Bài giảng Chuyển hóa Protein và Acid amin

CHUYỂN HÓA PROTEIN VÀ ACID AMIN

I. Tiêu hóa protein

Protein thức ăn (trừ keratin)

Hệ tiêu hóa (proteinase/ peptidase)

Acid amin + một số peptid ngắn

Hấp thụ qua màng ruột

Tĩnh mạch cửa

Gan + các tổ chức

1. Các enzym thủy phân protein

Proteases

Exopeptidases Endopeptidases

Endo peptidase:

-NH2 of

- HN – R – CO – NH - Tyr

Arg – CO – NH – Val…CO – NH – Lys – CO – NH…

Tyr – CO – NH -

Exo peptidase:

a/ Carboxypeptidase

- CO – NH – CH - COOH

R

b/ Aminopeptidase c/ Dipeptidase

H2N – CH – CO – NH - …

HCl

Pepsinogen

Gastrin

Hấp thụ:

̶ L-acid amin: vận chuyển tích cực

̶ D-acid amin: khuếch tán tự do qua thành ruột

̶ Hiện tượng cạnh tranh sự hấp thụ các acid amin

Enzyme thủy phân protein của các tổ chức

• Catepsin A, B, C /endopeptidase

• Carboxypeptidase và aminopeptidase

• Các enzym được chứa trong các lysosome

→ Sự có mặt của các E này đã giải thích được hiện

tượng tự tiêu của tế bào khi tế bào chết

→ Hạn chế: sử dụng thuốc thử (formol, cồn,…)

2. Cân bằng động của protein

• Nitơ liên tục chuyển hóa nhưng vẫn đảm bảo cân

bằng đạm

• Cân bằng đạm:

Nitơ nhập = Nitơ xuất

(+) →

Nitơ nhập > Nitơ xuất

(-) →

Nitơ nhập < Nitơ xuất

• ( + ) : Cơ thể đang lớn, có thai, dưỡng bệnh, …

• ( - ) : Đói ăn, đang sốt, sau khi mổ, …

Các trường hợp bệnh lý:

Giảm Protein/ huyết thanh

→ Do giảm nhập hoặc giảm sản xuất

→ Do tăng mức phân hủy

→ Do mất protein

→ Do loãng máu

Tăng protein/huyết thanh

→ Do máu cô đặc

→ Xuất hiện protein bất thường

→ Suy vỏ thượng thận (Addison)

3. Dự trữ protein

+ Gan

+ Huyết tương

→ Dự trữ lõng lẽo

+ Cơ là nguồn cung cấp protein cho não và tim

II. Thoái hóa acid amin 1. Qúa trình chung

a. Khử amin

̶ Gồm 4 con đường khử amin

̶ Ở cơ thể động vật, chủ yếu là khử amin oxy hóa

Acid α cetonic

Gồm 2 giai đoạn

Giai đoạn 1: Khử hydro, xúc tác bởi dehydrogenase

Giai đoạn 2: Sự thủy phân tự phát

Acid α cetonic

L-glutamat dehydrogenase

Acid glutamic:

+ Là một phản ứng thuận nghịch

+ Chiều ngược lại là amin hóa- khử oxy

→ Ý nghĩa:

+ Cố định NH3 vào một hợp chất hữu cơ

+ Tạo acid α-cetoglutaric

Động vật cao cấp Chiều thuận Coenzym NAD+

Vi sinh vật Chiều nghịch NADPH

b. Phản ứng trao đổi amin

Braunstein và Krisman (1937)

Nghiên cứu ở cơ:

Transaminase

Pyridoxal phosphat

Cơ chế của sự trao đổi amin Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

̶ Transaminase: Cơ, thận, tim, gan, ruột

̶ 2 loại transaminase phổ biến và hoạt động mạnh nhất:

+ Glutamic oxaloacetic transaminase

(GOT = ASAT = Aspartic transaminase)

+ Glutamic pyruvic transaminase

(GPT = ALAT = Alanin transaminase)

̶ Gía trị bình thường trong huyết thanh:

GOT từ 15 - 29U/L

GPT từ 11 - 26 U/L

̶ Viêm gan cấp tính: Tăng GOT, GPT (GPT tăng gấp 100

lần)

̶ Viêm gan mãn: transaminase tăng ít

Nhồi máu cơ tim

̶ Tăng rất cao GOT, GPT tăng ít hơn

̶ Tỷ số De Ritis = GOT/GPT >1

Sự gia tăng cả GOT và GPT → chỉ số về độ tổn thương

của gan có thể kéo dài ngay sau suy tim do nhồi máu

̶ GOT cũng tăng trong nghẽn mạch phổi, nhồi máu thận

Sự liên quan giữa phản ứng trao đổi amin và sự khử amin oxy hóa

̶ Liên quan mật thiết ̶ Phần lớn các acid amin đều khử amin oxy hóa gián tiếp qua hệ thống Transaminase và L- glutamate dehydrogenase.

Transaminase

c. Khử carboxyl

̶ Phổ biến ở động vật (đặc biệt vi sinh vật)

Decarboxylase

̶ Khử amin oxy hóa bởi mono amino oxydase hoặc

Pyridoxal phosphate

diamino oxydase

Mono amino oxy dase /Diamino oxydase

̶ Một số amin có sản phẩm khử của quá trình carboxyl có vai trò

sinh học đặc biệt

thấm

tính

Histamin: Giãn mạch, co cơ trơn, thành tăng mạch

GABA: Điều hòa hoạt động thần kinh Ức chế phản xạ thần kinh

2. Sản phẩm cuối cùng sự biến hóa acid amin a. Chuyển hóa NH3

̶ NH3 là một chất độc của cơ thể

̶ Cơ thể khử độc:

+ Chuyển NH3→ Glutamin, urê

+ Tham gia phản ứng amin hóa khử oxy→ tạo

các aa

=> Hàm lượng NH3/máu thấp: 5,88-11,75 µmol/l

Sự tạo thành glutamin

Glutamin: ̶ Hầu hết các tổ chức ̶ Dạng vận chuyển, không độc của NH3 ̶ 60 -100mg/l máu ̶ Ở não, NH3 cao, acid Glu thấp → Tổng hợp acid Glu

từ acid α-cetoglutaric

Quá trình vận chuyển NH3 trong cơ thể

GAN

Glutamat synthetase

Glutaminase

Cá

Acid uric Chim + bò sát

 Sự tạo thành urê (chu trình Ornitin)

Nhận thấy:

 Máu tĩnh mạch cửa đến gan nhiều NH3 hơn máu ở gan ra.

 [urê] của máu ở gan ra cao hơn máu tới gan

 Động vật đã cắt gan, [urê] trong máu giảm

 Bệnh về gan (xơ gan,…) [NH3] trong máu cao

=> Gan là nơi sản xuất urê từ những gốc NH3

̶ Krebs & Henselait đã chứng minh bằng thực nghiệm sự

tạo thành urê

=> Gồm 3 giai đoạn:

1*

Giai đoạn 1: Chuyển ORNITIN thành CITRULIN

 Bước 1:

Carbamyl phosphat synthetase

Trong ty thể tế bào gan

 Bước 2:

Ornitincarbamyl transferase

Trong ty thể tế bào gan

Giai đoạn 2: Chuyển CITRULIN thành ARGININ

 Bước 1:

Tế bào chất

 Bước 2:

Phản ứng trao đổi amin

Giai đoạn 3: Thủy phân ARGININ

Phương trình tổng quát:

Xảy ra ở tế bào chất

Sơ đồ tóm tắt chu trình tạo thành urê

Carbamyl phosphat synthetase

Urê huyết

• Tăng

+ Viêm thận mãn (50mmol/l máu)

+ Viêm thận cấp (83mmol/l máu)

+ Bệnh mất nước (tiêu chảy, dịch tả, choáng,…)

• Giảm

+ Các bệnh về gan (gan thoái hóa mỡ, xơ gan, ung thư

giai đoạn cuối

Urê trong nước tiểu

̶ Trạng thái sinh lý: giảm đối với người có thai

̶ Tuổi: trẻ em bài tiết > người lớn

tính theo mmol urê/24h/kg cân nặng

̶ Bệnh lý:

+ Tăng bài tiết /đái tháo đường, sốt (do tăng thoái hóa

protid)

+ Giảm bài tiết/ bệnh về gan, thận

b. Biến hóa của acid α cetonic

Acid α- cetonic

Chu trình acid citric

Tân tạo glucose

Tổng hợp aa

Theo con đường của các acid béo → Acetyl CoA → acid béo, chất cetonic

Sự thoái hóa sườn carbon của acid amin

c. Thoái hóa riêng biệt của một số acid amin Các acid amin tạo oxaloacetat

Các acid amin tạo pyruvat

Các acid amin tạo succinyl CoA

Bệnh homocystein niệu:

+ Trẻ bị đần độn

Cystathionin synthetase

+ Điều trị: Vit B6 liều cao,

Thực phẩm nhiều Cys

và ít Met

Các acid amin tạo α-cetoglutarat

Các acid amin tạo acetyl CoA

Phenylalanin hydroxylase

Thiếu Phenylalanin hydroxylase:

+ Phe và các chất thoái hóa xuất

hiện trong nước tiểu.

+ Trẻ đần độn, điều trị sớm bằng chế

Phenylalanin hydroxylase

ăn giảm Phe.

+ Thiếu Tyr -> Thiếu melanin.

ᵪ

Oxydase

Thiếu oxydase → Bệnh Tyrosine niệu

+ p-Hydroxy

phenyl

pyruvate,

Acid homogentisic oxydase

tyrosine bị ứ đọng trong máu và

bài xuất nhiều trong nước tiểu.

Bệnh Alcapton niệu

+ Điều trị: sử dụng Vit C

Melanin

+ Co mạch toàn thân -> tăng huyết áp

Nor adrenalin

+ Giãn mạch cơ xương, tủy.

+ Co mạch ở da, nội tạng, ở bụng.

+ Làm giãn cơ trơn của dạ dày, ruột,…

+ Kích thích chuyển hóa glycogen, lipid

Adrenalin

Sự tạo thành creatin

+ Creatin phosphat một

dạng dự trữ năng lượng

của cơ thể

+ Creatinin có ở trong cơ

và đào thải qua nước tiểu

Creatine

Creatine phosphate

Sự tạo thành glutathion

Xảy ra ở Gan Vai trò: vận chuyển Hydro

Phần sinh viên tự học:

 Tổng hợp acid amin

 Tổng hợp protein

Mục tiêu

• Trình bày được các enzyme thủy phân protein và cơ

chế tác động của chúng.

• Viết được các phản ứng khử amin oxy hóa, khử

carboxyl, trao đổi amin.

• Mô tả được các giai đoạn của chu trình urê.

• Mô tả được sự biến hóa của acid α-cetonic.