Bài giảng Hóa sinh đại cương: Chương 9 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

Chương 9 Trao đổi chất và trao đổi năng lượng thuộc bài giảng Hóa sinh đại cương trình bày về các nội dung chính giới thiệu chung về trao đổi chất, các quá trình diễn ra trong trao đổi chất và trao đổi năng lượng, năng lượng tự do, biến thiên năng lượng tự do.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa sinh đại cương: Chương 9 - ThS. Phạm Hồng Hiếu 09/02/2014 Chương 9: TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG I. Giới thiệu về trao đổi chất II. Các quá trình diễn ra trong TĐC và TĐNLThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 1 I. Giới thiệu về trao đổi chấtKhái niệmPhản ứng oxy hóa khỬPhản ứng phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóaSự tạo thành năng lượngThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 2 1 09/02/2014 KHÁI NiỆMNăng lượng tự doMối liên quan giữa biến thiên năng lượng tự do và hằng số cân bằng phản ứngThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 3 NĂNG LƯỢNG TỰ DO Enthalpy (H): nội năng, năng lượng toàn phần Năng lượng tự do (G): năng lượng có khả năng biến thành công có ích  G 09/02/2014 NĂNG LƯỢNG TỰ DO G = H – TS • H tăngG tăng; S tăngG giảm • H – G = TS: thay đổi theo nhiệt độ, phụ thuộc S G = H – TS • G: biến thiên NLTD (Kcal) • H: biến thiên enthalpy (Kcal) • T: nhiệt độ tuyệt đối • S: biến thiên entropy (Kcal.độ-1)ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 5 BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO Phản ứng A  B G=GB - GA • G < 0: Phản ứng phát năng oCó thể xảy ra tự phát (S tăng, G giảm) oĐôi khi cần năng lượng hoạt hoá để xảy ra phản ứng • G > 0: Phản ứng thu năng oKhông thể xảy ra tự phát • G = 0: Phản ứng không thu năng cũng không phát năngThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 6 3 09/02/2014BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO G = Go + RTln([B]/[A]) Go: biến thiên năng lượng tự do chuẩn: 25oC, pH = 0, [A]=[B]=1 mol/l G phụ thuộc bản chất , điều kiện, tỉ lệ nồng độ các chất tham gia, sản phẩm phản ứng; không phụ thuộc con đường chuyển hoá Biến thiên NLTD chuẩn ở điều kiện sinh học Go’: pH=7, 25oC G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 7 BIẾN THIÊN NLTD & K G’ = Go’ + RTln([B]/[A]) Phản ứng đạt trạng thái cân bằng: G’=0  Go’ = –RTlnK’ K’: hằng số cân bằng phản ứng trong điều kiện sinh học (pH=7) R: hằng số khí lí tưởng, 1,987.10-3 Kcal/mol.độ T: nhiệt độ tuyệt đối, 298K (25oC) Go’: Kcal/mol  K’=10-Go’/1,36 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 8 4 09/02/2014 BIẾN THIÊN NLTD & K K’=10-Go’/1,36 K’=1: Go’=0: không xảy ra trong điều kiện sinh học K’>1: Go’ 09/02/2014 OXY HOÁ – KHỬ SINH HỌCThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 11 PHẢN ỨNG OXY HOÁ – KHỬ Phản ứng Chất -e- oxy hóa -e- khử +e- khử +e- oxy hóaCặp, hệ thống oxy hóa khử (oxh/kh)VD: Fe+3/Fe+2, H+/H, O/O-2, R-COOH/R-CHO… (ferri-/ferro-)ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 12 6 09/02/2014 THẾ NĂNG OXI HOÁ – KHỬPhương trình Nernst: RT [ oxh ] E  E0  nF ln [ kh ] n: số điện tử được vận chuyển F: hằng số Faraday = 23 Kcal/V.mol = 96500 C/mol ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 13 THẾ NĂNG OXY HOÁ – KHỬTrong điều kiện sinh học (pH=7, 25o C): [ oxh ] E  E0 0,06 log [ kh ] Eo là E khi: [oxh]  [kh] ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 14 7 09/02/2014 Cặp oxyhóa-khử E0’ (volt)2H+/H2 -0.42FAD/FADH -0.36NAD+/NADH,H+ -0.32FAD/FADH2 -0.12Fumarat/succinat +0.03Cytb Fe+3/Cytb Fe+2 +0.08Cytc Fe+3/Cytc Fe+2 +0.22½ O2/O-2 +0.82ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 15 Chiều vận chuyển của điện tử e-Điện tử di chuyển:- Từ chất khử sang chất oxy hoá (trong cùnghệ thống oxy hóa-khử)- Hệ thống có thế năng oxy hoá khử thấpsang hệ thống có thế năng oxy hoá – khửcao (giữa 2 hệ thống oxy hóa-khử)ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh Đại Cương – Chương 9 16 8 09/02/2014 Chiều vận chuyển của điện tử e- Xét 2 hệ thống oxh-kh: A/AH2 và B/BH2 Nếu EA < EB thì: e- sẽ di chuyển từ hệ thống A qua B (từ chất khử AH2 qua chất oxy hóa B) AH2 + B  BH2 + A Nếu vì lý do nào đó BH2 bị ...