Bài giảng Sinh học - Quá trình oxy hóa sinh học

 cấp cho các hoạt động sống của tế bào. Đó là sự oxy hóa sinh họcI. GIỚI THIỆU CHUNGQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Phần lớn năng lượng của tế bào do quá trình oxy hóa thức ăn “nhiên liệu” tạo ra: Nhiên liệu + O2  năng lượngI. GIỚI THIỆU CHUNG Quá trình oxy hóa - vận chuyển điện tử đến chất nhận. Chất nhận trong điều kiện hiếu khí chính là O2 Hiệu suất của quá trình oxy hóa trong tế bào ~ 42%, trong khi hiệu suất của các quá trình đốt cháy dầu hay gas chỉ khoảng 25%QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.Khái niệm oxy hóa sinh học: Phản ứng oxy hóa khử được định nghĩa: sự vận chuyển điện tử từ chất cho đến chất nhận điện tử. Chất cho điện tử (chất khử) bản thân nó bị oxy hóa Chất nhận điện tử (chất oxy hóa) nó bị khửI. GIỚI THIỆU CHUNG* Phản ứng oxy hóa khử:Ví dụ: A:H + B = A + B:H Chất cho	 chất nhậnQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.Khái niệm oxy hóa sinh học: Theo quan điểm hiện đại, người ta cho rằng oxy hóa sinh học là oxy hóa hydro đã tách ra từ những chất bị oxy hóa để tạo thành nước. Trong tế bào sống, hydro của cơ chất không có khả năng tự tác dụng với oxy không khí, do đó cần có quá trình hoạt hóa hydro cơ chất hay oxy không khí nhờ các enzim đặc hiệu xúc tác.I. GIỚI THIỆU CHUNG* Oxy hóa sinh học:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1. Khái niệm oxy hóa sinh học: Sự oxy hóa sinh học và sự oxy hóa phi sinh học ( sự cháy) có những điểm giống nhau và khác nhau:Giống nhau: Cùng oxy hóa chất hữu cơ để giải phóng ra năng lượng. ví dụ: về mặt nhiệt lượng tạo thành khi oxy hóa 1phân tử gam Glucose thì quá trình oxy hóa sinh học hay đốt cháy đều thu được - 673kcal/mol.I. GIỚI THIỆU CHUNGQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCKhác nhau: Sự cháySự oxy hóa sinh họcPhương thức phản ứngC6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 3O2 C6H12O6    6H2O Dòng electron 3O2 6CO2Các bước p/ưPhản ứng nhanh 1 bướcPhản ứng bậc thang nhiều bướcĐiều kiệnXảy ra bên ngoài, nhiệt độ caoXảy ra bên trong cơ thể, ở nhiệt độ thấpChất xúc tácKhôngEnzim (ở một vị trí nhất định trong tế bào) Hình thức năng lượng sinh raNhiệt và ánh sángNăng lượng giải phóng ra ở dạng các liên kết hóa học mà quan trọng nhất là ATPHiệu suất sử dụng năng lượngThấpCaoDòng CQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2. Bản chất của quá trình oxy hóa: Quá trình oxy hóa không phải luôn luôn nhất thiết phải gắn oxy trực tiếp vào cơ chất và quá trình khử cũng không bắt buộc phải trực tiếp gắn hydro mà là biến đổi điện tử trên lớp vỏ điện tử của nguyên tử các phân tử chất tham gia phản ứng. Có thể định nghĩa: “Oxy hóa là sự tách điện tử ra khỏi cơ chất, còn khử là sự gắn điện tử vào cơ chất”. Do đó, mỗi quá trình oxy hóa bao giờ cũng đi kèm với quá trình khử. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2. Bản chất của quá trình oxy hóa: Tất cả các chất tham gia vào quá trình oxy hóa khử trong cơ thể sống đều có khả năng nhường hoặc thu điện tử. Đánh giá khả năng nhận điện tử của chất oxy hóa để trở thành chất khử - thế năng oxy hóa khử A:H A Reductant  Oxidant + e- B B:H Oxidant + e-  Reductant (acceptor)	 (donor)QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2. Bản chất của quá trình oxy hóa: Ví dụ: quá trình oxy hóa chất hữu cơ cụ thể là quá trình oxy hóa hydroquinon thành quinon bằng oxyC6H6O2 + 1/2O2  C6H4O2 + H2O Quá trình truyền hydro diễn ra nhiều bước:- Bước 1: Phân ly hydroquinon thành anion hydroquinonC6H6O2 ↔ C6H4O2- + H2O - Bước 2: Truyền điện tử từ ion hydroquinon đến oxi tạo thành quinonC6H4O2- + ½ O2 ↔ C6H4O2 + O2- - Bước 3: Kết hợp với O2- với 2H+ để tạo thành nướcO2- + 2H+ ↔ H2O QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3. Thế oxy hóa khử: Đại lượng đặc trưng cho khả năng oxy hóa khử của mỗi chất gọi là thế năng oxy hóa khử. Điện tử chuyển từ phức hệ này sang phức hệ khác dựa vào thế oxy hóa khử. Một chất luôn có xu hướng mất hoặc nhận điện tử. + E0’ cao, đặc trưng cho chất nhận điện tử tốt – chất oxy hóa mạnhVí dụ: oxy (O2-) + E0’ thấp, đặc trưng cho chất cho điện tử tốt – chất khử mạnhVí dụ: hydro (H+) Điện tử luôn di chuyển từ chất có thế năng khử thấp hơn sang chất có thế năng khử cao hơnQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3. Thế oxy hóa khử: Thế năng oxy hóa khử được tính bằng công thức sau: RT [dạng oxy hóa] E’ = E0’ + ln nF [dạng khử] R: hằng số khí (1,987cal/mol.K)T: nhiệt độ (K)N: số điện tử (e-) được trao đổi trong phản ứng F: hằng số Faraday (23,062cal/mol.K)QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3. Thế oxy hóa khử: Thế oxy hóa khử có quan hệ với sự chuyển hóa năng lượng tự do của phản ứng theo công thức sau:Gº = -nFEº n: số điện tử trao đổi F: hăng số Faraday, F = 96,5kj/volt Chênh lệch thế năng oxy hóa khử có vai trò rất quan trọng. Sự chênh lệch thế oxy hóa khử càng lớn, phản ứng càng dễ xảy raQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3. Thế oxy hóa khử: Hydro có thế năng oxy hóa thấp nhất, còn oxy có thế năng oxy hóa cao nhất. Các hợp chất khác có thế năng ở mức trung gian giữa thế oxy hóa của hydro và oxy Dạng khử của cặp oxy hóa khử sẽ khử (nhường điện tử) cho dạng oxy hóa của bất kỳ cặp oxy hóa khử nằm sau nó trong bảng thế năng oxy hóa khử. Để xác định thế oxy hóa khử của mỗi chất, ta đo ái lực đối với điện tử của chất đó trong điện thế kế (với điện cực chuẩn hidro có điện thế bằng 0).QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCBảng 1: Thế năng oxy hóa khử của một số hệ oxy hóa khử sinh họcHệ thống oxy hóa khử Thế oxy hóa khử tiêu chuẩn (E0’)2H+ + 2e- H2 - 0.42 NAD+ + H+ + 2e- NADH - 0.32FAD+ + 2H+ + 2e-  FADH2 - 0.22Pyruvate + 2H+ + 2e-  lactate - 0.19Fumarate + 2H+ + 2e-  sucsinate - 0.031Cytochrom b (Fe3+) + e-  cytochrom b (Fe2+) + 0.075Cytochrom c1 (Fe3+) + e-  cytochrom c1 (Fe2+) + 0.22Cytochrom c (Fe3+) + e-  cytochrom c (Fe2+) + 0.235Cytochrom a (Fe3+) + e-  cytochrom a (Fe2+) + 0.291/2O2 + 2H+ + 2e-  H2O + 0.82QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCII. CÁC QUÁ TRÌNH OXY HÓA TRONG CƠ THỂ SỐNG1. Quá trình oxy hóa sinh học giải phóng năng lượng: Năng lượng tế bào sử dụng do quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ (đường, lipit, ) tạo ra. Nguồn nguyên liệu thông dụng nhất tế bào sử dụng để phân giải tạo năng lượng chính là glucose (gluxit)QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCII. CÁC QUÁ TRÌNH OXY HÓA TRONG CƠ THỂ SỐNG1. Quá trình oxy hóa sinh học giải phóng năng lượng:1.1 Oxy hóa glucose: Có thể nói bản chất của quá trình này là các phản ứng oxy hóa khử với sự tham gia của nhiều enzim. Phân tử đường có thể bị oxy hóa hoàn toàn (trong điều kiện hiếu khí) tạo ra sản phẩm là CO2 và H2O, hoặc oxy hóa trong điều kiện kỵ khí (lên men) tạo ra các sản phẩm khác nhau: axit hoặc rượu. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Trong điều kiện hiếu khí, quá trình diễn ra các giai đoạn sau:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Trong điều kiện kỵ khí, từ pyruvat xảy ra theo hai hướng:Lên men rượu ( xảy ra ở các tế bào nấm men) để tạo ra ethanolLên men acid lactic ( xảy ra ở các tế bào cơ ). Acid lactic được biên biến đổi ở gan thành glucose theo chu trình CoriQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Như vậy, dù quá trình oxy hóa glucose xảy ra trong điều kiện kỵ khí hay hiếu khí thì đều có chung một giai đoạn đó là đường phân (glucolysis) Đường phân gồm 3 bước chính:	- Hoạt hóa phân tử đường	- Cắt mạch cacbon	- Oxy hóa mạch cacbon bị cắt và tạo ra sản phẩm là pyruvateQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose:* Đường phân: Phản ứng 6 có sự tách và chuyển điện tử cho NAD+, glixeraldehit 3 photphat bị oxi hóa thành axit tương ứng 2,3-điphotphat glixerat. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Oxy hóa pyruvate thành acetyl coA Trong phản ứng này NAD+ bị khử thành NADH - chất mang điện tử và hydro đến chuỗi vận chuyển điện tử. Acetyl coA tiếp tục tham gia vào chu trình Krebs.QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Pyruvate tạo ra qua đường phân có thể được chuyển hóa theo 2 con đường:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Trong chu trình Krebs diễn ra quá trình oxy hóa acetyl coenzim A tạo ra các sản phẩm khử tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử để tổng hợp ATP. * Chu trình Krebs:Sản phẩm của chu trình krebs:3NADH + FADH + ATP (GTP)QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: Như vậy, phần lớn năng lượng của glucose còn tích trữ trong các chất khử: NADH và FADH. Năng lượng tạo ra khi phân giải 1 phân tử glucose qua quá trình đường phân và chu trình Krebs như sau:Đường phân: 	2NADH + 2ATP	 +	+Krebs: 2FADH + 8NADH + 2ATP (GTP)	 2FADH + 10NADH + 4ATPQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.1 Oxy hóa glucose: * Chuỗi truyền điện tử: Chuỗi vận chuyển điện tử được gắn trên màng gồm có 4 phức hệQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC * Chuỗi truyền điện tử: NADH và FADH bị oxy hóa tạo ra điện tử và H+ Điện tử khi được vận chuyển qua các phức hệ của chuỗi vận chuyển điện tử sẽ tạo ra năng lượng để bơm H+ vào không gian giữa hai lớp màng ti thể.QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC * Chuỗi truyền điện tử: Chính do H+ được bơm vào không gian giữa hai màng đã tạo ra sự chênh lệch gradiem nồng độ H+ giữa nội chất và không gian giữa hai màng. Vì nồng độ H+ giữa hai màng ti thể cao hơn nội chất nên H+ có xu hướng di chuyển ra nội chất nhưng do cấu trúc của màng trong ti thể không cho H+ dễ dàng đi qua mà chỉ ở các vị trí đặc biệt, tại các vị trí đó gắn enzim ATP synthetase có khả năng tổng hợp ATP.QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC1.2 Oxy hóa acid béo và acid amin: Lipid và protein cũng là các chất dự trữ năng lượng trong tế bào. Các phân tử lipid và protein sẽ được thủy phân tạo ra acid béo, acid amin. Các phân tử acid béo và acid amin sẽ bị oxy hóa tiếp tục để tạo ra năng lượng. Sự oxy hóa các acid béo, acid amin cũng tạo ra các chất khử là NADH và FADH. Các chất này cũng đi vào chuỗi vận chuyển điện tử để tạo ra ATP.Sự oxy hóa glucose, acid béo và acid amin không tác rời riêng rẽ mà có mối quan hệ với nhau. Điều đó được thể hiện qua sơ đồ sauQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Quá trình oxy hóa phân giải acid béo, acid amin cũng tạo ra các sản phẩm là pyruvate, acetyl CoA và các chất khử NADH, FADH Các sản phẩm này tiếp tục chuyển đến chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử trong ti thể để tổng hợp ATP cho tế bào sử dụng.QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Các con đường tổng hợp và phân giải các hợp chất hữu cơ quan trọng của tế bàoQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2. Quá trình oxy hóa sinh học tích lũy năng lượng: Khác với động vật, thực vật có khả năng tự tổng hợp các hợp chất hữu cơ cần thiết cho hoạt động sống của chúng. Quá trình này cũng tương tự như quá trình hô hấp (phân giải), chỉ khác là năng lượng để tách điện tử và vận chuyển điện tử là từ ánh sáng mặt trời Trong các phản ứng oxy hóa khử của sự quang hợp, năng lượng của ánh sáng mặt trời làm phân ly phân tử nước và khử CO2 thành dạng đường giàu năng lượng. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2.1 Chuỗi dẫn truyền điện tử trong quang hợp: Các phân tử diệp lục sau khi hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời sẽ chuyển điện tử cho các chất nhận tiếp theo, tạo thành một chuỗi vận chuyển điện tử. Tuy nhiên quá trình vận chuyển điện tử trong quang hợp đi theo 2 con đường do sự phối hợp của hai quang hệ trong quá trình vận chuyển điện tử: photphoryl hóa vòng và photphoryl hóa không vòng Nói cách khác, ion H+ và điện tử do sự phân ly của những phân tử nước được cung cấp cho CO2 để tạo ra hợp chất khử với đơn vị căn bản là (CH2O), và năng lượng từ ánh sáng mặt trời được dự trữ trong quá trình này QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2.1 Chuỗi dẫn truyền điện tử trong quang hợp:Tóm tắt con đường vận chuyển điện tử trong quang hợpQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2.1 Chuỗi dẫn truyền điện tử trong quang hợp: Điện từ từ quang hệ I chuyển đến chất nhận đầu tiên là một protein có chứa FeS. Sau đó điện tử từ FeS được một chất nhận điện tử kế tiếp là PQ. Chất nhận điện tử thứ ba trong chuỗi dẫn truyền điện tử là phức hợp cytochrom, sau đó nó chuyển điện tử cho Pc, và điện tử lạ quay về quang hệ I khép kín chu trình. * Con đường photphoryl hóa vòng:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2.1 Chuỗi dẫn truyền điện tử trong quang hợp:* Con đường photphoryl hóa không vòng:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Trong hệ thống quang II, trung tâm phản ứng sau khi nhận năng lượng từ những phân tử sắc tố đưa tới trở thành một chất có xu hướng cho điện tử mạnh. Chất nhận điện tử đầu tiên là Q. Q chuyển điện tử vào một chuỗi dẫn truyền điện tử; đưa điện tử từ hệ thống quang II đến hệ thống quang I, nơi đã mất điện tử đã nói ở trên. * Con đường photphoryl hóa không vòng: Phân tử dẫn truyền điện tử kế tiếp là trong chuỗi là PQ (plastoquinon). Điện tử tiếp tục được truyền tới cytochrom f. Sau đó điện tử được protein tải cơ động PC (plastocyanin) chuyển đến quang hệ I. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC* Con đường photphoryl hóa không vòng: Điện tử được truyền đến quang hệ I lại được chuyển tiếp cho các chất nhận điện tử tiếp theo mà không quay trở về quang hệ II, điện tử của quang hệ II được bù lại do quá trình quang phân ly nước. Vì vậy con đường này gọi là con đường chuyển điện tử không vòng. Trong mỗi chuỗi dẫn truyền điện tử chất nhận điện tử trở thành chất khử và chất cho điện tử thành chất oxy hóaQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Kết quả của việc chuyển điện tử này là sự vận chuyển tích cực của ion H+ từ stroma vào phía trong của thylakoid. Nồng độ ion H+ trong thylakoid tăng (pH khoảng 4) và bên ngoài giảm đi tạo ra một sự chênh lệch về nồng độ ion H+ giữa hai bên của màng thylakoid. Một khuynh độ điện thế được sinh ra: stroma mất điện tích dương, trở nên có điện tích âm hơn và trong thylakoid có chứa nhiều ion H+ trở nên có điện tích dương. Sự khác biệt về điện tích và nồng độ ion H+ sinh ra khuynh độ hóa điện là nguồn năng lượng cho sự tổng hợp ATP. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2.2 Vi khuẩn hóa tự dưỡng: Trong thế giới vi sinh vật, nhiều loài vi sinh vật hóa tự dưỡng tổng hợp các chất hữu cơ nhờ quá trình oxy hóa các chất vô cơ. Điện tử và proton H+ được tách ra từ quá trình oxy hóa sẽ vận chuyển qua chuỗi truyền điện tử tương tự như ở hô hấp tế bào để tổng hợp nên ATP và [H] có năng lực khử dùng vào việc cố đinh CO2. Điểm khác biệt trong chuỗi hô hấp ở vi sinh vật đó là nó xảy ra theo 2 hướng, hướng thuận sẽ tổng hợp ATP còn hường ngược lại tiêu hao ATP và sinh [H] có năng lực khử, cả 2 hướng đều phục vụ cho quá trình cố định CO2. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCSơ đồ khái quát quá trình này:	 CO2	 Chuyển vận thuận chiều NH4+ 	 Dùng làm nguồn 	 chuỗi hô hấp	 năng lượng đầu tiên	 ATP NO2- 	 	 Tiêu hao [H], sinh ATP	 H2S	 	 Chuyển vận ngược chiều	chuỗi hô hấp S0 	 Dùng làm nguồn 	 NADH	 cung cấp hidro vô cơ 	Tiêu hao ATP, H2 	 sinh [H] Fe2+	 	 [CH2O]QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC2.2 Vi khuẩn hóa tự dưỡng: Các vi sinh vật thuộc nhóm này có thể kể đến: vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn oxy hóa sắt, vi khuẩn oxy hóa hidro.Chuỗi hô hấp của vi khuẩn nitrat hóa	 ATP	 ATP ATP ATP	 1/2O2NADH2 FP Cytb	Cyt c Cyt a1 Cyt a3	 H2O	 2H+ + 2e- 2H+ + 2e-NADPH2 	[NO3-]	 [NO3-]	 H20.NO2	H20.NO2	 Chất cung cấp H vô cơQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3. Một số quá trình oxy hóa trực tiếp: Khả năng khử oxy có sự tham gia của các oxidase chuyên hóa cơ chất nhất định, trong đó có nhiều enzim flavin. Khả năng gắn oxy vào phân tử hữu cơ được xúc tác bởi các oxygenase. Trong tế bào có hệ thống các enzim không thuộc chuỗi hô hấp, nhưng có khả năng khử oxy hoặc gắn oxy trực tiếp vào các liên kết hữu cơ dẫn đến quá trình tiếp nhận oxy của tế bào.QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3.1 Hoạt động của các enzim khử oxy: Một số quá trình chuyển hóa trong tế bào với sự tham gia của các enzim khử oxy có coenzim là FAD sinh ra hydroxyperoxid hoặc superoxidanion. Các enzim này có trong các bào quan đặc biệt là peroxixom, ngoài ra còn có ở tế bào chất, màng ngoài ty thể, lưới nội chất, Ví dụ: xanthinoxidse của tế bào chất, monoaminooxydase của màng ngoài ti thể,Xanthine oxidase Hypoxanthine + 2O2  Xanthine + O2- + H2O2Amine oxidases	 R-CH2-NH2 + H2O + O2  R-CHO + NH3 + H2O2QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3.1 Hoạt động của các enzim khử oxy: Khi phản ứng của enzim này, từng bước làm xuất hiện hydroxyperoxid, superoxidanion theo sơ đồ sau: Hydroxyperoxid và superoxidanion là những chất có hại cho tế bào vì chúng có khả năng phản ứng đặc biệt, chúng tham gia vào hàng loạt các phản ứng phân giải dẫn đến peroxid hóa lipit và các chất khác của tế bào. Do đó, tế bào cần có cơ chế để phân giải chúng.	 +H+	 H2O2 (hydroxyperoxid) + e- + e-	O2-	 HO2- (hydroxyperoxid gốc) pK = 4,9 + H+	 H+ + O2- (Superoxidanion)QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC H2O2 được phân giải bởi enzim catalase, peroxidase và glutathionperoxidase Superoxidanion được phân giải nhờ enzim superoxiddismutase Khi nồng độ H2O2 thấp và có mặt cơ chất dạng khử thì catalase tác dụng theo kiểu peroxidase, cơ chế phản ứng như sau:HO-Fe Fe-OH	HO-Fe Fe-O-OH :I:	 +H2O2  :II:	+ H2OHO-Fe Fe-OH	HO-Fe Fe-OH* Tác dụng của catalase:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Khi phức hợp II xuất hiện thì phản ứng với cơ chất khử (SH2) tương tự phản ứng peroxidase như sau:HO-Fe Fe-O-OH	 HO-Fe Fe-O-OH :II:	 + SH2  :I:	 + S + H2OHO-Fe Fe-OH	 HO-Fe Fe-OH Trong đó dạng gốc của enzim được tái tạo trở lại, nước tách ra và cơ chất bị oxy hóa.QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Khi nồng độ H2O2 cao thì một phân tử H2O2 tham gia vào phản ứng, cơ chế phản ứng như sau:HO-Fe Fe-OH	 HO-Fe Fe-O-OH :I:	 + H2O2  :II:	 + H2OHO-Fe Fe-OH	 HO-Fe Fe-OHHO-Fe Fe-O-OH	 HO-Fe Fe-O-OH :II:	 + H2O2  :III:	 	 + H2OHO-Fe Fe-OH	 HO-Fe Fe-O-OHHO-Fe Fe-O-OH	 HO-Fe Fe-OH :III:	  :I:	 + O2HO-Fe Fe-O-OH	 HO-Fe Fe-OHQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC* Tác dụng của peroxidase:Sơ đồ tóm tắt Peroxidase hoạt động phân giải khi nồng độ H2O2 trong tế bào thấp và có mặt cơ chất dạng khử (SH2). Cơ chế tác dụng của peroxidase tương tự như catalase khi nồng độ H2O2 thấp. Nó bị kìm hãm bởi các chất: sunfid, cyanid,QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC* Tác dụng của glutathionperoxidase: Glutathionperoxidase có khả năng biến đổi peroxyhydroxid, peroxid của axit béo và các peroxid hữu cơ khác theo phản ứng sau: Glutathionperoxidase là enzim duy nhất có khả năng phân giải được các peroxid hữu cơ có tính độc. NADP+	2G.SH	 H202 hay ROOH Glutathionreductase	 GlutathionperoxidaseNADPH + H+	G-S-S-G	 2H2O hay ROH + H2OQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC* Tác dụng của superoxiddismutase: H2O2 xuất hiện được tiếp tục phân giải bằng catalase, peroxidase hoặc glutathionperoxidase. Gốc superoxid được superoxiddismutase phân giải theo phản ứng sau: 2O2- + 2H+  H2O2 + O2 Superroxiddismutase là enzim có chức năng bảo vệ quan trọng trong việc chống oxy hóa của superoxidanionQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌCH2O2H2O + O2 H2OO2.-.OHLPOSuperoxide dismutases (Cu/Zn-Mn)CatalaseGSH-PeroxidaseGSHGSSGFe2+ Fe3+FerritinVitamin E Có thể tóm tắt quá trình phân giải Hydroxyperoxid và superoxidanion theo sơ đồ sau:QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC 3.2 Hoạt động của các enzim gắn oxy vào các liên kết hữu cơ Các oxygenase là enzim làm nhiệm vụ gắn oxy phân tử vào các liên kết hữu cơ . Chúng có vai trò quan tọng trong trao đổi các cơ chất nhân thơm để sinh tổng hợp các steroid, prostagladin, vitamin D, cũng như trao đổi axit béo và loại độc. Oxygenase có 2 loại: 	Monooxygenase 	DioxygenaseQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3.2.1 Monooxygenase (Hydroxylase): Monooxygenase chỉ vận chuyển một nguyên tử từ phân tử oxy đến cơ chất, nguyên tử oxy còn lại để tạo thành nước. Monooxygenase được chia thành các monooxygenase nội bào và ngoại bào. Một trong những monooxygenase ngoại bào quan trọng nhất là cytochrom P450. Chúng xúc tác thủy phân steroid, axit béoQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3.2.1 Monooxygenase (Hydroxylase):Các phản ứng của enzim trải qua một chu trình như sau:Cytochrom P450QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC3.2.2 Dioxxygenase: Các dioxygenase xúc tác gắn hai nguyên tử oxy vào cơ chất.Ví dụ: L-Tryptophan-2,3-dioxygenaseIII. PHÁT QUANG SINH HỌCQUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Một số loài sinh vật có khả năng phát sáng: côn trùng, sứa, giun biển, giun đất, mực, nhuyễn thể, tôm, cá, nấm, vi khuẩn,... sự phát sáng của các sinh vật này được gọi là huỳnh quang sinh học (phát sáng sinh học) QUÁ TRÌNH OXY HÓA SINH HỌC Thực chất của quá trình phát sáng sinh học là do các quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp (các phenol mạch vòng) “luxiferin” xảy ra trong cơ thể kèm theo sự bức xạ ánh sáng. Đặc biệt phát sáng diễn ra mạnh mẽ trong quá trình hiếu khí có áp suất oxy riêng phần thấp. Một số trường hợp ngoại lệ sự phát sáng không cần oxy: phiến lược, RadiolarienIII. PHÁT QUANG SINH HỌC Bản chất của quá trình phát sáng:	 LuxiferaseLuxiferin + O2 	 ánh sángQUÁ TRÌNH O