Ý Nghĩa Của Việc Nghiên Cứu Quá Trình Trao Đổi Chất Đối Với Y - Dược Học

C. Qúa trình tạo máu

D. Chống thiếu máu.

4. Trong lipid có thể chưá các vitamin sau :

A. Vitamin C , Vítamin A B. Vitamin B1, B2

C. Vitamin PP, B6, B12 D. Vitamin A , D, E, K

5. Oxidoreductase là những enzym xúc tác cho các phản ứng:

A. Oxy hóa khử B. Phân cắt

C. Trao đổi nhóm D. Thủy phân

6. Lyase là những enzym xúc tác cho phản ứng:

A. Tổng hợp B. Đồng phân

Có thể bạn quan tâm!

• Giáo trình Hóa sinh Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược - Đại học Tây Đô - 1
• Giáo trình Hóa sinh Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược - Đại học Tây Đô - 2
• Giáo trình Hóa sinh Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược - Đại học Tây Đô - 3
• Monosaccarid: (Ose, Đường Đơn) Là Đơn Vị Cấu Tạo Của Glucid Không Bị Thủy Phân Thành Những Chất Đơn Giản Hơn, Là Chất Có Chứa Nhiều Nhóm Rượu Và
• Thoái Hóa Theo Con Đường Pentose Monophosphat (Hexose Monophotphat – Hmp)
• Giáo trình Hóa sinh Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược - Đại học Tây Đô - 7

Xem toàn bộ 122 trang tài liệu này.

C. Thủy phân D. Oxy hóa khử

7. Enzym Lipase thuộc loại:

A. Lyase B. Isomerase

C. Lygase D. Transferase

8. Trong viêm gan siêu vi cấp tính:

A. GOT tăng, GPT tăng, GOT tăng chủ yếu hơn GPT

B. GOT tăng, GPT tăng, GPT tăng chủ yếu hơn GOT

C. GOT, GPT tăng như nhau

D. Amylase máu tăng

9. Multienzym là:

A. Tổng hợp nhiều enzym

B. Các dạng phân tử khác nhau của enzym

C. Nhiều enzym xúc tác cho nhiều phản ứng

D. Nhiều enzym khác nhau cùng xúc tác cho 1 quá trình chuyển hoá

10. Định nghĩa về đơn vị enzym (U/l) là:

A. Số lượng enzym xúc tác sự biến đổi 1 mol cơ chất trong 1 phút trong những điều kiện xác định

B. Số lượng cơ chất bị biến đổi bởi 1 mol enzym trong 1 phút trong những điều kiện xác định

C. Số lượng phức hợp enzym - cơ chất hình thành trong 1 đơn vị thời gian

D. Số lượng enzym xúc tác sự biến đổi 1 micromol cơ chất trong 1 phút trong những điều kiện xác định

Chương 3: CHUYỂN HÓA CHUNG CỦA CÁC CHẤT

Mục tiêu

1. Giải thích được bản chất của sự hô hấp tế bào.

2. Kể được các liên kết phosphat giàu năng lượng quan trọng trong cơ thể sống.

3. Trình bài được các giai đoạn của chu trình Krebs.

4. Tính được năng lượng giải phóng của sự hô hấp tế bào, chu trình Krebs.

5. Nêu được ý nghĩa của sự hô hấp tế bào, sự phosphoryl hóa và chu trình Krebs.

1. CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN

1.1. Khái niệm

Để tồn tại và phát triển, cơ thể sống hấp thụ các chất khác nhau từ môi trường ngoài, làm biến đổi các chất đó và một mặt tạo nên các yếu tố cấu tạo của bản thân cơ thể sống, mặt khác thải vào môi trường ngoài các sản phẩm phân giải của chính cơ thể cũng như các sản phẩm hình thành trong quá trình sống của cơ thể. Quá trình đó thực hiện được là do các biến đổi hóa học liên tục xảy ra trong cơ thể. Người ta gọi toàn bộ các biến đổi hóa học đó là sự trao đổi chất.

Sự trao đổi chất bao gồm nhiều khâu chuyển hóa trung gian, diễn ra phức tạp trong từng mô, tế bào. Gồm 2 quá trình cơ bản: đồng hóa (tổng hợp) và dị hóa (phân giải) tạo nên chu kỳ trao đổi chất liên tục.

Quá trình đồng hóa là sự hấp thụ các chất mới từ môi trường bên ngoài, biến đổi chúng thành sinh chất của cơ thể; biến đổi các chất đơn giản thành chất phức tạp hơn, sự tích lũy năng lượng cao hơn.

Ngược lại, dị hóa là sự biến đổi các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống.

Trong quá trình dị hóa, xảy ra nhiều loại phản ứng hóa học như: oxy hóa-khử, thủy phân, chuyển nhóm, tách nhóm, … Trong đó, oxy hóa-khử sinh học đóng vai trò quan trọng nhất trong sự giải phóng năng lượng, một phần được tỏa ra dưới dạng nhiệt (khoảng 50%), phần còn lại được tích trữ dưới dạng ATP (khoảng 50%).

Hai quá trình đồng hóa và dị hóa xảy ra liên tục liên quan với nhau và không tách rời nhau. Quá trình đồng hóa là quá trình đòi hỏi năng lượng cho nên đồng thời phải xảy ra quá trình dị hóa để cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa.

1.2. Đặc điểm của quá trình trao đổi chất

Trao đổi chất và trao đổi năng lượng là bản chất của hoạt động sống ở mọi sinh vật. Song song với sự trao đổi chất bao giờ cũng có kèm theo quá trình trao đổi năng lượng.

Quá trình chuyển hóa trong cơ thể sống mang tính thống nhất và riêng biệt. Nhìn chung các con đường chuyển hóa lớn trong mọi cơ thể động vật, thực vật, đơn bào, đa bào đều theo những giai đoạn tương tự nhau. Tuy nhiên, đi sâu vào từng mô, cơ quan, cá thể từng loài thì lại có những nét riêng biệt.

Các phản ứng hóa học trong cơ thể xảy ra liên tục trong điều kiện pH trung tính, nhiệt độ 37oC và enzym xúc tác.

Ở động vật, các quá trình chuyển hóa được điều khiển bởi hệ thống thần kinh.

1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu quá trình trao đổi chất đối với Y - Dược học

Nắm được quy luật chuyển hóa của vật chất, điều khiển theo hướng có lợi cho con người.

Hiểu được nguyên nhân bệnh do rối loạn chuyển hóa, chẩn đoán bệnh sớm, chính

xác.

Giải thích được các tác dụng dược lý của thuốc, giúp cho công tác nghiên cứu

thuốc mới hoàn thiện.

2. CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

2.1. Phản ứng oxy hóa - khử

2.1.1. Khái niệm

Trao đổi oxy hóa-khử là quá trình trao đổi điện tử giữa các chất tham gia phản ứng, làm biến đổi số oxy hóa của chúng.

Trong đó:

- Sự oxy hóa là sự tách một hay nhiều điện tử hoặc hydro.

- Sự khử là sự thu điện tử hoặc hydro.

Trong phản ứng oxy hóa-khử, sự oxy hóa và sự khử các chất diễn ra song song vì điện tử được truyền từ chất bị oxy hóa sang chất bị khử

Phản ứng oxy hóa-khử thực chất gồm hai phản ứng ngược nhau nhưng luôn đi đôi với nhau. Bao giờ cũng có chất oxy hóa và chất khử, tập hợp nhau thành cặp hay hệ thống oxy hóa-khử.

2.1.2. Thế năng oxy hóa-khử (E)

Tùy theo nhiệt độ các thành phần oxy hóa và khử mà một cặp oxy hóa-khử có xu hướng nhận e- nhiều hay ít, xu hướng này tạo cho dung dịch một thế năng gọi là thế năng oxy hóa-khử, được tính theo công thức Nernst:

RT Cox

E = Eo + ln

nτ Ckh

Với: E: Thế năng oxy hóa-khử Eo: Thế năng oxy hóa-khử chuẩn R: Hằng số lý tưởng T: Nhiệt độ tuyệt đối

τ: Trị số Faraday (96,500 Coulomb hay 23,07 Kcal.vol-1.mol-1) n: Số điện tử trao đổi

Cox: Nồng độ chất dạng oxy hóa trong dung dịch Ckh: Nồng độ chất dạng khử trong dung dịch

Thế năng oxy hóa-khử biểu hiện sự cho và nhận e- của hệ thống: hệ thống có E thấp, nồng độ chất khử lớn thì xu hương phóng e- cao nghĩa là hệ thống có E thấp dễ cho e- và hệ thống có E cao dễ nhận e-. Hydro hay e- sẽ di chuyển từ hệ thống có thế năng thấp đến hệ thống có thế năng cao.

2.2. Phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa

2.2.1. Định nghĩa

Sự phosphoryl hóa là sự gắn kết acid phosphoric (gốc phosphat) vào một phân tử chất hữu cơ (R–H) dưới xúc tác của enzym phosphorylase. Phản ứng cần cung cấp năng lượng để tích trữ trong những liên kết phosphat.

R – H + HO – PO3H2

Phosphorylase

(kinase)

R – PO3H2 + H2O

Sự khử phosphoryl là sự cắt đứt liên kết phosphat nhờ enzym phosphatase, giải phóng năng lượng (bằng năng lượng đã tạo thành liên kết phosphat).

R – PO3H2 + H2O

Phosphatase

R – H + H3PO4

Phosphoryl hóa là một trong những phản ứng quan trọng bậc nhất trong chuyển hóa các chất, đóng vai trò chủ yếu trong việc tích trữ và vận chuyển năng lượng.

2.2.2. Các loại liên kết phosphat

Căn cứ vào năng lượng tự do được giải phóng từ quá trình thủy phân cắt đứt các liên kết phosphat, các liên kết phosphat được chia làm hai loại: liên kết phosphat nghèo năng lượng và liên kết phosphat giàu năng lượng.

P

a) Liên kết phosphat nghèo năng lượng, ký hiệu: 

Khi thủy phân cắt đứt liên kết này chỉ có từ 1000 - 5000 calo được giải phóng.

Trong các liên kết phosphat chỉ có este phosphat là nghèo năng lượng.

P

b) Liên kết phosphat giàu năng lượng, ký hiệu: 

Khi thủy phân cắt đứt liên kết này, năng lượng giải phóng lớn hơn 7000 calo.

Một số liên kết phosphat giàu năng lượng:

- Liên kết pyrophosphat (Anhydrid phosphat): Adenin-Ribose-P~P~P (ATP)

- Liên kết acylphosphat: R-COO~P (tạo thành do gốc acid của chất hữu cơ kết hợp với gốc acid phosphoric).

- Liên kết enol phosphat: liên kết này được tạo thành do gốc acid phosphoric kết hợp với nhóm chức của của chất hữu cơ.

- Liên kết Amit phosphat: do gốc acid phosphoric kết hợp với nhóm amin của chất hữu cơ: R-NH~P

Chất liên kết phosphat quan trọng nhất của cơ thể là ATP. ATP có một liên kết este phosphat nghèo năng lượng và hai liên kết pyrophosphat giàu năng lượng.

Ngoài các liên kết phosphat giàu năng lượng còn các liên kết giàu năng lượng khác như liên kết thioste, trong acetyl coenzym A (CH3-CO ~S CoA).

3. SỰ HÔ HẤP TẾ BÀO

Hô hấp tế bào là quá trình đốt cháy các chất hữu cơ trong cơ thể (quá trình oxy hóa-khử tế bào hay quá trình oxy hóa sinh học) cho sản cuối cùng là CO2 và H2O. Trong đó, sự kết hợp hydro và oxy tạo thành nước được gọi là sự hô hấp tế bào.

3.1. Bản chất của sự hô hấp tế bào

Ngoài cơ thể, oxy không khí trực tiếp tác dụng với carbon và hydro của các chất hữu cớ để tạo thành CO2 và H2O. Phản ứng xảy ra rất nhanh và mạnh, năng lượng được giải phóng ngay, tỏa nhiệt mạnh và có thể có ngọn lửa.

C6 H 12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + 688 kcal

Trong cơ thể, oxy không trực tiếp tác dụng với carbon và hydro của các chất hữu cơ. Các phản ứng xảy ra qua từng bước, năng lượng được giải phóng dần và được tích trữ lại, nhiệt độ không tăng cao và không có ngọn lửa.

CO2 được tạo thành do sự khử nhóm carboxyl của các phân tử hữu cơ dưới tác dụng của enzym decarboxylase, phản ứng này không giải phóng nhiều năng lượng.

R-COOH  R-H + CO2

H2O được tạo qua một dây chuyền phản ứng gồm các quá trình tách dần hydro ra khỏi cơ chất và vận chuyển qua một chuỗi dài các chất trung gian, cuối cùng tới oxy. Trong quá trình này, hydro và oxy phân tử đều được hoạt hóa thành dạng ion H+ và O2- dễ dàng kết hợp với nhau tạo thành H2O và giải phóng nhiều năng lượng.

Tóm lại, bản chất của sự HHTB là quá trình vận chuyển hydro từ cơ chất tới oxy tạo thành nước, là quá trình vận chuyển điện tử và giải phóng năng lượng cho cơ thể.

3.2. Cơ chế của sự hô hấp tế bào

Có thể chia chuỗi hô hấp tế bào ra làm 5 giai đoạn:

-Giai đoạn 1:Chuyển hydro từ cơ chất (AH2) sang NAD+ (Nicotinamid Adenin Dinucleotid) nhờ enzym dehydrogenase có coenzym NAD+:

AH2 + NAD+  A + NADHH+ (phần lớn chuyển cho chuỗi HHTB)

-Giai đoạn 2:NADHH+ chuyển hydro cho FAD (Flavin Adenin Dinucleotid FMN) hoặc FMN (Flavin Mononucleotid) nhờ enzym dehydrogenase có coenzym FAD

NADHH+ + FAD  NAD+ + FADH2

Có trường hợp FAD (FMN) nhận hydro trực tiếp từ cơ chất mà không qua NAD+.

-Giai đoạn 3:FADH2 chuyển hydro cho coenzym Q FADH2 + CoQ  FAD + CoQH2

-Giai đoạn 4:CoQH2 nhả hydro và chuyền điện tử đến hệ thống cytocrom (cyt), từ cyt b  cyt c1  cyt c  cyt a  cyt a3 (cyt a3 còn gọi là cytocrom oxydase hay enzym hô hấp warburg).

CoQH2 + 2cyt b Fe3+  CoQ + 2cyt b Fe2+ + 2H+

2cyt b Fe2+ + 2cyt c1 Fe3+  2cyt b Fe3+ + 2cyt c1 Fe2+ 2cyt c1 Fe2+ + 2cyt c Fe3+  2cyt c1 Fe3+ + 2cyt c Fe2+ 2cyt c Fe2+ + 2cyt a Fe3+  2cyt c Fe3+ + 2cyt a Fe2+ 2cyt a Fe2+ + 2cyt a3 Cu2+  2cyt a Fe3+ + 2cyt a3 Cu+

-Giai đoạn 5: Cyt a3 chuyển điện tử cho oxy phân tử tạo thành ion O2-, O2- gắn với 2H+ từ CoQH2 tách ra tạo thành phân tử nước:

2 cyt a3 Cu+ + ½ O2  2 cyt a3 Cu++ + O2- 2 H+ + O2-  H2O

Thông thường sản phẩm cuối cùng của chuỗi HHTB là H2O, tuy nhiên cũng có trường hợp xảy ra phản ứng sau:

2 cyt a3 Cu+ + ½ O2  2 cyt a3 Cu++ + 2O- 2 H+ + 2O-  H2O2

H2O2 là một chất độc đối với tế bào, sau khi được hình thành, chất này sẽ bị thủy phân ngay nhờ enzym catalase: H2O2  H2O + ½ O2

Toàn bộ chuỗi hô hấp tế bào từ cơ chất dạng khử AH2 tới oxygen phân tử qua AD, flavoprotein, coenzym Q, hệ thống cytochrome được trình bày ở hình 3.1.

Như vậy, quá trình vận chuyển hydrogen đến oxygen tạo ra H2O, thực chất là một quá trình trao đổi electron (cho và nhận) một cách liên tục. Bản chất của nó là một quá trình oxy hóa khử. Vì vậy, người ta gọi hô hấp tế bào là oxy hóa-khử sinh học. Quá trình trên được gọi là chuỗi trung bình, trong một số trường hợp, chuỗi HHTB có thể kéo dài hay rút ngắn hơn phụ thuộc vào thế năng oxy hóa-khử của cơ chất.

- Khi oxy hóa pyruvat hoặc α-cetoglutarat, hydro tách ra được gắn vào lipothitamin pyrophosphat (LTPP) rồi mới chuyển tới NAD+, gọi là chuỗi dài:

Cơ chất  LTPP  NAD+  FAD  Cytocrom  Oxy

- Khi oxy hóa acid béo, hydro từ cơ chất được chuyển thẳng tới FAD. Chuỗi HHTB này được gọi là chuỗi ngắn

Cơ chất  FAD  Cytocrom  Oxy

Hình 3.1. Sơ đồ chuỗi hô hấp tế bào

4. CHU TRÌNH KREBS (Chu trình acid citric, chu trình acid tricarboxylic)

Các chất glucid, lipid, protid đều bị thoái hóa trong tế bào đến một sản phẩm chung là gốc acetyl coenzym A (acetyl CoA: CH3-CO ~ ScoA), chất này tiếp tục được oxy hóa đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Quá trình này được thực hiện ở điều kiện hiếu khí trong ty thể, được gọi là chu trình Krebs.

α-Ketoglutarat

Hình 3.2. Sơ đồ chu trình Krebs

4.1. Các giai đoạn của chu trình Krebs

Người ta có thể chia chu trình Krebs thành 8 giai đoạn:

-Giai đoạn 1:ngưng tụ acetyl CoA với oxaloacetat (OOA) tạo thành citrat