Các Con Đường Thoái Hóa Tiếp Tục Của Acetyl Coa A). Oxy Hóa Ở Chu Trình Krebs

chuyển vào trong ty thể nhờ hệ thống carnitin có nhiều trong cơ và mô động vật.

- Carnitin là một amin bậc 4 mang một chức alcol bậc 2, có thể este hóa với acid béo dưới tác động của acylcarnitin-transferase I.

- Gốc acyl được chuyển từ liên kết thioeste với CoA sang liên kết oxy-este với nhóm hydroxyl của canitin.

- Acylcarnitin vượt qua màng ty thể dễ dàng, sau khi vào ty thể, nó giải phóng trở lại cartinin và acyl CoA (gốc acyl được chuyển từ cartinin đến CoA có sẵn trong ty thể, dưới tác động của enzym carnitin-acyltransferase II). Acyl CoA lúc này mới bắt đầu quá trình oxy hóa.

- Những acid béo mạch ngắn (<12C) có thể di chuyển qua ty thể mà không cần chất vận chuyển.

2.2.2. Quá trình oxy hóa

a) Phản ứng oxy hóa lần 1

Được xúc tác bởi enzym acyl CoA dehydrogenase, có coenzym là FAD, hình thành một liên kết đôi giữa Cvà C sản phẩm tạo thành là trans - 2 enoyl CoA.

Acid béo chưa bão hòa tạo thành trong giai đoạn này có cấu trúc dạng trans, trong khi phần lớn acid béo thiên nhiên thuộc loại Cis.

- FAD kết hợp với một cặp H tách ra từ Cvà C của cơ chất tạo FADH2

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 122 trang tài liệu này.

- FADH2 tạo thành được oxy hóa trở lại bởi enzym trong chuỗi hô hấp tế bào.

b) Phản ứng kết hợp nước

Sự kết hợp nước vào nối đôi của trans- 2 enoyl CoA được xúc tác bởi enzym enoyl CoA hydratase ( gốc OH được gắn vào C ) tạo thành - hydroxyacyl CoA.

c) Phản ứng oxi hóa lần 2

Dưới sự xúc tác của enzym -hydroxyacyl CoA dehydrogenase, có coenzym là NAD, chức alcol bậc 2 được oxy hóa thành chức ceton.

d) Phản ứng phân cắt dẫn xuất -keton

Nhóm thiol của CoA tác động tại C của -keto acylCoA, phân cắt liên kết giữa Cvà C , tách một phân tử acetyl CoA ra khỏi -ketoacyl CoA. Phản ứng này được xúc tác bởi enzym -ketothiolase (acyl CoA acetyl transferase) và có sự tham gia của một phân tử coenzym A tự do.

Như vậy, kết quả của một chu trình oxy hóa là tách ra được một phân tử acetyl CoA và một phân tử acyl CoA ngắn đi 2 C so với acid béo ban đầu. Acyl CoA ngắn đi 2 C lại tiếp tục bị oxy hóa qua các giai đoạn như trên cho đến khi toàn bộ phân tử acid béo biến thành acetyl CoA.

R – CH2 – CH2 – CO ~ SCoA

FAD

(Acyl CoA ban đầu)

(Acyl CoA dehydrogenaz)

(Trans - ∆2 – enoyl CoA) (Trans - ∆2 – enoyl hydralaz)

FADH2 CHHTB 2ATP R – CH = CH – CO ~ SCoA

H2O

R – CH – CH2 – CO ~ SCoA OH NAD+

(L – Beta - OH – acyl CoA)

(L – Beta – OH acyl CoA dehydrogenaz)

(Beta - ceto – acyl CoA)

(Beta – ceto - acyl CoA thiolaz)

NADH,H+ CHHTB 3ATP R – C – CH2 – CO ~ SCoA

HS CoA

R – C – CH2 – CO ~ SCoA

Krebs

R – C ~ SCoA + R – C ~ SCoA O O

Acyl CoA kém đi 2C Act CoA Beta oxy hóa

Acyl CoA kém đi 4C + Act CoA

Hình 3.2. Quá trình oxy hóa AB

2.2.3. Các con đường thoái hóa tiếp tục của acetyl CoA a). Oxy hóa ở chu trình Krebs

Bình thường acetyl CoA sẽ tiếp tục vào chu trình Krebs, tiếp tục bị oxy hóa hoàn toàn thành 2 CO2, 4 H2O và 12 năng lượng ATP.

b). Sự tạo thành các thể ceton

Acetyl CoA được tạo thành từ phản ứng oxy hóa của acid béo cũng có thể biến đổi thành các thể ceton. Các thể ceton gồm acetoacetat, - hydroxybutyrat và aceton.

- Hai phân tử acetyl CoA ngưng tụ với nhau tạo thành aceto acetyl CoA, dưới tác động của enzym - cetothiolase.

- Aceto acetyl CoA ngưng tụ với 1 phân tử acetyl CoA nữa tạo thành -hydroxy-

-metylglutaryl-CoA (HMG CoA) dưới tác động của enzym HMG CoA synthetase. Sau đó, chất này phân tích để cho trở lại acetyl CoA và acetoacetat dưới tác động của enzym HMG CoA lyase.

- Acetoacetat bị khử thuận nghịch để tạo thành - hydroxybutyrat dưới tác động của enzym -hydroxybutyrat dehydrogenase.

- Acetoacetat bị khử nhóm carboxyl dưới tác động của enzym acetoacetat decarboxylase để tạo thành aceton.

Acetoacetat, -hydroxybutyrat được tạo thành ở gan, vào máu rồi chuyển đến các tổ chức. Tại đây, chúng được biến đổi thành acetyl-CoA và bị oxy hóa trong chu trình acid citric để cung cấp năng lượng cho mô, đặc biệt là cơ xương, cơ tim và vỏ thượng thận. Não thường sử dụng năng lượng từ glucose, có thể thay bằng năng lượng từ các chẩt trên khi bị đói kéo dài, hay cơ thể thiếu glucose.

2.3. Thoái hóa acid béo không bão hòa

Được oxy hóa gần giống như con đường OXH AB bão hòa nhưng có 2 điểm khác:

- Trong quá trình thoái hóa các AB bão hòa phải được chuyển từ dạng cis sang dạng trans, dạng D sang L, các liên kết đôi ở những vị trí khác nhau lần lượt chuyển sang dạng ∆2. . Đây là những dạng chuyển hóa trung gian thích hợp cho hoạt động của hệ thống enzyme beta OXH

- Số lượng phân tử ATP tạo thành trong quá trình oxy hóa AB không bão hòa thấp hơn số lượng ATP tạo thành khi OXH AB bão hòa có số carbon tương ứng.

3. TỔNG HỢP LIPID

3.1. Tổng hợp acid béo bão hòa

Quá trình tổng hợp acid béo bão hoà xảy ra ở nhiều tổ chức nhưng mạnh nhất trong gan, mô, mỡ, ruột và tuyến vú. Sự tổng hợp cũng gồm 4 giai đoạn ngược lại với quá trình -oxy hóa: phản ứng oxy hóa, khử nước, các enzym có coenzym NADH2, NADPH2 (được cung cấp do quá trình đường phân theo con đường pentose và chu trình acid citric.

3.2. Tổng hợp triglycerid

Triglycerol được tổng hợp ở nhiều tổ chức, tế bào của gan, thận, mô mỡ, ruột… Nguyên liệu ban đầu là glycerol và acid béo dưới dạng hoạt hóa glycerol-3-phosphat và acyl-CoA.

Quá trình sinh tổng hợp triglycerid là sự este hóa glycerol và acid béo dưới xúc tác của enzym transacylase. Dùng acyl-CoA làm cơ chất.

- Acid phosphatidic chuyển thành 1,2 diglycerid nhờ sự xúc tác của enzym phosphatase.

- Diglycerid tiếp tục phản ứng với một acyl-CoA thứ ba, dưới tác dụng của enzym diglycerid-acyl-transferase để tạo thành triglycerid.

4. CHUYỂN HÓA CHOLESTEROL

Cholesterol tham gia vào thành phần cấu tạo của màng tế bào, quá trình tổng hợp nhiều hormon steroid. Được tạo ra từ 2 nguồn: nội sinh và ngoại sinh, nó được tổng hợp nhiều ở gan, vỏ thượng thận với nguồn nguyên liệu là acetyl-CoA. Cholesterol có nhiều trong thức ăn như thịt, gan, não, lòng đỏ trứng được cơ thể hấp thu gọi là cholesterol ngoại sinh. Phần lớn cholesterol được tổng hợp bởi những tế bào chủ yếu là gan, cholesterol này được gọi là cholesterol nội sinh.

4.1. Tổng hợp cholesterol

Chủ yếu ở gan, ruột, ngoài ra cũng được tổng hợp ở thượng thận, tinh hoàn, buồng trứng, da, hệ thần kinh. Người lớn, trung bình tổng hợp được 1 g/ngày.

Nguyên liệu chính để tổng hợp cholesterol là 2 phân tử acetyl CoA. Gồm hàng loạt các phản ứng ngưng tụ, đóng vòng rất phức tạp tạo phân tử cholesterol gốm 27 C, một liên kết đôi, một nhóm –OH

Xảy ra qua 4 giai đoạn chính:

GĐ I GĐ II

GĐ III

GĐ IV

Acetyl CoA + AcetoAcetyl CoA (2C) (4C)

Mevalonat (6C)

Isoprene hoạt hóa

Squalen (30C) Cholesterol (27C)

Tổng hợp cholesterol este hóa:

Con đường thứ nhất: xảy ra chủ yếu ở gan, ruột, thượng thận: đầu tiên acid béo được hoạt hóa bởi coenzyme A thành Acyl CoA với sự tham gia của ATP, sau đó acyl CoA tác dụng với cholesterol nhờ xúc tác của acyl CoA – cholesterol, acyl transferaz (ACAT) tạo ra cholesterol este.

Acyl CoA + Cholesterol

ACAT

Cholesterol este

Con đường thứ 2: xảy ra trong huyết tương dưới tác dụng xúc tác của men Lecithin cholesterol acyl transferaz (LCAT) gốc acyl của acid béo ở vị trí C2 trong phân tử lecithin được chuyển trực tiếp đến cholesterol

Lecithin + Cholesterol

LCAT

Cholesterol este + Lysolecithin

4.2. Sự thoái hóa cholesterol

Ở động vật, sự thoái hóa cholesterol dẫn đến sự tạo thành acid mật. Quá trình này xảy ra ở gan và ruột.

Hầu hết acid mật được giải phóng từ gan dưới dạng liên hợp, đổ trực tiếp vào hành tá tràng, qua ống dẫn mật hay dự trữ ở túi mật khi chưa cần đến.

Cholesterol Acid Cholic Các acid mật

(Glycocholic hoặc Taurocholic)

5. RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA LIPID

Chuyển hóa lipid phụ thuộc vào tình trạng dinh dưỡng và quá trình điều hòa các hormon lên quá trình phân hủy và tổng hợp lipid.

5.1. Điều hòa chuyển hóa lipid

5.1.1. Điều hòa của các hormon lên sự thoái hóa lipid

Các hormon như adrenalin, noadrenalin, ACTH, glucagon,... tăng cường sự giải phóng acid béo từ mô mỡ và làm tăng acid béo huyết tương. Tác động lên sự phân hủy lipid bằng cách hoạt hóa adenylcyclase tăng cường sự tạo thành AMPv, AMPv hoạt hóa lipase ở dạng không hoạt động thành hoạt động qua trung gian protein kinase.

Một số hormon khác: thyroxin, hormon sinh trưởng (GH) tác dụng chậm lên sự phân hủy lipid.

Glucocorticoid, ngoài tác dụng trực tiếp lên adenyl cyclase để hoạt hóa lipase và còn hạn chế sự tổng hợp lipid bằng cách ức chế sự xâm nhập glucose vào trong tế bào, như vậy hạn chế sự cung cấp nguyên liệu cần thiết cho sự tổng hợp triglycerid.

5.1.2. Điều hòa của các hormon lên sự tổng hợp lipid

Một số hormon tác dụng lên sự điều hòa tổng hợp lipid: insulin, prostaglandin. Các hormon này còn được gọi là hormon chống thoái hóa lipid.

Insulin: có 2 tác dụng là chống thoái hóa lipid và tăng tổng hợp lipid. Insulin ức chế hoạt động adenyl cyclase do đó ức chế tổng hợp AMPv và giảm hoạt động lipase. Insulin hoạt hóa sự xâm nhập glucose vào trong tế bào do đó làm tăng NADPH-H+ cung cấp acetyl CoA cần thiết cho sự tổng hợp lipid.

Prostaglandin E (PGE1): tác dụng chuyển hóa lipid tương tự như insulin, chống thoái hóa lipid bằng cách ức chế adenyl cylase AMPv, PGE1 có tác dụng tăng tổng hợp lipid yếu hơn so với insulin.

5.2. Rối loạn chuyển hóa lipid:

Đái đường tụy: thiếu NADPH do không có con đường pentose nên việc tổng hợp acid béo không thực hiện được, acetyl CoA sẽ tạo ra nhiều thể ceton nên giai đoạn cuối của bệnh đái tháo đường sẽ xuất hiện thể ceton trong nước tiểu.

Ứ đọng lipid: Do thiếu yếu tố tiêu mỡ như cholin, methionin, là những chất có tác dụng làm cho quá trình thoái hóa, tổng hợp phospholipid được thực hiện dễ dàng, là dẫn xuất có metyl tổng hợp nên lecithin, chất này là dạng vận chuyển mỡ ở gan.

Rối loạn hấp thu: Bệnh gan mật ảnh hưởng đến yếu tố tiêu mỡ, khi bệnh nhân tắc mật sẽ xuất hiện triệu chứng sợ mỡ do ăn vào không tiêu hóa được.

CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ

1. Lipid là nhóm hợp chất

A. Tan hoặc ít tan trong nước

B. Tan trong dung môi phân cực

C. Tan trong dung môi hữu cơ

D. Không tan trong dung môi không phân cực

2. Lipid có câú tạo chủ yếu là :

A. Acid béo

B. Alcol

C. Este của acid béo và alcol

D. Liên kết glucosid

3. 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

4. Acid béo bão hòa có công thức chung :

A. CnH2n - 1 COOH

B. CnH2n +1 OH

C. CnH2n - 3 OH

D. CnH2n - 3 COOH

5. Acid béo có ký hiệu dưới đây là acid arachidonic : A. C18 :1; 9

B. C18 : 2; 9 ; 12

C. C18 : 3 ; 9 ; 12 ; 15

D. C20 : 4 ; 5 ; 8 ; 11 ; 14

6. Lipid thuần có cấu tạo :

A. Chủ yếu là acid béo

B. Este của acid béo và alcol

C. Acid béo , alcol , acid phosphoric

D. Glycerol , acid béo , cholin

7. Trong công thức cấu tạo của lipid có acid béo , alcol và một số thành phần khác được phân vào loại :

A. Lipid thuần

B. Phospholipid

C. Lipid tạp

D. Steroid

8. Những chất sau đây là lipid thuần :

A. Phospholipid , glycolipid , lipoprotein

B. Triglycerid, sphingophospholipid , acid mật

C. Cerid, Cerebrosid , gangliosid

D. Glycerid, cerid , sterid

9. Những chất sau đây là lipid tạp :

A. Cerebrosid, triglycerid, sterid B.Cerid, phosphoglycerid, glycolipid

C. Glycerid, sterid, glycolipid

D. sterid, cerid, sphingolipid

10. Este của acid béo với sterol gọi là :

A. glycerid

B. Cerid

C. Sterid

D. Cholesterol

11. Chất nào là tiền chất của Vitamin D3 :

A. Acid mật

B. Phospholipid

C. Triglycerid

D. 7 Dehydrocholesterol

12. Lipoprotein

1. Cấu tạo gồm lipid và protein

2. Không tan trong nước

3. Tan trong nước

4. Vận chuyển lipid trong máu

5. Lipid thuần

Chọn tập hợp đúng:

A. 1, 2 ,3 B. 1, 2, 4 C. 1, 3, 4 D. 1, 3, 5

Chương 6: HÓA HỌC VÀ CHUYỂN HÓA ACID NUCLEIC

Mục tiêu

3. Trình bày được thành phần cấu tạo của nucleotid và acid nucleic.

4. Trình bày cấu trúc và vai trò của ADN, ARN.

5. Trình bày được quá trình thoái hóa và tổng hợp nucleotid và acid.

6. Trình bày được sự điều hòa chuyển hóa acid nucleic.

PHẦN 1. HÓA HỌC ACID NUCLEIC

1. ĐẠI CƯƠNG

Acid nucleic là chất liệu quan trọng nhất, mang thông tin di truyền của sự sống, là polymer hình thành từ các monomer là nucleotid.

Acid nucleic gồm ADN (acid deoxyribonucleic) và RNA (acid ribonucleic), chiếm 5-10% trọng lượng khô tế bào và ở dưới dạng kết hợp với protein.

2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC ACID NUCLEIC

Acid phosphoric H3PO4: tạo nên tính acid cho acid nucleic. Ký hiệu P (ở trạng thái kết hợp), Pvc (ở trạng thái tự do).

Đường pentose: Đường pentose 5 C có hai loại là deoxyribose và ribose (một trong những đặc điểm phân biệt DNA và RNA).

Base nitơ: Các base nitơ đều là dẫn xuất của base purin hoặc pyrimidin.

- Base purin gồm: Adenin và Guanin.

- Base pyrimidin gồm: Thymin, Cytosin và Uracil.

Nucleosid và nucleotid

Nucleosid: Base nitơ ------ Đường 5C

Nucleotid: Base nitơ ------ Đường 5C ------ H3PO4

2.1. Sự tạo thành nucleosid

Nucleosid là sản phẩm thuỷ phân không hoàn toàn của acid nucleic, gồm hai thành phần: đường pentose và base nitơ. Nối với nhau bằng liên kết β N-glycosid.

Liên kết này được hình thành do: C1 của pentose với N9 của base purin, hoặc C1 của pentose với N1 của base pyrimidin.