Hô hấp tế bào

- Tài liệu ôn thi Bác sĩ Nội Trú môn Hóa sinh Đại học Y Hà Nội-

1. Sự tạo thành CO2 , H2O

- CO2 tạo thành do phản ứng khử carboxyl nhờ enzym decarboxylase

o RCOOH à RH + CO2

o Phản ứng này ko giải phóng nhiều năng lượng

- H2O tạo thành nhờ 1 dây chuyền phản ứng : tách H2 khỏi cơ chất và vận chuyển H2 qua 1 chuỗi dài các chất trung gian , cuối cùng tới O2 . Trong quá trình này cả hydro và oxy đều được hoạt hóa thành các ion H⁺và O^2- hoạt động mạnh -> khi gặp nhau tạo H2O . Quá trình này giải phóng nhiều năng lượng

2. chuỗi vận chuyển điện tử

- Phức hợp 1 : NADH –CoQ reductase

o Điện tử từ NADH à FMN à trung tâm sắt lưu huỳnh à CoQ tạo CoQH2

§ NADH + H⁺ + CoQ à NAD⁺ + CoQH2

o Cơ chế vận chuyển điện tử của trung tâm FeS là thay đổi hóa trị ion sắt

- Phức hợp 2 :succinat –CoQ reductase

o Điện tử từ succinat à FAD à trung tâm FeS -> CoQ tạo CoQ H2

§ Succinat +CoQ à fumarat +CoQH2

o CoQ hay ubiquinon là 1 chất mang nguyên tử hydro .Quinon dạng oxh có thể nhận 1 e^-để hình thành semiquinon và nhận tiếp 1e^-và 2 H⁺ tạo hydroquinon

- Phức hợp 3 : CoQH2 – cytc reductase

o Gồm 3 thành phần : cyt b , trung tâm FeS , cyt c1

o Điện tử từ CoQH2 à cyt b à trung tâm FeS à cyt c1 à cyt c tạo cyt c dạng khử

§ CoQH2 + 2 cyt c – Fe³⁺ à CoQ + 2 H⁺ + 2 cytc-Fe²⁺

o Cytc : chứa nhóm hem , Fe nằm ở trung tâm của hem làm nhiệm vụ chuyển e bởi quá trình oxy hóa khử : Fe³⁺ + e^- à Fe²⁺

- Phức hợp 4 : cytochrom oxidase

o Điện tử từ cyt c chuyển tới Cu²⁺ (cyt a ) à cyt a3 à O2 tạo O^2-. O^2- kết hợp 2 H⁺tạo H2O .

§ 2cyt c- Fe²⁺ + 1/2 O2 + 2 H⁺à 2 cyt c –Fe³⁺ + H2O

3. Ý nghĩa về mặt năng lượng

- Thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử được định hướng chặt chẽ theo trật tự: e- đi từ chất có thế năng oxh –khử thấp tới cao

- Năng lượng giải phóng được tính bằng G^o = -nf ∆E ^o’

o ∆G^o : sự biến thiên năng lượng tự do tính theo kcal ở đk chuẩn ( pH= 7 , t = 25oC)

o n: số e^-vận chuyển

o F: số faraday = 23, 062

o ∆E^o’ :sự chênh lệch thế năng của hệ thống cho và nhận e^-

- Tính ra : sự thay đổi năng lượng tự do của 1 cặp e^- từ NADH / NAD⁺ ( E^o’ = -0,32V) đến H2O / 1/2 O2 (E^o’= 0,82) ta có ∆G^o’= -2. 23,062 ( 0,82 + 0,32) = -52, 6 kcal / mol

- Toàn bộ năng lượng trên được giải phóng dần từng chặng . Năng lượng đủ để tạo vài ATP từ ADP và Pi ( vì ∆G^o’ cần để tạo ATP từ ADP và Pi là 7,3 kcal ) còn 1 phần năng lượng tỏa ra dưới dạng nhiệt