Ths. Ngọc lan
MỤC TIÊU
Trình bày được:
1. quá trình đường phân, số phận của pyruvat trong điều kiện yếm khí và ái khí
2. chu trình pentose
3. quá trình thoái hóa các monosaccarid khác
4. quá trình tân tạo glucose
5. quá trình tổng hợp và thoái hóa Glycogen
1. TỔNG QUÁT VỀ CHUYỂN
HÓA GLUCID
- Nguồn gốc: từ
thực vật (tinh bột, đường mía, trái cây),
từ động vật (lactose,
glycogen)
- Tiêu hóa glucid:
Maltose === Maltase
===> glucose + glucose
Lactose === Lactase
===> galactose + glucose
Saccarose === Saccarase ===> fructose + glucose
Isomaltose === Isomaltase ===> glucose + glucose
• Hấp thụ monosaccarid ở ruột non: Glucose (phần lớn), fructose,
galactose, pentose
Cơ chế: glucose, galactose: vận chuyển tích cực, cần năng lượng
với Protein vận chuyển, đồng vận chuyển với Na+
• Sau đó vào máu nhờ cơ chế khuếch tán tăng cường
* Chuyển hóa trung gian của glucid trong tế bào
* Cơ chất của chuyển hóa Glucid: Glucose tự do và glucose kết hợp trong glycogen
* Mốc chuyển hóa quan trọng: G6P – dạng hoạt hóa glucose
* Vai trò của chuyển hóa Glucid:
+ Tạo
năng lượng: cung cấp 60% năng lượng của
cơ thể (HDP - hexose
diphosphate)
+ Tạo
hình: cung cấp ribose của
Acid nucleuc; glucose,
galactose trong polysaccarid tạp…
+ Lên men: chuyển hóa ở điều kiện yếm khí (không O2)
+ Đường phân: thoái hóa glucose => pyruvat
+ HDP
(hexose diphosphate), HMP
(hexose monophosphate): 2 con đường thoái hóa glucid
+ Thoái hóa glucid ở điều kiện có O2 =>
sự hô hấp
+ Glycogen phân: phân giải glycogen => glucose => CO2, H2O
+ Tổng hợp glycogen: từ glucose, Monosaccharid khác
+ Tân tạo glucid: tổng hợp glucose và Glycogen từ chất không phải là glucid (pyruvat, lactat, acid
amin, glycerol)
2. THOÁI HÓA GLUCOSE
2.1. Con đường đường
phân
* 1 phân tử
glucose => 2 phân tử
3C: pyruvat, năng lượng =ATP
và NADH.
* Con đường chuyển hóa đầu tiên, được hiểu rõ nhất
* Xảy ra ở bào tương, 2 giai đoạn: 10 phản ứng.
+ Giai đoạn hoạt hóa: 5 phản ứng
+ Giai đoạn oxy hóa sinh năng lượng:
5 phản ứng
|
Đặc điểm
|
Hexokinase
|
glucokinase
|
|
Phân
bố
|
Đa
số các mô
|
Gan,
tế bào beta tụy
|
|
Km
|
Thấp
|
Cao
|
|
Vmax
|
Thấp
|
Cao
|
|
ức
chế bởi G6P
|
Có
|
Không
|
*phản ứng
không thuận nghịch
*là khâu
giới hạn tốc độ đường phân
* PFK-1: enzym
dị lập thể
+ Ức chế bởi: nồng độ ATP, citrat cao
+ Hoạt hóa bởi:
nồng độ AMP cao, F2,6DP
* Tóm lại:
+ quá
trình hoạt hóa => hexosediphosphat dễ
phân giải
+ Cần
dùng 2ATP
+ 2
enzym tham gia kiểm soát: hexokinase và
đặc biệt PFK-1
Tổng hợp và thoái hóa
2,3 DPG trong hồng cầu
2,3-DPG: trung tâm của Hb tỷ lệ 1:1
Liên kết muối với 2 chuỗi β
* Đường phân ảnh hưởng đến vận chuyển oxy
* Hồng cầu: 2,3DPG nồng độ cao (5mM)
* Bệnh BS: thiếu hụt hexokinase, pyruvat kinase ảnh hưởng đến đường cong bão hòa oxy
Enolase bị ức chế bởi F- => kỹ thuật định lượng glucose huyết dùng:
NaF
Ngăn chặn quá trình đường phân
Phản ứng không thuận nghịch
Pyruvat kinase được hoat hóa = F1,6DP
Phản ứng tổng quát của
đường phân (glycolysis)
* Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 pyruvat + 2 NADH + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O
2.2. Sự thoái hóa tiếp
theo của pyruvat
Ở mô động vật trong
điều kiện yếm khí:
•Pư số 11 của con đường đường phân
•Chiều phản ứng phụ thuộc: nồng độ pyruvat, lactat, tỷ số
NADH, H+/NAD+
•ở gan, tim: tỷ lệ này thấp => chiều phản ứng tạo thành
pyruvat => oxy hóa
tiếp
Lên men rượu ở nấm:
Tạo oxaloacetat:
Oxaloacetat cần cho sự tái tạo chu trình acid citric
Số phận pyruvat trong điều
kiện ái khí:
Trong điều kiện ái
khí:
* Pyruvat vào ty thể => khử carboxyl oxy hóa =>
acetyl CoA
* Acetyl CoA => Chu trình acid citric => oxy
hóa => CO2 và H2O.
* Bilan năng lượng:
Glucose => 2 pyruvat: 2 ATP
2 NADH (ở phản ứng 6): 6 ATP
2 Pyruvat => 2 Acetyl CoA: 6 ATP
2 Acetyl CoA: 24 ATP
Tổng: 38 ATP (hoặc 36 ATP)
Con thoi malat-
aspartat:
Con thoi glycerol 3-phosphat:
Tổng kết con đường
hexosediphosphat:
Tổng kết con đường
HDP (hexose diphosphate)
Ý nghĩa:
- HDP trong điều kiện ái khí: cung cấp năng lượng
- HDP điều kiện yếm khí: cung cấp năng lượng ít nhưng có giá trị trong điều kiện: thiếu O2, cơ hoạt động mạnh, mô có ít hoặc không có ty thể (hồng cầu, bạch cầu, tủy thượng thận…)
3. Chuyển hóa của các
monosaccharide khác
* monosaccharid
và sản phẩm thủy phân
disaccarid: fructose, galactose,
mannose
* Sau khi tiêu hóa => máu => sản phẩm trung gian của con đường đường phân
3.1. Chuyển hóa
fructose
Hấp thụ ở niêm
mạc ruột: không nhanh bằng
glucose.
Chuyển hóa nhanh hơn
3.2. chuyển hóa
galactose
4. chu trình
pentosephosphat (hexomonophosphat - HMP)
* Hexose (Glucose)
oxy hóa 1 lần => G6P
* Xảy ra tại
bào tương
* diễn ra song
song với đường phân, tỷ lệ 7-11%
* Quan trọng ở tế bào phân chia nhanh: tủy xương, da, niêm mạc ruột (tổng hợp RNA và
DNA).
* Quan trọng ở tế bào cần NADPH để bảo vệ chống lại tác nhân oxy hóa (hồng cầu, võng mạc…) và quá trình sinh tổng hợp acid béo (mô mỡ,
gan), cholesterol (gan, tuyến sinh dục, vỏ thượng thận).
* 2 giai đoạn
4.1. Giai đoạn 1:
oxy hóa G6P =>
pentose P
* Có 2 phản ứng oxy hóa, tạo NADPH, H+
* phản ứng tổng quát:
G6P + H2O +
2NADP+ => pentose 5P + CO2 + 2NADPH, H+
4.2. Chu trình pentose
* Ở các tế bào nhu cầu chủ yếu là NADPH, các phân tử đường 5C sẽ đi tiếp vào giai đoạn
2
* 6 phân tử đường 5 carbon phosphat trao đổi với nhau các mẩu 2 và 3 C để tái tạo lại
thành 5 phân tử glucose
6-phosphat.
Số phận G6-P phụ thuộc vào nhu cầu của tế bào và vào nồng độ tương đối của NADP+/NADPH:
* Sử dụng NADPH, H+
- phản ứng tổng hợp khử hóa (gắn 2C): AB…
- Phản ứng chống OXH:
5. tân tạo glucose
(gluconeogenesis)
* Sự tạo thành glucose từ các sản phẩm chuyển hóa của glucid, lipid, protein;
không phải từ các monosaccharid
khác.
* Là quá trình đi ngược lại con đường đường phân, trừ 3 phản ứng không thuận nghịch đòi hỏi các phản ứng khác thay thế.
5. Tân tạo glucose
(Gluconeogenesis)
* Tốn kém cho tế bào, cho cơ thể.
* Để tạo 1 phân tử glucose tiêu tốn mất 4ATP và 2GTP và oxy hóa 2NADH thành NAD+.
* Xảy ra khi đói và cạn kiệt glycogen
* Chủ yếu ở gan, 10% ở cơ
* Cung cấp
năng lượng cho cơ quan não, hồng
cầu
Chu trình Cori:
Chu trình glucose -
alanin:
Đường phân và tân tạo
đường:
* Cơ thể không thể đồng thời vừa xảy ra hai quá trình trên đồng thời với tốc độ
cao. Kết quả sẽ là tiêu tốn nhiều
ATP và sinh ra quá nhiều nhiệt
* Hai quá trình trên được điều hòa tương hỗ và phối hợp sao cho một quá trình tăng
lên thì quá trình kia giảm đi và
ngược lại.
6. chuyển hóa
glycogen:
6.1. Thoái hóa
glycogen:
* Cấu trúc của glycogen:
Glycogen
phosphorylase:
Enzym cắt nhánh (glycogen
debranching enzym):
Phosphoglucose mutase:
Glucose–1–P
<==> Glucose–6–P
* Kết quả: Thoái hóa glycogen khoảng 90% sản phẩm là Glucose-1-phosphat, 10%
là glucose tự do
6.2. Tổng hợp glycogen:
* Xảy ra ở tất cả các mô, nhưng chủ yếu ở gan và cơ
* Xảy ra ở bào tương của tế bào
* Nguyên liệu là glucose
* Tổng hợp mạch thẳng và mạch nhánh
UDP-Glucose Pyrophosphorylase:
Glycogen Synthase:
Tổng hợp mạch nhánh Glycogen
Branching Enzym:
7. Điều hòa chuyển
hóa glucid
* Điều hòa hoạt tính
enzym:
- Thay đổi tốc độ sinh tổng hợp & thoái hóa
- Điều hòa dị lập thể hoặc hóa học
. Điều
hòa nhanh (tính bằng giây hoặc nhanh hơn) ở
mức độ trong tế bào thường là dị lập thể
. Tác
động của các hormon thường chậm hơn (giây đến giờ) thường là sự thay đổi hóa học hoặc thay đổi tổng hợp enzym
* Điều hòa tương hỗ đường phân &
tân tạo đường
+ 3E
của con đường đường phân được điều hòa dị lập thể: Hexokinase, PFK-1, Pyruvat kinase
- Hexokinase ở được giữ trong nhân tế bào gan, giải phóng khi glucose bào tương tăng
- PFK-1 : ức chế dị lập thể bởi ATP, citrat. Hoạt hóa bởi fructose 2,6-diphosphat.
- Pyruvat kinase: ức chế dị lập thể bởi ATP
+ Tân
tạo đường: được điều hòa ở pyruvat carboxylase (acetyl-CoA hoạt hóa) và fructose1,6-diphosphatase (F2,6 diphosphat và AMP ức chế)
+ Hai
quá trình được điều hòa tương hỗ dị lập thể chủ yếu ở tác dụng đối lập của F 2,6-diphosphat trên PFK-1 và Fructose1,6-diphosphatase
+ Glucagon
và epinephrine làm giảm [Fructose 2,6-diphosphat]. Insulin làm tăng [Fructose2,6-diphosphat].
8. Rối loạn chuyển
hóa glucid
8.1. Hạ đường huyết
(Hypoglycemia)
* là hội chứng, đặc trưng bởi giảm [Glucose] máu < 2,8mmol/L
* nguyên
nhân:
+ Điều trị Insulin quá liều, thuốc
+ Giảm tân tạo glucose do rượu
+ Nhịn ăn, tự phát, tổn thương nhiều cơ quan
+ hạ đường
huyết khi đói do u tụy, u ngoài tụy
8.2. Thiếu vitamin B1
* Nguyên
nhân: thiếu hụt TPP (thyamin – Vitamin B1)
* Cận lâm
sàng: ứ đọng
pyruvat và α cetoglutarat
* Triệu chứng
lâm sàng:
+ Thần kinh: đau tay chân, yếu cơ, tê bì,
rối loạn cảm giác
+ Tim to, hoạt động yếu
8.3. Đái tháo đường
* nguyên
nhân: thiếu hụt Insulin => Glucose không vào tế bào
=> [Glucose] máu tăng cao, tế bào thiếu năng lượng => thoái hóa Lipid, Protein => tăng sản
phẩm chuyển hóa trung gian (thể cetonic)
=> nhiễm acid chuyển hóa
8.4. Bệnh ứ glycogen
bẩm sinh
* Tập hợp các bệnh thiếu hụt enzym của chuyển hóa glycogen
* Typ1: thiếu Glucose 6 phosphatase
+ G6P không => glucose => glucose máu giảm, [glycogen] tăng cao, tăng
cetonic, lipid máu
+ Triệu chứng: gan to
* Typ2: thiếu α 1,4-glucosidase
+ Tích lũy lượng quá lớn glycogen trong tế bào
+ Lâm sàng: suy tim, suy hô hấp, tử vong < 1 tuổi
* Typ3: thiếu Amylo 1,6-glucosidase
+ Cấu trúc glycogen không bình thường
+ Glycogen không thoái hóa hoàn toàn => hạ glucose máu
+ Điều trị: Chế
độ ăn nhiều Protein
+ …..
8.5. Bệnh galactose
máu bẩm sinh
* Thiếu hụt 1/3 Enzym chuyển hóa galactose (đặc biệt là galactose 1
phosphat uridylyl transferase)
* Lâm sàng: còi cọc, nôn mửa sau ăn sữa, galactose niệu, máu tăng, đục thủy tinh thể
* Điều trị: Chế
độ ăn không có sữa
8.6. Rối loạn chuyển
hóa fructose
* Biểu hiện: không dung nạp fructose, hạ glucose máu
* nguyên
nhân: thiếu enzym F1P aldolase, F1,6
diphosphatase, fructosectokinase ở gan
