Bài giảng Chuyển hóa glucid

CHUYỂN HÓA GLUCID

I. ĐẠI CƢƠNG

• Mục đích:

▫ Cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động ▫ Cung cấp sản phẩm chuyển hóa trung gian

• Tồn tại: ba dạng ▫ Dạng dự trữ: ▫ Dạng vận chuyển: ▫ Dạng tham gia cấu tạo

Nguồn glucose của cơ thể

 Nguồn glucose ngoại sinh

Từ thức ăn gồm:

• Tinh bột • Glycogen • Cellulose • Disaccarid • Monosaccarid

Quá trình tiêu hóa và hấp thu glucid

Quá trình tiêu hóa:

α-amylase

oligosaccaridase

maltase

Oligosaccarid

Disaccarid

Ca2+

Ruột non

lactase

Monosaccarid

Lactose

Amylose Amylopectin Tinh bột Glycogen

saccarase

Saccarose

Amylase:

▫ α-amylase (nước bọt, dịch tụy) → Endoamylase ▫ β-amylase (ở thực vật) → Exoamylase

• Ở ruột non

Quá trình hấp thu:

• Tốc độ hấp thu các monosaccarid:

Galactose > Glucose > fructose > mannose > pentose

• Cơ chế:

▫ Sự khuếch tán đơn giản

▫ Sự vận chuyển tích cực: glucose, galactose

• Các yếu tố ảnh hưởng khác: thyroxin, K+, vitamin B

(thiamin, pyridoxin, acid pantothenic)

 Nguồn glucose nội sinh

• Glycogen của gan

• Nguồn carbohydrat nhỏ: galactose, mannose và pentose

• Những thành phần không phải là carbohydrate:

+Acid amin

+Lipid

Sử dụng glucose của cơ thể

II. THOÁI HÓA GLUCOSE

Trong tế bào của các tổ chức:

Glycogen

G-6-P

Glucose tự do

Đƣờng phân HMP Uronic acid

Glucose từ máu ngoại biên

1. Con đƣờng đƣờng phân (glycolysis)

Xảy ra trong cytosol

• Trong điều kiện yếm khí

▫ Trường hợp co cơ yếm khí hoặc những vi khuẩn

lactic sống trong điều kiện không có oxy

▫ Trong quá trình lên men rƣợu:

Về mặt năng lượng:

• 1 phân tử NADH → 3 ATP

• 1 phân tử FADH2 → 2 ATP

Năng lƣợng tạo ra qua quá trình thoái hóa glucose theo con đƣờng đƣờng phân

• Trong điều kiện hiếu khí:

▫ 1 phân tử glucose oxy hóa hoàn toàn sẽ cho 38ATP ▫ Glucose của glycogen là 39 ATP

• Trong điều kiện yếm khí:

▫ 2 ATP, acid lactic.

• Ý nghĩa:

▫ Hiếu khí: Cung cấp một lượng lớn năng lượng cho tế

bào.

▫ Yếm khí: tạo năng lượng ít nhưng sản phẩm thu được là acid lactic → quá trình tân tạo glucose (gluconeogenesis)

Đƣờng phân ở cơ- Chu trình Cori

G-6-Phosphatase

Đƣờng phân ở hồng cầu

Chu trình 2,3-diphosphoglycerat

Ý nghĩa:

Tạo 2,3-DPG

̶ Kết hợp với Hb→ Giảm ái lực của Hb với O2→ Kích

thích giải phóng O2 từ HbO2→ Điều hòa vận chuyển

O2 của hemoglobin

̶ Hiện tượng thiếu enzym bẩm sinh ở hồng cầu:

+ Thiếu hexokinase → Giảm [2,3-DPG]

+ Thiếu pyruvat kinase → Tăng [2,3-DPG]

• Ở hồng cầu không có ty thể → NADH tạo ra không thể bị oxy hóa trong chuỗi hô hấp → tiếp tục phản ứng với pyruvat tạo lactat và NAD+.

G6P

G3P

Lactat

NAD+ NADH

1,3-DPG

Pyruvat

2. Con đƣờng hexose monophosphat (pentose phosphat)

(5C)

(7C) (5C)

(3C)

(7C)

(5C)

Triose:

 Con đường đường phân  Chu trình pentose

F-6-P:

 Con đường đường phân  Chu trình pentose

Kết quả chu trình HMP: + 3 phân tử G-6-P → 6 NADPH + 3CO2 + 3 pentose

phosphat

+ 3 pentose phosphat → 2 G-6-P + Phosphoglyceraldehyd

• Xảy ra song song với con đường đường phân, chiếm

tỷ lệ thấp hơn nhiều (7-10%)

• Sản phẩm:

▫ Không tạo ATP

▫ Tạo NADPH → Tổng hợp acid béo và steroid

▫ Tạo ribose → Tổng hợp nucleotid và acid nucleic.

• Xảy ra ở tế bào chất của một số tổ chức và tế bào:

gan, mô mỡ, vỏ thượng thận, tuyến giáp, hồng cầu,

tinh hoàn và tuyến sữa trong thời kỳ hoạt động.

Ví dụ: Ở hồng cầu

NADPH

(chất giải độc tế bào)

Glutathion dạng oxy hóa

Glutathion dạng khử

NADPH

Bệnh lý di truyền

+ Thiếu 1 enzym trong con đường HMP: Glucose-6-

phosphat dehydrogenase → Không tạo NADPH.

+ Khi sử dụng các thuốc như sốt rét primaquin,

aspirin, sulfonamid hay ăn các loại đậu,…→ tạo ra

các gốc có tính oxy hóa→ Tiêu huyết.

Mối liên quan giữa con đƣờng đƣờng phân với chu trình pentose • Sản phẩm chung: các triose phosphat, fructose-

6-phosphat, fructose-1,6-diphosphat.

Glucose

Glycogen

NADPH

G6 P

Ribulose 5P

Pentose phosphat

Acid nucleic

Glycolysis

F6 P

Ribose 5P

Xylulose 5P

FDP

Fructose 6P

G3P

DHAP

Pyruvic

3. Con đƣờng uronic acid

L-gulonolacton oxidase

Xảy ra ở gan

Sản phẩm:

+ Không tạo ATP

+ Acid glucuronic, acid ascorbic, pentose

+ UDP- Glucuronat:

• Dạng hoạt động của glucuronat.

• Tiếp tục tham gia tổng hợp proteoglycan, các

hormon steroid, bilirubin liên hợp với một số thuốc

để đào thải qua nước tiểu.

4. Thoái hóa glycogen (glycogenolysis)

4 phản ứng:

1/ Glycogen phosphorylase

2/ Glucano transferase;

1,6-glucosidase

3/ Phosphoglucomutase:

G1P → G6P

4/ Glucose-6-phosphatase:

G6P → G

Ở gan:

• Có Glucose-6-phosphatase: Glycogen → glucose

→ Glycogen/gan: vai trò dự trữ năng lƣợng cho cơ thể.

Ở cơ:

• Không có Glucose-6-phosphatase: Glycogen → G6P →

đường phân → cung cấp năng lƣợng cho sự co cơ.

→ Glycogen/cơ: không có vai trò dự trữ năng lượng cho cơ

thể

III. TỔNG HỢP

1. Tân tạo glucose (gluconeogenesis)

Nhu cầu glucose:

+ Cơ thể: 160g/ ngày

+ Não: 120g/ ngày

Tổng lượng glucose:

+ Glycogen dự trữ trong cơ thể: 190g

+ Trong toàn bộ dịch cơ thể: 20g

→ Lượng glucose dự trữ của toàn cơ thể chỉ đủ cung cấp cho

nhu cầu glucose/ ngày.

→ Glucose phải được tổng hợp mới từ các nguyên liệu khác

→ Tân tạo glucose (gluconeogenesis)

Nguyên liệu chính:

Lactat, Acid amin, Propionat, Glycerol

Nơi diễn ra: xảy ra ở tế bào chất của tế bào

+ Con đường chính: ở gan

+ Con đường phụ: ở phần vỏ thận

Vai trò: tạo glucose mới cung cấp

+ Mô hoạt động: não, mô thần kinh, cơ xương

+ Quá trình tổng hợp các hexoamin, polysaccarid

phức tạp, glycoprotein, glycolipid.

Glucose

Phosphoenol pyruvate

Pyruvate

Oxaloacetate

Malate

2. Tổng hợp glycogen

Ở gan và cơ:

+ Gan: 2%-8%, là dạng dự trữ chung cho toàn cơ thể

+ Cơ: 1%-3%, là dạng dự trữ cho riêng cơ

Nguồn năng lượng chính

+ Cơ: : Glycogen

+ Gan: Acid béo

→ Gan điều hòa glucose của cơ thể qua 2 quá trình:

 Tổng hợp glycogen nhờ glycogen synthase

 Phân giải glycogen nhờ phosphorylase

Nguyên liệu: glucose (nội sinh, ngoại sinh)

Glucose

ATP

Hexokinase

G6P

ADP

Transglucosidase

Phosphoglucomutase

G1P

UTP

UDP-Glc pyrophosphorylase

UDP-G

PPi

Đoạn glycogen (n)

Glycogen synthase

Glycogen (n+1)

UDP

3. Tổng hợp lactose

̶ Disaccarid duy nhất được tổng hợp ở cơ thể người và

động vật cao cấp.

̶ Tổng hợp ở tuyến sữa của sinh vật cái trong thời kỳ có

thai và cho con bú.

IV. SỰ CHUYỂN HÓA GLUCOSE Ở MỘT SỐ TRẠNG THÁI

1. Trạng thái sau khi hấp thu glucose (Fed state)

2. Trạng thái đói (Fasting state)

Adrenalin

uioou

Glucocorticoid

Glycogen

Adrenocorticotropin (ACTH) Hormon tăng trƣởng Adrenalin

Triacylglycerol

V. VẬN CHUYỂN GLUCOSE QUA MÀNG TẾ BÀO

Tác nhân vận chuyển: Glucose Transporter (GLUT)

Phân bố

Tác nhân vận chuyển GLUT1 GLUT2 GLUT3 GLUT4 GLUT5

Hồng cầu, các mao mạch của não Gan, màng ruột, tế bào của tụy Tế bào thần kinh (não), cơ của bào thai Mô nhạy cảm insulin (cơ xương, cơ tim, mô mỡ) Màng ruột, tinh dịch, cơ xương, mô mỡ. Là tác nhân vận chuyển cho fructose và cả glucose

VI. ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA GLUCOSE VÀ GLYCOGEN, HOẠT ĐỘNG CỦA HORMON

Đường huyết: 0,7-1,2 g/L (4,22-6,67 mmol/L)

Hormon

Sử dụng

Nguồn cung cấp

Ngoại sinh từ thức ăn Nội sinh từ glycogenolysis gluconeogenesis

Thoái hóa tạo năng lượng: Cơ, thần kinh, mỡ,… Tổng hợp dạng dự trữ: tất cả các tổ chức

HORMON ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA GLUCOSE

↑

↓

Glucagon

Adrenalin

Thyroxin

Glucocorticoid

ACTH

GH

Insulin

Sau bữa ăn:

Insulin →Hạ đường huyết

Xa bữa ăn: ̶ Các hormon→ Tăng đường

huyết.

quá

trình

̶ Hoạt động: + Tăng

glycogenesis

̶ Hoạt động: + Quá trình gluconeogenesis

từ acid amin cơ

tổng

hợp

+ Tăng

triacylglycerol

+ Phân giải acid béo mô mỡ→ thể ceton→ Năng lượng cho cơ

̶ Cơ chế: + Tăng hoạt động GLUT4 + tăng tổng hợp các enzym của glycolysis

+ Tăng hoạt động glycogen synthase → Tăng tổng hợp glycogen

̶ Cơ chế: + Glucagon + Adrenalin + Thyroxin + Glucocorticoid + Hormon tăng trưởng + ACTH

+ Giảm sự phân ly glycogen + Tăng tổng hợp acid béo và ức chế hormon gây tăng đường huyết

IX. RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA GLUCID

1. Bệnh đái tháo đƣờng tụy

Loại

Type 1

Type 2

•

• ≤25t

>25t , béo phì

Đối tượng Hiện tượng

thể

Nguyên nhân Điều trị

•Tế bào β tụy không tiết insulin •Hệ thống miễn dịch tấn tạo kháng công tb β •Bổ sung insulin

•Có insulin nhưng không duy trì đường huyết bình thường •Chưa rõ, tế bào đích không đáp ứng với insulin •Chế độ ăn uống, dùng dược phẩm kích thích tăng tiết insulin

̶ Đặc điểm người bệnh tiểu đường:

+ Nồng độ glucose trong máu tăng cao

+ Tăng thể ceton và acid béo tự do trong máu

+ Mất muối, Tăng lƣợng nƣớc tiểu,

+ Tăng urê

+ Mô và tế bào đói năng lƣợng

2. Bệnh hạ đƣờng huyết tự phát

Ruột Não

Cơ

Gan

Mô mỡ

3. Bệnh galactose huyết bẩm sinh

Mục tiêu

• Xác định sơ đồ và vai trò những con đường chuyển hóa

chính của glucid

• Nêu được mối liên quan giữa con đường chuyển hóa

• Nêu được đặc điểm chuyển hóa glucid ở các mô.

• Trình bày được các quá trình tổng hợp glucid

fructose, galactose,

• Trình bày được chuyển hóa của

mannose.

• Trình bày được chuyển hóa của glucid trong các trường hợp

sau khi ăn, khi đói.

• Trình bày được sự điều hòa và những rối loạn của chuyển

hóa glucid.

Bài giảng Chuyển hóa glucid - Võ Hồng Trung