chất qua các màng) và mức phân tử (chuyển mã, giải mã...) đều phức tạp. • Tốc độ phản ứng rất nhanh, sự oxy hóa xảy ra trong 10-4 giây, tổng hợp chuỗi 150 aa cần 1,5 phút, nói lên tính chất phức tạp và phong phú của điều hòa chuyển hóa. • Sự điều hòa chuyển hóa là kết quả sự vận động của các mặt đối lập (hệ thần kinh giao cảm và phó giao cảm; hormon tăng đường huyết và giảm đường huyết; ức chế và hoạt hóa...)./. 45