04/07/23 1

Chương 2: Trao đổi chất Glucid

2.1 Phân giải glucid2.1.1.Phân giải polyssacharide2.1.2 Hóa sinh của hô hấp 2.1.2.1 Quá trình đường phân 2.1.2.2 Hô hấp yếm khí - Lên men 2.1.2.3 Hô hấp hảo khí – Chu trình Krebs

a. Sự khử cacboxyl hóa pyruvic acid b. Chu trình Krebs

c. Chuỗi enzyme hô hấp và sự phosphoril hóa oxy hóa qua chuỗi enzyme hô hấp2.1.3 Chu trình pentosephosphat

2.2 Sinh tổng hợp glucid2.2.1 Sinh tổng hợp mới (de novo) glucose2.2.2 Sinh tổng hợp glycogen

04/07/23 2

2.1. PHÂN GIẢI GLUCID

2.1.1.1 Phân giải tinh bột

2.1.1 Phân giải polysaccharide

C¸c qu¸ tr×nh oxi ho¸ ®Ó tæng hîp n¨ng l îng

04/07/23 3

-amylase

Gucoamylase

-amylase

enzym R

a.Sự phân giải tinh bột bằng cách thủy phân

- α – Amylase

- β – Amylase

- Glucoamylase

- 1,6 – Amyloglycosidase

04/07/23 4

2.1.1.2 Phân giải glycogen

1. Phosphorylase phân giải glycogen từ đầu không có tính khử đến gốc thứ 4 cách điểm phân nhánh Glycogen + H3PO4 - n Glucose – 1 – phosphate + dextrin hạn chế

2. Phân giải tiếp theo cần 2 enzym: * 4 α – glucanotransferase 2.4.1.25 chuyển 3 gốc glucose từ mạch nhánh gắn vào mạch chính Dextrin hạn chế ----- Mạch dextrin chứa 1 gốc glucose ở mạch bên

* Amylo -1,6- glucosidase 3.2.7.33 thủy phân liên kết 1,6 glucoside giải phóng glucose

3. Phosphorylase phân giải tiếp mạch thẳng Sản phẩm:n glucose-1- phosphat và

m glucose

04/07/23 5

2.1.2.1. Qu¸ tr×nh ® êng ph©n (§ êng h íng EMP)

2.1.2 Ho¸ sinh h« hÊp

10 ph¶n øng, chia ra 2 giai ®o¹n:

-Giai ®o¹n chuÈn bÞ

-Giai ®o¹n hoµn tr¶

04/07/23 6

Ph¶n øng 1:Hexokinase

Ph¶n øng 3:Fructose-6-P kinase

Ph¶n øng 2:Isomerase

04/07/23 7

Ph¶n øng 5:Isomerase

Ph¶n øng 4: Aldolase

04/07/23 8

Ph¶n øng 6: Oxy ho¸ - G3P- Dehydrogenase

Ph¶n øng 7: Kinase

04/07/23 9

Ph¶n øng 9: Enolase

Ph¶n øng 8: Mutase

Ph¶n øng 10: Kinase

04/07/23 10

Ph ¬ng tr×nh tæng qu¸t:

Glucose + 2NAD+ + 2Pv + 2ADP 2Piruvate + 2ATP + 2NAD.H,H+

B¶n chÊt:

Sù ph©n gi¶i ® êng Glucose trong ®iÒu kiÖn yÕm khÝ thµnh 2 piruvic acid, ATP vµ NAD.H,H+

04/07/23 11

2.1.2.2. H« hÊp yÕm khÝ - Lªn men

2.1.2.3. H« hÊp h¶o khÝ - Chu tr×nh Krebs

a. Lªn men r îu ethylic

b. Lªn men Lactic acid

a. Sù khö carboxyl ho¸ oxy ho¸ Pyruvic acid

b. Chu tr×nh Krebs (Chu tr×nh citric acid)c. Chuçi enzym h« hÊp. Sù phorphoril

ho¸ oxy ho¸ qua chuçi enzym h« hÊp

04/07/23 12

a. Lên men rượu ethylic

• Đường phân (10 phản ứng)

Glucose ----------- 2 pyruvic acid + 2 NADH,H+ + 2ATPp.ư 11. Pyruvat decacboxylase

CH3COCOOH ---- CO2 + CH3 CHO

p.ư 12. Pyruvat dehydrogenase

CH3CHO + NADH,H+ ---- CH3CH2OH + NAD+

2.1.2.2 Lên men

04/07/23 13

b. Lên men lactic acid

• Đường phân (10 phản ứng)

Glucose ----------- 2 pyruvic acid + 2 NADH,H+ + 2ATP

p.ư 11. Lactate dehydrogenase

CH3COCOOH + NADH,H+ ---- CH3CHOHCOOH + NAD+

04/07/23 14

2.1.2.3 Hô hấp hảo khí – chu trình Krebs

04/07/23 15

a. Sù khö cacboxil-ho¸ oxi ho¸ pyruvic acid

Pyruvate + NAD+ + CoASH <=> Acetyl-CoA + NADH + CO2 ( = -33.5 kJ/mol)

04/07/23 16

Phức hợp gồm 3 enzyme:1. Pyruvate decarboxylase (E1)2. Dihydrolipoamide transacetylase (E2)3. Dihydrolipoamide dehydrogenase (E3) vµ 5 coenzyme:1. Thiamine Pyrophosphate (TPP)2. Lipoic Acid - lipoamide3. FAD4. NAD+5. CoASH

Phøc hîp Pyruvate Dehydrogenase

(Pyruvate dehydrogenase complex)

04/07/23 17

C¬ chÕ ho¹t ®éng cña phøc hîp Pyruvate Dehydrogenase

04/07/23 18Axitxetoglutaric

cooh

c

c

cooh

h2

och2

cooh h

cooh

c

c

cooh

h

ch2cooh

cooh

c

c

ch2cooh h

h

cooh

oh

cooh

c

ch2

2h

co os c a

cooh

c

ch2

2h

cooh

cooh

c

ch

h

cooh

cooh

c

ch

cooh

ohh

2

ch3 c

o

cooh

ch3 c

o

os c a

cooh

c

c

cooh

h2

o

h2o

h2o

h2o

c

cooh

o

cooh

cch2cooh h

oohc

c

c

ch2cooh h

o2

Co SHA

Co SHA

GTP

GDP

ADP

ATP

Pv

FADFADH2

h2o

Axit piruvic

Axetil-CoA

Axit xitric

1

2

3

4

5

6

7

8

AxitXis aconitic

AxitIzoxitric

AxitOxalo xucxinic

Xucxinil CoA

Axit xucxinic

Axit fumaric

Axit malic

Axit oxaloaxetic

NADH2

NAD+

NADH2

NADH2 NAD+

NAD+

co2

co2

b. Chu tr×nh Krebs

8 phản ứng

04/07/23 19

Chu tr×nh Krebs (C.t. Citric acid)

04/07/23 20

p.ư.1: Ngưng tụ

p.ư. 2: Loại nước, hợp nước

p.ư. 3: Khử cacboxyl hóa oxy hóa isocitric acid

p.ư. 4: Khử cacboxyl hóa oxy hóa α – ketoglutaric acid

p.ư. 5: Phosphoryl hóa cơ chất succinyl-CoA

p.ư. 6: Oxy hóa succinic acid

p.ư. 7: Hợp nước

p.ư. 8: Oxy hóa malic acid

Phương trình tổng quát:

CH3COSCoA + H2O + 3NAD+ + FAD + ADP + Pv = 2CO2 + 3NADH,H+ + FAD.H2 + ATP

Bản chất:

Sự oxy hóa hoàn toàn acetyl-CoA tạo thành 2 CO2, 3 NADH,H+, FAD.H2 và ATP

04/07/23 21

04/07/23 22

c. Oxy ho¸ qua chuçi enzym h« hÊp. Sù Photphoril ho¸ oxi ho¸ qua chuçi enzym h« hÊp

Chuçi enzyme h« hÊp bao gåm:

- Dehydrogenase yÕm khÝ (NAD+, NADP+)

- Enzyme flavinic (FAD)

- HÖ thèng cytochrome: C¸c cytochrome vµ enzyme cytochrome-oxidaseSù phosphoril - ho¸ oxi ho¸ qua chuçi enzyme h« hÊp: Sù ho¹t ho¸ Pv nhê n¨ng l îng cña qu¸ tr×nh oxi ho¸ qua chuçi enzyme h« hÊp

04/07/23 23

04/07/23 24

Coenzyme Q (Ubiquinone)

04/07/23 25

C¸c phøc hîp multiprotein trong h« hÊp

Tõ NADH,H+:

- Phøc hîp I

- Coenzyme Q

- Phøc hîp III

- Phøc hîp IV

- Phøc hîp VTõ Succinate:

- Phøc hîp II

- Coenzyme Q

- Phøc h¬p III

- Phøc hîp IV

- Phøc hîp V

04/07/23 26

H íng vËn chuyÓn Proton vµ tæng hîp ATP

Kho¶ng kh«ng gian gi÷a 2 mµng

ChÊt nÒn

Màng trong

04/07/23 27

Figure 15.18: A model for the final stages in proton pumping by cytochrome oxidase.

C¸c b íc cuèi cña b¬m proton d íi t¸c dông cña enzyme Cytochrome oxidase

04/07/23 28

C¸c chÊt vËn chuyÓn ®iÖn tö trong Mitochondrion

04/07/23 29

C¸c Hem

04/07/23 30

Figure 15.16: Structure of the redox components of complex III-cytochrome b, the iron-sulfur protein (ISP), and the heme of cytochrome c1.

04/07/23 31

2.1.3. Chu tr×nh Pentosephosphat Chu tr×nh

gåm 2 giai ®o¹n (12 p.ư):

- Giai ®o¹n oxi ho¸

- Giai ®o¹n kh«ng oxi ho¸

04/07/23 32

C¸c giai ®o¹n cña ® êng h íng:

Chia ra 2 giai ®o¹n:

Giai ®o¹n 1: Oxi ho¸ Glucose- 6 - phosphate thµnh c¸c Pentose Phosphate

Giai ®o¹n 2: BiÕn ®æi c¸c pentose phosphate thµnh Glucose- 6 - phosphate

04/07/23 33

• Glucose-6-phosphate Dehydrogenase

• Lactonase

• 6-Phosphogluconate Dehydrogenase

• Phosphopentose Isomerase

• Phosphopentose Epimerase

• Transketolase

• Transaldolase

C¸c enzyme cña ® êng h íng Pentose Phosphate:

04/07/23 34

Oxidative Phase (Generates NADPH)Glucose-6-Phosphate + NADP+ <=> 6-Phosphogluconolactone + NADPH (catalyzed by Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase)6-Phosphogluconolactone + H2O <=> 6-Phosphogluconate + H+ (catalyzed by Lactonase)6-Phosphogluconate + NADP+ <=> Ribulose-5-Phosphate + CO2 + NADPH (catalyzed by 6-Phosphogluconate Dehydrogenase)Nonoxidative Phase (note how products of each reaction are shuffled - the pathway does not lead to a single end product)Ribulose-5-Phosphate <=> Ribose-5-Phosphate (catalyzed by Phosphopentose Isomerase)Ribulose-5-Phosphate <=> Xylulose-5-Phosphate (catalyzed by Phosphopentose epimerase)Xylulose-5-Phosphate + Ribose-5-phosphate <=> Glyceraldehyde-3-phosphate + Sedoheptulose-7-Phosphate(catalyzed by Transketolase)Sedoheptulose-7-Phosphate + Glyceraldehyde-3-Phosphate <=> Erythrose-4-Phosphate + Fructose-6-Phosphate (catalyzed by Transaldolase)Xylulose-5-phosphate + Erythrose-4-Phosphate <=> Glyceraldehyde-3-phosphate + Fructose-6-phosphate (catalyzed by Transketolase)

04/07/23 35

Giai đoạn 1: Giai đoạn oxi ho¸

P.ư.1: Oxy hóa

Glucose-6-Phosphate + NADP+ <=> 6-Phosphogluconolactone + NADPH ( Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase xúc tác)P.ư.2: Phản ứng hợp nước

6-Phosphogluconolactone + H2O <=> 6-Phosphogluconate + H+ (Lactonase xúc tác)P.ư 3: Khử cacboxyl hóa oxy hóa

6-Phosphogluconate + NADP+ <=> Ribulose-5-Phosphate + CO2 + NADPH (6-Phosphogluconate Dehydrogenase xúc tác)

04/07/23 36

G.đ 2: Giai đoạn không oxy hóa

P.ư 4: Đồng phân hóa Ribulose-5-Phosphate <=> Ribose-5-Phosphate (Phosphopentose Isomerase)

P.ư 5: Đồng phân hóa Ribulose-5-Phosphate <=> Xylulose-5-Phosphate (Phosphopentose epimerase)

P.ư 6: Chuyển nhón keto C5 + C5 --- C3 + C7

Xylulose-5-Phosphate + Ribose-5-phosphate <=> Glyceraldehyde-3-phosphate + Sedoheptulose-7-Phosphate(Transketolase)

04/07/23 37

P.ư 7: Chuyển nhóm C7 + C3 -- C4 + C6 Sedoheptulose-7-Phosphate + Glyceraldehyde-3-Phosphate <=> Erythrose-4-Phosphate + Fructose-6-Phosphate (Transaldolase)P.ư 8: C5 + C4 -- C6 + C3 Xylulose-5-phosphate + Erythrose-4-Phosphate <=> Glyceraldehyde-3-phosphate + Fructose-6-phosphate (Transketolase)P.ư 9: Đồng phân hóa Glyceraldehyde-3-phosphate < = > dihydroxyaceton-3-phosphat

P.ư 10: Ngưng tụ Glyceraldehyde-3-phosphate + dihydroxyaceton-3-phosphat Fructose-1,6-biphosphate (Aldolase)

04/07/23 38

P.ư 11: Thủy phân Fructose-1,6-biphosphate + H2O -- Fructose-6-phosphate + Pv (phosphatase)

P.ư 12: Đồng phân hóa Fructose-6-phosphate < = > Glucose-6-phosphate (isomerase)

Phương trình tổng quát:

Glucose-6-phospate + 12NADP+ + 6H2O -- 6CO2 + 12NADP.H,H+ + Pv

Vai trò:

- Năng lượng NADP.H,H+

- Nguyên liệu 5C để tổng hợp nucleic acid

04/07/23 39

Mechanism of the transaldolase reaction.

Cơ chế của phản ứng do Transaldolase xóc t¸c

04/07/23 40

Alternative pentose phosphate pathways.

C¸c ® êng h íng chuyÓn ho¸ Pentose phosphate

04/07/23 41

2.2. SINH TỔNG HỢP GLUCID

2.2.1 Sinh tổng hợp mới (de novo) glucose

2.2.2 Sinh tổng hợp glycogen

04/07/23 42

2.2.1 Sinh tổng hợp de novo glucose

1. Lactate bị oxy hóa thành pyruvic acid dưới sự xúc tác của Lactate dehydrogenase (NAD+)

2. Pyruvic acid bị cacboxyl hóa thành oxaloacetic acid – pyruvate cacboxylase (p.ư. tổng hợp cần ATP)

3. Oxaloacetic acid bị khử thành malic acid – Malate DH

12 p.ư. từ Lactate

04/07/23 43

4. Malic acid bị oxy hóa thành oxaloacetic acid – Malat DH

5. Oxaloacetic acid bị khử cacboxyl hóa thành phosphoenolpyruvic acid – PEP cacboxykinase phụ thuộc GTP

6. PEP được phosphoril hóa thành 1,3-biphosphoglyceric acid

7. 1,3-biphoshpoglyceric acid bị khử thành 3-phosphoglyceraldehyde -

8. Đồng phân hóa 3-phosphoglyreraldehyde thành phosphodioxyaceton

9. Ngược đường phân: 2 hợp chất 3C ngưng tụ thành fructose 1,6-biphosphat

10.Loại gốc phosphat thành fructose 6-phosphat – biphosphatase

11.Đồng phân hóa fructose 6- phosphat thành glucose 6-phosphate

12.Loại gốc phosphat thành glucose - phosphatase

04/07/23 44

2.2.2 Sinh tổng hợp glycogen trong gan

-Chất cung cấp glucose: UDP-glucose

- Gắn gốc glucose: Glycogen synthase

- Phân nhánh: Glucan phân nhánh enzyme 2.4.1.18