Giáo trình Hóa sinh đại cương: Phần 2

Chia sẻ: Túcc Vânn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:102

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 giáo trình "Hóa sinh đại cương" trình bày các nội dung: Hóa học và chuyển hóa Glucid; hóa học và chuyển hóa Lipid; chuyển hóa nước và các chất vô cơ; hóa sinh các dịch cơ thể. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hóa sinh đại cương: Phần 2

Bài 5 H O Á H Ọ C VÀ C H U Y Ê N H Ó A G LUC ID Nguyễn Thị Hoa M ỤC TIÊU Sau khi học xong bài này, sinh viên có kha năng: /. Trinh bày đuục một so linh chai cua monosaccarid đuxrc wig dụng trong y hục. 2. Phân lích được vai trò cua một so polysaccarid lạp đối với cơ ihê. 3. Trình bày được két qua và V nghĩa cua quá trình thoái hóa glucose. 4. Giai thích được sự thay đỏi mội so chi so hóa sinh máu và nước tiêu Irong các bệnh lý do roi loạn chuyên hóa glucid. 5. Lựa chọn được một so xét nghiệm thường sư dụng đê chân đoán và theo dõi bệnh đái tháo đường. NỘI DUNG 1. Hóa học glucid 1.1. Đ ại cương Glucid hay còn gọi carbohydrat, là dẫn xuất aldehyd hay ceton cùa các polyalcol (có 2 nhóm -O H trở lên) hoặc là các chất tạo ra dẫn xuất này khi bị thùy phân. Glucid thường gặp trong cơ thể động vật, thực vật và vi sinh vật với hàm lượng khác nhau. Công thức tổng quát: C„(H20 ) m. Có nhiều bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa glucid nhu: bệnh đái tháo đường, bệnh galactose máu, bệnh ứ đọng glycogen... 1.1.1. Vai trò - Cung cấp năng lượng: cung cấp từ 60 đến 70% tổng nhu cầu về năng lượng của cơ thổ. - Cấu tạo cơ thể: tham gia thành phần cấu tạo cùa acid nucleic, glycoprotein, g ly c o lip id ... là n h ữ n g cấ u từ q u a n trọ n g cù a tế b à o v à m ô. 1.1.2. Phăn loại: 3 nhóm - Monosaccarid (ose, đường đơn): là đơn vị cấu tạo nhó nhấtcùa glucid bị thuý phân thành những chất đơn giản hơn nữa. - Oligosaccarid: khi bị thùy phân tạo ra từ 2 đến 6 monosaccarid - Polysaccarid: khi thúy phân tạo ra nhiều monosaccand. Loại này chia thành 2 nhóm: + Polysaccarid thuần: do nhiều monosaccarid thuộc cùng một loại cấu tạo nên. Ví dụ: tinh bột, glycogen do phân từ glucose cấu tạo nên. 91
+ Polysaccarid tạp: do một số monosaccarid thuộc những loại khác nhau hoặc những dẫn xuất cua monosaccarid tham gia cấu tạo nên. 1.2. Monosaccarid 1.2.1. Định nghĩa Công thức tông quát: H C H 2OH 1 1 1 c =o ¿ =0 (j:H O H )n (
Nhũng monosaccarid có nhóm -OH nầm bên trái nguyên từ c* cuối cùng tliuộc dãy L H JO V H— < - _____ Q Ị _ J H— éC — O H H O ----- ( H L»--- 1*----- H HO * ----- O H H ---- b ------ O H H-ỉ:*—OH HO----
Quá trình đóng vòng tạo vòng 5 cạnh và tạo vòng 6 cạnh cúa fructose: CH ị OH OH 1 Ị' D -F ru c to s e fu ra n o s e H — -c— OH _o *CH;OH N c ~c h 2o h D -F ru c to se IX 4| OH jjr H 3 UM D -F ru c to p y ra n o s e CH;OH CH-.OH -o ụ OH / NJ, ỌHHv ỹn l 1 Ọ 4 / OH i s ?J ____ ự " V H M an n o se ĩ ... Jì G a lac to se - Khi đóng vòng nhóm -OH của chírc aldehyd kết hợp với một chức alcol trong phân tứ tạo nên bán acetal nội. Carbon mang chức khứ aldehyd còn lại một nhóm -OH có khá năng kết họp với một alco! đế cho bán acetal. Nhóm -OH này gọi là nhóm -OH bán acetal. Liên kết nối giữa carbon mang chức khu aldehyd với carbon mang chức alcol qua nguyên từ oxy được gọi là cầu oxy. c ầ u oxy nối từ carbon số I đến carbon số 5 tạo thành dạng vòng 6 cạnh, từ carbon số 1 đến carbon số 4 tạo thành vòng 5 cạnh Cấu trúc vòng giải thích được hiện tượng mà công thức thẳng không giải thích được. 1.2.5. Mộ I so monosaccariđ quan trọng * T riose: gồm 2 loại, là sàn phẩm chuyển hoá trung gian trong tế bào. y V h2 O- H Ù o H ------ 4 -----O H 4 h 2o h ÌH 2OH G ly c e r a ld e h y d Phosphodihydroxyaceton 94
* Tetrose: ỌH H o 1 H-----Ọ -----H H —__Q 21 ___ O H k = o I3 H ——c - — O H HO ------c -— H >3 14 H —— c ----- H H---- c -—H 1,4 1 IÓ H, ÓH E r y th r o s e E r y th r u lo s e * Pentose: I Ov H c h 2o h c h 2o h c1 = o c:= o H ----- c ----- O H HO lí Ỉ3 HO — c -— H H ----- -------- OH H----- C c - -O H HO ----- c H I4 H -----c — OH H O ----- ¿ 4----- H ----- O H H O ----- c H ¿ H 2O H ¿ H 2OH ¿ Ì l 2OH ¿ H 2O H D -X ylulose L -X y lu lo se D -R ib o se L -R ib o se c 'h 2 OH C H , OH Ẹ= o E o H - - ị - ---- O H HO ¿ ỉ— H H- Ị"— OH HO
* Hexose: + Glucose (aUohexose): H o H o Công thức thô: C^HpOt, nhiên, là thành phần cũa nhiều glucid quan trọng như: saccarose, tinh bột, glycogen... glucose có mặt trong tất H- OH H I .- — OH C cá tế bào và các dịch. H O ----- — H 3 HO
+ Mannose (aldohexose): có tronp một số hoa quà. Tham gia cấu tạo albumin, globulin, mucoprotein. Công thức cấu tạo: C H 2 OH HO -H H C - — OM ịL o H - J L OH HO- HO□ ì -H H-----C -OH HO H H- ----OH H----- C c - H H-----é------ OH HO H - ĩ _>H i 2OH 2 OH ¿H 2OH D -M an n o se L -M a n n o s e D -S e d o h e p tu lo s e *H eptose (scdohcptulose): là sản phẩm chuyên hóa trung gian cùa glucid 1,2.6. Tinh chất của monosaccarid Các monosaccarid thường dễ tan trong nước, ít tan trong alcol và không tan trong ete, có vị ngọt. Còn các glucid phân từ lượng lớn không có vị ngọt. * Tinh khư (bị oxy hoá): các monosaccarid có tính khứ do có hoá chức aldehyd hoặc ceton trong phân từ. Khi cho monosaccarid tác dụng với muối kim loại nặng (muối Cu, Hg...) monosaccarid sẽ khữ ion kim loại giải phóng ra kim loại tự do hoặc muối kim loại tự do có hóa trị thấp hơn. Còn monosaccarid sẽ bị oxy hóa trớ thành acid. t , N aO H Hexose CuSOj Uronic + CuiO ị \ OH \ / H CH:OH »C u -,0 Cu C u +— H — -d:— OH o h W lL rt N H . H O ---- i ----H L2 h 2o ho H — J;— OH HO — ế H % H---- ị ---- OH OH OH H---- C — OH H -ị OH e CH-OH CHịOH G lu c u ro n ic ử n g dụng: Định lượng glucose trong máu và định tính glucose trong nước tiều thuờng sừ dụng trong chẩn đoán và theo dõi bệnh đái tháo đường (bệnh tiểu đường). Trong cơ thể glucose bị oxy hóa thành acid glucuronic. Đây là cơ chất rất quan trọng tham gia cấu tạo polysaccarid, liên hợp với bilirubin tự do, liên hợp với các thuốc và các chất ngoại sinh khác đặc biệt là chloramphenicol. * Tính oxy hoá (bị khư) Các monosaccarid có thể bị khứ đé tạo polyalcol 97
tồ n th ư ơ n g tế b à o th ằ n k in h , đ ụ c th ủ y tin h th ể v à các b iế n c h ứ n g th ầ n k in h ở b ện h n h â n đ ái th á o đ ư ờ n g . G lu co se----- — — ► Sorbitol Fructose------— — ► Sorbitol ị :ho CH2 OH ch2oh CH2OH H— C— OH H— C— OH c= 0 H— c — OH 1 1 1 HO— C— H HO— C— H HO— c — H HO— c — H 1 1 1 1 H— C— OH H— C— OH H— c — OH H— c — OH 1 T 1 1 H— C— OH H— C— OH H— c — OH H— c — OH ĩ 1 1 1 1 1 1 CH2 OH CHPH CHpH CHpH * Phan ứng tạo ozazon: mỗi loại monosaccarid khi kết hợp với hydrazin (NH2-NH2) hoặc Phenylhydrazin (C6H5-NH-NH2) trong môi tnrờng acid acetic và đun nóng sẽ tạo một hợp chất màu vàng đặc biệt gọi là o zazon . Những o za zo n có tính chất lý học riêng biệt (dạng kết tinh, dung điểm, độ hòa tan...) với từng loại monosaccarid. Phàn ứng xảy ra lả do nhóm carbonyl (-CO-) đứng cạnh nhóm alcol. ú n g dụng phàn ứng n ày để tìm sự có mặt cùa các loại monosaccarid khác nhau trong dung dịch. Ví dụ công thức cúa một ozazon như sau: CHO CH=NNHC6H5 C H = N N H C 6H5 i H— —OH hX oh H— C=NNHC6H5 HO----C— H H2 h o — C— H 2 C 6H cN H N H , ____________ •NH, + CfiH.NH, + HO— c— H H— C— OH ic H— C— OH H—c —-OH c H— C----OH H C— OH -OH H— (Ị:----c ¿ h 2oh CH2OH CH,OH D-Glucose phenyl hydrazon D-Glucosazon * Tạo furfural: trong môi trường acid vô cơ mạnh, đậm đặc, các monosaccarid bị mất nước tạo furfural. Các furfural có thể phản ứng với các phenol cho những màu đặc hiệu. Phản ứng này được dùng để định lượng các monosaccarid bàng phương pháp đo màu. CH,OH 0 l - 3 H 20 r \ H HOCH2 5-h yd roxym eth ylfu rfu ral 98
* Tạo glucosid Do có nhóm -OH bán acetal trong phân từ, các monosaccarid có khá năng tạo thành các hợp chất este với alcol. Hợp chất này được gọi là glucosid Các glucosid có dược tính mạnh, thường được dùng để sản xuất thuốc chữa bệnh gồm các glucosid trợ tim như digitalis và strophantus Thuốc được sứ dụng đê điều trị suỵ tim sung huyết do có tác dụng ức chế bơni Na+-K+ ATPase trên màng tế bào (gắn kết chù yếu tại tế bào tim và có thế ờ cơ trơn mạch máu) làm tăng thoáng qua Na+ trong tế bào, vi vậy làm ngừng trao đồi Na vào trong tế bào và Ca2 ra ngoài tế bào gây tăng Ca2 nội bào —» tăng sức co bóp cơ tim. C H OH C H OH Ị / í sTUV0CH3 K 1 ỌH H ò H H OH Glucose Metylghicosỉd * Phan ưng tạo este Do nhóm -OH alcol trong phân tứ nên các monosaccarid có thể phản ứng với các acid tạo thành este tương ứng. Vi dự: monosaccarid liên kết với H iPOj tạo các estephosphat, đó là các hợp chất có vai trò quan trọng trong cơ thể. 6 CH2OH c h 2o — © 6 G lu c o s e 1 -p h o s p h a t G lu c o se 6 -p h o s p h a t F r u c to s e 6 p h o s p h a t * Dan xuắt osamin Ở phàn ứng này nhóm -OH ờ carbon thứ hai được thay thế bằng nhóm amin (-NH2). Thường gặp là glucosamin và galactosamin. Osamin tham gia cấu tạo polysaccarid tạp cùa cơ thể người và động vật như các glucolipid và các polysaccarid của tổ chức sụn. c h 2o h o , H G lu c o s a m in Glucosamin là thành phần cơ bàn cấu tạo nên sụn hoạt dịch và xương. Glucosamin rất cần thiết cho việc duy tri trạng thái khóe mạnh, toàn vẹn về cấu trúc, chức năng cùa sụn và tối ưu hóa quá tình vận động. 99
* ( 'ác monosaccarid mal oxy Thường gặp là deoxyribose do ribose mất oxy ớ vị trí carbon thứ hai. Trong cơ thế deoxyribose tham gia cấu tạo acid deoxyribonucleic (ADN) Galactose mất oxy ớ vị trí carbon thứ 6 (C6 ) tạo ra fucose. Ớ hồng cầu fucose tham gia cấu tạo các glucoprotein đặc trung cho nhóm máu V '/ H HOCH H c— OH _____J 3 HO c - — II I4 HO c-—H Ah Deoxyribose II__ ị i __OH u CH, Fucosc * Phan ứng cộng hợp cua nhóm carbonyl Monosaccarid có thế kết hợp với một số chất độc tạo thành chất ít độc hơn hoặc không độc. Vi dụ glucose tác dụng với acid cyanhydric (rất độc) thành cyanhydrin, sau đó cyannhydrin thủy phân tạo thành acid glucoseheptonic (không độc), cuối cùng được đào thái ra ngoài theo đường nước tiều. ứ n g dụng: đế giái độc cyanuar (say sắn, nhiễm độc chất độc hóa học) bằng cách cho bệnh nhân uống hoặc tiêm truyền glucose. 1.3. Disaccarid (Oligosaccarid) Disaccarid được tạo thành bằng cách khứ một phàn tứ nước giữa hai phản từ monosaccarid, tạo nên cầu oxy (liên kết glucosid). c ầ u oxy được hình thành giữa nhóm -OH bán acetal với nhóm -OH alcol hoặc giữa 2 nhóm -OH bán acetal cùa 2 phân từ ose. 1.3.1.Saccarose Cấu tạo: do 2 ose là aDglucose và pDftuctose tạo nên. Liên kết glucosid được tạo thành giữa carbon số 1 cùa glucose với carbon số 2 cùa fructose. Tính chất: saccarose không có tính khừ (không còn nhóm -OH bán acetal tự do). CHjOH Saccarose 100
- Nguồn gốc: saccarose có trong mía, củ cải đường. 1.3.2. Lactose - Cấu tạo: do pDgalactose và pDglucose tạo thành cầu oxy nối carbon số 1 cùa galactose với carbon số 4 cùa glucose. - Tính chất: lactose có tính khừ. - Nguồn gốc: có ứong sữa người và động vật c h 2o h c h 2o h ixf v ì . y i \lsjH ỵ í 1 H Ấ OH HI Ẳ ÒH Lactose 1.3.3. Maltose - Cấu tạo: do 2 phân tử aD glucose tạo thành, c ầ u oxy nối carbon số 1 của phân từ glucose thứ nhất với carbon số 4 cùa phân từ glucose thứ hai. Maltose - Tính chất: maltose có tính khử. - Nguồn gốc: mầm lúa, kẹo mạch nha. 1.4. Polysaccarid Polysaccarid là những chất có phân lừ lượng lớn, được cấu tạo từ nhiều monosaccarid. Chia 2 nhóm: 1.4.1. Polysaccarid thuần: do nhiều phân từ ose cùng loại cấu tạo nên. * Tinh bột - Công thức thô (C6H]0O5)n. Nguồn gốc: thực vật (hạt, quả, củ). - Vai trò: là thức ăn cho người và động vật. Là thức ăn dự trữ cùa động vật 101
CH;OH 1 --------- Liên kêt a 1-6 glucosid C H ,O H C H ,O H ủI I Au 1 CH, Liên kêt a 1-4 glucosid - Tính chất: không tính khử. Đun nóng với nước tạo dạng keo. Tác dụng với iod cho màu xanh tím. Liên kết trong phân tứ tinh bột, 0t|_4 và a i -6 glucosid. - Cấu tạo gồm 2 phần: + Amylose: chiếm từ 15 - 20%, tan trong nước. Mỗi mạch amylose có từ 200 đến hàn|> nghìn gốc aD glucose, nối với nhau bằng liên kết a l-4glucosid tạo mạch thăng, cấu trúc chuỗi dài không phân nhánh. + Amylopectin: chiếm từ 80 - 85%. Gồm 600 đến 6000 gốc aD glucose nối với nhau bằng liên kết a l-6glucosid. Tạo ra nhiều mạch nhánh, mỗi nhánh dài không quá 24 glucose. * Glycogen Vai trò: là glucid dự trữ ở các mô động vật. Nguồn gốc: có nhiều nhất ờ gan và cơ. Tính chất: không có tính khử, tác dụng với iod cho mầu nâu đỏ. 0 - 0 : liên kêt a 1-4 gluc sid; 0 - > 0 : liên kêt a 1-6 glucosid - Cấu tạo: gồm 2.400 đến 24.000 gốc aD glucose nối với nhau bằng liên kết a l-4glucosid và a l - 6glucosid (ở chỗ phân nhánh), c ấ u tạo giống amylopectin cùa tinh bột, nhung sổ nhánh nhiều hơn và độ dài của nhánh ngắn hơn (chi từ 8 đến 12 gốc glucose). Khi bị thuỷ phân cho sản phẩm cuối cùng là glucose. * cellulose 102
- Nguồn gốc: mô nâng đỡ của thực vật. - Vai trò: là thức ăn cho người và động vật, nhưng không có giá trịdinh dưỡng với người. Là mô nâng đỡ cùa thực vật. - Cấu tạo: gồm nhiều gốc ßDglucose nối với nhau bang liên kết ßl-4glucosid, vì vậy không có mạch nhánh (người không có enzym thuỷ phân liên kết này). L iê n k ê t ß 1-4 g lu c o sid * ( 'hitin Chitin là thành phần quan trọng của các động vặt không xương sống như loại giáp xác, sâu bọ và nhện, nó cũng có trong các tế bào vách của các loại nấm và tảo. Chitin là homopolyme cùa N-acetyl-D-glucosamin, liên kết với nhau bởi liên P(l-4) glucosid. về cấu tạo hóa học chitin khác với cellulose là ờ các C2 nhóm -OH được thay thế bằng gốc acetamid. * In u lin Inulin là m ột polysaccarid dự trữ của thực vật. Đơn vị cấu tạo là ữuctose. Trọng lượng phân từ của insulin thấp vì nó chi có khoảng 30 gốc fructose, do đó polysaccarid này dễ dàng hoà tan trong nước. Ở loài ngũ cốc thời kỳ phát triển đầu thường có đa đường cấu tạo do fructose. Khi chín muồi đa đường này sẽ phát triển thành tinh bột. * H emicellulose Là tên chung của nhiều loại đa đường thường gặp trong rơm, gỗ, lõi ngô...mà đơn vị cấu tạo có thể từ một trong các loại ose: mannose, arabinose, galactose, cylose. 103
* Dextran Là sán phẩm của vi khuẩn. Dextran là sán phẩm cua vi khuấn, cấu tạo tù a -glucose nối mạch glucosid I - 4 và 1 - 6, nhưng khác glycogen, mạch glucosid 1 - 4 ở đây là mạch nhánh 1.4.2. Polysaccarìd tạp Polysaccarid tạp là những chất có phân từ lượng lớn, có cấu trúc phức tạp, có nhiều trong tự nhiên và đóng vai trò quan trọng. Chia 2 lóp: * M ucopolysaccarid - Nguồn gốc: các mô nâng đỡ (xương, sụn), các mô liên kết và mô phú; có trong dịch nhày do nhiều tuyến tiết ra làm trơn các thành ống (thực quán), bào vệ cơ quan chống lại tác nhân hóa học (mu xin bao bọc niêm mạc dạ dày). - Vai trò: đóng vai trò quan trụng trong sự tái tạo và trường thành của các mô, trong việc thụ tinh và chống đỡ với một số tác nhân gây nhiễm khuẩn. M ột số loại m ucopolysaccarid: + A cid hyaluronic: có trong mô liên kết thuý tinh thể cúa mat, cuống rốn, nang cùa một số vi khuẩn. - Cấu tạo: được tạo thành tù 250-25000 đơn vị lặp đi lặp lại cúa disaccarid liên kết l-4ßglucosid, mỗi disaccand bao gồm gốc ß-D-glucuronic và một gốc N-acetyl ßglucosamin liên kết VỚI nhau bẩng liên kết 1-3 Pglucosid. - Vai trò: ngăn chặn sự xâm nhập cùa các chất độc đối với cơ thế. Có vai trò rất quan trọng đối với khớp và da. Enzym hyaluronidase có trong một số vi khuẩn, tinh dịch, nọc rắn, có khả nàng thủy phân acid hyaluronic và tăng tác dựng của thuốc gây tê lidocain, làm tăng cường tác dụng giám trương lực cơ cùa thuốc gày tê. Heparin: là chất chống đông máu được tim thấy ờ những hạt bài tiết của những tế bào ờ lớp bề mặt cùa mạch máu, có nhiều ờ phổi, gan và da - Cấu tạo: gồm acid a-D-glucuronic 2 Sulfat và N-sulfo-D-glucosamin-6-sulfat liên kết với nhau bằng liên kết a l-4glucosid - Vai trò: chống đông máu bàng cách ngăn chặn quá trinh chuyến hoá prothrombin thành thrombin. Giải phóng lipoproteinase từ tồ chức vào huyết tương. Phân huỷ lipoprotein trong quá trinh vận chuyển và chuyển hoá lipid. Heparin đựợc sử dụng làm thuốc chống đông máu đề điều trị nhồi máu cơ tim và dự phòng huyết khối tĩnh mạch sâu trong quá trinh điều trị. + Chondroilìn Sulfat', có trong sụn, mô liên kết, mô báo vệ (đa, gân, van tim, thành động mạch...). - Cấu tạo: gồm 2 loại chondroitin-4-sulfat và chondroitin-6-sulfat, dược cấu tạo tù 50 - 1000 đơn vị lặp lại là Sulfat disaccarid, mồi đơn vị bao gồm gốc acid ß-D-glucuronic và N-acetyl ß-glucosamin-4-sulfat hoặc N-acetyl ß-glucosamin-6- sulfat liên kết với nhau bằng liên kết 1-3 glucosid. 104
C h o n d ro itin S ulfat c ó n h iề u tro n g tổ ch ứ c sụn, các tô ch ứ c liên k ết n h ư da, gân, van tim và thành động mạch, chondroitin Sulfat nầm trong thành phần kết dinh xung quanh các sợi chun cua môt liên kết. Trong tồ chức sụn, chondroitin Sulfat kết hợp vói protein thành dạng condromucoid. * Glycoprotein: Đóng vai trò như các enzym, hormon, kháng thế hay protein cấu trúc. Glycoprotein được tim thấy trong dịch ngoại bào, trong lysosom và được gắn với màng tế bào, gồm: Glycoprotein có thành phần là mannose, L-fucose. and N-acetylneuraminic acid (NANA). NANA thuộc họ acid sialic. Virus cúm xâm nhập vào tế bào bằng cácli hemagglutinin của virus kết hợp vói acid sialic ớ bề mặt cùa tế bào biêu mô làm cho chúng không đirợc phát hiện - Glucopolysaccarid cùa vi khuân: thường có trong cấu tạo giáp mô, có đặc tinh bền đối với men tiêu hoá. Nhờ vậy vi khuẩn sống được trong những môi trường như nước bọt, dịch ruột... 2. C huyến hóa glucid 2. ì. Đ ại cương Chuyền hoá glucid là một trong những chuyển hoá quan trọng nhất cùa cơ thể sống, chú yếu nhằm cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. Ngoài ra, chuyến hoá này còn cung cấp nhiều sàn phẩm trung gian quan trọng Chuyển hoá glucid liên quan chặt chẽ với chuyển hoá các chất khác trong cơ thề như chuyển hoá lipid, acid amin và acid nucleic. 2.2. Tiêu hoá và hấp thu glu cid 2.2.1. Tiêu hoá glue id Thực chất là quá trinh thuý phân glucid dưới tác dụng của các enzytn cùa đường tiêu hoá Đối với tinh bột và glycogen, amylase của nước bọt và dịch tuỵ sẽ thuỳ phân các liên kết a 1 - 4 glucosid ở bất kỳ vị trí nào trên phân từ, tạo các dạng dextrin rồi cuối cùng tạo maltose. Các disaccarid là sản phẩm thuý phân tinh bột và glycogen nói trên cùng với disaccarid của thức ãn như lactose, saccarose sẽ bị thuỳ phân cùa các enzym disaccaridase đó là: maltase, lactase, saccarase. Sản phẩm cuối cùng của sự thuỹ phân này là các monosaccarid chủ yếu là glucose, một số ít fructose và galatose. 2.2.2. S ự hấp thu glucid Sự hấp thu các monosaccarid xảy ra phần đầu cùa ruột non. Sự hấp thu theo hai cơ chế: - Sự khuếch tán dễ dàng xảy ra với một số monosaccarid như mannose và fructose, chủng được vận chuyển qua màng tế bào theo cơ chế thụ động nghĩa là theo chiều cùa sự chênh lệch gradient nồng độ, với cơ chế vận chuyển này cần có sự tham gia cùa hệ thống chất mang (carrier) nằm trong diềm bàn chải của tế bào thành ruột - Sự vận chuyển tích cực: cơ chế này xày ra đối VỚI glucose và galactose ơ ruột non, các monosaccarid này được vận chuyên qua màng tế bào thảnh ruột với tôc độ nhanh và nhiều khi ngược chiều với gradienl nồng độ. 105
Sau khi hấp thu, các monosaccarid được tập trung vào hệ tĩnh mạch cừa rồi vào gan, ờ đó các inonosaccarid ngoài glucose sẽ được chuyến thành glucose để cơ the sứ dụng trong quá ưình chuyền hoá chung. 2.3. Thoái hoá glucid ở m ô và tế hào 2.3.1. Thoái hoá glycogen thành glucose Trong cơ thể người và động vật glycogen là dạng giucid dự trữ cùa mọi tế bào. Đặc biệt gan là cơ quan chứa nhiều glycogen nhất. Ờ cơ, khi tế bào cơ hoạt động, sự tiêu hao năng lượng đòi hòi phải được cung cấp một lượng lớn glucose đe thoái hó. Ngoài nguồn glucose do máu mang đen, tế bào cơ phái thoái hóa mạnh lượng glycogen dự trữ đề cung cấp năng lượng cho cơ hoạt động. Ở gan, sự thoái hoá glycogen ngoài mục đích cung cấp glucose cho chính gan, còn nhàm mục đích chinh tạo ra một lượng lớn glucose tụ do cung cấp cho máu ngoại vi đi I1 UÔÍ các tố chức khác. Vì vậy, ớ các thời điềm xa bữa ăn (lúc đói) sự thoái hoá glycogen cúa gan có vai ưò quan trọng trong điều hoà hàm lượng glucose trong máu. Sự thoái hóa glycogen tạo glucose trong tế bào được thực hiện bời một hệ thống enzyme bao gồm: + Glycogen phosphorylase: là enzym thuỳ phân liên kết a 1-4 glucosid giải phóng ra các phân từ (X-D glucose 1 phosphate ờ đầu tận cùng của mạch polysaccarid, quá trinh này lặp đi lặp lại cho đến khi mạch thẳng đang thoái hóa còn 4 gốc gluccose thi dừng lại. ÓH ÓH glycogen. u - o g lu c o s e - 1 - p h o s p h a te g ty c o g eru , Thiếu hụt enzym glycogen phosphorylase dẫn đến glycogen không được thủy phân để tiếp tục thoái hóa cung cấp năng lượng cho cơ hoạt động. + Enzym chuyền nhánh (glucosyl transferase): có tác dụng thủy phân liên kết cc 1 -4 glucosid ờ vị trí sát gốc nhánh rồi chuyển một đoạn 3 gốc glucose đó đến gắn vào một đoạn khác bằng cách tạo liên kết a 1-4 glucosid khác. 106
+ Enzyiti cắt nhánh (amylo a 1-6 glucosidase): thuy phân cat liên kết a 1-6 glucosid của các nhánh chì còn lại một phân từ glucose. Nhờ tác dụng cua các enzym trên mà glycogen bị thúy phân hoàn toàn thành CX-D glucose I phosphat (93%) và glucose (7%). Ớ các tồ chức, glucose I phosphat (G1P) được đồng pliản hóa thành glucose 6 phosphat (G 6P). Glucose tụ do cũng được phosphoryl hóa tạo G6P và tiếp tục được thoái hóa. Riêng ở gan, chí một phần nho G6P tiếp tục thoái hóa đẻ đáp ứng nhu cầu chuyên hóa cùa tế bào gan còn phần lớn G 6P được thúy phản gốc phosphat tạo glucose tự do dưới tác dụng cùa glucose 6 phosphatase, enzym này chi có trong gan. Vi vậy, chi có ớ gan mới có khá năng cung cấp glucose tự do cho máu. Đây là điểm khác biệt của quá trinh thoái hóa glycogen giữa gan và cơ. 2.3.2. Thoái hoá glucose G lucose thoái hoá theo các con đường: + Hexose diphosphat gọi là con đường "đường phân". + Hexose monophosphat hay chu trinh pentose. + Tạo acid glucuronic và acid ascorbic. 2.3.2.1. Thoái hoá glucose theo con đường hexose diphosphat * Giai đoạn phosphuryì huá: glucose được phosphoryl hoá thành glucose6phosphat với sự xúc tác cùa enzym hexokinase, với sự tham gia cúa một phân tứ ATP và sự có mặt của ion Mg*2. + ADP ÓH ÓH Glucose Glucose 6phosphat Đồng phân hoá glucose 6 phosphat thành fructose 6 phosphat, với sự xúc tác cùa enzym glucose 6 phosphat isomerase: Isom erase OH OH G lucose 6phosphat F ructose 6 phosphat Phosphoryl hoá fructose 6 phosphat thành fructose 1-6 diphosphat (F r l-6 di P) với sự tham gia cúa một phân tử ATP Enzym phospho fructokinase xúc tác: 107
Phospho fructokinase F ru c to se 6 p h o sp h a t F ru c to se 1,6 d ip h o sp h a t Cắt đôi phân từ fructose 1-ódiphosphat thành hai phân từ triosephosphat đó là phosphoglyceraldehyd (PGA) và phosphodihydroxyaceton (PDA) với sự xúc tác của enzym phân cat aldolase: c= o I CHOH CH,OH I c h 2o - G F ru c to se 1,6 d ip h o sp h a t P h o sp h o d ih y d ro x y a c e to n P h o sp h o g ly ce rald eh y d Hai chất đồng phân này có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau dưới tác dụng của enzym isomerase (vì trong các bước tiếp sau của quá trinh thoái hoá chì có PGA là chất sẽ tham gia) c h 2o — ( ? ) CHO C= o - L CHOH I [somerase CH2OH c h 2o — ( 3 P h o sp h o d ihy d ro x y aceto n P h o sp h o g ly ce rald eh y d * Giai đoạn oxy hoá: oxy hoá phosphoglyceraldehyd thành acid 3 phosphoglyceric. Thực chất đây là một chuỗi phàn ứng có gắn với một quá trình phosphoryl hoá chất trung gian là acid l-3diphosphoglyceric với sự tham gia của enzym phosphoglyceraldehyd dehydrogenase. NAD+ NADH - 5, H I f o„ ~(p) c= o ^ te c = o • Phosphoglyceraldehyd CHOH dehydrogenase CHOH c h 2o — Q ) c h 2o — Q ) P h o sp h o g lv ce rald eh y d A cid 1,3 d ip h o sp h o g ly ce ric 108
Thúy phân liên kết phosphat giàu năng lượng cùa acid 1-3 diphosphoglyceric, năng lượng đuợc chuyên cho một phân tử ADP để tạo ATP và acid 3 phosphoglyceric dưới tác dụng xúc tác cua enzym phosphoglycerat kinase. 0 -rp ) ADP ATP OH 1_ c= o V. J c= o'1 CHOH Phosphoglycerat kinase C’HOH c h 2o — © c h 2o — < 3 Acid 1,3 diphosphoglyceric Acid 3 phosphoglyceric * Đồng phân hoá acid 3 phosphoglyceric thành acid 2 phosphoglyceric: OH OH c= 0 c=o 1 I ~ CHOH Phosphoglycerat mutase CHO ( p) CH2o — Q c h 2o h Acid 3 phosphoglyceric At'd 2 phosphoglyceric * Acid 2 phosphoglyceric khứ nước tạo thành acid phosphoenolpyruvic OH c= o H20 CH2 I CH O — ® ỹEnolase IC O ~ ( p ) c h 2o h cooh Acid 2 phosphoglyceric Acid phosphoenolpyruvic *Acid phosphoenolpyruvic tách gốc phosphat tạo acid pyruvic CH, ADP ATP CH, c o ~ (p ) ________ _______________ ► c = o I Pyruvat kinase 'I , CH2OH 1 COOH Acid phosphoenolpyruvic Acid pyruvic * Sự thoái hóa tiếp tục của acid pyruvic ( 'on đường hiếu khi (điều kiện đù oxy): Trong điều kiện tế bào cùa tổ chức được cung cấp đù oxy, acid pyruvic sẽ được vận ;liuyẻn vào trong ty thê. Tại ty thể, acid pyruvic được khứ carboxyl oxy hoá tạo 109
acetylCoA. Phản ứng này được xúc tác bởi phức hợp đa enzym (multienzym) là pyruvat dehydrogenase với sự tham gia của coenzym: TPP, acid lipoic, coenzym A, NAD*, FAD. Cuối cùng acetylCoA được oxy hóa hoàn toàn trong chu trình Krebs cho 2 phân từ C 0 2, 4 phân từ H20 và 12 phân từ ATP. Hình 5.1. Sự biến đổi của acid pyruvic tạo acetyl CoA + Con đường yếm khí (điều kiện không đủ oxy): KJŨ tổ chức không đủ oxy cho sự oxy hóa acid pyruvic và NADH sinh ra trong quá trinh đường phân. NAD + được tái tạo tù NADH từ quá trình khử aicd pyruvic thành acid lactic. Một số mô nhu võng mạc, não, hồng cầu cũng sinh acid lactic trong điều kiện hiếu khí. Sự khử acid pyruvic tạo acid lactic dưới tác dụng của enzym lactat dehydrogenase. NẠDH NAD+ CH3 CH3 I c = o —- CH — OH I Lactat dehydrogenase I COOH COOH Acid pyruvic Acid lactic Hình 5.2. Chi trình Cori 110