Chuong II Sinh hóa động-SỰ BIẾN DƯỠNG GLUCID

TS. ĐỖ HIẾU LIÊM
CHƯƠNG II
SỰ BIẾN DƯỠNG GLUCID
(Metabolism of glucid)
1. ĐẠI CƯƠNG
2. SỰ ĐƯỜNG PHÂN EM
3. OXID HOÁ KHỬ PYRUVATE
4. CHU TRÌNH KREBS
5. SỰ TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI GLYCOGEN
6. SỰ TÂN TỔNG HỢP GLUCOSE
7. SỰ OXID HOÁ TRỰC TIẾP GLUCOSE
8. CHU TRÌNH CORI
9. HORMONE KIỂM SOÁT SỰ BIẾN DƯỠNG GLUCID
2
1. ĐẠI CƯƠNG
•
Glucid cung cấp 70-80% năng lượng cho cơ thể động vật
•
Glucose trong máu là nguồn nhiên liệu chính cho mọi
hoạt động sống, có nguồn gốc từ sự hấp thu ở đường tiêu
hóa, từ các tiền chất: glycogen, fructose, galactose hoặc
amino acid chuyển hóa ở gan (tiến trình tân sinh
glucose).
•
Hấp thu glucose: Hấp thu thụ động giản đơn và protein
GLUT (glucose transporter) ở màng tế bào.
•
Gan là cơ quan chính điều hòa hàm lượng glucose máu
•
Glucose được dự trữ ở gan và cơ dưới dạng glycogen ở
động vật tương tự như amidon ở thực vật (ở gan 3-6%) ở

cơ 0.5%).
3
4
Nguồn gốc
Enzyme
Cơ chất Sản phẩm
Nước bọt
Salivary α-amylase
(Ptyalin)
Tinh bột
Thủy phân LK α1:4
ở giữa. Sản phẩm
dextrins, maltotriose
và maltose
Tụy tạng
Pancreatic α-
amylase (Ptyalin)
Tinh bột
Thủy phân LK α1:4
ở giữa. Sản phẩm
dextrins, maltotriose
và maltose
Màng nhầy ruột non
Maltase
Maltose, maltotriose,
α-dextrins
Glucose
Lactase Lactose Glucose, galactose
Sucrase
Sucrose, maltose,

maltotriose
Glucose
α-Dextrinase
α-dextrins, maltose,
maltotriose
Glucose
Bảng 1. Các enzyme phân giải glucid (Sự tiêu hóa)
Bảng 2. Hàm lượng glucose máu ở một số loài động vật
Loài ĐV
Glucose máu
mg/dl mmol/liter
Chó 65-118 3.6-6.5
Ngựa 75-115 4.2-6.4
Bò sữa 45-75 2.5-4.2
Cừu 50-80 2.8-4.4
Dê 50-75 2.8-4.2
(1). Sự đường phân EM (Tiến trình đường phân EM)
(2). Oxid hoá khử carboxyl của pyruvate
(3). Chu trình Krebs
(4). Sự tổng hợp và phân giải glycogen
(5). Sự tân tổng hợp glucose
(6). Oxid hoá trực tiếp glucose – Chu trình HMP
5
2. SỰ ĐƯỜNG PHÂN EMBDENT MEYERHOFF
6
3.Phospho
Fructokinase
O
Glucose
Fructose-6P

O
7
CÁC PHẢN ỨNG ĐƯỜNG PHÂN EM
ADP
ADP
ATP
ATP
Pi
H
H
P
∼
Fructose-1,6 diP
O
P
∼
P
∼
2
Mg2+
1.Hexokinase
ATP
P
∼
P
∼
ADP
ATP
Phản ứng 1. Kích hoạt Glucose
O

Glucose-6P
P
∼
2.Phospho Glucose
Isomerase
Phản ứng 2. Đồng phânPhản ứng 3. Kích hoạt Fructose 6.PPhản ứng 4. Cắt đôi phân tử Fructose 1, 6 diP
4.ALDOLASE
Dihydroxy acetone-3P
CH2-O
H-C-OH
CH2-OH
P
∼
Glyceraldehide-3P
CHO
H- C-OH
CH2-O
Phản ứng 5. Đồng phân
5.Isomerase
Phản ứng 6. Oxid hóa khử
6.Glyceraldehyde dehydrogenase
NAD
+
NADH.H
+
1,3 Diphospho
Glycerate
O
C-O
H- C-OH

CH2-O
P
∼
P
∼
Phản ứng 7. Cắt nhóm phosphate cao năng
7.Phospho glycerate
kinase
COOH
H-C-OH
CH2-O
3.Phospho glycerate
Phản ứng 8. Chuyển nhóm phosphate
COOH
C-O
CH2
2 Phospho glycerate
8.Phospho
glyceromutase
H-
-OH
Phản ứng 9. Khử nước
Dehydratase
H2O
Phospho Enol
Pyruvate
COOH
C-O
CH2
P

∼
Phản ứng 10. Cắt nhóm phosphate cao năng
10.Pyruvate kinase
ADP
Pyruvate
(Enol)
COOH
C-OH
CH2
Pyruvate
(Ketone)
COOH
C O
CH3
P
∼
8
Phản ứng (Enzyme) Dạng năng lượng ATP
Giải phóng năng lượng khi oxid hoá 1 phân tử
glyceraldehyde 3P (hay ½ phân tử glucose)
Glyceraldehyde 3 P
dehydrogenase
NADH.H+ 3 ATP
Phosphoglycerate
kinase
ATP ATP
Pyruvate kinase ATP ATP
Sử dụng năng lượng
Hexokinase ATP ATP
Phosphofructokinase ATP ATP

- Năng lượng
9
Đường phân EM Lên men
Tế bào TBĐV TBVSV
Điều kiện môi trường
O2
Không O2
Không O2
Sản phẩm
Pyruvate
SPLM
Lactate
Nội dung phản ứng Hoàn toàn giống nhau
- Phân biệt đường phân EM và sự lên men đường
10
- Phản ứng biến đổi pyruvate
- Mục đích và ý nghĩa đường phân
•
Mở đầu tiến trình oxid hoá glucose hoàn toàn (CT Krebs)
•
Giải phóng năng lượng tích chứa trong glucose
•
Tế bào máu
PYRUVATE
LACTATE
ACETYL CoA
O2 O2
Lactate dehydrogenase
Phức hợp Pyruvate dehydrogenase (TPP)
NADH.H

+
NAD
+
NADH.H
+
NAD
+
CoASH
CO2
11
3. SỰ OXID HOÁ KHỬ CARBOXYL PYRUVATE
COOH
Phức hợp pyruvate dehydrogenase
Pyruvate decarboxylase (TPP)
Dihydrolipoyl transacetylase
Dihydrolipoyl dehydrogenase
NAD
+
NADH.H+
CoASH CO
2
O
H3C-C∼SCoA
AcetylCoA
-
Con đường oxid hoá hoàn toàn, giải phóng toàn bộ năng
lượng tự do trong cơ chất
-
Hệ thống enzyme trong dịch ty thể
-

Nguyên liệu: AcetylCoA và Oxaloacetate
4. CHU TRÌNH KREBS
O
H3C-C-
Pyruvate
12
-Nguyên liệu
POLYSACCHARIDE
TRIACYLGLYCEROL
PROTEIN
AMINO ACID
GLUCOSE
H3C-C-COOH
O
Pyruvate
HOOC-H2C-C-COOH
O
Oxaloacetate
H3C-C∼SCoA
O
Acetyl CoA
H3C-CH-
COOH
NH2
Alanine
FATTY ACID
GLYCEROL
HOOC-H2C-CH-COOH
NH2
Aspartate

13
CHU TRÌNH KREBS (CT. CITRATE, CT. TRICARBOXYLIC ACID)
14
NADH
.H+
- Các phản ứng trong chu trình Krebs
CoASH
CoASH
H2O
15
H2O
CoASH
H2O
O
H3C-C
AcetylCoA
O
C-COOH
CH2-COOH
Oxaloacetate
∼SCoA
1
Citrate synthetase
Cis aconitase
2
3
Cis aconitase
CH2-COOH
C-COOH
CH -COOH

Citrate
2
HO-
GTP
H2O
CH2-COOH
C-COOH
CH -COOH
Cis aconitate
CH2-COOH
CH-COOH
C -COOH
Isocitrate
H
O-
H
4
Isocitrate
dehydrogenase
NAD+
NADH.H+
CH2-COOH
CH
O C-COOH
Oxalosuccinate
-COOH
5
Isocitrate
dehydrogenase
CO2

CH2-COOH
CH2
O C
α Keto glutarate
-COOH
6
Phức hợp α Ketoglutarate
dehydrogenase
NAD+
NADH
.H+
CO2
CH2 -COOH
CH2 -CO
SuccinylCoA
∼SCoA
7
Succinate synthetase
GDP+Pi
CH -COOH
CH -COOH

Succinate
2
2
8
Succinate
dehydrogenase
FAD
FADH2

CH -COOH
CH -COOH

Fumarate
Hydratase
9
H2O
C -COOH
CH2 -COOH

Malate
H
O-
H
10
Malate
dehydrogenase
NAD+
O= C -COOH
CH2-COOH

Oxaloacetate
16
-Năng lượng: Oxid hoá 1 phân tử acetylCoA
Phản ứng - Enzyme Dạng năng lượng ATP
Isocitrate dehydrogenase NADH.H+ 3 ATP
α-ketoglutarate dehydrogenase NADH.H+ 3 ATP
SuccinylCoA synthetase GTP ATP
Succinate dehydrogenase FADH2 2 ATP
Malate dehydrogenase NADH.H+ 3 ATP

Tổng cộng 12 ATP
- Ý nghĩa:
“Chu trình biến dưỡng trung tâm của động vật”

Biến dưỡng năng lượng

Trao đổi chất
-Mối quan hệ:
Đường phân EM, β oxid hoá acid béo, chuỗi hô hấp.
17
18
5. SỰ TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI GLYCOGEN
19
O
HOH2C
H
O
H
H
OH
OH
HO
H
H
OH
P-OH
O
Glucose-1-P
UDPG
pyrophosphorylase

UTP PPi
5.1. Sự tổng hợp glycogen (glycogenesis)
Nguyên liệu
20
G
UDP
UDP-Glucose
GLYCOGEN
Glycogensynthetase
(Glucosyl transferase 1→4)
G
G
G
G
G
G
G
Cấu tử 6
7
Amylo 1,4→1,6 glucosidase
1,4
G
G
G
G
1,6
•
Nguyên liệu: UDPG
•
Enzyme tổng hợp glycogen

- UDPG pyrophosphorylase
- Glycogen synthetase
(Glucosyl transferase 1-4)
- Amylo-1,4 → 1,6 transglucosidase
21
5.2. Sự phân giải glycogen (glycolysis)
•
Enzyme phân giải glycogen
- Phosphorylase (cắt 1,4)
- Glucan -1,6 → 1,4 transferase (4 ct)
-
Amylo-1,6 glucosidase
•
Sản phẩm glucose 1P
1,6
1,4
Phosphorylase
(cắt liên kết 1,4)
O-P
Glucose-1-P
Glucan 1,6 → 1,4 transferase
Amylo 1,6 glucosidase
22
Cơ
MÁU
Gan
Sản phẩm của glycogenolysis là Glucose-1-P
Gan
GLUCOSE-1-P GLUCOSE-6-P GLUCOSE
Phosphoglucomutase

Glucose 6 phosphatase
H2
O
Pi
Cơ
Glucose
Glucose
Glucose
Glycogen
Glucose 6P
LactateLactate
ADP+GDP+Pi
ATP+GTP
CHU TRÌNH CORI
1
ADP+Pi
ATP
2
2
Glycogenolysis
Glycolysis EM
Gluconeogenesis
Glucose 6P
Glycogenesis
23
6. SỰ OXID HOÁ TRỰC
TIẾP GLUCOSE
- HMP (hexose
monophosphate shunt)
-

Các mô bào: não,
gan, mô mỡ, nhũ
tuyến, dịch hoàn và
buồng trứng
-
Vi sinh vật
24
Pyruvate
Aspartate
KREBS
Pyruvate
AcetylCoA
Oxaloacetate
Citrate
α-Ketoglutarate
CoASH
Malate
P.E.P
Lactate
GLUCOSE
2 Phosphoglycerate
3 Phosphoglycerate 1,3 Diphosphoglycerate
Glyceraldehyde 3 P
Fructose 1,6 diPFructose 6 PGlucose 6 P
H2OPi
NADH.H+
NAD+
Lactate
dehydrogenase
CH3

H C-OH
COOH
CH3
C=O
COOH
Oxaloacetate
COOH
CH2
C=O
COOH
COOH
CH2
H C-OH
COOH
CH2
C-O-P
COOH
Malate
Mitochondria
Cytosol
GTP
GDP
+CO
2
NAD+
NADH.H+
2
1
2
PEP carboxykinase

1
Malate dehydrogenase
Glutamate
7. TIẾN TRÌNH TÂN SINH GLUCOSE (Gluconeogenesis)
25