CHUYỂN HOÁ GLUCID
ThS. BS. Ngô Thị Thu Hiền Bộ môn Hoá sinh- Đại học Y Hà Nội
MỤC TIÊU
1. Trình bày được con đường đường phân trong điều kiện
ái khí và yếm khí.
2. Trình bày được quá trình tân tạo glucose
3. Trình bày được chu trình pentose phosphat
4. Trình bày được quá trình thoái hóa và tổng hợp
glycogen.
Tài liệu học tập
Mục lục
1. Sự thoái hóa glucose
1.1.Con đường 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 (thoái hoá và tổng hợp) 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 đường phân
1. Thoái hoá Glucose
• 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
Đường phân (Glycolysis) (Con đường hexose diphosphat)
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.
• Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi →
Phản ứng tổng quát của đường phân (glycolysis)
DG°’ = -85kJ/mol
2 pyruvat + 2 NADH + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O
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
kỵ khí
Điều kiện thiếu oxy hoặc kỵ khí
Điều kiện
ái khí
Lên mên rượu
Xảy ra khi co cơ mạnh, hồng cầu, một số vi khuẩn
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
Số phận pyruvat trong điều kiện ái khí
Số phận pyruvat trong điều kiện ái khí
Dẫn xuất của vitamin B1. Thiếu B1 gây beriberi (ứ dịch, sưng đau …). Quan trọng trong phá vỡ liên kết gần nhóm carbonyl, như acid a-cetonic.
Trong điều kiện ái khí • Pyruvat đi vào ty thể, bị khử carboxyl oxy hóa thành
acetyl CoA.
• Acetyl CoA đi vào chu trình acid citric bị oxy hóa thành
2 ATP 6 ATP hoặc 4 ATP
CO2 và H2O. • Bilan năng lượng: Glucose 2 pyruvat: 2 NADH (ở phản ứng 6): 2 Pyruvat 2 Acetyl CoA: 6 ATP 24 ATP 2 Acetyl CoA:
Cộng:
38 ATP (hoặc 36 ATP)
Con thoi malat- aspartat
Màng trong
Chất nền
Khoảng gian màng
Con thoi glycerol 3- phosphat
Tổng hợp và thoái hóa 2,3 DPG trong hồng cầu
• Glyceraldehyd -3- phosphat
GAPDH
Mutase
PGK
Pi
• 1,3- diphosphoglycerat
Phosphatase
2,3- diphosho glycerat
PGM
• 3-phosphoglycerat
• 2-phosphoglycerat
Ý nghĩa của con đường 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 1: oxy hóa
Giai đoạn 2: sự biến đổi của các pentose
Chu trình Pentose Phosphat
• Ở các tế bào nhu cầu chủ yếu là NADPH, các phân
tử đường 5C 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.
Các glucid khác đi vào con đường đường phân
• Nhiều đường khác cùng đi vào con đường đường phân sau khi chuyển thành các sản phẩm trung gian của con đường này.
2. Tân tạo Glucose
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.
Đường phân
Tân tạo glucose
Tân tạo glucose
Đường phân
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+.
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
Máu
Cơ
Glucose Glucose Glucose,Glycogen
Lactat Lactat 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.
3. Chuyển hoá Glycogen
CHUYỂN HÓA GLYCOGEN
Thoái hóa glycogen
• Cấu trúc của glycogen
Thoái hóa glycogen
1. Glycogen phosphorylase
Thoái hóa glycogen
2. Glycogen debranching enzym
Có 2 hoạt tính: Hoạt tính chuyển
nhánh
Hoạt tính cắt nhánh
Thoái hóa glycogen
3. Phosphoglucose mutase
G6P có thể
vào đường phân (ở cơ) Tạo glucose tự do (ở gan)
• 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
Tổng hợp glycogen
1. UDP-Glucose Pyrophosphorylase
Tổng hợp glycogen
2. Glycogen Synthase
Tổng hợp glycogen
3. Tổng hợp mạch nhánh Glycogen Branching Enzym
4. Điều hoà chuyển hoá Glucid
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
• Đặc điểm:
– 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
5. Rối loạn chuyển hóa glucid
1. Hạ đường huyết (Hypoglycemia) 2. Thiếu viatmin B1 3. Đái tháo đường 4. Bệnh ứ glycogen bẩm sinh 5. Bệnh galactose máu bẩm sinh 6. Bệnh không dung nạp fructose bẩm sinh
Tóm lại
•
