CHUYN HA GLUCID Bs Chi Mai Mc tiu

CHUYỂN HÓA GLUCID Bs. Chi Mai

Mục tiêu • Trình bày được con đường phân trong điều kiện ái khí và yếm khí. • Trình bày được quá trình tân tạo glucose • Trình bày được chu trình pentose • Trình bày được quá trình thoái hóa và tổng hợp glycogen.

Mục lục 1. Sự thoái hóa glucose 1. 1. Con đường phân 1. 2. Sự thoái hóa tiếp theo của pyruvat 1. 3. Con đường pentose phosphat 1. 4. Chuyển hóa của các monosaccarid khác 2. Tân tạo glucose 3. Chuyển hóa glycogen 4. Điều hòa chuyển hóa glucid 5. Rối loạn chuyển hóa glucid

Dự trữ Oxy hóa bởi con đường pentose phosphat Oxy hóa bởi con đường phân

Đường phân (Glycolysis) (Con đường hexose diphosphat) • Một phân tử glucose thoái hóa thành 2 phân tử có ba carbon là pyruvat và năng lượng tạo thành dưới dạng ATP và NADH. • Đây là con đường chuyển hóa đầu tiên được biết đến và được hiểu rõ nhất • Xảy ra ở bào tương, qua 2 giai đoạn gồm 10 phản ứng. Giai đoạn hoạt hóa: 5 phản ứng. Giai đoạn oxy hóa sinh năng lượng: 5 phản ứng.

Phản ứng tổng quát của đường phân (glycolysis) • Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 pyruvat + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H 2 O DG°’ = -85 k. J/mol

SỐ PHẬN CỦA PYRUVAT Điều gì xảy ra với 2 phân tử pyruvat? • Có 2 cách thức tùy theo điều kiện môi trường.

Điều kiện thiếu oxy hoặc kỵ khí Điều kiện ái khí Xảy ra khi co cơ mạnh, hồng cầu, một số vi khuẩn Lên mên rượu ở nấm Chu trình acid citric Động vật, thực vật, nhiều loại vi khuẩn trong điều kiện ái khí Số phận của pyruvat

Ở mô động vật trong điều kiện yếm khí

Lên men rượu ở nấm

Số phận pyruvat trong điều kiện ái khí

Trong điều kiện ái khí • Pyruvat đi vào ty thể, bị khử carboxyl oxy hóa thành acetyl Co. A. • Acetyl Co. A đi vào chu trình acid citric bị oxy hóa thành CO 2 và H 2 O. • Bilan năng lượng: Glucose 2 pyruvat: 2 ATP 2 NADH (ở phản ứng 6): 6 ATP hoặc 4 ATP 2 Pyruvat 2 Acetyl Co. A: 6 ATP 2 Acetyl Co. A: 24 ATP Cộng: 38 ATP (hoặc 36 ATP)

Con thoi malat- aspartat

Con thoi glycerol 3 - phosphat

Dẫn xuất của vitamin B 1. Thiếu B 1 gây beri (ứ dịch, sưng đau …). Quan trọng trong phá vỡ liên kết gần nhóm carbonyl, như acid a-cetonic.

Tổng hợp và thoái hóa 2, 3 DPG trong hồng cầu • Glyceraldehyd -3 - phosphat GAPDH • 1, 3 - diphosphoglycerat PGK • 3 -phosphoglycerat PGM • 2 -phosphoglycerat Mutase Pi Phosphatase 2, 3 diphosho glycerat

Bão hòa oxy (%) Đường cong bão hòa oxy ở hồng cầu người bình thường, ở bệnh nhân thiếu hụt Hexokinase và pyruvat kinase Thiếu hụt Hexokinase Người bình thường Thiếu hụt pyruvat kinase p. O 2

Ý nghĩa của con đường phân • Cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của tế bào • Các sản phẩm trung gian là tiền chất để sinh tổng hợp các chất cho cơ thể

CHU TRÌNH PENTOSE PHOSPHAT (con đường hexose monophosphat) • Đây là một cách thoái hóa khác của glucose 6 phosphat. • Xảy ra ở bào tương của tế bào, glucose được phosphoryl hóa 1 lần rồi bị oxy hóa. • Quan trọng ở các tế bào phân chia nhanh như tủy xương và da, niêm mạc ruột (tổng hợp RNA và DNA). • Cũng quan trọng cho các tế bào cần NADPH để bảo vệ chống lại tác nhân oxy hóa (hồng cầu, võng mạc…) và cho quá trình sinh tổng hợp acid béo (mô mỡ, gan), cholesterol (gan, tuyến sinh dục, vỏ thượng thận).

Giai đoạn 2: sự biến đổi của các pentose Giai đoạn 1: oxy hóa

Chu trình Pentose Phosphat • Ở các tế bào nhu cầu chủ yếu là NADPH, các phân tử đường 5 C sẽ đi tiếp vào giai đoạn thứ 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 của G 6 -P phụ thuộc vào nhu cầu của tế bào và vào nồng độ tương đối của NADP+ so với NADPH

Các glucid khác đi vào con đường phân • Nhiều đường khác cùng đi vào con đường phân sau khi chuyển thành các sản phẩm trung gian của con đường này.

Sucrose • Gồm D-glucose và D-fructose • fructose có thể bị phosphoryl hóa bởi hexokinase sinh ra fructose 6 -phosphat, và có thể đi vào đường phân.

Thoái hóa Fructose ở gan • Được phosphoryl bởi fructokinase ở C-1

Thoái hóa Fructose ở gan (tiếp)

Thoái hóa Fructose ở gan (tiếp) • Triose phosphate isomerase chuyển dihydroxyacetone phosphat thành GAP • Glyceraldehyd được phosphoryl bởi triose kinase

THOÁI HÓA GALACTOSE

T N 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 phân, trừ 3 phản ứng không thuận nghịch đòi hỏi các phản ứng khác thay thế.

Đường phân Tân tạo glucose

Điểm khởi đầu cho quá trình tân tạo glucose quyết định pyruvat chuyển thành PEP như thế nào.

Tân tạo glucose (Gluconeogenesis) • Tốn kém cho tế bào, cho cơ thể. • Để tạo 1 phân tử glucose tiêu tốn mất 4 ATP và 2 GTP và oxy hóa 2 NADH thành NAD+.

Tân tạo glucose (Gluconeogenesis) • Là cần thiết vì một số mô sử dụng chủ yếu glucose do máu cung cấp, ví dụ não và hệ thần kinh trung ương. • Tân tạo glucose xảy ra chủ yếu ở gan, một phần rất nhỏ ở vỏ thận (10%).

Chu trình Cori Gan Glucose Máu Glucose Lactat Cơ Glucose, Glycogen Lactat

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.

CHUYỂN HÓA GLYCOGEN

Thoái hóa glycogen • Cấu trúc của glycogen

Thoái hóa glycogen Glycogen phosphorylase

Enzym cắt nhánh (glycogen debranching enzym)

Phosphoglucose mutase • Kết quả: Thoái hóa glycogen khoảng 90% sản phẩm là Glucose-1 - phosphat, 10% là glucose tự do

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

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 - Tách các enzym khỏi cơ chất nhờ những khoang dưới tế bào • 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 • Ba enzym của con đường phân được điều hòa dị lập thể: Hexokinase, PFK-1, Pyruvat kinase - HK 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. Hoat 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-Co. A hoạt hóa) và Fructose 1, 6 -diphosphatase (F 2, 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 Fructose 1, 6 -diphosphatase • Glucagon và epinephrine làm giảm [Fructose 2, 6 diphosphat]. Insulin làm tăng [Fructose 2, 6 -diphosphat].

Điều hòa tương hỗ tổng hợp & thoái hóa glycogen • Glucagon hoặc epinephrin làm tăng [AMPv], hoạt hóa Protein Kinase, làm phosphoryl hóa và hoạt hóa phosphorylase kinase. Phosphorylase kinase phosphoryl hóa Glycogen phosphorylase dạng b thành dạng a- dạng hoạt động. Phosphoprotein phosphatase 1 (PP 1)khử P của dạng a chuyển sang dạng b= kém hoạt động • Glycogen synthase a bị bất hoạt khi được phosphoryl hóa bởi GSK 3. Insulin ngăn cản tác dụng GSK 3. PP 1, được hoạt hóa bởi insulin, khử phosphat của glycogen synthase b.

Điều hòa hóa học

Điều hòa dị lập thể • • • Enzyme Negative Phosphorylase a (more active) Glucose Phosphorylase b (less active) ATP G 6 P Gycogen Synthase a (high activity) Glycogen Synthase b (low activity) ADP Pi Positive AMP G 6 P

Rối loạn chuyển hóa glucid 1. 2. 3. 4. 5. 6. Hạ đường huyết (Hypoglycemia) Thiếu viatmin B 1 Đái tháo đường Bệnh ứ glycogen bẩm sinh Bệnh galactose máu bẩm sinh Bệnh không dung nạp fructose bẩm sinh