Nội dung Bài giảng Chuyển hóa protid (P1) trình bày các vấn đề: Chuyển hoá protid = chuyển hoá acid amin, quá trình khử amin OXH, dạng vận chuyển NH3 trong cơ thể, chu trình chuyển hoá Urê, các aa cần thiết và không cần thiết, nguồn gốc các khung carbon của các a.amin, nguyên liệu tổng hợp một số sản phẩm sinh học đặc hiệu, các bệnh lý do rối loạn chuyển hoá protid.
ThS. Nguyễn Kim Thạch BM. Hóa Sinh - Sinh Học Phân Tử Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch
1
1. Chuyển hoá protid = chuyển hoá acid amin
2. Quá trình khử amin OXH
3. Dạng vận chuyển NH3 trong cơ thể
4. Chu trình chuyển hoá Urê
5. Các aa cần thiết và không cần thiết
6. Nguồn gốc các khung carbon của các a.amin
7. Nguyên liệu tổng hợp một số sản phẩm sinh học đặc hiệu
8. Các bệnh lý do rối loạn chuyển hoá protid
2
chuyển hóa phân tử protid = chuyển hóa các phân tử aa.
• Acid amin là đơn vị cấu tạo của protid
• Nguồn gốc của aa trong cơ thể:
a. Nội sinh: do cơ thể tổng hợp b. Ngoại sinh: từ thức ăn • AA được sử dụng với 3 mục đích:
NL)
a. OXH tạo năng lượng (protein cung cấp 15-20% nhu cầu
thoái hóa.
b. Tổng hợp protein: diễn ra liên tục, song song với quá trình
c. Tổng hợp các chất khác: Heme, purine, pyrimidine, melanin, các coenzyme và hoạt chất sinh học,…
học,…)
Nhu cầu: 1 gr protein/kg /ngày Tổng hợp các loại protein (cấu trúc, chức năng, hoạt chất sinh 3
Sơ đồ mô tả sự chuyển hóa protid
250-300g/ngày
Protein cơ thể
aa
gan
100g/ngày
Protein/ khẩu phần ăn
Sinh tổng hợp các sp khác
Urê NH3
Chất trung gian không chứa nhóm amin
Glucose
Nước tiểu
Thể Keton
4
CO2, H2O
Trong quá trình tổng hợp và thủy phân bình thường của protein trong tế bào, aa không cần thiết cho phân tử protein mới oxy hóa.
Chế độ ăn giàu protein aa dư ngoài nhu cầu tổng hợp protein của cơ thể thoái hóa (không thể dự trữ được).
5
Đói hay bệnh tiểu đường không kiểm soát + carbohydrate không có / không được sử dụng nguồn năng lượng: protein tế bào.
6
Thức ăn kích thích niêm mạc dạ dày tiết gastrin
Protein ngoại sinh
Ruột tiết
aminopeptidase và dipeptidase
aa tự do
(TB biểu bì ruột non TM cửa gan máu mô.)
7
8
4 giai đoạn: 1. Chuyển amin 2. Khử amin oxy hóa 3. Vận chuyển NH3 4. Chu trình urê
9
Transaminase
ceto acid A + aa B
aa A + ceto acid B
10
Các aa tham gia pứ chuyển amin mức độ khác, mạnh nhất là glutamat và aspartat, khó hơn: lysin, threonin, prolin, hydroxyprolin.
Nhóm amin của các aa thường được chuyển đến - cetoglutarat tạo L-glutamat.
Mỗi α-aa có một α-cetoacid tương ứng và mỗi transaminaz đặc hiệu cho từng cặp cơ chất.
11
Xảy ra đối với nhóm amin không phải là -amin.
Đây là phản ứng thuận nghịch.
1. Có nhiều ở gan, cơ, thận, ruột. 2. 2 transaminaz phổ biến, hoạt động mạnh nhất ở
ĐV:
GOT
transferaz (AST): tăng trong xơ và hoại tử TB gan
Aspartat + ceto glutarat
Oxalo acetat + Glutamat
GPT
Pyruvat + Glutamat
Alanin + ceto glutarat
12
transferaz (ALT): tăng trong viêm TB gan
R-C-COOH + NH3
R-CH-COOH + ½ O2
O
NH2
Phản ứng amin hóa:
là sự tổng hợp lại acid amin từ -cetoacid và NH3
13
Phản ứng khử amin oxy hóa
Gồm 2 giai đoạn
GĐ 1: Khử hydro bởi bởi dehydrogenaz
R – C – COOH
R – CH – COOH
- 2H
NH
acid imin
NH2 Acid amin
GÑ 2: Thủy phân tự phát
R – C – COOH
R – C – COOH
NH
O
14
ceto acid
acid imin
+ H2O + NH3
trực tiếp
gián tiếp: phản ứng chuyển và khử amin
15
• NH3 tạo thành ở các mô, chủ yếu do sự khử amin
OXH các acid amin.
• NH3 là chất độc đối với hệ thần kinh. (Nồng độ caohôn mê, tử vong)
• Cơ thể vận chuyển NH3 dưới dạng không độc:
Glutamin mang NH3 từ tổ chức về gan và thận
(enzyme: glutamin synthetaz) Alanin mang NH3 từ cơ về gan.
16
NH3 gắn vào glutamat tạo
glutamin không độc.
Glutamin vận chuyển NH3 trong máu, từ các tổ chức về gan và thận.
17
+
Alanine mang NH4 từ cơ tới gan.
Pyruvat sinh ra tạo thành glucose và được vận chuyển trở lại cơ.
18
Glutamin vào ty thể
Thủy phân
Glutamat NH3
NH3 đi vào chu trình urê
19
Urê được tạo thành ở gan qua 5 giai đoạn: Pứ 1: tổng hợp carbamoyl phosphat
Pứ 2: tạo citrullin Pứ 3: tạo arginosuccinat Pứ 4: tạo arginin Pứ 5: thủy phân arginin tạo urea
Chu trình Urê của Krebs và Henseleit 1932.
20
+ tự do
- 1 phân tử NH4 - 1 phân tử CO2 dưới dạng HCO3 - 1 nhóm amin do aspartat cung cấp - 4 nhóm phosphate năng lượng cao - 1 phân tử ornithin làm chất mồi - 5 enzyme xúc tác.
22
phương trình tổng quát 2NH3 + CO2 + 3ATP + 2H2O Urê + 2ADP + AMP + 4Pvc
• xảy ra chủ yếu ở gan thận nước tiểu • Phương pháp chính để loại NH3 • Bao nhiêu ? 30g urea/ngày • Tăng NH3:
• Thiếu enzyme trong chu trình Urê • Ảnh hưởng hệ thần kinh • Điều trị:
» Hạn chế ăn protein » Thẩm phân » Tăng thải NH3: L-arginine, L-citrulline, …
23
Glutamin di chuyển trong máu đến gan và thận. Ở gan: glutamin vào ty thể, thủy phân tạo glutamat và NH3 NH3 chuyển hóa thành urê ở gan (5 phản ứng) Urê ở gan (urê máu 0,2-0,4 g/l) tới thận, đào thải ra NT Lượng urê /NT phụ thuộc lượng protein/thức ăn (15-20 g/24h) Ở TB ống thận, NH3 được tạo ra chủ yếu do thủy phân
glutamin (nhờ glutaminase). Ở ống lượn xa, NH3 khuyếch tán thụ ñộng ra nước tiểu cuøng với H+ dưới dạng muối amon. Nồng độ urê máu thể hiện protein/khẩu phần ăn, chức năng
lọc của thận, chức năng của gan, …
24
glutamine synthetaz).
Mối liên quan giữa chu trình urê và chu trình acid citric
25
Khử carboxyl của aa tạo amin tương ứng.
decarboxylase
R – CH – COOH
R – CH2 – NH2 + CO2
Coenzym pyridoxalphosphat
NH2
Amin tương ứng
Acid amin
26
Histidin decarboxylaz
Histidin
histamin
Glutamat decarboxylaz
Glutamat
amino butyrat
Lysin decarboxylaz
Lysin
cadaverin (diamin)
R
Amin
aldehyt
Diamin
•Monoaminoxydaz (MAO) •Diaminoxydaz
+ NH3 CO2 H2O
khử amin OXH
27
+ 1/2 O2
ĐV có xương sống có 20 hệ thống enzyme
(20 đường chuyển hóa riêng) tương ứng với 20 acid amin
28
thoái hoá khung carbon của các a.a
Chuyển hóa thành a-ketoglutarate, pyruvate, oxaloacetate, fumarate, succinyl CoA
Chuyển hóa thành acetyl CoA hoặc acetoacetate
29
Glucogenic aa
glucogenic và ketogenic aa
Ketogenic aa
Sp thoái hóa: pyruvat / các chất của chu trình acid citric
aa khác
sp thoái hóa cuối cùng Acetyl CoA hoặc AcetoAcetate
leu, lys
Thiếu G, aa tạo đường có thể
- Tiếp tục quá trình OXH axid béo thông qua chất trung gian
- cung cấp C cho tân tạo đường ở gan. - ile, phe, tyr, trp
succinylCoA, OAA, α-cetoglutarate, fumarate
31
Glycin
Serin
Tryptophan
Cystein
Alanin
33
Alanine
Glutamat
Ceto glutarat
Pyruvate
34
nào?
a. Tạo aspartate
b. Tổng hợp ornithine
c. Tổng hợp arginosuccinate
d. Thủy phân arginine
e. Tạo citrullin-AMP
a. Do gan chuyển hóa từ NH4+
b. Thải ra ở thận và gan
c. Không tan trong nước
d. Urê/máu tăng là dấu chỉ đặc hiệu cho bệnh nhân
e. a và d đúng.
a. Bệnh do xơ gan
b. Xuất huyết tiêu hóa
c. Suy thận mạn
d. Bí tiểu do sỏi niệu quản
e. Chế độ ăn giàu đạm
a. Là phản ứng oxy hóa khử
b. Coenzyme cần thiết là pyridoxal phosphat
c. Tạo ra các amin hoặc diamin tương ứng
d. γ-amino butyric acid là sản phẩm của sự khử carboxyl
của glutamic
e. Điều đặc biệt của cơ thể người là vẫn tổng hợp được
histamine dù thiếu enzyme histidine decarboxylase.
a. Màng tế bào
b. Bào tương
c. Màng ngoài ty thể
d. Màng trong ty thể
e. Chất nền ty thể
ThS. Nguyễn Kim Thạch BM. Hóa Sinh – Sinh Học Phân Tử Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch
41
42
Cơ thể tự tổng hợp từ a-keto acids bằng chuyển amin và các phản ứng tiếp theo Con người phải được cung cấp vì không tổng hợp được khung carbon tương ứng
AA cần thiết AA không cần thiết
Quá trình tổng hợp aa là quá trình gắn nhóm amin vào khung carbon tương ứng
+
khung carbon
NH4 đưa vào phân tử sinh học dưới dạng nhóm amin của glutamate hoặc glutamine
Động vật
Vi SV thực vật
sp chuyển hóa trung gian
Tất cả aa đều được tổng hợp từ chất trung gian
Chất trung gian -KETOACIDS tương ứng Chuyển amin
AA CẦN THIẾT
-KETOACIDS tương ứng không thể tổng hợp từ các chất trung gian (thiếu ENZYMES cần thiết)
AA KHÔNG CẦN THIẾT
ĐV không tổng hợp được bằng cách chuyển amin. VS và TV tổng hợp được
Nguồn gốc khung carbon của AA không cần thiết
Từ glycolysis Từ CT a. citric Từ pentose phosphate
46
Phản ứng chuyển amin: 1 bước = Phản ứng amin hóa PYRUVATE + AA ALANINE + -KETOACID OXALOACETATE + AA ASPARTATE + -KETOACID -KETOGLUTARATE + AA GLUTAMATE + -KETOACID
Sự amin hóa của ASP, GLU phụ thuộc ATP ASN, GLN – GLU + ATP + NH3 GLN + ADP + Pi
1. GLUTAMINE SYNTHETASE 2. NH3 chuyển thành không độc dưới dạng GLN 3. GLN cung cấp nhóm amin cho nhiều phản ứng khác – ASP + ATP + GLN ASN + AMP + PPi + GLU
•
ASPARAGINE SYNTHETASE
TỔNG HỢP CYSTEINE
sp giáng hóa của METHIONINE
• hiếm; do thiếu cystathionine synthase • lệch chỗ thủy tinh thể, trì trệ tâm thần, loãng xương, bệnh lý tim mạch tử vong
Có lẽ liên quan đến thiếu folate (folate thúc đẩy chuyển homocysteine thành methionin)
49
Serin dehydratase
Pyruvat
Serin hydroxymethyl transferase
Serin Serin
Glycine
Hai quá trình thoái hoá và tổng hợp protein tồn tại song song trong tế bào
lượng Nitơ hấp thụ và lượng Nitơ đào thải.
Cân bằng Nitơ âm
Bilan Nitơ = 0
Cân bằng Nitơ dương
Lượng Nitơ nhập > lượng nitơ xuất
Bilan Nitơ (Cân bằng Nitơ): sự chênh lệch giữa
Lượng nhập = xuất
Lượng Nitơ xuất > lượng nitơ nhập
51
người gìa, nhịn ăn, viêm mãn, ung thư. Trẻ em đang lớn, phụ nữ có thai.
52
• Tổng hợp porphyrin • Tổng hợp purin và pyrimidin • Tổng hợp một số hormon • Tổng hợp acid nicotinic • Tổng hợp creatin, creatin-P • Sinh tổng hợp glutathion • Tạo Taurin • Tạo các amin có hoạt tính sinh học.
53
1.Toång hôïp acid nicotinic
Acid nicotinic
Tryptophane
54
Tổng hợp
Bệnh lý nếu không TH
Tryptophan
da sần sùi (bệnh Pellagre)
55
Vitamin P.P ( Nicotiamid)
• Bao gồm
– EPINEPHRINE (ADRENALINE) – NOREPINEPHRINE – DOPAMINE – SEROTONIN – -AMINOBUTYRIC ACID (GABA)
• Chất dẫn truyền TK
Tổng hợp Amin có hoạt tính sinh học
• Khử carboxyl của AA bằng DECARBOXYLASES (coenzyme plp)
• DOPAMINE, EPI, NOREPINEPHRINE
• GABA
• HISTAMINE
• SEROTONIN
GLUTAMATE
Chất ức chế dẫn truyền TK trong não
Chất kt chính sự dẫn truyền TK trong não
HISTIDINE
• HISTAMINE tham gia vào phản ứng dị
ứng
• Thụ thể H1 có mặt ở ruột, phế quản co
cơ trơn
– Chất kháng thụ thể H1: CLARITIN, ZYRTEC
• Thụ thể H2 /dạ dày kt tiết acid dạ dày • Thụ thể H2 /tim kt tăng nhịp tim
– Chất kháng thụ thể H2: Cimetidine, Ranitidine
HISTAMINE + CO2
DECARBOXYLASE
TRP HYDROXYLASE coenzym 5,6,7,8 Tetrahydrobiopterin
TRP 5-HYDROXYTRYPTOPHAN SEROTONIN + CO2
Tác dụng SEROTONIN
1. co cơ trơn 2. Chất dẫn truyền TK 3. Tổng hợp MELATONIN trong tuyến yên
61
62
63
Bệnh Parkinson đi kèm với giảm dopamine trong não do mất TB TK trong hạch nền . ĐT: Carbidopa + L-DOPA
Tổng hợp
Bệnh lý nếu không TH
Nhược giáp
Tyrosin
adrenalin, noradrenalin
Melanin
Bệnh bạch tạng
65
• 2 dạng creatin:
• Creatin – P : dạng dự trữ năng
creatin tự do và creatin phosphat.
- H2O
lượng cho cơ.
66
creatinin • Creatin
(a) Dạng khử (b) Dạng oxy hóa
67
gan
taurin
Cystein
68
• Arginine là tiền chất để sinh tổng hợp NO, một
chất thông tin sinh học quan trọng.
• Ở người, NO giữ nhiều vai trò trong các quá trình sinh lý: dẫn truyền TK, đông máu, kiểm sóat huyết áp
69
A. Lượng creatinin mỗi ngày thay đổi theo chế độ ăn B. Creatinin được tạo thành từ sự thủy phân phosphate của
creatin ở gan
C. Hội chứng thiếu creatinin xảy ra do không cung cấp đủ
arginin, glycin và methionin từ thức ăn
D. Nồng độ creatinin máu dùng để đánh giá chức năng lọc
của cầu thận
E. Nồng độ creatinin máu dùng để đánh giá khả năng
chuyển hóa protein của gan.
A. Được tổng hợp từ acid amin Tyrosin, được đào thải ở nước
tiểu
B. Được tổng hợp từ acid amin Tryptophan, có tác dụng tăng
tính thấm thành mạch
C. Được tổng hợp từ acid amin Tyrosin, có tác dụng tăng tính
thấm thành mạch
D. Được tổng hợp từ acid amin Tryptophan, có tác dụng
E. Được tổng hợp từ acid amin Tryptophan, được đào thải ở
nước tiểu
A. Sản phẩm khử amin của Acid glutamic, không có
tác dụng sinh học
B. Sản phẩm khử carboxyl của Acid glutamic, không
có tác dụng sinh học
C. Sản phẩm khử carboxyl của Acid glutamic, có tác
dụng dãn mạch và tăng tính thấm thành mạch D. Sản phẩm khử amin của Acid glutamic, chất có
trong chất xám tế bào thần kinh, cần thiết cho hoạt động của neuron
E. Có tác dụng dãn mạch, tăng tính thấm thành mạch.
A. Arginin, Glycin, Cystein
B. Arginin, Glycin, Methionin
C. Arginin, Valin, Methionin
D. Arginin, A. glutamic, Methionin
E. Arginin, Leucin, Methionin
a. Là yếu tố nguy cơ của bệnh tim mạch
b. Do thiếu Cystathionin oxydase
c. Do ứ đọng sản phẩm giáng hóa của Methionin
d. A và C đúng
e. Tất cả đều đúng
