LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNGBạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1021.57 KB, 18 trang ) 1. KHÁI NIỆM KHÁI NIỆM 2. 2. CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ TRONG CƠ THỂ 3. 3. MỘT SỐ HỢP CHẤT CAO NĂNG MỘT SỐ HỢP CHẤT CAO NĂNG 4. 4. SỰ HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CÓ SỰ HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CÓ LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG ATP LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG ATP 5. 5. CHỨC NĂNG CỦA LIÊN KẾT GIÀU CHỨC NĂNG CỦA LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG NĂNG LƯỢNG 1. 1. KHÁI NIỆM KHÁI NIỆM Các liên kết giàu năng lượng là các liên kết Các liên kết giàu năng lượng là các liên kết phosphate có cấu trúc anhydride (ATP, ADP, phosphate có cấu trúc anhydride (ATP, ADP, acetylphosphate, aminoacetylphosphate, acetylphosphate, aminoacetylphosphate, pirophosphate, ), có cấu trúc enolphosphate pirophosphate, ), có cấu trúc enolphosphate (phosphoenolpyruvat), và phosphoguanidinphosphate (phosphoenolpyruvat), và phosphoguanidinphosphate (creatinphosphate), cũng như thioester (ví dụ acetyl- (creatinphosphate), cũng như thioester (ví dụ acetyl- CoA) và S-adenosylmethionin (ví dụ methinoin hoạt CoA) và S-adenosylmethionin (ví dụ methinoin hoạt động). động). 2. 2. CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ TRONG CƠ THỂ - Năng lượng của liên kết giàu năng lượng là năng - Năng lượng của liên kết giàu năng lượng là năng lượng tự do giải phóng ra trong quá trình phản ứng hóa sinh lượng tự do giải phóng ra trong quá trình phản ứng hóa sinh có sự tham gia của các liên kết giàu năng lượng. Nghĩa là có sự tham gia của các liên kết giàu năng lượng. Nghĩa là trong hóa sinh thì năng lượng tự do của quá trình tạo chất trong hóa sinh thì năng lượng tự do của quá trình tạo chất trong đó có sự làm đứt mối liên kết cũ để tạo các liên kết trong đó có sự làm đứt mối liên kết cũ để tạo các liên kết mới không quan trọng bằng loại năng lượng tự do của phản mới không quan trọng bằng loại năng lượng tự do của phản ứng trong đó có sự chuyển nhóm nguyên tử giữa các hợp ứng trong đó có sự chuyển nhóm nguyên tử giữa các hợp chất theo kiểu phản ứng trao đổi. chất theo kiểu phản ứng trao đổi. Phản ứng thủy phân là một kiểu phản ứng trong đó Phản ứng thủy phân là một kiểu phản ứng trong đó có sự chuyển nhóm nguyên tử giữa phân tử của chất bị thủy có sự chuyển nhóm nguyên tử giữa phân tử của chất bị thủy phân và phân tử H2O. phân và phân tử H2O. Ví dụ: Phản ứng thủy phân glixin - glixin: Ví dụ: Phản ứng thủy phân glixin - glixin: 2NH2-CH2-COOH NH2-CH2-CO- 2NH2-CH2-COOH NH2-CH2-CO- NH-CH2-COOH + HOH NH-CH2-COOH + HOH - Những hợp chất mà khi thủy phân giải phóng - Những hợp chất mà khi thủy phân giải phóng ra năng lượng tự do từ 7 đến 10 kcal/mol được gọi là ra năng lượng tự do từ 7 đến 10 kcal/mol được gọi là các hợp chất giàu năng lượng. các hợp chất giàu năng lượng. - Một hợp chất giàu năng lượng điển hình, tồn - Một hợp chất giàu năng lượng điển hình, tồn tại trong thế giới sinh vật, từ cơ thể đơn bào đến tại trong thế giới sinh vật, từ cơ thể đơn bào đến động thực vật bậc cao là ATP (adenozin triphotphat). động thực vật bậc cao là ATP (adenozin triphotphat). 2. 2. CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ LƯỢNG TRONG CƠ THỂ Cấu tạo phân tử ATP có thể biểu diễn tóm tắt: Cấu tạo phân tử ATP có thể biểu diễn tóm tắt: 2. 2. CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ LƯỢNG TRONG CƠ THỂ Khi thủy phân thì nhóm photphat cuối cùng của Khi thủy phân thì nhóm photphat cuối cùng của ATP được chuyển đến nhóm OH của H2O để tạo axit ATP được chuyển đến nhóm OH của H2O để tạo axit photphoric và ADP (adenozin - diphotphat). photphoric và ADP (adenozin - diphotphat). - ATP tức adenosin triphosphat. Phân tử này có - ATP tức adenosin triphosphat. Phân tử này có 3 phần: một cấu trúc vòng có các nguyên tử C,H và N 3 phần: một cấu trúc vòng có các nguyên tử C,H và N được gọi là adenin; một phân tử đường 5 carbon là được gọi là adenin; một phân tử đường 5 carbon là ribose và 3 nhóm phosphat kế tiếp nhau nối vào chất ribose và 3 nhóm phosphat kế tiếp nhau nối vào chất đường. đường. - Phân tử ATP phân giải, nhả năng lượng như - Phân tử ATP phân giải, nhả năng lượng như sau: với sự có mặt của nước, khi gãy liên kết giữa oxy sau: với sự có mặt của nước, khi gãy liên kết giữa oxy với nguyên tử phospho (P) cuối cùng thì tách ra một với nguyên tử phospho (P) cuối cùng thì tách ra một phân tử phosphat vô cơ (Pi), còn lại là Adenosi phân tử phosphat vô cơ (Pi), còn lại là Adenosi Diphosphat (ADP) và có 7kcal/mol được giải phóng. Diphosphat (ADP) và có 7kcal/mol được giải phóng. 2. 2. CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ LƯỢNG TRONG CƠ THỂ - Quá trình ngược lại tổng hợp ATP từ ADP và Pi - Quá trình ngược lại tổng hợp ATP từ ADP và Pi cũng phải cung cấp cho ADP một lượng năng lượng cũng phải cung cấp cho ADP một lượng năng lượng 7Kcal/mol. 7Kcal/mol. - Liên kết phosphat giàu năng lượng gồm: - Liên kết phosphat giàu năng lượng gồm: + Liên kết acyl phosphat + Liên kết acyl phosphat + Liên kết enol phosphat + Liên kết enol phosphat + Liên kết amid phosphat + Liên kết amid phosphat + Liên kết thiophosphat + Liên kết thiophosphat + Liên kết anhydric phosphat + Liên kết anhydric phosphat 2. 2. CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG CÁC LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ THỂ LƯỢNG TRONG CƠ THỂ - Đặc điểm của liên kết phosphat - Đặc điểm của liên kết phosphat : : Liên kết nghèo NL Liên kết giàu NL Bền vững Không bền Khó bị thủy phân Dễ bị thủy phân Giải phóng ít NL Giải phóng nhiều NL 3. 3. MỘT SỐ HỢP CHẤT CAO NĂNG MỘT SỐ HỢP CHẤT CAO NĂNG Kiểu liên kết Kiểu liên kết Hợp chất Hợp chất G G 0 0 Kcal/mol Kcal/mol Anhydritphosphoric Anhydritphosphoric (pyrophosphat) (pyrophosphat) Nucleositdiphosphat Nucleositdiphosphat ADP,GDP,XDP,UDP. ADP,GDP,XDP,UDP. Nucleosittriphosphat Nucleosittriphosphat ATP,GTP,CTP,UTP ATP,GTP,CTP,UTP NDP NMP + Pi (- 7) NDP NMP + Pi (- 7) NTP NDP + Pi (-7) NTP NDP + Pi (-7) Amidinphosphat Amidinphosphat (Guanidin (Guanidin phosphat) phosphat) Creatin phosphat Creatin phosphat Creatin phosphat Creatin phosphat Creatin Creatin Acginin phosphat Acginin phosphat Acginin phosphat Acginin phosphat Acginin + Pi (-10,5) Acginin + Pi (-10,5) Thioeste Thioeste Acetyl - CoA Acetyl - CoA Acyl - CoA Acyl - CoA AcetylCoA CoA SH AcetylCoA CoA SH + Acetat (- 8,8) + Acetat (- 8,8) 4. 4. SỰ HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CÓ LIÊN SỰ HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CÓ LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG ATP KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG ATP ATP là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận ATP là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết cho tế bào sử chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết cho tế bào sử dụng. Chỉ có thông qua ATP, tế bào mới sử dụng được thế dụng. Chỉ có thông qua ATP, tế bào mới sử dụng được thế năng hóa học cất giấu trong cấu trúc phân tử hữu cơ năng hóa học cất giấu trong cấu trúc phân tử hữu cơ Để đảm bảo được vai trò chính yếu của mình trong Để đảm bảo được vai trò chính yếu của mình trong trao đổi chất, lượng dự trữ ATP thường xuyên phải được trao đổi chất, lượng dự trữ ATP thường xuyên phải được hồi phục. ATP có thể theo những đường khác nhau: hồi phục. ATP có thể theo những đường khác nhau: - Phản ứng phosphoryl hóa ở mức cơ chất: đó là phản - Phản ứng phosphoryl hóa ở mức cơ chất: đó là phản ứng chuyển trực tiếp nhóm phosphate từ một dẫn xuất cao ứng chuyển trực tiếp nhóm phosphate từ một dẫn xuất cao năng đến ADP. năng đến ADP. - Phản ứng chuyển enol sang xeto của - Phản ứng chuyển enol sang xeto của phosphoenolpyruvat là phản ứng phát năng lượng mạnh do phosphoenolpyruvat là phản ứng phát năng lượng mạnh do đó có thể cặp đôi (kết hợp) với phản ứng tổng hợp ATP. Ví đó có thể cặp đôi (kết hợp) với phản ứng tổng hợp ATP. Ví dụ, phản ứng chuyển nhóm phosphate từ phosphocreatin dụ, phản ứng chuyển nhóm phosphate từ phosphocreatin sang ADP là rất quan trọng cho sự co cơ. sang ADP là rất quan trọng cho sự co cơ. - Phản ứng phosphoryl hóa oxy hóa: Phản ứng oxy - Phản ứng phosphoryl hóa oxy hóa: Phản ứng oxy hóa - khử sinh học (cũng như phản ứng quang hợp) thường hóa - khử sinh học (cũng như phản ứng quang hợp) thường làm phát sinh ra một gradient nồng độ proton H+ ở 2 phía làm phát sinh ra một gradient nồng độ proton H+ ở 2 phía màng. Năng lượng tự do của quá trình tiêu tán gradient màng. Năng lượng tự do của quá trình tiêu tán gradient proton H+ này được cặp đôi với phản ứng ATP, do đó mới proton H+ này được cặp đôi với phản ứng ATP, do đó mới có tên phosphoryl hóa oxy hóa. có tên phosphoryl hóa oxy hóa. - Phản ứng hình thành ATP bởi adenylatkinaza: Do cắt - Phản ứng hình thành ATP bởi adenylatkinaza: Do cắt nhóm pirophosphat làm phát sinh ra AMP. Enzyme nhóm pirophosphat làm phát sinh ra AMP. Enzyme adenylatkinaza sẽ xúc tác phản ứng: adenylatkinaza sẽ xúc tác phản ứng: 2 ADP AMP + ATP 2 ADP AMP + ATP Tiếp đó ADP lại được phosphoryl hóa bằng phản ứng Tiếp đó ADP lại được phosphoryl hóa bằng phản ứng đã mô tả ở trên. đã mô tả ở trên. 5. 5. CHỨC NĂNG CỦA LIÊN KẾT GIÀU CHỨC NĂNG CỦA LIÊN KẾT GIÀU NĂNG LƯỢNG NĂNG LƯỢNG Quá trình hình thành năng lượng từ các phản ứng Quá trình hình thành năng lượng từ các phản ứng sinh học tích lũy năng lượng dưới các liên kết cao năng, sinh học tích lũy năng lượng dưới các liên kết cao năng, năng lượng của liên kết cao năng biến đổi thành các công năng lượng của liên kết cao năng biến đổi thành các công khác nhau, thí dụ: các hợp chất cao năng cung cấp năng khác nhau, thí dụ: các hợp chất cao năng cung cấp năng lượng cho phản ứng tổng hợp, thẫm thấu, vận chuyển các lượng cho phản ứng tổng hợp, thẫm thấu, vận chuyển các chất, ngược với chênh lệch nồng độ, các công cơ học (co rút chất, ngược với chênh lệch nồng độ, các công cơ học (co rút cơ), phát quang sinh học. cơ), phát quang sinh học. Kết luận Kết luận Liên kết giàu năng lượng là liên kết xuất hiện Liên kết giàu năng lượng là liên kết xuất hiện giữa các nguyên tố không cùng loại trong cùng một giữa các nguyên tố không cùng loại trong cùng một chất chất ( O ( O ~P, N~P, C~S ) nhưng không xuất hiện ~P, N~P, C~S ) nhưng không xuất hiện giữa các nguyên tố cùng loại (N N, C C). Các giữa các nguyên tố cùng loại (N N, C C). Các hợp chất cao năng như ATP, CTP, GTP, UTP cung hợp chất cao năng như ATP, CTP, GTP, UTP cung cấp năng lượng cho quá trình sinh tổng hợp cấp năng lượng cho quá trình sinh tổng hợp protein, photpholipit, polysaccarit, trong đó ATP protein, photpholipit, polysaccarit, trong đó ATP được xem là hợp chất điển hình. Qua đó có thể thấy được xem là hợp chất điển hình. Qua đó có thể thấy được các liên kết giàu năng lượng trong các hợp được các liên kết giàu năng lượng trong các hợp chất cao năng có vai trò quan trọng trong hầu hết chất cao năng có vai trò quan trọng trong hầu hết hoạt động sống của cơ thể. hoạt động sống của cơ thể. |
