Thoái Hóa Theo Con Đường Pentose Monophosphat (Hexose Monophotphat

Tinh bột không tan trong nước, đun nóng thì hạt tinh bột phồng lên rất nhanh tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Phản ứng đặc trưng để nhận biết tinh bột là tác dụng với iod, cho màu xanh tím.

Tinh bột có cấu tạo hai phần: amylose và amylopectin, ngoài ra có khoảng 2% phospho dưới dạng ester. Tỷ lệ amylopectin/amylose ở các đối tượng khác nhau là khác nhau. Amylose và amylopectin khác nhau về cấu tạo và tính chất.

4.1.2. Glycogen

Là polysaccarid dự trữ ở động vật được tìm thấy trong gan và cơ, hiện nay còn tìm thấy trong một số thực vật như ngô, nấm.

Có cấu tạo giống amylopectin, nghĩa là trong phân tử có chứa liên kết α-(1-4) và α-(1-6) glucosid, nhưng phân nhánh nhiều hơn và độ dài mạch nhánh ngắn hơn, mỗi nhánh gồm 11-18 gốc α-D-glucose.

4.1.3. Cellulose

Là thành phần chủ yếu của vách tế bào thực vật, gồm nhiều mạch thẳng chứa các đơn vị β-D-glucopyranose liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucosid. Cellulose có dạng hình sợi dài, nhiều sợi kết hợp song song với nhau thành chùm nhờ các liên kết hydro, mỗi chùm chứa khoảng 60 phân tử cellulose.

Ở người, cellulose không có giá trị dinh dưỡng vì không bị thủy phân trong ống tiêu hóa. Một số nghiên cứu cho thấy nó có vai trò trong điều hòa tiêu hoá..

4.2. Polysaccarid tạp

4.2.1. Acid hyaluronic

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 122 trang tài liệu này.

Acid hyaluronic rất phổ biến, là thành phần quan trọng của mô liên kết, tìm thấy trong dịch khớp xương, trong thủy tinh thể mắt, có tác dụng vận động và bảo vệ bên trong tế bào để chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn cũng như các chất độc khác. Acid hyaluronic có trọng lượng phân tử rất lớn, cấu tạo bởi chuỗi disaccarid lặp lại gồm: acid β-glucuronic và N-acetylgalactosamin sulfat (β1-3).

Acid hyaluronic bị thủy phân bởi hyaluronidase, enzym này được tìm thấy trong vi khuẩn gây bệnh, trong tinh trùng. Hyaluronidase tạo dễ dàng cho tinh trùng đi vào noãn của buồn trứng, mặt khác nó cũng là yếu tố giúp cho các chất khác và vi khuẩn gây bệnh đi vào các mô trong cơ thể.

4.2.2. Chondroitin sulfat

Đươc cấu tạo bởi chuỗi disaccarid lặp lại gồm: acid β-glucuronic và N- acetylgalactosamin sulfat (β1-3). Chứa nhiều trong mô liên kết, là thành phần không thể thiếu được ở mô xương sụn dưới dạng phức chất nhầy chondromucoid.

4.2.3. Heparin

Là glycosaminoglycan acid, gồm acid iduronic và glucosamin gắn sulfat. Được tìm thấy đầu tiên ở gan, sau đó là ở cơ, tim, phổi, … có tác dụng chống lại sự đông máu và ngăn chặn sự biến đổi prothrombin thành thrombin. Được dùng làm chất ổn định máu và chống đông máu.

Heparin còn có tác dụng giải phóng lipoproteinase từ tổ chức vào huyết tương. Enzym này xúc tác sự phân hủy các phức hợp lipoprotein trong quá trình vận chuyển và chuyển hóa lipid.

PHẦN 2. CHUYỂN HÓA GLUCID

1. TIÊU HÓA, HẤP THU VÀ NHU CẦU

1.1. Sự tiêu hóa

Quá trình tiêu hóa glucid từ thức ăn nhờ sự thủy phân của các ezym trong hệ tiêu hóa tạo thành sản phẩm của glucid là disaccarid, monosaccarid. Sản phẩm cuối cùng chủ yếu là các glucose và một số ít là fructose, galactose ....

1.2. Sự hấp thu

Sản phẩm thủy phân glucid là các monosaccharid được hấp thụ qua tế bào niêm mạc ruột thường xảy ra ở đầu phần ruột non, qua tĩnh mạch cửa đến gan.

Ở gan, một phần glucose được gan sử dụng, một phần được dữ trữ ở gan dưới dạng glycogen, phần còn lại qua tĩnh mạch cửa trên gan và máu để cung cấp glucose cho gan, thần kinh, hồng cầu và các mô khác sử dụng.

1.3. Nhu cầu Glucid trong cơ thể

Ở người trưởng thành, nhu cầu tối thiểu hàng ngày 180g glucose để cung cấp năng lượng cho các tế bào, đảm bảo duy trì nồng độ glucose trong máu : 60-100 mg/dl.

2. CHUYỂN HÓA GLUCID Ở TẾ BÀO VÀ MÔ

Trong các tế bào của các tổ chức, glucose tự do được tạo ra một phần do thoái hoá glycogen hoặc do tế bào lấy từ máu ngoại biên vào. Glucose chỉ có thể đi vào con đường thoái hoá khi nó ở dạng glucose-6-phosphat. Từ glucose-6-phosphat có thể theo nhiều con đường thoái hoá như: (1) Con đường đường phân (glycolysis, hexose diphosphat);

(2) con đường hexose monophosphat hay chu trình pentose phosphate; (3) con đường acid uronic.

2.1. Thoái hóa theo con đường Hexose Diphosphat (HDP)

Quá trình oxy hoá glucose đến pyruvat gọi là quá trình đường phân (glycolysis).

Được chia thành 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: 2 lần phosphoryl hóa G  DOAP. GAP (5 phản ứng).

- Phản ứng 1: phosphoryl hóa lần 1, tạo glucose-6-phosphat (G6P), cần 1 ATP, enzym xúc tác (hexokinase/glucokinase).

- Phản ứng 2: đồng phân hóa G6P <=> fructose-6-phosphat (F6P)

- Phản ứng 3: phosphoryl hóa lần 2, F6P  F1,6-diphosphat, cần ATP thứ 2.

- Phản ứng 4: phân cắt F1,6-diphosphat = DOAP + GAP, nhờ aldolase.

- Phản ứng 5: đồng phân hóa DOAP = GAP

Giai đoạn 2: Oxy hóa GAP  Pyruvat (5 phản ứng)

- Phản ứng 6: GAP bị Oxy hóa bởi GAPDH tạo 1,3-ĐPG (1,3-Diphophoglycerat) và NADH2.

- Phản ứng 7: Cắt đứt liên kết (~), cần P-glyceratkinase: 1,3 DPG ↔ G3P +ATP

- Phản ứng 8: Chuyển 3P-G = 2-PG, glyceromutase

- Phản ứng 9: Loại H2O, 2-PG =>P.E.P (có Lk ~/C2) P.E.P = Phospho Enol Pyruvat

- Phản ứng 10: P.E.P cắt đứt liên kết ~ tạo ATP và Pyruvat, pyruvatkinase

Hình 4.1. Thoái hoá glucose theo con đường hexose diphosphat

Sự thoái hóa tiếp tục của acid pyruvic

Tùy theo điều kiện môi trường và điều kiện phản ứng, acid pyruvic đi theo những con đường khác nhau:

Trường hợp yếm khí: Acid pyruvic chuyển thành lactat.

Trường hợp hiếu khí: Acid pyruvic bị khử carboxyl oxy hóa thành Acetyl CoA, với sự tham gia của hệ thống men phức tạp gồm: thiamin pyrophosphat, acid lipoic, CoA, NAD+, ion Mg++ tham gia kích thích phản ứng.

Acetyl CoA tiếp tục được thoái hóa trong chu trình Krebs cho ra sản phẩm cuối cùng là TP, CO2 và H2O.

Ý NGHĨA

 Đường phân “ái khí”: Cung cấp năng lượng lớn nhiều so với ĐP “yếm khí” cho 38ATP từ 1glucose, 39ATP từ glucosyl/glycogen

Phản ứng 1-10: 2 ATP

Phản ứng 6: 2NADH2 – HHTB 6 ATP Phản ứng 11A: 2NADH2 – HHTB 6 ATP

2AcetylCoA- Krebs 24 ATP

38 ATP

 Cung cấp các sản phẩm trung gian quan trọng: acid pyruvic, acetylCoA.

2.2. Thoái hóa theo con đường Pentose Monophosphat (Hexose monophotphat – HMP)

Glucose chi được phosphoryl hóa một lần tạo (GP6). Gồm 2 giai đoạn:

a). Oxy hóa trực tiếp glucose-6-phosphat thành pentose phosphat

Với sự xúc tác của enzym tương ứng đặc biết là glucose-6-phosphat dehydrogennase (G6PD) và 6 phosphogluconat dehydrogenase (6PGD). Các coenzym có bản chất là nucleotid.

NADPH, H+ được tạo thành tham gia các quá trình tổng hợp acid béo, cholesterol, hormon steroid.

b). Chu trình Pentose

Có thể tóm tắt các con đường chuyển hóa glucid trong hình sau đây:

2.3. Ý nghĩa - Liên quan giữa Hexose diphosphat và Pentose monophosphat:

Chính phosphoglyceraldehyd (PGA) và frutose-6-phosphat (F6P) (6C) là những mốc liên quan giữa chu trình pentose và 2 HDP.

F6P có thể được đồng phân hóa thành G6P và 2 GPA có thể biến thành F1,6 DP

 thành G6P tùy theo nhu cầu của tế bào mà quá trình thoái hóa diễn ra với mức độ khác nhau.

Nếu nhu cầu về ribose-5-phosphat (R5P) nhiều hơn nhu cầu về NADPH,H+, đa số G6P biến thành F6P theo con đường HDP.

Nếu nhu cầu về NADPH,H+ bằng nhu cầu về R5P: xảy ra giai đoạn oxy tạo thành 2 NADPH,H+ và 1 R5P từ G6P.

Nếu nhu cầu về NADPH,H+ lớn hơn so với R5P: vừa xảy ra giai đoạn 1 (tạo 2 NADPH,H+ và 1 R5P) và cả giai đoạn 2 (chu trình pentose). Như vậy từ 1 phân tử G6P tạo được 12 NADPH,H+; 6 phân tử G6P thoái hóa theo cả hai giai đoạn của con đường HMP thì tái tạo trả lại 5 phân tử (qua phản ứng chuyển F6P  G6P) và tạo được 12 NADPH,H+.

Tóm lại: ý nghĩa chủ yếu của con đường HDP là sự tạo hình. HDP xảy ra chủ yếu ở những mô cần năng lượng, HMP ở những mô cần tổng hợp một số chất (vỏ thượng thận, tuyến giáp, gan, tuyến vú, hồng cầu…)

Trường hợp thiếu enzym glucose-6-phosphat dehydrogenase (G6PD) ở hồng cầu làm hồng cầu dễ bị vỡ. Bệnh nhân dễ bị những cơn tiêu huyết nặng sau khi uống một số thuốc có tính oxy hóa như thuốc sốt rét, sulfamid,… ở hồng cầu không có ty thể không có sự hoạt động của chu trình Krebs, glucose được sử dụng theo quá trình đường phân và con đường HMP, NAPDH,H+ cần thiết để giữ glutathion ở dạng khử (G-SH), giúp cho sự nguyên vẹn ổn định cấu trúc hồng cầu.

3. TẠO ACID URONIC

Xảy ra: động vật (tế bào gan, bào quan tế bào), thực vật.

Sơ đồ 4.1. Vòng tròn acid uronic

Gồm 3 giai đoạn:

 Tạo acid glucuronic từ G6P (quan trọng nhất).

 Biến đổi L-gulonat  acid ascorbic/thực vật.

 Tạo xylose-5P từ L-gulonat, sau đó xylose-5P  G6P ban đầu.

Ý nghĩa:

 Cung cấp acid glucuronic: liên hợp với bilirubin tự do tạo Bilirubin liên hợp (vai trò liên hợp khử độc/gan).

 Tổng hợp vitamin C (ở thực vật).

4. SỰ TỔNG HỢP GLUCOSE

Não và hồng cầu sử dung glucose là nguồn năng lượng chính nhưng lại không tổng hợp được glucose. Sự tổng hợp glucose xảy ra khi đói và khi cạn kiệt glycogen dự trữ. Chức năng này rất cần thiết đối với việc cung cấp glucose cho các mô, đặc biệt mô thần kinh. Cơ quan chủ yếu của sự tân tạo glucose là gan và khoảng 10% được tân tạo ở thận (phần vỏ) và ruột.

Sơ đồ 4.2. Sơ đồ tổng hợp Glucose

Các giai đoạn đặc biệt của quá trình tổng hợp glucose

Quá trình tổng hợp glucose (tân tạo glucose) sử dụng các enzym của con đường đường phân. Có 3 enzym trong con đường đường phân không xúc tác phản ứng thuận nghịch đó là hexokinase, phosphofructokinasevà pyruvat kinase.

Các phản ứng tân tạo glucose gồm những phản ứng gần như ngược lại của con đường đường phân, trừ 3 enzym không xúc tác thuận nghịch .

 Từ pyruvat thành PEP phải trải qua các phản ứng sau: trước hết pyruvat vào trong ty thể, dưới tác dụng của pỵruvat carboxỵlase cần ATP để pyruvat chuyển thành oxaloacetat, sau khi tạo thành malat, malat được chuyển ra bào tương nhờ con thoi malat-aspartat (chất vận chuyển dicarboxylat), ở bào tương malat chuyển thành oxaloacetat rồi carboxyl hóa dưới tác dụng của phosphoenol pyruvat carboxykinase cần GTP tạo thành PEP.

 Phản ứng từ Fl,6DP thành G6P cần enzym fructose - 1,6-diphosphatase.

 Phản ứng từ G6P thành glucose cần sự xúc tác của glucose-6-phosphatase

 Năng lượng cần thiết để tổng hợp glucose từ pyruvat có thể viết:

2Pyruvat + 2NADH + 4H+ +4ATP + 2GTP +6H20 Glucose + 2NAD+ +

4ADP + 2GDP + 6Pi

5. SINH TỔNG HỢP GLYCOGEN

Quá trình tổng hợp glycogen là quan trọng, được tiến hành ở các mô, tế bào nhưng chủ yếu là ở gan và cơ.

Có sự khác nhau giữa gan và cơ:

- Cơ có thể tổng hợp glycogen chủ yếu từ glucose.

- Gan: ngoài glucose, có thể sử dụng nguyên liệu khác như fructose, mannose, galactose và các sản phẩm chuyển hóa khác (acid pyruvic, acid lactic).

5.1. Quá trình tổng hợp glycogen từ glucose

a) Tạo UDP-glucose

- Phosphoryl hóa glucose tạo glucose-6P nhờ enzym hexokinase, hoặc glucosekinase ở gan:

- Biến đổi glucose-6P thành glucose-1P nhờ enzyme phosphoglucomutase:

- Glucose-1P tác dụng với UTP tạo thành UDP-glucose

b) Tạo mạch thẳng:

Glycogensyntetase vận chuyển glucose từ UDP-glucose thêm vào một dây glycogen sẵn có tạo liên kết α(1 -4). Phản ứng tổng quát:

UDP – glucose + (C6H10O5)n UDP + (C6H10O5)n+1

c) Tạo mạch nhánh:

Khi có trên 10 gốc glucose nối vơi nhau bởi liên kết α (1 -4), nhờ enzyme gắn nhánh là 1,4->1,6 transglucosidase. Enzym “gắn nhánh” là enzyme có khả năng cắt liên kết σ(1-4) và vận chuyển một đoạn osid của mạch thẳng đến C6 của một phân tử glucose của mạch khác tạo nên mạch nhánh mới (tạo σ(1-6)).

5.2. Tổng hợp glycogen từ các ose khác

Các đường đơn khác nhau, khi ăn vào cơ thể tới gan, cuối cùng đều được chuyển hóa thành glucose.

- Fructose được chuyển hóa thành glucose:

Fructose F6P G6P

- Mannose cũng được chuyển hóa tương tự fructose:

Mannose M6P G6P

6. RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA GLUCID

6.1. Hệ thống điều hòa đường huyết

Sơ đồ 4.3. Hệ thống điều hòa đường huyết