(Metabolism of glucid) CHƯƠNG II SỰ BIẾN DƯỠNG GLUCID (Metabolism of glucid) TS. ĐỖ HIẾU LIÊM

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

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%).

Bảng 1. Các enzyme phân giải glucid (Sự tiêu hóa) 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) Màng nhầy ruột non Maltase Maltose, maltotriose, α-dextrins Glucose Lactase Lactose Glucose, galactose Sucrase Sucrose, maltose, maltotriose α-Dextrinase α-dextrins, maltose, maltotriose

Sự hấp thu glucose (Đồng hành giữa Na+ và glucose)

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

2. SỰ ĐƯỜNG PHÂN EMBDENT MEYERHOFF

   2        CÁC PHẢN ỨNG ĐƯỜNG PHÂN EM Phản ứng 4. Cắt đôi phân tử Fructose 1, 6 diP Phản ứng 1. Kích hoạt Glucose Phản ứng 3. Kích hoạt Fructose 6.P Phản ứng 9. Khử nước Phản ứng 7. Cắt nhóm phosphate cao năng Phản ứng 6. Oxid hóa khử Phản ứng 10. Cắt nhóm phosphate cao năng Phản ứng 8. Chuyển nhóm phosphate Phản ứng 2. Đồng phân Phản ứng 5. Đồng phân ADP ATP Pi O Glucose-6P P  O Glucose H ATP ADP Pyruvate (Enol) COOH C-OH CH2 Glyceraldehide-3P CHO H- C-OH CH2-O Phospho Enol Pyruvate COOH C-O CH2 1,3 Diphospho Glycerate O C-O H- C-OH CH2-O P  6.Glyceraldehyde dehydrogenase P  10.Pyruvate kinase P  2 Mg2+ 1.Hexokinase P  5.Isomerase Dihydroxy acetone-3P CH2-O H-C-OH CH2-OH P  NAD+ NADH.H+ 4.ALDOLASE Dehydratase ADP 2.Phospho Glucose Isomerase H2O 7.Phospho glycerate kinase Fructose-1,6 diP O P  Fructose-6P O P  ATP ADP ATP Pyruvate (Ketone) COOH C O CH3 COOH C-O CH2 2 Phospho glycerate COOH H-C-OH CH2-O 3.Phospho glycerate 3.Phospho Fructokinase H- P  8.Phospho glyceromutase H -OH P 

Glyceraldehyde 3 P dehydrogenase Phosphoglycerate kinase - Năng lượng 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 Pyruvate kinase Sử dụng năng lượng Hexokinase Phosphofructokinase

- Phân biệt đường phân EM và sự lên men đường Tế bào TBĐV TBVSV Điều kiện môi trường O2 Không O2 Sản phẩm Pyruvate SPLM Lactate Nội dung phản ứng Hoàn toàn giống nhau

Lactate dehydrogenase Phức hợp Pyruvate dehydrogenase (TPP) - 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 - Phản ứng biến đổi pyruvate O2 O2 NAD+ NADH.H+ NAD+ NADH.H+ LACTATE PYRUVATE ACETYL CoA Lactate dehydrogenase CoASH CO2 Phức hợp Pyruvate dehydrogenase (TPP)

3. SỰ OXID HOÁ KHỬ CARBOXYL PYRUVATE NAD+ NADH.H+ O H3C-C- Pyruvate O H3C-CSCoA AcetylCoA COO H CoAS H CO2 Phức hợp pyruvate dehydrogenase Pyruvate decarboxylase (TPP) Dihydrolipoyl transacetylase Dihydrolipoyl dehydrogenase 4. CHU TRÌNH KREBS 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

-Nguyên liệu POLYSACCHARIDE PROTEIN GLUCOSE TRIACYLGLYCEROL AMINO ACID FATTY ACID GLYCEROL H3C-C-COOH O Pyruvate H3C-CH-COOH NH2 Alanine HOOC-H2C-C-COOH O Oxaloacetate H3C-CSCoA O Acetyl CoA HOOC-H2C-CH-COOH NH2 Aspartate

CHU TRÌNH KREBS (CT. CITRATE, CT. TRICARBOXYLIC ACID)

- Các phản ứng trong chu trình Krebs H2O CoASH O H3C-C AcetylCoA H2O CO2 CH2-COOH CH O C-COOH Oxalosuccinate CH2-COOH C-COOH CH -COOH Citrate CH2-COOH CH2 O C α Keto glutarate 5 Isocitrate dehydrogenase Hydratase 9 CH -COOH Fumarate SCoA 1 Citrate synthetase C -COOH CH2 -COOH Malate H O- H -COOH HO- -COOH 2 O C-COOH CH2-COOH Oxaloacetate FADH2 CoASH NAD+ NAD+ NADH.H+ 8 Succinate dehydrogenase 4 Isocitrate dehydrogenase 6 Phức hợp α Ketoglutarate dehydrogenase Cis aconitase 2 10 Malate dehydrogenase H2O NAD+ CO2 NADH .H+ NADH .H+ FAD GTP GDP+Pi H2O CH2-COOH CH-COOH C -COOH Isocitrate 3 Cis aconitase CH2-COOH C-COOH CH -COOH Cis aconitate CH -COOH Succinate O= C -COOH CH2-COOH Oxaloacetate CH2 -COOH CH2 -CO SuccinylCoA 2 7 Succinate synthetase SCoA 2 H O- H CoASH H2O

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

5. SỰ TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI GLYCOGEN

UDPG pyrophosphorylase 5.1. Sự tổng hợp glycogen (glycogenesis) Nguyên liệu O HOH2C H OH HO UDPG pyrophosphorylase OH P-OH O UTP PPi Glucose-1-P

(Glucosyl transferase 14) UDP-Glucose Nguyên liệu: UDPG Enzyme tổng hợp glycogen - UDPG pyrophosphorylase - Glycogen synthetase (Glucosyl transferase 1-4) - Amylo-1,4 → 1,6 transglucosidase G UDP G Glycogensynthetase (Glucosyl transferase 14) Amylo 1,41,6 glucosidase 7 1,4 1,6 GLYCOGEN G G G G G G G Cấu tử 6

5.2. Sự phân giải glycogen (glycolysis) Glucan 1,6  1,4 transferase 1,6 Amylo 1,6 glucosidase 1,4 Phosphorylase (cắt liên kết 1,4) Enzyme phân giải glycogen - Phosphorylase (cắt 1,4) - Glucan -1,6 → 1,4 transferase (4 ct) Amylo-1,6 glucosidase Sản phẩm glucose 1P O-P Glucose-1-P

Sản phẩm của glycogenolysis là Glucose-1-P Gan Phosphoglucomutase Glucose 6 phosphatase GLUCOSE-1-P GLUCOSE-6-P GLUCOSE H2O Pi Cơ CHU TRÌNH CORI MÁU Gan Cơ Glycogenesis Glucose Glucose Glucose Glycogen 1 Glucose 6P Glycogenolysis 2 ADP+GDP+Pi ATP+GTP Glucose 6P ADP+Pi ATP 2 Gluconeogenesis Glycolysis EM Lactate Lactate

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

7. TIẾN TRÌNH TÂN SINH GLUCOSE (Gluconeogenesis) Lactate dehydrogenase 2 Phosphoglycerate 3 Phosphoglycerate 1,3 Diphosphoglycerate Glyceraldehyde 3 P Fructose 1,6 diP Fructose 6 P Glucose 6 P H2O Pi Cytosol GDP+CO2 NADH.H+ 1 2 NAD+ GTP NAD+ COOH CH2 H C-OH COOH CH2 C=O CH2 C-O-P COOH NADH.H+ P.E.P CH3 C=O COOH CH3 H C-OH COOH Lactate dehydrogenase Pyruvate Lactate Malate Oxaloacetate Pyruvate AcetylCoA Oxaloacetate Citrate α-Ketoglutarate CoASH Mitochondria Aspartate KREBS 1 Malate dehydrogenase 2 PEP carboxykinase Malate Glutamate

8. HORMONE KIỂM SOÁT SỰ BIẾN DƯỠNG GLUCID GLUCOSE MÁU TĂNG Các tiến trình oxid hóa glucose Tiến trình tổng hợp glycogen Tiến trình tổng hợp triacylglycerol Tiến trình tổng hợp amino acid và protein ..... GLUCOSE MÁU GIẢM Phân giải glycogen Phân giải triacylglycerol Phân giải protein và amino acid Tiến trình tân tổng hợp glucose ..... INSULIN Nguồn gốc: Tế bào β đảo Langherhans tuyến tụy Tác động sinh học làm giảm lượng glucose máu: Kích thích các tiến trình sử dụng glucose Tăng đường phân EM, chu trình Krebs Tăng tổng hợp glycogen Tăng tổng hợp triacylglycerol Tăng tổng hợp amino acid, protein

Nguồn gốc: Tế bào α đảo Langherhans tuyến tụy GLUCAGON Nguồn gốc: Tế bào α đảo Langherhans tuyến tụy Tác động sinh học làm tăng lượng glucose máu: Ức chế các tiến trình sử dụng glucose Tăng phân giải glycogen EPINEPHRINE Nguồn gốc: Vùng tủy tuyến thượng thận Tác động sinh học làm tăng lượng glucose máu: Ức chế các tiến trình sử dụng glucose Tăng phân giải glycogen GLUCOCORTICOID Nguồn gốc: Vùng vỏ tuyến thượng thận Tác động sinh học làm tăng lượng glucose máu: Ức chế các tiến trình sử dụng glucose Tăng tổng hợp glucose từ lactate, glycerol, acid béo, amino acid...