BÀI GIẢNG CHUYỂN HÓA GLUCID

CHUYỂN HĨA GLUCID

ThS.BS. Hồng Hiếu Ngọc


ĐẠI CƯƠNG
1. CHUYỂN HÓA GLUCID Ở ĐỘNG VẬT
-

-

Nguồn glucid: thực vật (đa số), động vật
Tiêu hóa: oligosacarid (OS)→ monosacarid (MS)
Enzym: - amylase
Hấp thụ: sản phẩm tiêu hóa cuối cùng là glucose,
fructose, galactose, pentose được hấp thu qua tế
bào niêm mạc ruột
Glucid dự trữ ở động vật: glycogen



Gan: 2.5 – 5%
Cơ: 1 – 3% (chiếm 50% tổng lượng glycogen cơ thể)


ĐẠI CƯƠNG
2. CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN CỦA
GLUCID TRONG TẾ BÀO
– Cơ chất chuyển hóa glucid: GLUCOSE
– Vai trị của chuyển hóa glucid:
• Tạo năng: 60% tổng NL cơ thể, nhờ con đường đường

phân (HDP)
• Tạo hình


ĐẠI CƯƠNG
3. MỘT SỐ THUẬT NGỮ
- Sự lên men: thoái hóa glucid trong điều kiện yếm khí
- Đường phân (glycolysis): thối hóa glucose tới pyruvat
- HDP, HMP: thối hóa glucid theo con đường HDP, HMP
- Sự hơ hấp: thối hóa glucid trong điều kiện hiếu khí
- Glycogen phân (glycogenolysis): phân giải glycogen
thành glucose
-Tổng hợp glycogen (glycogenesis): tổng hợp glycogen từ
glucose và MS khác
- Tân tạo glucid (gluconeogenesis):tổng hợp glucose,
glycogen từ những chất không phải glucid như puryvat,
lactat, acid amin, glycerol


Ba con đường chuyển hóa chính
của glucose trong tế bào


Ba con đường chuyển hóa chính
của glucose trong tế bào


QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN
(CON ĐƯỜNG HDP)

Q TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN
(GLYCOLYSIS)
ĐẶC ĐIỂM:
• cắt glucose thành 2 phân tử pyruvate/lactate
• Năng lượng được chuyển thành ATP
• q trình đường phân chuyển thành pyruvate là q trình
oxy hóa nhưng lại khơng phụ thuộc vào oxy
– Có oxy: glucose → pyruvate
– Khơng có oxy: glucose → lactate

• Là con đường oxy hóa chính glucose và chuyển hóa các
đường khác (galactose, fructose)
• Gồm 2 giai đoạn:
– Pha chuẩn bị
– Pha payoff


QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN –
PHA CHUẨN BỊ


QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN –
PHA PAYOFF


ĐẶC ĐIỂM CỦA Q TRÌNH ĐƯỜNG
PHÂN (GLYCOLYSIS)
• PHA CHUẨN BỊ:
– Bước (2) đồng phân hóa là quan trọng cho việc phosphoryl hóa

và cắt liên kết C-C ở bước (3) và (4)
– Hai phân tử ATP cần cho giai đoạn này, làm tăng năng lượng tự
do của chuyển hóa trung gian, mạch carbon gồm 6 carbon của
đường hexose được chuyển thành sản phẩm chuyển hóa 3 carbon
glyceraldehyde 3-phosphate

• PHA PAYOFF:
– Phân tử glyceraldehyde 3-phosphate được phosphoryl hóa từ gốc
phosphate vơ cơ (không phải từ ATP)
– Năng lượng được bảo tồn trong 4 phân tử ATP.
– Trừ đi 2 phân tử ATP cần cho pha chuẩn bị, 1 phân tử glucose
ban đầu tạo ra 2 phân tử ATP
– Năng lượng được bảo tồn qua 2 phân từ NADH được tạo ra từ 1
phân tử glucose


TĨM TẮT Q TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN
(GLYCOLYSIS) – CON ĐƯỜNG HDP
• Ba điểm quan trọng của q trình đường phân:
– Thối hóa mạch carbon của glucose thành
pyruvate
– Phosphoryl hóa ADP thành ATP từ hợp chất
phosphat năng lượng cao được hình thành trong
quá trình đường phân
– Chuyển H+ từ NAD+ thành NADH


SỐ PHẬN CỦA PYRUVATE
Q trình đường phân
giải phóng một phần

nhỏ năng lượng từ
phân tử glucose, hai
phân tử pyruvate được
tạo ra vẫn còn chứa rất
nhiều năng lượng và
phần năng lượng này
sẽ được lấy ra từ chu
trình acid citric và
phosphoryl oxy hóa


SỰ TẠO THÀNH ATP TRONG
Q TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN
• Phương trình chung:
Glucose + 2NAD+ +2ADP + 2Pi → 2 pyruvate +
2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

Q trình giải phóng năng lượng và tổng hợp năng
lượng được viết thành 2 phương trình như sau:


SỰ TẠO THÀNH ATP TRONG
Q TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN
• Phương trình giải phóng năng lượng:

Glucose + 2NAD+→2 pyruvate + 2NADH + 2H+
• Phương trình tạo năng lượng:

∆G’1o = -146 kJ/mol

2ADP + 2Pi → 2ATP + 2H2O

∆G’2o = 2(30.5 kJ/mol) = 61.0 kJ/mol
Tổng năng lượng tự do chuẩn của quá trình đường phân:

∆G’so = ∆G’1o + ∆G’2o = -146 kJ/mol + 61.0 kJ/mol = -85 kJ/mol

Trong điều kiện chuẩn và trong tế bào, q trình đường
phân là q trình khơng thuận nghịch, diễn ra theo
hướng làm giảm năng lượng tự do.
Từ quá trình này, năng lượng được bảo tồn dưới dạng
ATP với hiệu suất hơn 60%


TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC CHẤT
TRUNG GIAN ĐƯỢC PHOSPHORYL HĨA
• Màng tế bào thiếu protein vận chuyển các gốc
đường được phosphoryl hóa nên các chất trung
gian này khơng thể ra ngồi tế bào được.
• Sau bước phosphoryl hóa đầu tiên thì khơng
cần thêm năng lượng để giữ lại gốc phosphat
dù nồng độ các chất chuyển hóa trung gian này
chêch lệch rất lớn giữa trong và ngoài màng tế
bào


TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC CHẤT
TRUNG GIAN ĐƯỢC PHOSPHORYL HĨA
• Các gốc phosphat là thành phần cần thiết để
bảo tồn tính enzym trong năng lượng chuyển

hóa. Năng lượng được phóng thích từ những
liên kết phosphoanhydride (ATP) được bảo tồn
1 phần từ việc hình thành liên kết ester
phosphat (Glucose 6-phosphat)
• Những hợp chất phosphat năng lượng cao (1,3diphosphoglycerat và phosphoenolpyruvate)
cho nhóm phosphat vào ADP tạo ra ATP


TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC CHẤT
TRUNG GIAN ĐƯỢC PHOSPHORYL HĨA
• Năng lượng tạo ra từ việc gắn gốc phosphat
vào vị trí đặc hiệu của enzym làm giảm năng
lượng tự do và tăng tính đặc hiệu của phản ứng
enzym
• Nhóm phosphat (ADP, ATP, chất trung gian
của quá trình đường phân) kết hợp với Mg2+
giúp gắn kết đặc hiệu với enzym tương ứng.
Hầu hết enzym của quá trình đường phân đều
cần Mg2+ để hoạt động


(1) PHOSPHORYL HĨA GLUCOSE

• Trong điều kiện tế bào, đây là phản ứng khơng thuận
nghịch
• Men xúc tác: hexokinase
• Kinase: chuyển nhóm phosphat, transferase
• Hexokinase có ở mọi loại tế bào
– Gan: Hexokinase IV hay glucokinase

(2) Chuyển glucose 6-phosphat
thành fructose 6-phosphat
• Men xúc tác:
phosphohexose
isomerase
(phosphoglucose
isomerase)
• Phản ứng đồng phân • Phản ứng phosphoryl hóa (3)
hóa này quan trọng cho cần nhóm carbonyl tại C-1
những phản ứng tiếp được chuyển thành nhóm
theo: sự tái sắp xếp
alcol
nhóm carbonyl và
• Phản ứng (4) cắt C-3 và C-4
hydroxyl ở C-1 và C2 cần nhóm carbonyl ở C-2


(3) Phosphoryl hóa F6P → F1,6DP
• Men xúc tác:
phosphofructokinase-1
(PFK-1)
• Phản ứng khơng thuận
nghịch ở điều kiện tế bào
• phosphofructokinase-1 là
enzym điều hịa, đóng vai
trị chính trong q trình
đường phân
• PFK-1 tăng khi lượng ATP
dự trữ tế bào giảm hoặc khi

ADP, AMP quá nhiều
• PFK-1 giảm khi tế bào
nhiều ATP hoặc acid béo


(4) Cắt Fructose 1,6-diphosphat

• Men xúc tác: fructose 1,6-diphosphat aldolase
• Phản ứng có năng lượng tự do cao theo chiều thuận
(tạo ra triose phosphat), nhưng trong tế bào, khi
nồng độ các chất tham gia thấp thì năng lượng tự
do cũng thấp và phản ứng có thể thuận nghịch


(5) Đồng phân hóa triose phosphat

•
•
•
•

Chỉ glyceraldehyd được tiếp tục thối hóa
Men xúc tác: triose phosphat isomerase
Cơ chế phản ứng tương tự phản ứng (2)
Đây là bước cuối cùng trong pha chuẩn bị
– Hexose → triose
– Tạo 2 phân tử glyceraldehye 3-phosphat

(6) Oxy hóa PGA thành 1,3diphosphoglycerat
• Men xúc tác: glyceraldehyd 3phosphat dehydrogenase
• Phản ứng tạo năng lượng đầu
tiên của quá trình đường phân
• Nhóm aldehyd bị oxy hóa với
acid phosphoric → acyl
phosphat
• Năng lượng tự do từ oxy hóa
gốc aldehyd được giữ lại
trong liên kết acyl phosphat
tại C1