bài giảng chuyển hóa protein (p1)

CHUYỂN HÓA PROTEIN (P1)
ThS. Nguyễn Kim Thạch
BM. Hóa Sinh - Sinh Học Phân Tử
Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch

E-mail:
1


Mục tiêu
1.

Chuyển hoá protid = chuyển hoá acid amin

2.

Quá trình khử amin OXH

3.

Dạng vận chuyển NH3 trong cơ thể

4.

Chu trình chuyển hoá Urê

5.

Các aa cần thiết và không cần thiết

6.

Nguồn gốc các khung carbon của các a.amin

7.

Nguyên liệu tổng hợp một số sản phẩm sinh học đặc hiệu

8.

Các bệnh lý do rối loạn chuyển hoá protid

2


Đại cương
•
•

•

Acid amin là đơn vị cấu tạo của protid
 chuyển hóa phân tử protid = chuyển hóa các phân tử aa.
Nguồn gốc của aa trong cơ thể:
a. Nội sinh: do cơ thể tổng hợp
b. Ngoại sinh: từ thức ăn
AA được sử dụng với 3 mục đích:
a. OXH tạo năng lượng (protein cung cấp 15-20% nhu cầu
NL)
b. Tổng hợp protein: diễn ra liên tục, song song với quá trình
thoái hóa.

c. Tổng hợp các chất khác: Heme, purine, pyrimidine,
melanin, các coenzyme và hoạt chất sinh học,…

Nhu cầu: 1 gr protein/kg /ngày
 Tổng hợp các loại protein (cấu trúc, chức năng, hoạt chất sinh
3
học,…)


Sơ đồ mô tả sự chuyển hóa protid
Protein/ khẩu phần ăn
250-300g/ngày

aa
Sinh tổng hợp
các sp khác

100g/ngày

gan

NH3

Urê

Chất trung gian không chứa
nhóm amin

Glucose

CO2, H2O

Protein cơ thể

Nước
tiểu

Thể
Keton
4


3 trường hợp chuyển hóa aa ở động vật
1

Trong quá trình tổng hợp và thủy phân bình
thường của protein trong tế bào, aa không cần
thiết cho phân tử protein mới  oxy hóa.

2

Chế độ ăn giàu protein  aa dư ngoài nhu cầu
tổng hợp protein của cơ thể  thoái hóa
(không thể dự trữ được).

3

Đói hay bệnh tiểu đường không kiểm soát +
carbohydrate không có / không được sử dụng
 nguồn năng lượng: protein tế bào.

5


THOÁI HÓA ACID AMIN

6


Thức ăn kích
thích niêm mạc
dạ dày tiết gastrin

Protein ngoại sinh

Enzym
trong ống
tiêu hoá (các
enzym có vị
trí hoạt động
rất khác
nhau)
Ruột tiết
aminopeptidase
và dipeptidase
 aa tự do

Acid amin tự do
(TB biểu bì ruột non
 TM cửa  gan
máu  mô.)

7


Sơ đồ thoái
hóa acid amin

8


THOÁI HÓA
ACID AMIN

4 giai đoạn:
1. Chuyển amin
2. Khử amin oxy hóa
3. Vận chuyển NH3
4. Chu trình urê
9


PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN
Transaminase
 aa A +  ceto acid B

 ceto acid A +  aa B

10


Đặc điểm của pứ chuyển amin

Các aa tham gia pứ chuyển amin mức độ khác, mạnh
nhất là glutamat và aspartat, khó hơn: lysin, threonin,
prolin, hydroxyprolin.
Nhóm amin của các aa thường được chuyển đến cetoglutarat tạo L–glutamat.
Mỗi α-aa có một α–cetoacid tương ứng và mỗi
transaminaz đặc hiệu cho từng cặp cơ chất.
Đây là phản ứng thuận nghịch.

Xảy ra đối với nhóm amin không phải là -amin.

11


Transaminaz

Coenzym: pyridoxal phosphat (B6 )

1. Có nhiều ở cơ, gan, thận, ruột.
2. 2 transaminaz phổ biến, hoạt động mạnh nhất ở
ĐV:
–

glutamat oxaloacetat transaminaz (GOT)

hay aspartat amino transferaz (AST)
Aspartat +  ceto glutarat
–

GOT

Oxalo acetat + Glutamat

glutamate pyruvate transaminaz (GPT)

hay alanin amino transferaz (ALT)
Alanin +  ceto glutarat

GPT

Pyruvat + Glutamat

12


PHẢN ỨNG KHỬ AMIN
(Quá trình tách nhóm – NH2 khỏi aa dưới dạng NH3,
xảy ra trong ty thể )

R-CH-COOH + ½ O2
NH2

R-C-COOH + NH3
O

Phản ứng khử amin oxy hóa

13


Gồm 2 giai đoạn

GĐ 1: Khử hydro bởi bởi dehydrogenaz
- 2H

R – CH – COOH

NH2
Acid amin

R – C – COOH

NH
 acid imin

GÑ 2: Thủy phân tự phát
R – C – COOH

NH

 acid imin

+ H2O

R – C – COOH

O

 ceto acid

+ NH3
14

2 cách khử amin
trực tiếp

gián tiếp:
phản ứng chuyển và khử amin
15


Khử amin trực tiếp của L-glutamat
• Enzyme L-glutamat dehydrogenaz (pH tối ưu:7,3)
• Coenzyme NAD+ hoặc NADP+ (nicotinamide): có
hoạt tính cao
Khả năng khử trực tiếp L-glutamat dễ dàng nhất.
NAD(P)+

L-glutamat

NAD(P)H + H+

 Iminoglutarat

+ H2O

-ceto glutarat + NH3

L-glutamat
dehydrogenaz

(Phản ứng thuận nghịch, tùy nhu cầu cơ thể)

16


Khử amin trực tiếp của các aa khác
• Enzyme: L-amino acid oxydase (pH tối ưu: 10)
• Coenzyme (FMN, FAD): có hoạt tính thấp.
Thường sinh ra chất độc.

 Các a.a khác thường khử amin gián tiếp
qua hệ thống chuyển amin
FMN: Flavin Mono Nucleotid
FAD: Flavin Adenin Dinucleotid
17


Khử amin oxy hóa do L-amino acid oxydase

18


Khử amin gián tiếp của các aa
 ceto glutarat

 acid amin

L-glutamate
dehydrogenase

Transaminase

 ceto acid
Phản ứng chuyển amin

NH3

L-glutamat
Phản ứng khử amin

-ceto glutarat là chất trung gian,
hoạt động như “ con thoi”
19


VẬN CHUYỂN NH3
• NH3 tạo thành ở các mô, chủ yếu do sự khử amin
OXH các acid amin.
• NH3 là chất độc đối với hệ thần kinh.
(Nồng độ cao hôn mê, tử vong)
• Cơ thể vận chuyển NH3 dưới dạng không độc:
 Glutamin mang NH3 từ tổ chức về gan và thận
(enzyme: glutamin synthetaz)
 Alanin mang NH3 từ cơ về gan.
20


NH3 gắn vào glutamat
tạo
glutamin không độc.

Glutamin vận chuyển
NH3 trong máu,
từ các tổ chức
về gan và thận.

21


Alanine mang NH4+
từ cơ tới gan.

Pyruvat sinh ra tạo
thành glucose và
được vận chuyển
trở lại cơ.
22


TẠI GAN
Glutamin
vào ty thể
Thủy
phân

Glutamat
NH3
NH3 đi vào
chu trình urê
23

CHU TRÌNH URÊ
Quá trình tạo thành urê
Urê được tạo thành ở gan qua 5 giai đoạn:
 Pứ 1: tổng hợp carbamoyl phosphat





Pứ 2: tạo citrullin
Pứ 3: tạo arginosuccinat
Pứ 4: tạo arginin
Pứ 5: thủy phân arginin tạo urea
Chu trình Urê của Krebs và Henseleit 1932.
24


Ty thể
Bào tương