Quá trình chuyển hoá gluxit pdf

1
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA GLUXIT
CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT DINH DƯỠNG TRONG CƠ THỂ
2
Glucose
• Fate of glucose ( sự biến đổi đường)
1. Oxy hóa hoàn toàn tới CO
2
và H
2
O.
• Hô hấp tế bào
2. Biến đổi thành lactate.
• Chu trình Cori biến đổi lactate thành glucose.
3. Biến đổi thành acetyl CoA.
• Đi vào chu trình Kreb hoặc tổng hợp chất béo.
4. Biến đổi thành các loại monosaccharide khác
• Chuyển thành Pentose phosphate
5. Dự trữ dưới dạng glycogen ở cơ và gan.
O
H
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
CHO

OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
Chuyển hóa Glucose
(1, 2, 3, 4)
( 4)
( 2)
( 2)
( 1, 3)
( 3)
( 1)
( 5)
3
Đường phân (Glycolysis)
• Qua con đường Embden-Meyerhof-Parnas (EMP).
Qua 10 giai đoạn
Glycolysis
“Đường
“Sự phân cắt”
C
6
H
12
O
6
+ 2 NAD

+
+ 2 ADP + 2 P
i
→
→→
→ 2 C
3
H
3
O
3
+ 2 NADH + 2 H
+
+ 2 ATP + 2 H
2
O
Tại sao oxy hóa đường theo các giai đoạn?
 ∆G˚’ = -686 kcal/mol
• Sự đốt cháy trực tiếp
glucose do nhiệt không
phù hợp với cơ thể
sống.
/>4
Glycolysis: Giai đoạn 1
• Hexokinase xúc tác quá trình photphoryl không
thuận nghịch glucose thành glucose-6-photphate
(G-6-P).
• Đây là cái bẫy cơ bản của glucose trong tế bào.
O
OH

OH
OH
OH
CH
2
OH
+
ATP
O
OH
OH
OH
OH
CH
2
O
P
O
-
O
-
O
+
ADP
hexokinase
Mg
2+
Enzym Hexokinase
• Có 4 loại enzym hexokinase
– 3 loại có hoạt tính cao với glucose

• Tìm thấy ở não và RBC
• Ức chế bởi G-6-P (Ức chế ngược)
– HK-D hoặc glucokinase có hoạt tính
thấp với glucose
• Không bị ức chế bởi G-6-P
• Chuyển hóa glucose thành glycogen
khi nồng độ [glucose] cao.
/>okinase/hk3.jpg
5
Glycolysis: Giai đoạn 2
• Phosphoglucoisomerase biến đổi G-6-P thành
fructose-6-phosphate (F-6-P).
• Làm thay đổi cacbon 1 của hexose thực hiện trong quá
trình photphoryl hóa.
OH
CH
2
OH
CH
2
OH
OH
O
O
P O
-
O
-
O
O

OH
OH
OH
OH
CH
2
O
P
O
-
O
-
O
PGI
Glycolysis: Giai đoạn 3
• Phosphofructokinase (PFK-1) xúc tác quá trình
photphoryl hóa không thuận nghịch F-6-P thành
fructose-1,6-bisphosphate (F-1,6-BP).
• Ở thời điểm này tế bào mới thực hiện quá trình đường
phân.
+
ATP
+
ADP
OH
CH
2
CH
2
OH

OH
O
O
P O
-
O
-
O
PFK-1
Mg
2+
O
P O
-
O
-
O
OH
CH
2
OH
CH
2
OH
OH
O
O
P O
-
O

-
O
6
Glycolysis: Giai đoạn 4
• Aldolase xúc tác the phân chia F-1,6-BP thành
dihydroxyacetone phosphate (DHAP) và
glyceraldehyde-3-phosphate (G-3-P).
OH
CH
2
CH
2
OH
OH
O
O
P O
-
O
-
O
O
P O
-
O
-
O
CH
2
C

CH
2
OH
O
O P O
-
O
O
-
DHAP
+
C
HC
H
2
C
OH
G-3-P
O P O
-
O
O
-
O
H
Aldolase
Glycolysis: Step 5
• Triose phosphate isomerase chuyển đổi DHAP
thành G-3-P.
• G-3-P tiếp tục đi vào quá trình đường phân.

CH
2
C
CH
2
OH
O
O P O
-
O
O
-
DHAP
C
HC
H
2
C
OH
G-3-P
O P O
-
O
O
-
O
H
TPI
7
Glycolysis: Giai đoạn 6

• G-3-P dehydrogenase
xúc tác quá trình oxy
hóa và photphoryl hóa
G-3-P thành 1,3-
bisphosphate glycerate
(1,3-BPG).
N
C
O
H
2
N
H
Glycolysis: Giai đoạn 7
• Phosphoglycerate kinase (PGK) chuyển
nhóm phosphate từ 1,3-BPG đến ADP để
hình thành ATP (Quá trình photphoryl hóa cơ
chất) và 3-phosphoglycerate (3-PG).
CH
2
HC
H
2
C
OH
O
O
P
O
-

O
-
O
P O
-
O
-
O
+
ADP
C
HC
H
2
C
OH
O P O
-
O
O
-
O
O
-
+
ATP
3-phosphoglycerate (3-PG)
1,3-bisphosphoglycerate (1,3-BPG)
PGK
8

Glycolysis: Giai đoạn 8
• 3-PG được chuyển thành 2-PG bởi enzym
phosphoglycerate mutase.
• Chuyển dời nhóm phosphate tới nhóm chức hydroxyl tạo
ra phân tử không bền (↑ G) và do đó đễ dàng chuyển
nhóm phosphate tới cơ chất khác.
C
HC
H
2
C
OH
O P O
-
O
O
-
O
O
-
3-phosphoglycerate (3-PG)
C
HC
CH
2
OH
O
O
-
2-phosphoglycerate (2-PG)

O P O
-
O
O
-
PG Mutase
Glycolysis: Step 9
• Quá trình tách nước từ 2-PG thành phosphoenolpyruvate
(PEP) được xúc tác bởi enzym enolase.
• Duy trì PEP ở dạng enol (Không ổn định), điều này làm cho
sự chuyển đổi nhóm phosphate tới ADP dễ dàng hơn ở giai
đoạn 10.
C
HC
CH
2
OH
O
O
-
2-phosphoglycerate (2-PG)
O P O
-
O
O
-
C
C
O
O

-
O P O
-
O
O
-
CH
2
phosphoenolpyruvate
Enolase
+
H
2
O
9
Glycolysis: Step 10
• Pyruvate kinase xúc tác không thuận nghịch chuyển
nhóm photphat từ PEP đến ADP để tạo thành ATP
(Photphoryl hóa cơ chất lần thứ 2) và tạo ra pyruvate.
• Dạng Enol của pyruvate chuyển thành dạng xeto một
cách dễ dàng.
C
C
O
O
-
O P O
-
O
O

-
CH
2
phosphoenolpyruvate
+
ADP
C
C
O
O
-
O
-
CH
2
pyruvate (enol form)
C
C
O
O
-
O
CH
3
pyruvate (keto form)
ATP
H
+
pyruvate kinase
Energy

investment
Energy
payoff
10
Chuyển hóa các loại đường khác
• Các loại đường
khác được chuyển
đổi thành các dạng
trung gian trong quá
trình đường phân.
Galactose
• Hội chứng galacto huyết
(Galactosemia)
– Nôn mửa và ỉa chảy sau khi
uống sữa.
– Lớn gan và vàng da, dẫn
đến xơ gan.
– Đục nhân mắt
– Hôn mê
– Thiểu năng trí tuệ.
11
Lactose
• Enzym chuyển hóa lactose thành galactose và
glucose.
• Sự kháng Lactose
– Vi khuẩn chuyển đổi lactose thành lactic acid và tạo ra khí
methane và hydrogen; gây trương phồng.
– Lactic acid là nguyên nhân gây mất cân bằng nước gây ra ỉa
chảy.
O

OH
H
H
HO
H
H
OH
H
OH
O
H
O
H
HO
H
OH
OH
H
H
OH
O
OH
H
H
HO
H
H
OH
H
OH

OH
O
H
HO
H
HO
H
OH
OH
H
H
OH
+
lactase
Điều gì xảy ra với pyruvate?
• Được xác định trong điều kiện nhất định (oxy).
Hô hấp hiếu khí và kỵ khí
Quá trình lên men
(Không có oxy)
12
Sự lên men lactate
• Tế bào phải phục hồi NAD
+
để duy trì
quá trình đường phân
Sự lên men Lactic Acid
• Xuất hiện ở cơ.
• Tính toán hiệu quả của quá trình “đốt cháy”
đường.
13

Một số quá trình lên men khác
Quá trình tạo glucose
(Gluconeogenesis)
• Hình thành phân tử glucose mới từ những
hợp chất không phải cacbonhydrat.
• Thực hiện chủ yếu ở gan, thận, não, …
14
Gluconeogenesis
• Con đường ngược với đường phân với
một vài ngoại lệ.
• Có thể nói các giai đoạn 1, 3 và 10 của
đường phân là quá trình bất thuận nghịch;
do đó, các giai đoạn này đều không có ở
quá trình gluconeogenesis.
Gluconeogenesis
/>15
Chu trình Cori
• Lactate được vận
chuyển từ cơ đến
gan và nó được biến
đổi thành pyruvate
để vào quá trình
gluconeogenesis.
Gerty Radnitz Cori (1896-1957)
• Sinh ở nước Áo-Hung và theo
học tiếng Latin, hóa học, toán
học và vật lý
• Vào trường Y năm 18 tuổi và
cưới Carl Cori năm 1920,
người cộng tác nghiên cứu sau

này.
• Được trao giải Nobel Y học
năm 1947 cho những công trình
về bệnh đái tháo đường.
• Năm 1922 họ chuyển đến làm
việc ở trung tâm ung thư ở
Buffalo, New York.
16
Điều hòa quá trình
Glycolysis/Gluconeognesis
• Enzym điều hòa quá
trình glycolysis hoặc
gluconeogenesis có
tính đặc hiệu và đặc
trưng cho từng con
đường.
Điều hòa hoạt động enzym PFK-1 do ATP
• Có một số phân tử
vừa vừa là cơ chất
vừa là yếu tố kích
thích âm tính?
• Ái lực của trung tâm
hoạt động của
enzym thay đổi theo
nồng độ của ATP
Động học của PFK-1 khi nồng độ ATP cao và thấp
17
Fructose-2,6-Bisphosphate
Điều hòa enzym PFK-2
• PFK-2 có hai chức năng

– Dạng không photphoryl hóa : kinase
– Dạng photphoryl hóa: phosphatase
• Phù hợp với cAMP ( Cycle Adenozin
Monophotphat)
– Tăng cAMP khi cơ thể cần glucose
↑ cAMP ↓F2,6BP ↓ glycolysis, ↑ gluconeogenesis
↓ cAMP ↑ F2,6BP ↑ glycolysis, ↓ gluconeogenesis
Insulin
+