Bài giảng Sinh hóa học (Phần II: Trao đổi chất và năng lượng sinh học): Chương III

1. CAÙC NHOÙM LIPID TRONG MOÂ BAØO VAØ VAI TROØ CUÛA CHUÙNG

CHƯƠNG III SỰ BIẾN DƯỠNG LIPID

(cid:1) TRIGLYCERIDE : daàu, môõ töï nhieân

Ester cuûa glycerol vôùi 3 acid beùo.

Vai troø : Döï tröõ naêng löôïng

oxy hoùa cung caáp 20 – 30% nhu caàu NL cuûa cô theå

CH2-O – CO - R1 CH –O – CO - R2 CH2-O – CO - R3

Triacylglycerol

1. Vai trò của lipid 2. Sự tiêu hóa và hấp thu lipid 3. Sự oxy hóa triacylglycerol (triglyceride) 4. Sự tổng hợp lipid trong mô bào động vật 5. Sự biến dưỡng các acid béo không no thiết yếu 6. Sự biến dưỡng ở mô mỡ 7. Vai trò của mô mỡ nâu trong sinh nhiệt 8. Biến dưỡng của lipoprotein huyết tương 9. Rối loạn biến dưỡng chất béo

CAÙC RƯỢU

2,αααα

3,ββββ

Caùc acid thöôøng gaëp trong daàu môõ töï nhieân : C16 : palmitic (C16, no), palmitoleic (C16:1 ∆∆∆∆9) C18 : stearic (C18, no), oleic (C18:1 ∆∆∆∆9) CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2OH OH NH2

18 CH3-(CH2)7-CH = CH-(CH2)3-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH

CH2- OH CH- OH CH2- OH Glycerol Sphingosine CH3

18 CH3 17

27 CH3

CH3 CH-CH2-CH2-CH2-CH CH3-(CH2)7 H CH3-(CH2)7 H

19 CH3 9 10

H H (CH2)7- COOH C16H33OH

HO Cholesterol Rượu cetylic HOOC- (CH2)7 Acid oleic (dạng cis) Acid oleic (dạng trans)

1

(Serine)

(Colamine) O-CH2-CH2-NH2

CÁC PHOSPHOLIPID GLYCEROPHOSPHOLIPID (cid:1)PHOSPHOLIPID (cid:2) Glycerophospholipid : Glycerol + 2 acid beùo + H2PO3 (phosphatide) + nhoùm chöùa N CH2-O – CO – R1 CH –O – CO - R2 CH2-O – CO - R1 CH –O – CO - R2 - Serine phosphatide (serine) OH OH OH CH2-O- P=O - Cephalin (cholamine) → Thromboplastin – ñoâng CH2-O- P=O maùu - Leucithine (choline) Cephaline O-CH2-CH-COOH NH2 Noùi chung phosphatide laø hôïp phaàn quan troïng cuûa Serine phosphatide

→ Trong thaønh phaàn caáu taïo moâ naõo

(Choline) 6

maøng teá baøo vaø caùc loaïi maøng sinh hoïc khaùc. (cid:2) Sphingophospholipid : röôïu amin sphingosine + CH2-O – CO – R1 CH –O – CO - R2 OH + acid beùo + goác phosphate -H2PO3 CH2-O- P=O Lecithine O-CH2-CH2-N CH3 CH3 CH3

18 CH3

(cid:1) STEROID :

Ester cuûa röôïu ña voøng sterol vôùi acid beùo

19 CH3 9 10

→ 7 dehydrocholesterol tia töû ngoaïi vitamin D3

Ñoäng vaät : cholesterol (C27) cho nhieàu daãn xuaát (cid:2) quan troïng nhö :

18 CH3

→ Caùc acid maät

19 CH3 9 10

→ Caùc hormone sinh duïc ñöïc vaø caùi (cid:2) Thöïc vaät : Ergosterol (C28, noái ñoâi C22 = C23) →

Cholesterol (C)

R – C

O

vitamin D2 (cid:1) Nguoàn goác lipid trong cô theå ñoäng vaät : töø thöùc aên vaø do môõ ñöôïc toång hôïp töù glucose ôû moâ môõ. Cholesterol ester (CE)

2

2. TIEÂU HOÙA MÔÕ

Taurine

HO CH3 CO – NH-CH2-CH2-SO3H

- Chuû yeáu xaåy ra ôû ruoät non. - Ñieàu kieän :

CH3

Môõ ñöôïc nhuõ hoùa (0,5 – 20 µµµµm) Enzyme lipase hoaït hoùa

Tác động của acid mật, muối mật

HO OH

HO CH3 Lipase

Taurocholic acid

-Triglyceride

ββββ Mono glyceride

Glycine

CO – NH-CH2-COOH

Glycerol + Acid beùo

CH3

haït môõ 0,5 µm coù theå haáp thu ñöôïc

Glycocholic acid

HO OH

HẤP THU

(cid:2) Glycerol -> thaåm thaáu khuyeách taùn vào t/b niêm

mạc ruột.

(cid:2) Ở t/b niêm mạc ruột glycerol ester hóa trở lại với các AB theo hướng tạo thàh triglycerid môùi đặc trưng của cơ thể. (cid:2) Triglycerid, cholesterol, phospholipid hình thành ôû voõng noäi chaát cuûa teá baøo bieåu moâ

- ñi vaøo oáng laâm ba cuûa nhung mao,

(cid:2) Acid beùo keát hôïp vôùi acid maät thaønh hôïp chaát hoøa tan (acid choleic) ñeå ñi vaøo teá baøo nieâm maïc ruoät. ÔÛ ñoù chuùng laïi taùch ra.

- taäp trung ñoå vaøo oáng laâm ba ngöïc,

- ñi vaøo tónh maïch döôùi xöông ñoøn gaùnh

(cid:2) Một phần glycerol, caùc acid beùo ngaén haáp thu qua ñöôøng tónh maïch cuûa vaøo gan, roài môùi vaøo heä tuaàn hoaøn.

- về tim, vận chuyển trong máu dưới dạng

lipoprotein hòa tan, đi đến các mô mỡ dự trữ.

3

Apoprotein

Haït môõ

Maùu

Baïch huyeát

VLDL

GAN

ββββ MG

TM cöûa

Glycerol

OÁng ruoät Teá baøo nieâm maïc ruoät Haáp thu 3. SÖÏ OXY HOÙA ACID BEÙO

AB-alb

ABMN

SÖÏ VAÄN CHUYEÅN LIPID TRONG CÔ THEÅ

3.1. SÖÏ ββββ - OXY HOÙA ACID BEÙO - Gan laø cô quan chuû yeáu thöïc hieän oxy hoùa môõ. - Söï oxy hoùa môõ ôû moâ môõ naâu chuû yeáu ñeå sinh nhieät (ñoäng vaät sô sinh, ñoäng vaät nguû ñoâng). - Söï oxy hoùa acid beùo xaûy ra ôû phaàn khuoân ty theå. - Caùc acid beùo ñöôïc oxy hoùa thöôøng laø acid beùo no, coù maïch C chaün.

CAÙC PHAÛN ÖÙNG ββββ - OXY HOÙA

(1)Pö hoaït hoùa acid beùo → Acyl CoA nhôø söï xuùc taùc

cuûa thiokinase (acyl CoA synthetase), CoA vaø ATP. Quaù trình xaåy ra ôû maøng ngoaøi ty theå.

Acyl CoA ñöôïc vaän chuyeån vaøo matrix ty theå nhôø söï giuùp ñôõ cuûa carnitine :

(CH3)3 – N+ - CH2 – CH – CH2 – COO-

O

Gaén acid beùo

C – R

O

(cid:1) MUÏC ÑÍCH cuûa söï ββββ oxy hoaù acid beùo : - oxy hoùa acid beùo → ñöa caùc caëp H vaøo chuoãi HH → ATP - Caét acid beùo thaønh töøng ñôn vò C2 – acetyl CoA → vaøo CT Krebs

4

(2) Oxy hoùa laàn I

(3) Hydrate hoùa

(4) Oxy hoùa laàn II

(5) Caét 2C

Acetyl CoA

(n-2)

Hình 3.4 : Söï hoaït hoùa & vaän chuyeån acid beùo vaøo matrix ty laïp theå

Hình 3.5 : Caùc phaûn öùng ββββ-oxy hoùa acid beùo

3.2. SÖÏ OXY HOÙA CAÙC ACID BEÙO KHOÂNG NO Thí duï : oxy hoùa acid oleic

2 1

4 3 12 CH3 - (CH2)7 - C = C - CH2 – COOH

- Sau 3 voøng ββββ oxy hoùa nhö bình thöôøng → coøn acid C12 : 3,4 cis → 2,3 trans → tieáp tuïc oxy hoùa :

H H Epimerase

2 H 3 CH3 – (CH2)7 – CH2 – C = C – COOH

5

3.3. SÖÏ VAÄN CHUYEÅN ACETYL CoA TÖØ GAN -> CÔ SÖÏ OXY HOAÙ CAÙC ACID BEÙO COÙ MAÏCH C LEÛ - ÔÛ gan :

2 Acetyl CoA + H2O Acetoacetate + 2 CoA + H+

-ÔÛ cô : CoA transferase Acetoacetae +Succinyl CoA Ac.acetyl CoA+ Succinate

CoA.SH

Thioforase Acetoacetyl CoA 2Acetyl CoA

Söï thaønh laäp vaø bieán döôõng caùc theå ketone ôû gan vaø cô

3.4. SÖÏ THAØNH LAÄP CAÙC THEÅ KETONE (H.3.15)

6

4.1. SÖÏ TOÅNG HÔÏP ACID BEÙO TREÂN MULTYENZYME ÔÛ TEÁ BAØO CHAÁT 4. SÖÏ TOÅNG HÔÏP LIPID (cid:1)MUÏC ÑÍCH : B/ñ glucose →→→→ môõ ñeå döï tröõ naêng löôïng

Glucose →→→→Dihydroxyacetone P →→→→Pyruvate →→→→Acetyl CoA

NADH+H+

- Acid beùo coù theå ñöôïc toång hôïp trong ty theå nhôø heä thoáng enzyme ββββ- oxy hoùa theo caùc phaûn öùng ñi ngöôïc ββββ - oxy hoùa, Quùa trình xaåy ra khi moâ baøo ngheøo O2, khoâng quan troïng. NAD+

Glycerol-3-P 2 Acyl CoA

Phosphatidic acid - Söï toång hôïp acid beùo chuû yeáu xaûy ra treân heä thoáng multyenzyme ôû TBC, goàm 6 E gaén treân protein mang ACP (acyl carrier protein) SHP E Acyl CoA (P: peripheral) ACP Pi (C : celtral) SHC TRIGLYCERIDE

7

1 2

Hình 3.10 : CAÙC PHAÛN ÖÙNG TOÅNG HÔÏP ACID BEÙO

(1) Phản ứng 1: thaønh lập ACETYL-ACP: P/tử acetyl CoA thứ nhất gắn vaøo SHC-ACP, sau ñoù chuyeån ra SHP- ACP, vôùi söï xuùc taùc cuûa Acetyl transacylase : (2) Phản ứng 2: thaønh lập MALONYL-ACP: P/tử acetyl CoA thứ hai traûi qua giai ñoaïn thaønh laäp malonyl-CoA, sau ñoù gắn vaøo SHC-ACP, enzyme xuùc taùc malonyl transacylase :

Carbocylase E SHP CH3–CO∼∼∼∼ SCoA + CO2 COO-CH2–CO∼∼∼∼ SCoA Acetyl transacylase ATP ADP+Pi CH3–CO∼∼∼∼ SCoA + Malonyl-CoA ACP SHC CoASH E SP E SP E CH3–CO∼∼∼∼ SP CH3–CO∼∼∼∼ CH3–CO∼∼∼∼ Malonyl trans acylase ACP ACP ACP SHC - CoASH Acetyl-ACP SHC SC COO-CH2–CO∼∼∼∼

Acetyl- malonyl-ACP Löu yù : chæ coù pt acetyl-CoA ñaàu tieân khoâng qua giai ñoaïn malonyl hoùa

8

E SHP (3) Phaûn öùng thaønh laäp ACETO ACETYL-CoA :

ACP E SP CH3–CO∼∼∼∼ CH3 – CH2 - CH2–CO∼∼∼∼ SC ACP Butyryl -ACP SC COO-CH2–CO∼∼∼∼

ββββ-Ketoacyl-ACP synthetase

Acetyl- malonyl-ACP (cid:1) Voøng II :

CO2 E SP CH3 – CH2 - CH2–CO∼∼∼∼

E ACP SHP Malonyl -CoA SC ACP CH3 – CO - CH2–CO∼∼∼∼ SC

Aceto acetyl -ACP

-Voøng 1 : BYTYRYL -ACP (C4) KEÙO DAØI MAÏCH CARBON CUÛA ACID BEÙO - Voøng 2 : CAPRONYL-ACP (C6) -ÔÛ löôùi noäi chaát : - Voøng 3 : CAPRILYL-ACP (C8) PALMITIC ACID + MALONYL CoA → STEARIC A. - Voøng 4 : CAPRYL-ACP (C10) -ÔÛ ty theå : - Voøng 5 : LAURYL-ACP (C12) PALMITIC ACID + ACETYL CoA → STEARIC A. - Voøbg 6 : MIRISTYL-ACP (C14) TOÅNG HÔÏP ACID BEÙO KHOÂNG NO - Voøng 7 : PALMITYL-ACP (C16)

Söï thaønh laäp acid beùo khoâng baõo hoøa ñöôïc thöïc hieän ôû löôùi noäi baøo bôûi caùc enzyme terminal desaturases , ôû ñoäng vaät höõu nhuõ coù 4 loaïi laø ∆∆∆∆9-, ∆∆∆∆6-, ∆∆∆∆5 –vaø ∆∆∆∆4 -fatty acyl-CoA desaturases, ñaây laø caùc enzyme chöùa saét khoâng heme, xuùc taùc p ö : Treân multyenzyme ôû TBC chæ toång hôïp ñeán C16 palmitic acid. Quùa trình keùo daøi theâm maïch C vaø toång hôïp acid beùo khoâng no ñöôïc thöïc hieän ôû ty theå hoaëc löôùi noäi chaát.

9

H H O 4.2. TOÅNG HÔÏP TRIGLYCERIDE CH3-(CH2)x- C – C -(CH2)y-C-SCoA + NADH+H+ + O2

H H

fatty acyl-CoA desaturases (cid:1) Glycero 3-P keát hôïp 2 acid beùo → acid phosphatidic, laø saûn phaåm trung gian quan troïng ñeå toång hôïp triglyceride vaø caû caùc phosphatide O

CH2-O-CO-R1

CH2OH

Glycero 3-P acyl transferase

CH3-(CH2)x- C= C -(CH2)y-C-SCoA + 2H2O+ NAD+

HO-CH

R2-CO-O-CH

2 R-C ∼∼∼∼ S.CoA +

- 2 CoASH

H H

CH2-O- P

Glycero 3-phosphate

CH2-O- P Acid phosphatidic

∆∆∆∆9- fatty acyl -CoA desaturase complex :

CH2-O-CO-R1

R2-CO-O-CH

Phosphatase

- Desaturase - Cytochrome b5 - NADH-cytochrome b5 reductase

→ ωωωω 6

CH2-OH

- Pi

Diacyl glycerol

CH2-O- P Acid phosphatidic

→ ωωωω3

R3-C ∼∼∼∼ S.CoA

(cid:2) LINOLEIC ACID 5. BD CAÙC ACID BEÙO KHOÂNG NO THIEÁT YEÁU Ñöôïc toång hôïp ôû thöïc vaät (C18:2 ∆∆∆∆ 9,12)

(9,12 octadeca dienoic acid) (cid:2) LINOLENIC ACID (C18:3 ∆∆∆∆ 9,12,15) (6,9,12 octadeca trienoic acid)

Diacyl glycerol transferase

CH2-O-CO-R1

(cid:2) ARACHIDONIC ACID

R2-CO-O-CH

- CoASH

CH2-O-CO-R3

(C20:4 ∆∆∆∆ 5,8,11,14) → AA (5,8,11,14 eicosa tetraenoic acid) -> prostaglandin

TRIGLYCERIDE

(cid:2) DHA : DECOSA HEXAENOIC ACID (DX töø ωωωω3) (cid:2) EPA : 5,8,11,14,17 EICOSA PENTAENOIC ACID

10

(cid:2) Caùc acid beùo khoâng no nhieàu LK ñoâi trong cô theå

ñoäng vaät ñeàu coù nguoàn goác töø 4 tieàn chaát :

• Sinh tổng hợp acid béo nhiều nối đôi không xẩy ra ở tế bào vi sinh vật, đặc biệt xẩy ra nhiều ở thực vật.

• Trong cơ thể ñoäng vaät caùc lieân keát ñoâi ñöôïc taïo

thaønh theo nhöõng nguyeân taéc sau :

- Palmitooleic C16 ∆∆∆∆9 →→→→taïo nhoùm Cωωωω-7 - Oleic C18 ∆∆∆∆9 →→→→taïo nhoùm Cωωωω-9

- Linoleic

• - LK ñoâi ñaàu tieân luoân luoân ñöôïc taïo ôû C thöù 9.

C18 ∆∆∆∆9,12 →→→→taïo nhoùm Cωωωω-6 - Linolenic C18 ∆∆∆∆9,12,15 →→→→taïo nhoùm Cωωωω-3

• - LK ñoâi keá tieáp ñöôïc taïo giöõa LK ñoâi tröôùc vaø nhoùm COOH vaø caùch LK ñoâi tröôùc 3C (töø ∆∆∆∆9 coù theå taïo ∆∆∆∆6, chöù khoâng theå taïo ∆∆∆∆12) .

(cid:2) Acid linoleic vaø linolenic cô theå ñoäng vaät khoâng toång hôïp ñöôïc, phaûi laáy töø thöùc aên vaøo, do ñoù goïi laø acid beùo thieát yeáu (hay vitamin F).

SÖÏ TAÏO THAØNH PROSTAGLANDIN

Linoleate C18 ∆∆∆∆9,12

+ C2

Thöïc vaät

Ñoäng vaät , ngöôøi

Vacemate C18 ∆∆∆∆11

Palmitooleate C16 ∆∆∆∆9

PALMITATE C16

Stearate C18

Acid beùo baõo hoøa daøi hôn

α Linolenate C18 ∆∆∆∆9,12,15

Keùo daøi

Khöû baõo hoøa

Keùo daøi vaø khöû baõo hoøa

γ Linoleate C18 ∆∆∆∆6,9,12 + C2 Eicosatrienoate C20 ∆∆∆∆8,11,14

Oleate C18 ∆∆∆∆9

- 2H

Acid beùo nhieàu lieân keát ñoâi

Xaåy ra ôû thöïc vaät (khoâng xaåy ra ôû ñv coù xöông soáng)

Arachidonate C20 ∆∆∆∆5,8,11,14 (Eicosa tetraenoat)

Prostaglandin G1

Linoleate C18 ∆∆∆∆9,12

Prostaglandin G2, E2, F2αααα

11

Hình 3.11 : Coâng thöùc caáu taïo cuûa moät soá prostaglandin

6. SÖÏ BIEÁN DÖÔÕNG ÔÛ MOÂ MÔÕ (hình 3.12 )

7. LIPOPROTEIN HUYEÁT TÖÔNG

Vai troø : Tham gia vaän chuyeån vaø bieán döôõng lipid (cid:1) Chylomicron : Caùc haït môõ nhoû thaám qua thaønh ruoät. (cid:1) VLDL (very low density lipoprotein) - ββββ-pre- lipoprotein. Moät phaàn töø TA, moät phaàn môõ do gan t/h (cid:1) LDL (low density lipoprotein)- ββββ-lipoprotein : v/c 50% cholesterol ñeå hình thaønh xô vöõa ñoäng maïch → khoâng toát cho cô theå. (cid:1) HDL (hight density lipoprotein)- αααα -lipoprotein, v/c 20% cholesterol veà gan ñeå ch/ hoùa → coù lôïi cho cô theå. (cid:1) FFA (free fatty acid): acid beùo töï do trong huyeáttöông.

12

8. ÑIEÀU HOØA BIEÁN DÖÔÕNG CHAÁT BEÙO

BD chaát beùo lieân quan maät thieát vôùi bieán döôõng glucose

(cid:1) Caùc hormone taêng phaân huûy moâ môõ :

Adrenalin, noradrenalin, glucagon, ACTH, TSH, GH → hoaït hoùa adenyl cyclase → b/ñ ATP → cAMP → hoaït hoùa lipase caûm öùng hormone cuûa moâ môõ → taêng phaân giaûi moâ môõ. (cid:1) Caùc hormone öùc cheá phaân giaûi moâ môõ :

Insulin, PGE1 vaø nicotinic acid.

- Insulin öùc cheá adenyl cyclase → giaûm cAMP → khoâng hoaït hoùa lipase moâ môõ. Insulin coøn coù vai troø taêng cöôøng toång hôïp moâ môõ.

- PGE1 vaø nicotinic acid : hoaït hoùa phosphodiesterase taêng phaân huûy cAMP → AMP.

ROÁI LOAÏN BIEÁN DÖÔÕNG CHAÁT BEÙO

(cid:1) Chöùng gan beùo ; do thieáu phosphatide → giaûm söï ββββ oxy hoùa AB, môõ tích laïi ôû gan. → caàn boå sung vaøo khaåu phaàn caùc chaát tieâu môõ : methionine, choline, serine … (cid:1) Chöùng ketosis : do ketone huyeát → toan huyeát, lieân quan vôùi chöùng cao ñöôøng huyeát. Haäu quûa : maát caân baèng acid-base maùu, maát moät soá cation ñeäm, maát chaát kieàm → tình traïng ketoacidosis. Thöôøng gaëp ôû boø söõa cao saûn. (cid:1) Chöùng xô vöõa maïch maùu → lieân quan vôùi LDL vaø cholesterol. (cid:1) Chöùng soûi maät, soûi baøng quang → cholesterol vaø bilirubin