LÝ THUYẾT HÓA SINH Y HỌC ÔN TẬP

MỤC LỤC Bài 1: HÓA HỌC GLUCID Bài 2: HÓA HỌC PROTID Bài 3: HÓA HỌC LIPID Bài 4: HÓA HỌC HEMOGLOBIN Bài 5: HÓA HỌC NUCLEOTIDE VÀ ACID NUCLEIC Bài 6: ĐẠI CƯƠNG VỀ XÚC TÁC SINH HỌC Bài 7: CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SINH HỌC Bài 8: CHUYỂN HÓA GLUCID Bài 9: CHUYỂN HÓA PROTID Bài 10: CHUYỂN HÓA LIPID Bài 11: CHUYỂN HÓA HEMOGLOBIN Bài 12: CHUYỂN HÓA ACID NUCLEIC Bài 13: QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI DNA VÀ SAO MÃ RNA Bài 13: SỰ NHÂN ĐÔI DNA VÀ SAO MÃ RNA (Bài giảng) Bài 14: SINH TỔNG HỢP PROTEIN Bài 15: ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Bài 1: HÓA HỌC GLUCID I. ĐẠI CƯƠNG 1.1. Định nghĩa: Là những chất hữu cơ có bản chất là monosaccharide (MS) hay khi thủy phân cho ra MS vàhoặc dẫn xuất của MS. 1.2. Vai trò: Quan trọng trong cấu tạo và chuyển hóa: Thực vật (TV) Động vật (ĐV) + Chiếm 80 90% trọng lượng khô. + Dự trữ ở dạng tinh bột. + Sử dụng để tổng hợp cellulose. + Chiếm khoảng 2% trọng lượng khô. + Phần lớn nguồn glucid sử dụng từ TV. + Còn lại từ glycerol (lipid) và acid amin. Glucose là glucid quan trọng nhất vì: + Phần lớn carbohydrate được hấp thu vào máu ĐV là glucose. + Các đường khác khi đến gan sẽ được chuyển thành glucose. + Là nguồn cung cấp năng lượng (NL) chính (ở ĐV có vú). + Nguyên liệu để tổng hợp glycogen (NL dự trữ). + Tạo ribose và deoxyribose của acid nucleic. + Tạo hình, tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất như lactose (kết hợp với galactose), glycolipid, glycoPr, proteoglycan,… 1.3. Phân loại: Có 3 nhóm chính: Monosaccharide (MS) Oligosaccharide Polysaccharide (PS) + Bản chất là polyhydroxyl aldehyd hay polyhydroxyl ceton. + Không thể bị thủy phân. + Ở ĐV có vú, nguồn NL chủ yếu là Dglucose. + Gồm từ 210 MS. + Nối nhau bằng liên kết glycosid. + Quan trọng là các disaccharid (DS). + Gồm >10 MS. + Nối nhau bằng liên kết glycosid theo mạch thẳng hoặc mạch nhánh. + Chia thành PS thuần và PS tạp. + PS thuần trong tự nhiên có tinh bột và cellulose, là dẫn xuất của Dglucose. II. MONOSACCHARIDE: 2.1. Định nghĩa Danh pháp: Định nghĩa: CTTQ là (CH2O)n (n ≥ 3). Có 1 C mang nhóm carbonyl (aldehyd hoặc ceton), còn lại đều mang nhóm alcol. Danh pháp: Tiếp đầu ngữ nhóm chức carbonyl + tiếp đầu ngữ chỉ số đơn phân + ose MS mang nhóm chức aldehyd có tiếp đầu ngữ là aldo, còn MS mang nhóm chức ceton có tiếp đầu ngữ là ceto. . Tiếp đầu ngữ chỉ số C: tri, tetr, pent, hex, hep,… VD: Aldose đơn giản nhất (3C) là glyceraldehyd (aldotriose). Cetose đơn giản nhất (3C) là dihydroxy aceton (cetotriose). Ký hiệu đồng phân (D hoặc L, α hoặc β) + tên riêng MS (+đồng phân vòng pyran hoặc furan) VD: Dglucose là tên đồng phân D của một aldohexose mạch thẳng. Dfructose là tên đồng phân D của một cetohexose mạch thẳng. βDglucopyranose là tên đồng phân βD của một aldohexose mạch vòng 6 cạnh. 2.2. Công thức: 2.2.1. Công thức thẳng: 2.2.2. Công thức vòng (dạng cầu oxy): Các MS từ 5C trở lên sẽ có cấu tạo vòng (cầu oxy), gồm 2 loại vòng là vòng 5 cạnh (furan) và vòng 6 cạnh (pyran). Cầu oxy được hình thành do phản ứng giữa OH của nhóm alcol và OH của nhóm chức. + Dạng vòng của aldose là bán acetal vòng nội, OH ở C1 gọi là OH bán acetal. + Dạng vòng của cetose là bán cetal vòng nội, OH ở C2 gọi là OH bán cetal. => C1 của aldose và C2 của cetose thành C bất đối xứng (C ) => Có đồng phân α và β => Đồng phân quang học tăng gấp đôi. Theo hệ chiếu Fischer: Theo công thức quy chiếu Haworth: Biểu diễn dạng cầu oxy của MS trong mặt phẳng không gian. Quy ước đồng phân trong phân tử glucopyranose (vòng 6 cạnh) với mặt phẳng vòng lục giác là mặt phẳng tham chiếu như sau: Chức alcol bậc nhất (C6) Nhóm OH bán acetal (C1) Trên mặt phẳng Đồng phân loại D Đồng phân loại β (cùng chiều với C6) Dưới mặt phẳng Đồng phân loại L Đồng phân loại α (ngược chiều với C6

MỤC LỤC Bài 1: HÓA HỌC GLUCID

Bài 2: HÓA HỌC PROTID

Bài 3: HÓA HỌC LIPID

Bài 4: HÓA HỌC HEMOGLOBIN

Bài 5: HÓA HỌC NUCLEOTIDE VÀ ACID NUCLEIC

Bài 6: ĐẠI CƯƠNG VỀ XÚC TÁC SINH HỌC

Bài 7: CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

Bài 8: CHUYỂN HÓA GLUCID

Bài 9: CHUYỂN HÓA PROTID

Bài 10: CHUYỂN HÓA LIPID

Bài 11: CHUYỂN HÓA HEMOGLOBIN

Bài 12: CHUYỂN HÓA ACID NUCLEIC

Bài 13: QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI DNA VÀ SAO MÃ RNA Bài 13: SỰ NHÂN ĐÔI DNA VÀ SAO MÃ RNA (Bài giảng) Bài 14: SINH TỔNG HỢP PROTEIN

Bài 15: ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN

Bài 1: HÓA HỌC GLUCID

+ Còn lại từ glycerol (lipid) và acid amin

- Glucose là glucid quan trọng nhất vì:

+ Phần lớn carbohydrate được hấp thu vào máu ĐV là glucose

+ Các đường khác khi đến gan sẽ được chuyển thành glucose

+ Là nguồn cung cấp năng lượng (NL) chính (ở ĐV có vú)

+ Nguyên liệu để tổng hợp glycogen (NL dự trữ)

+ Tạo ribose và deoxyribose của acid nucleic

+ Tạo hình, tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất nhưlactose (kết hợp với galactose), glycolipid, glycoPr, proteoglycan,…

và cellulose, là dẫn xuất của glucose

Tiếp đầu ngữ nhóm chức carbonyl + tiếp đầu ngữ chỉ số đơn phân + ose

- MS mang nhóm chức aldehyd có tiếp đầu ngữ là aldo-, còn MS mang nhóm chức ceton có

tiếp đầu ngữ là ceto-

- Tiếp đầu ngữ chỉ số C: tri-, tetr-, pent-, hex-, hep-,…

VD: Aldose đơn giản nhất (3C) là glyceraldehyd (aldotriose)

Cetose đơn giản nhất (3C) là dihydroxy aceton (cetotriose)

Ký hiệu đồng phân (D- hoặc L-, α- hoặc β-) + tên riêng MS (+đồng phân vòng pyran- hoặc furan-)

VD: D-glucose là tên đồng phân D của một aldohexose mạch thẳng

D-fructose là tên đồng phân D của một cetohexose mạch thẳng

β-D-glucopyranose là tên đồng phân β-D- của một aldohexose mạch vòng 6 cạnh

- Các MS từ 5C trở lên sẽ có cấu tạo vòng (cầu oxy), gồm 2 loại vòng là vòng 5 cạnh (furan) và

vòng 6 cạnh (pyran)

- Cầu oxy được hình thành do phản ứng giữa -OH của nhóm alcol và -OH của nhóm chức + Dạng vòng của aldose là bán acetal vòng nội,-OH ở C1 gọi là -OH bán acetal

+ Dạng vòng của cetose là bán cetal vòng nội,-OH ở C2 gọi là -OH bán cetal

=> C1 của aldose và C2 của cetose thành C bất đối xứng (C*) => Có đồng phân α và β => Đồng phân quang học tăng gấp đôi

Theo hệ chiếu Fischer:

Theo công thức quy chiếu Haworth:

- Biểu diễn dạng cầu oxy của MS trong mặt phẳng không gian

- Quy ước đồng phân trong phân tử glucopyranose(vòng 6 cạnh) với mặt phẳng vòng lục giác

là mặt phẳng tham chiếu như sau:

Chức alcol bậc nhất (C6) Nhóm -OH bán acetal (C1) Trên mặt phẳng Đồng phân loại D- Đồng phân loại β- (cùng chiều với C6)

Dưới mặt phẳng Đồng phân loại L- Đồng phân loại α- (ngược chiều với C6)

2.3 Đồng phân:

2.3.1 Đồng phân hóa học:

VD: Cùng 1 công thức C6H12O6:

+ MS mang nhóm chức aldehyd là glucose

+ MS mang nhóm chức ceton là fructose

- Đồng phân pyran và furan là đồng phân hóa học của công

thức vòng, 99% glucose ở dạng pyranose và 99% fructose ở

dạng furanose khi hòa tan trong dung dịch

2.3.2 Đồng phân quang học:

- Mọi MS đều có C bất đối xứng (C*) => có khả năng quang

hoạt và đồng phân quang học

Ký hiệu: (+): Quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang phải

(-): Quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái

+ Nếu nhóm -OH của C5 ở bên phải sườn C: Đồng phân loại D-

+ Nếu nhóm -OH của C5 ở bên trái sườn C: Đồng phân loại L-

- Nếu phân tử glucose ở mạch vòng: Như quy ước Haworth

- Đồng phân MS có khả năng làm quay mặt phẳng

ánh sáng phân cực sang phải hay trái khi trong dung

dịch

- Góc quay này có tính đặc hiệu và được xác định bằng phân cực kế

2.4.2 Hiện tượng chuyển quay:

- Là hiện tượng thay đổi góc phân cực giữa các dạng đồng phân quang học

- MS có hiện tượng chuyển quay (khi hòa tan trong dung dịch) đến khi đạt cân bằng động giữa các dạng đồng phân

- Các MS dễ tan trong nước, có vị ngọt

- Các MS (trừ dihyroxy aceton) đều có tính quang hoạt, ứng dụng để định lượng MS bằng phân cực kế

2.5.2 Tác dụng với acid vô cơ mạnh:

- MS tương đối bền với acid vô cơ loãng, nhưng với

acid vô cơ mạnh (HCl đặc, H2SO4 đặc), MS sẽ bị khử

nước => furfural hoặc dẫn xuất của furfural

- Furfural/Dẫn xuất furfural sẽ kết hợp với những chất

có nhân phenol => phức chất có màu

- Phản ứng này có tính đặc hiệu, được sử dụng để

VD: Điều chế sorbitol từ việc phản ứng cộng hydro

của glucose hoặc fructose (xúc tác Ni, t0)

2.5.4 Phản ứng oxy hóa:

- Xét 1 MS trong phản ứng oxy hóa:

+ Nếu oxy hóa ở chức alcol bậc I => Tạo dẫn xuất

acid uronic (VD: glucose -> acid glucuronic)

+ Nếu oxy hóa ở chức aldehyd hoặc ceton =>

Tạo dẫn xuất acid aldonic (VD: glucose -> acid

gluconic)

- Khi MS tác dụng với muối KL nặng (Cu2+,

Hg2+,…) sẽ bị oxy hóa thành acid, đồng thời giải

phóng kim loại tự do hoặc oxit kim loại có mức oxy hóa thấp hơn => Dùng để định tính và định lượng glucose hay MS (thuốc thử Fehling)

2.5.5 Phản ứng tạo liên kết glycoside:

- Trong cơ thể người có 2 loại liên kết

-OH bán acetal/cetal của MS kết hợp với -NH2

của 1 chất khác (R-NH2, thường là acid amin

hoặc polypeptide chuỗi ngắn)

Ví dụ: N-glycosid: Nucleoside

O-glycosid: Thường gặp ở TV, các thuốc glycoside trợ tim (digitalin, ouabain,…)

- Liên kết glycoside là liên kết nối các MS lại với nhau => Tạo DS và PS

2.6.1 Dẫn xuất amin (osamin):

- Do sự thay thế -OH của C2 bằng nhóm -NH2

- Các osamin có thể được acetyl hóa

VD: Glucosamin, galactosamin, acid muranic, acid neuramic,…

2.6.2 Dẫn xuất alcol:

- Nhóm carbonyl của MS có thể bị khử thành chức alcol

VD: D-glucose -> Sorbitol

D-glyceraldehyde -> Glycerol

2.6.3 Dẫn xuất acid: Có 3 loại:

Acid aldonic: Do sự oxy hóa chức aldehyd (acid gluconic)

Acid aldaric: Do sự oxy hóa chức aldehyd và alcol bậc I (acid

+ Tham gia cơ chế liên hợp bilirubin tại gan.

+ Thành phần cấu tạo PS tạp

Este phosphat:

+ Sản phẩm chuyển hóa trung gian

+ Dạng hoạt hóa của cơ chất trong quá trình chuyển hóa glucid

Osamin: Tham gia cấu tạo nhiều PS tạp

Acid sialic: Thành phần cấu tạo PS màng tế bào ĐV

2.7 Các họ MS:

2.7.1 Triose: Gồm D-glycerylaldehyd và dihydroxyl aceton

2.7.2 Pentose: Gồm 2 pentose quan trọng:

- Ribose tham gia cấu tạo acid ribonucleic (ARN)

- Deoxyribose tham gia cấu tạo acid deoxyribonucleic (ADN)

- Ngoài ra còn 1 số MS khác như:

+ D-ribulose (Cetose): Có từ các quá trình chuyển hóa; là chất chuyển hóa trung gian của conđường pentose phosphat

+ D-arabinose (Aldose): Có từ nhựa cây cherry, mận, ; là thành phần của glycoPr

+ D-xylose (Aldose): Có từ proteoglycan, glycosaminoglycan; là thành phần của glycoPr

Thành phần cấu tạo nhiều glucid quan trọng

Đường của cơ thể

Đường trong máu và nguồn NL chính của mô

Có thể được biến đổi thành glucose nhờ gan

Tạo lactose, thành phần của glycolipid và glycoPr

- Liên kết O-glycosid được hình thành từ sự loại

nước của 2 nhóm -OH của 2 MS kế cận nhau:

+ Nếu cả 2 nhóm -OH bán acetal của 2 MS đều

tham gia tạo liên kết => Không còn tính khử

(Saccarose, còn gọi là sucrose)

+ Nếu -OH của MS thứ hai tham gia tạo liên kết là -OH alcol => Còn tính khử (Maltose, lactose)

- Các DS quan trọng thường gặp là maltose, lactose và saccharose

3.2 Maltose:

- Có nhiều trong ngũ cốc, men bia, kẹo mạch

nha,…

- Hình thành bởi:

+ Phân tử α-D-glucopyranose kết hợp với phân tử

β-D-glucopyranose bằng liên kết α-1,4-glycoside

+ Sản phẩm thủy phân dở dang của tinh bột (2

phân tử α-D-glucopyranose)

- Có tính khử

3.3 Lactose (đường sữa):

- Có nhiều trong sữa

- Hình thành từ phân tử D-glucopyranose (có thể

là α- hoặc β-) kết hợp với phân tử

β-D-galactopyranose bằng liên kết β-1,4-glycoside

(hoặc β-1,4-galactoside)

- Trong dung dịch kiềm, xảy ra phản ứng đồng

phân hóa tạo lactulose

- Có tính khử

3.4 Saccharose (đường mía):

- Có nhiều trong mía, củ cải đường

- Khi thủy phân PS bằng acid và nhiệt độ hay enzyme sẽ cho ra MS hoặc dẫn xuất của MS

- D-glucose là chất thường gặp nhất trong thành phần của PS

- PS có thể chia theo 2 cách sau:

+ Theo cấu trúc:PS thuần (1 loại MS) và PS tạp (nhiều loại MS)

+ Theo chức năng:PS dự trữ (cung cấp NL) và PS cấu tạo (tạo nên bào quan tế bào)

4.2 PS thuần:

4.2.1 Tinh bột:

- Là glucid dự trữ của TV và là thức ăn glucid chính của người

- Có trong các loại hạt ngũ cốc (lúa, ngô,…) và các loại củ (khoai tây, khoai lang,…)

- Không tan trong nước lạnh,đun nóng tạo thành dung dịch hồ tinh bột có dạng keo

- Cho màu xanh tím khi phản ứng với iod

- Cấu tạo bởi 2 loại cấu trúc amylose (15-25%) và amylopectin (75-85%)

Amylose:

- Không tan trong nước (cho dung dịch giả là cấu

trúc xoắn ốc khoảng 6 glucose/chu kỳ xoắn của

amylose)

- Cho màu xanh với iod

- Gồm các phân tử α-D-glucose nối với nhau

bằng liên kết α-1,4-glycoside

Amylopectin:

- Không tan trong nước (tạo tinh keo cho hồ tinh

bột)

- Cho màu tím với iod

- Gồm các phân tử α-D-glucose nối với nhau

bằng liên kết α-1,4-glycoside (thẳng) và liên kết

α-1,6-glycoside (nhánh)

Phản ứng màu với iod:

- Tinh bột bị thủy phân tạo thành sản phẩm trung gian, gọi là dextrin

Hồ tinh bột -> Amylodextrin -> Erythrodextrin -> Acrodextrin -> Maltose -> Glucose

- Trong các sản phẩm trên, maltose và glucosekhông còncho phản ứng màu với iod

4.2.2 Glycogen:

- Glucid dự trữ chính của người và ĐV, có nhiều trong

gan và cơ

- Nguồn cung cấp NL chính cho cơ thể

- Cho màu đỏ nâu khi phản ứng với iod

- Cấu tạo giống với amylopectin với phân nhánh ngắn

hơn (8 - 12 phân tử glucose) và phức tạp hơn

- Kết cấu phân nhánh hình cầu, đường kính phân tử 21

- Dưới tác dụng acid loãng, cellulose thủy phân hoàn toàn cho glucose, không hoàn toàn cho đường đôi là cellobiose.

- Không có vai trò dinh dưỡng trong cơ thể người vì không có enzyme thủy phân liên kết glycoside

β-1,4 Giúp dễ tiêu hóa thức ăn hơn do kích thích nhu động ruột

- Ở ĐV ăn cỏ, nhai lại, có các sinh vật trong ống tiêu hóa sản xuất enzyme thủy phân cellulose

4.2.4 Một số PS thuần khác:

Dextran:

- Là PS thuần gồm các phân tử α-D-glucose

- Có mạch nhánh, sườn chính cấu tạo bởi những phân tử

glucose nối nhau bằng liên kết α-1,6- và α-1,3-glycoside

- Có độ nhớt cao, được dùng làm chất thay thế huyết tương

trong sốc giảm thể tích, phỏng

Inulin:

- Được xem là PS thuần của fructose

- Gồm khoảng 35 phân tử fructose nối nhau bằng liên kết

β-1,2-glycosid

- Thường tận cùng bởi 1 phân tử glucose

- Là carbohydrate dự trữ ở một số TV như hành, tỏi, chuối,…

- Được lọc trực tiếp qua màng lọc cầu thận,không bị tái hấp

thu ở ống thận => Đo tỷ lệ lọc cầu thận in vitro, tiêu chuẩn

vàng đánh giá chức năng lọc cầu thận

Chitin:

- PS thuần của N-acetyl-β-D-glucosamin

- Cấu trúc giống cellulose, trừ nhóm -OH ở C2 thay bằng

- Là những phân tử lớn, cấu trúc phức tạp, đóng vai trò quan trọng

- Thành phần gồm nhiều loại MS và dẫn xuất của MS

- Gồm proteoglycan, glycoPr, peptidoglycan

- Đóng vai trò quan trọng trong cấu tạo ĐV có xương sống

- Một số chất quan trọng:

Chondroitin sulfat:

- Có nhiều trong sụn, các mô liên kết, mô bảo

vệ và mô nâng đỡ như da, gân, van tim, thành

động mạch,…

- Vai trò hiện nay vẫn đang còn được nghiên

cứu

Acid hyaluronic:

- Rất tan trong nước, có nhiều trong hoạt dịch

của khớp, dịch thủy tinh thể

- Có độ nhớt giúp khớp xương chuyển động dễ

dàng,tăng độ nhớt trong dịch thủy tinh thể

Heparin:

- Có nhiều trong máu

- Là chất chống đông máu trong tự nhiên, có

mặt ở các mô, tế bào mast của mạch máu và tế

bào nội mô

- Được sản xuất ở gan

- Kết hợp với antiprothrombin II trong máu và

ức chế enzyme tham gia tạo cục máu đông

- Thành phần glucid thường là dẫn xuất của MS

- Đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng:

+ Tham gia cấu tạo mô, màng tế bào

+ Thành phần các dịch nhầy, dịch sinh lý như nước tiểu,

nước bọt, máu,…

+ Bản chất của hormone (TSH, LH, FSH,…), kháng thể, bổ

thể

+ Kháng nguyên nhóm máu A, B, O trên màng HC

+ Tác nhân nhận biết trên bề mặt tế bào

4.3.4 PS lớp màng tế bào VK (peptidoglycan):

- Cấu trúc hóa học gồm những chuỗi PS với đơn vị cấu tạo là N-acetylglucosamin (GlcNAc) và

acid N-acetylmuramic (MurNAc) gắn với nhau bằng liên kết β-1,4-glycoside

- MurNAc sau đó gắn với 1 chuỗi peptide ngắn từ 3-5 acid amin

- Ở VK Gram (-), lớp peptidoglycan mỏng hơn rất nhiều so với VK Gram (+) => Sự khác nhau về phương pháp nhuộm và độ nhạy kháng sinh

Ứng dụng:

- Kháng sinh (như penicillin) ức chế quá trình tạo

peptidoglycan => Ngăn chặn con đường tổng hợp

glucid ở VK

- Lysozyme xúc tác thủy phân liên kết glycosid giữa

GlcNAc và MurNAc => Tan rã lớp peptidoglycan của VK

4.3.5 Glycolipid:

- Là những chuỗi PS được gắn với các phân tử lipid

- Là PS tạp trên bề mặt màng tế bào

V CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ:

Câu 1 Chất nào không phải là MS?

Câu 4 Chọn câu đúng về dextran:

A Phân bố nhiều trong giới sinh vật, cấu tạo

Câu 5 Disaccharide có tính khử khi được

tạo nên bởi:

A -OH bán acetal/cetal của 2 MS

B -OH alcol của 2 MS

C -OH bán acetal/cetal của MS thứ nhất và -OH alcol của MS thứ hai

D -OH bán acetal/cetal của MS và -OH alcol của MS hoặc -OH của một chất bất kỳ

Câu 6 Chọn câu đúng về heparin:

A Có nhiều trong sụn, da, mô liên kết và bảo vệ, …

B Kết hợp với canxi trong máu

C Heparin tổng hợp dùng làm chất chống đông trong y khoa

D Tham gia cơ chế liên hợp với bilirubin tại gan

Câu 7 Các chất sau đây đều có liên kết

Bài 2: HÓA HỌC PROTID

I ĐẠI CƯƠNG:

- Là đại phân tử, do các acid amin nối với nhau bằng liên kết peptide

- Một trong ba nhóm chất sinh học chính của cơ

thể

- Cấu tạo từ nguyên tố C, H, O, N, đôi khi có S, P

- 3 nhóm phân tử gồm acid amin, peptide và Pr

được gọi chung là protid

- Trong tự nhiên có trên 300 loại acid amin, nhưng trong cơ thể ĐV có vú có khoảng 20 loại acid amin thường gặp và một số dẫn xuất của các acid amin này

- Công thức thường gặp là 1 nhóm amin -NH2 và 1 nhóm carboxyl

-COOH cùng gắn vào 1 nguyên tử C, thường là C thứ hai từ đầu

carboxyl -COOH (Cα) => Gọi là α-acid amin

- Các acid amin khác nhau ở gốc R- (chuỗi bên R-) về cấu trúc, kích

thước, điện tích,…

- 20 loại acid amin thường gặp đều là α-acid amin

- Chuỗi bên R- quan trọng trong hình thành cấu trúc Pr(cysteine

tạo cầu nối disulfua cysterin S-S-cysteine), tham gia các nhóm trung tâm hoạt động của

enzyme (nhân imidazole của histidine)

- Dẫn xuất acid amin gồm dẫn xuất của α-acid amin và các acid amin khác (không phải α)

- Các dẫn xuất này chủ yếu tham gia vào quá trình chuyển hóa, cấu tạo các Pr đặc biệt

VD: 4-hydroxyproline và 5-hydroxylysine tham gia cấu tạo collagen

Methyllysine tham gia cấu tạo myosin ở mô cơ (hình bên)

Selenocysteine tham gia hoạt hóa men trong tổng hợp Pr

1.1.2 Tên gọi và ký hiệu: Như bảng 20 acid amin thường gặp

1.1.3 Vai trò:

- Chức năng chính: Đơn vị cấu tạo của Pr

- Chức năng khác:

+ Tham gia cấu trúc tế bào

+ Hormone, các chất điều hòa

+ Xúc tác

+ Chất dẫn truyền thần kinh…

1.1.4 Phân loại:

Dựa vào tính chất phân cực và tích điện:

Không phân cực Phân cực và không tích điện Phân cực và tích điện

Âm (nhóm carboxyl) Dương (nhóm amin)

Aspartate Glutamate

Histidine Arginine Lysine

- Tính phân cực và tích điện của mạch bên thể hiện vai trò của acid amin trong peptide

Acid amin có mạch bên kỵ nước Acid amin có mạch bên ưa nước

- Không tương tác với môi trường nước

- Chiếm phần lớn bề mặt phía trong Pr

- Không bị ion hóa, không tạo liên kết hydro

- Tương tác với môi trường nước (liên kết hydro)

- Chiếm phần lớn bề mặt phía ngoài Pr

- Có mặt ở các trung tâm hoạt động của enzyme

Dựa vào cấu trúc gốc R-:

Hydrocarbon Nhóm OH Chứa S Nhóm

base

Nhóm acid và amid của nó Đồng vòng Dị vòng

Cysteine Methionine

Arginine Lysine Histidine

Aspartate Asparagine Glutamate Glutamine

Tyrosine Phenylalanine

Histidine Trytophan Proline

Một số dẫn xuất acid amin thường gặp:

4-hydroxyproline 5-hydroxylysine

Thành phần của collagen

Demosine (4 Lys) Thành phần của elastin

γ-carboxyglutamate Thành phần của prothrombin

Selenocysteine Tham gia hoạt hóa men trong tổng hợp Pr

Cystine (dicysteine) Cấu trúc Pr

Monoiodotyrosin Diiodotyrosin

Tiền chất của hormone tuyến giáp

Ornithine và Citruline Sản phẩm trung gian của quá trình ure

1.2 Hóa học lập thể của acid amin:

Nhắc lại tính quang hoạt:

- Là khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái hoặc phải

- Được biểu hiện bởi góc quay đặc hiệu cho mỗi chất

- Góc quay phụ thuộc pH dung dịch và độ dài ánh sáng đơn sắc

- Muốn có tính quang hoạt, phân tử phải có ít nhất 1 C bất đối xứng (C*)

Tính quang hoạt của acid amin:

- Trong 20 loại acid amin thường gặp (trừ glycine) đều có C* nên đều có tính quang hoạt => Có đồng phân quang học

Nhắc lại công thức:

Số đồng phân quang học = 2n (với n = số C* trong phân tử)

- Threonine và isoleucine có 2 C*, còn lại đa số các acid amin thường gặp có 1 C*

- Cấu hình D- hoặc L- do sự sắp xếp của 4 nhóm nguyên tử

của C*:

+ Nếu -NH2 của C*ở bên trái sườn C: Đồng phân dạng L-

+ Nếu -NH2 của C* ở bên phải sườn C: Đồng phân dạng D-

- Các acid amin thường gặp trong cơ thể ĐV có vú là L-acid

VD: L-DOPA (Levodopa) điều trị Parkinson là dẫn xuất của L-tyrosine

Levothyrox điều trị nhược giáp là 1 dẫn xuất khác của L-tyrosine

1.3 Các dạng điện tích của acid amin:

1.3.1 Các dạng điện tích:

- Các acid amin mang ít nhất 2 nhóm acid yếu: 1 COOH và 1 NH3+

- Trong dung dịch, acid amin có thể phân ly như sau:

R-COOH  R-COO- + H+ R-NH3+  R-NH2 + H+

- R-NH3+ và R-COOH đại điện cho chức acid, còn R-NH2 và R-COO- là

những base liên hợp

- Acid amin có thể tích điện âm hoặc dương tùy theo pH môi trường:

+ Nếu pH kiềm: Acid amin phân ly như acid, trở thành ion âm

+ Nếu pH acid: Acid amin phân ly như base, trở thành ion dương

1.3.2 pHi:

- Khi hòa tan acid amin vào dung dịch, do có tính lưỡng tính => Tạo cân bằng giữa 3 dạng điện tích theo tỷ lệ khác nhau tùy thuộc pH dung dịch

Định nghĩa: pHi (pH đẳng điện) là pH mà ở đó dạng

ion lưỡng cực chiếm đa số, cation và anion bằng

nhau (chiếm ít nhất) => Điện tích lúc này sẽ bằng 0,

phân tử acid amin không di chuyển trong điện

trường

1.3.3 Cách tính pHi:

- Xét phản ứng: HA <==> A - + H + với HA là 1 acid yếu, với độ mạnh là pKa

Theo phương trình Handerson-Hasselbach:

Ka =[H + ][A − ] [HA] => pKa = pH - log10[A−]

[HA]

- Khi [A-] = [HA] => pKa = pH

Công thức tính trị số pHi:

pHi = pK1 + pK2

2 (với pK1, pK2 là 2 dạng điện tích ở 2 bên lưỡng cực)

Ta có các trường hợp sau:

pHi của monoamino monocarboxylic acid: Như công thức trên

pHi của monoamino

dicarboxylic acid: Lấy dạng

trung hòa điện tích làm mốc,

rồi lấy trung bình cộng 2 trị

số gần dạng trung hòa nhất

VD: pHi theo hình bên là:

pHi = pKa1 + pKa3

2 = 1,88 + 3,65

2 = 2,765

pHi của diamino monocarboxylic acid: Tương tự với monoamino dicarboxylic acid

1.4 Tính chất của acid amin:

1.4.1 Tính chất vật lý:

- Có khả năng ion hóa => Tan trong dung môi phân cực, dễ tan khi gốc R- nhỏ

- Có vị ngọt kiểu đường (glycine, serine,…), kiểu đạm (sodium glutamate)

- Có tính triền quang (tính quang hoạt, đã đề cập ở trên)

- Có khả năng thay đổi tính ion hóa (đã đề cập ở trên)

- Tất cả acid amin đều hấp thụ ánh sáng ở vùng tia hồng ngoại, trừ Phe, Tyr và Trp ở vùng tia cực tím => Nồng độ Pr tốt nhất ởbước sóng 280 nm

1.4.2 Tính chất hóa học:

Phản ứng do nhóm α-amin:

- Gốc R- có nhiều nhóm chức hóa học khác nhau

=> Phản ứng đặc biệt giúp nhận biết 1 số acid

- Các gốc R- khác nhau cho phản ứng khác nhau

Phản ứng tạo liên kết peptide:

- Phản ứng giữa nhóm α-amin của acid amin này

với nhóm α-carboxyl của acid amin kế cận, loại 1 phân tử nước => Tạo liên kết peptide

- Liên kết peptide là liên kết cơ bản và quan trọng nhất trong phân tử Pr

Phản ứng Ninhydrin:

- Dung dịch Pr, peptide hoặc acid

amin khi đun nóng với ninhydrin cho

ra màu xanh tím (trừ proline và

hydroxyproline cho phức màu vàng)

- Dùng để nhận biết acid amin bằng

phương pháp sắc ký

1.5 Phân tích hỗn hợp acid amin:

- Ta có thể tóm tắt các phương pháp

này thành bảng sau:

Phương pháp sắc ký trên giấy (Ninhydrin)

Phương pháp dùng phản ứng đặc hiệu với gốc R-

Phương pháp sắc ký cột trao đổi

Phương pháp phân tích quang phổ khối

II PEPTIDE:

2.1 Cấu tạo:

- Là các acid amin nối lại với nhau bằng liên kết peptide

- Mỗi chuỗi peptide đều có nhóm α-carboxyl và α-amin tự do ở 2 đầu

- Peptide có n acid amin thì có (n-1) liên kết peptide

- Có trọng lượng phân tử ≤ 6000 kDa

- Tồn tại trong cơ thể dưới 2 dạng:

+ Sản phẩm thủy phân dang dở của Pr lớn hơn (gelatin là sản phẩm thủy phân của collagen) + Phân tử độc lập có hoạt tính sinh học (insulin, glucagon,…)

2.2 Danh pháp:

Theo số lượng acid amin trong phân tử:

Tiếp đầu ngữ chỉ số lượng (di-,tri-,tetr-,…) + peptide

- Nếu phân tử có dưới 10 acid amin: Gọi là oligopeptide

- Nếu phân tử có trên 10 acid amin: Gọi là polypeptide

- Mang tính tương đối

Theo hệ thống danh pháp hóa hữu cơ:

- Thể hiện rõ số lượng và loại acid amin trong phân tử peptide

- Đọc từ trái qua phải, bắt đầu từ đầu tận amin và kết thúc ở đầu tận carboxyl

- Có 2 cách đọc:

+ Thêm đuôi “-yl” ở tên acid amin, VD: H2N - Seryl - Glycyl - Tyrosyl - Alanyl - COOH

+ Viết tắt bằng 3 chữ cái đầu, VD: Ser-Gly-Tyr-Ala

Theo tên riêng:

- Dùng cho 1 số peptide quan trọng, có hoạt tính sinh học

VD: Glucagon (29 acid amin), insulin (51 acid amin),…

Một số lưu ý khác:

- Cách biểu thị thành phần, thứ tự acid amin trong peptide như sau:

VD: Seryl - Alanyl -Methionyl - Valyl - Glycyl (theo cách thêm đuôi “-yl”)

Ser - Ala - Met - Val - Gly (theo cách viết tắt 3 chữ đầu)

SAMVG (theo cách viết tắt 1 chữ đầu (ít phổ biến))

- Đoạn chưa xác định được thứ tự trong peptide sẽ được viết trong ngoặc đơn

VD: Ser - Gly - (Ala, Gly, Tyr) - Pro - Cys

- Các peptide có ≥ 3aa cho phản ứng

màu (+) => Giúp xác định liên kết

peptide, định lượng Pr

- Biuret là hợp chất được tạo thành khi

đun nóng ure ở nhiệt độ cao

- Trong môi trường kiềm, Biuret tác

dụng với ion Cu2+ cho phức chất màu

hồng tím, đậm độ tỷ lệ thuận với nồng

độ của liên kết peptide

Một số peptide có đặc tính sinh học quan trọng:

Bradykinin 9 acid amin

Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg

Hạ huyết áp, tăng phản ứng

tự vệ, giảm đau

Glutathion 3 acid amin

γ-glutamyl - cysterinyl - glycyl

Tham gia vào hệ thống oxy hóa-khử

Insulin 51 acid amin, gồm 2 chuỗi 30 và 21 acid amin Hạ đường huyết

2.4 Phân tích thành phần và xác định trình tự acid amin trong chuỗi polypeptide:

- Có 3 phương pháp chính:

+ Phân tích quang phổ khối (mass spectrometry)

+ Phản ứng thoái hóa Edman (Edman degradation reaction)

+ Suy ra từ trình tự bộ ba mã hóa (DNA hoặc mRNA)

- 2 phương pháp sau rất tốn kém => Sử dụng phân tích quang phổ khối

III PROTEIN:

3.1 Đại cương:

- Là 1 hay nhiều chuỗi polypeptide kết hợp lại, có phân tử lượng rất lớn

- Khi thuỷ phân hoàn toàn => acid amin, không hoàn toàn => peptide

3.2 Phân loại:

Theo thành phần hóa học :

- Thuần (chỉ acid amin): albumin, globulin

- Tạp (acid amin + nhóm ngoại):

glucoprotein, lipoprotein

Theo tính tan:

- Albumin (tan trong nước, dd muối)

- Globulin (tan trong dd muối)

- Protein cầu: insulin, albumin, globulin

- Protein sợi: keratin, myosin

Theo chức năng: Pr cấu trúc, Pr vận chuyển

3.3 Cấu trúc của Pr:

3.3.1 Cấu hình không gian:

- Mạch chính gồm vô số liên kết đơn

- Sự quay tự do của các liên kết => Tạo ra nhiều cấu hình trong không gian

- Mỗi Pr chỉ có 1 cấu hình không gian riêng biệt => Chức năng sinh lý đặc hiệu

- Yếu tố quyết định cấu hình không gian gồm:

+ Thành phần và trật tự sắp xếp các acid amin

+ Dạng cis-trans của liên kết peptide

+ Sự tham gia của các loại liên kết khác

3.3.2 Các loại liên kết trong Pr:

- Bao gồm 5 loại liên kết sau:

+ 2 liên kết chính: Liên kết peptide và liên kết

disulfua

+ 3 liên kết phụ: Liên kết hydro, liên kết ion và

liên kết giữa các nhóm không phân cực

Liên kết peptide:

- Là liên kết cơ bản nhất, tạo trục chính cho cấu

trúc bậc 1 của phân tử Pr

- Xét theo nguyên tắc:

+ Pr bậc 1: Liên kết peptide là liên kết đơn

+ Pr bậc 2: Liên kết peptide là liên kết đôi, do

hiện tượng cộng hưởng.

- Khi hệ liên hợp cân bằng, cả liên kết C-N và

C-O đều có 50% đặc tính của liên kết đôi

- Có tính chất của liên kết đôi, giúp hạn chế sự

quay tự do của nhóm nguyên tử quanh liên

kết

- Trong mọi phân tử Pr, liên kết peptide là O nhóm COO- ở vị trí trans với H nhóm -NH, trừ vị trí

có proline

- Trong chuỗi polypeptide có proline, khoảng 6% liên kết peptide ở dạng cis

- Các nguyên tử nhóm peptide đều nằm trên 1 mặt phẳng

(nội chuỗi) hoặc 2 chuỗi

(liên chuỗi peptide)

- Vai trò quan trọng trong

việc duy trì cấu trúc bậc 3

của protein => Càng nhiều cầu nối thì càng bền vững

- Pr của tóc, lông, móng, sừng,… chứa 12% cysteine

Liên kết hydro:

- Là lực hút tĩnh điện giữa H (thuộc nhóm Imino –

NH) thừa điện tích (+) và O (thuộc nhóm carbonyl –

CO) thừa điện tích (-)

- Là liên kết yếu, nhưng có số lượng nhiều nhất

- Giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc

bậc 2 Pr

- Góp phần tạo nên tính linh hoạt của Pr khi tương

tác với các phân tử khác

Liên kết ion: Là lực hút tĩnh điện giữa các nhóm

NH3+ của acid amin diamin và các nhóm COO- của

acid amin dicarboxyl

Liên kết giữa các nhóm không phân cực: Là lực

- Trình tự acid amin: đầu tận amin đến đầu tận carboxyl

Cấu trúc xoắn (α-helix):

- Xoắn quanh 1 trục tưởng tượng

- Đường kính vòng xoắn và góc xoắn đặc trưng

- Các acid amin kỵ nước quay vào

trong, acid amin ưa nước quay ra

- Bền do liên kết hydro giữa các

chuỗi polypeptide bậc 1 xa nhau

polypeptide kế bên cùng chiều và

đối song với chuỗi polypeptid kế bên khác chiều

Cấu trúc uốn (β-turn): Cho phép cấu trúc xoắn và cấu trúc gấp nếp sắp xếp side-by-side

3.4.3 Cấu trúc bậc 3:

- Do chuỗi polypeptid xoắn cuộn, gấp khúc

(cấu trúc 3 chiều) với sự tham gia của liên kết

- Giúp giảm thiểu kích thước của Pr

- Tạo ra cấu hình không gian thích hợp của Pr

thực hiện chức năng sinh lý

IV CHỨC NĂNG PROTEIN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI:

Loại Pr Chức năng Ví dụ

Pr cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ Collagen và elastin (mô liên kết, dây chằng, gân)

Keratin (da, lông, móng)

Pr enzym

Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóa

Amylase nước bọt: Phân giải tinh bột

Pepsin dạ dày: Phân giải Pr thức ăn

Alcohol dehydrogenase ở gan: Chuyển hóa rượu

Pr hormone

Điều hòa hoạt động sinh lý bằng kích thích hoặc ức chế hoạt động gen (hoặc Pr) khác

Insulin và glucagon của tụy: Điều hòa glucose máu

Pr kìm hãm hoặc kích thích khối u

Erythropoietin kích thích sự tạo hồng cầu

Pr vận chuyển

Vận chuyển các chất Hemoglobin trong hồng cầu vận chuyển O2 từ phổi

theo máu đi nuôi tế bào

Pr vận chuyển glucose (GLUT) vận chuyển đường trong máu

Pr vận chuyển kim loại như transferrin (vận chuyển sắt), ceruloplasmin (vận chuyển đồng)

Albumin vận chuyển bilirubin gián tiếp

Pr vận động Chức năng vận động

của tế bào và cơ thể

Actin, myosin trong vận động cơ

Pr thụ quan

Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường

Thụ quan màng của tế bào thần kinh để tiết ra chất trung gian thần kinh và truyền tín hiệu

Pr dự trữ

Dự trữ chất dinh dưỡng Albumin lòng trắng trứng: Nguồn cung cấp acid

amin cho phôi phát triển

Casein trong sữa mẹ: Nguồn cung cấp đạm cho con

Ferritin: Pr dự trữ sắt

Pr “nâng đỡ” Vai trò chính trong con đường truyền tín hiệu nội bào: Kết hợp Pr, định vị phức

hợp và phối hợp con đường điều hòa ngược âm và dương tính,

Pr bảo vệ

Bảo vệ cơ thể trước tình trạng tổn thương, sự xâm nhập của kháng nguyên lạ

Các loại kháng thể (immunoglobulin, Ig)

Các yếu tố đông máu (Pr) như thrombin, fibrinogen,

- Pr hòa tan trong nước, tạo dung dịch keo với đường kính tiểu phân 1nm<d<10nm

- Pr khuếch tán chậm trong dung dịch, không qua được màng thẩm tích

- Dung dịch keo có áp suất thẩm thấu (áp suất keo) thấp hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch bình thường => Đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển nước cùng các chất qua thành mạch

- Trong lâm sàng: Thẩm phân phúc

mạc, “chạy” thận nhân tạo,…

5.3 Tính acid-base và sự tích điện:

- Có tính lưỡng tính, trong dd có 3

dạng ion

- Tùy pH của môi trường so với pHi,

điện tích của protein thay đổi:

+ Nếu pH > pHi: Pr tích điện âm và đi

về cực (+) trong điện trường

+ Nếu pH < pHi: Pr tích điện dương và

đi về cực (-) trong điện trường

- Không dùng công thức tính pHi của

acid amin để tính pHi của Pr vì Pr quá

- Từ 0 -> 400C: Độ tan tăng khi nhiệt độ tăng

- Từ 45 -> 700C: Độ tan giảm do Pr có sự biến tính

pH dung dịch hòa tan:

- Độ tan thấp nhất khi pH = pHi

- Độ tan tăng khi pH > pHi hoặc pH < pHi

- Nguyên nhân: Do lực đẩy tĩnh điện làm tăng độ tan

Dung môi: Ethanol, aceton làm giảm độ tan của Pr (giảm mức hydrate hóa các nhóm ion hóa của Pr)

Nồng độ muối:

- Nồng độ muối thấp làm tăng độ tan của Pr do

muối làm dãn rộng bề mặt Pr, dễ tạo lớp áo nước

(Hiện tượng tăng hòa tan nhờ muối (salting in))

- Nồng độ muối cao làm giảm độ tan của Pr do

tăng hydrate hóa giữa muối và lớp áo nước của Pr

(Hiện tượng kết tủa nhờ muối (salting out))

=> Có thể loại muối khỏi dung dịch Pr bằng:

+ Tủa globulin bằng muối amoni sulfate bán bão

hòa

+ Tủa albumin bằng muối amoni sulfate bão hòa

Tính kỵ nước của mạch bên acid amin: Acid amin kỵ nước nằm gần nhau làm giảm độ tan Pr

dễ bị tiêu hóa hơn

- Sự biến tính không làm đứt liên kết

peptide => Không phải là sự thủy phân

- Các loại tác nhân gây biến tính là nhiệt

độ, tia X, tia cực tím, acid/base, kim loại

nặng,…

- Có 2 loại biến tính:

Biến tính thuận nghịch: Sau khi loại bỏ

tác nhân gây biến tính, Pr trở lại trạng thái

ban đầu (VD: ribonuclease)

Biến tính không thuận nghịch: Sau khi

loại bỏ tác nhân gây biến tính, Pr không

trở lại trạng thái ban đầu (VD: oval

albumin trong trứng gà)

Ứng dụng: Đề phòng sự biến tính Pr

trong thực hành, thao tác nhiệt độ lạnh,

đảm bảo pH môi trường, loại bỏ các Pr

không quan tâm (chiết xuất, tinh chế Pr, )

VI CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PROTEIN:

Gồm có ly tâm, điện đi, sắc ký lỏng, phương pháp

miễn dịch, sử dụng đồng vị phóng xạ, đo mật độ

quang, các phương pháp hóa học, phân tích trình

tự gen,…

VII CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ:

Câu 1 Pr sẽ kết tủa trong trường hợp nào

sau đây?

A Pha thêm nước cất vào hỗn hợp dung

dịch Pr và muối ăn bão hòa

B Đưa dung dịch Pr đến nhiệt độ sinh lý của

cơ thể

C Nhỏ 1mL HNO3 đặc vào dung dịch Pr

D Pha 2 phần thể tích ethanol 10% vào

khi làm lạnh sẽ trở lạnh cấu trúc ban đầu

C Hemoglobin bị oxy hóa thành

methemoglobin mất khả năng vận chuyển

trong thí nghiệm là lọc Pr ra khỏi muối

Câu 4 Tính chất nào của Pr liên quan tới

cân bằng dịch trong và ngoài lòng mạch?

A Tạo áp suất keo

B Các acid amin phân cực tan trong nước, alcol; các acid amin không phân cực tan trong benzen, ete Điện tích của acid amin thay đổi tùy pH của môi trường

C A và B đúng

D A và B sai

Câu 6 Chức năng của protid: chọn câu sai

A Tham gia cấu trúc màng tế bào

B Chất dẫn truyền thần kinh

C Chuyển hóa cơ chất trong tế bào

D Điều hòa sự tăng trưởng tế bào

Câu 7 Protein bị biến tính bởi các yếu tố

sau, ngoại trừ:

A pHi, alcol, aceton, formaldehyde

B Acid mạnh, base mạnh

C Muối kim loại mạnh

D Acid Tricloracetic (TCA)

Câu 8 Albumin và globulin miễn dịch (α1,

α2, β và γ globulin) là các protein có trong:

A Tế bào máu

B Huyết tương

C Gan

D Tuyến tụy

Câu 9 Tính chất của acid amin: chọn câu

Bài 3: HÓA HỌC LIPID

I ĐẠI CƯƠNG:

1.1 Đặc điểm chung:

- Là những hợp chất hữu cơ đa dạng về mặt cấu tạo, giống nhau về tính chất lý học

- Chứa 2 thành phần: alcol và acid béo, liên kết bởi liên kết este (alcol) hoặc amid (aminoalcol)

- Không tan hoặc tan rất ít trong nước

- Dễ tan trong các dung môi hữu cơ (có độ phân cực thấp)

- Vai trò quan trọng:

+ Dự trữ NL (Mỡ)

+ Cấu tạo màng tế bào (Phospholipid, sterol)

+ Kết hợp với glucid tạo glycolipid thực hiện vai trò cấu trúc

+ Kết hợp với Pr tạo lipoPr để vận chuyển lipid trong máu, hòa tan, tái hấp thu,…

+ Chất cách điện, cho phép sự lan truyền nhanh sóng khử cực trên sợi thần kinh có myelin

+ Hormone, cofactor của enzym, chất dẫn truyền thông tin trong tế bào,…

=> Kiến thức cần thiết để hiểu cơ chế của béo phì, tiểu đường, xơ vữa,… và vai trò của acid béo không bão hòa trong dinh dưỡng và sức khỏe

1.2 Phân loại:

Lipid đơn giản (Simple lipids)

Lipid phức tạp (Complex lipids)

Dẫn xuất của lipid (Derived lipids)

Lipid dự trữ (Storage lipids)

Lipid tín hiệu, cofactor và sắc tố (Lipid as signals, cofactors, pigments)

Lipid cấu trúc màng (Structural lipids in membranes) Xét về mặt cấu trúc:

Lipid đơn giản (Simple lipids):

- Là liên kết este giữa các acid béo với alcol

- Gồm 2 loại:

+ Mỡ: Alcol là glycerol, VD: triacylglycerol

+ Sáp: Alcol có trọng lượng phân tử cao (không phải

glycerol), VD: Lanolin, sáp tổ ong,…

Lipid phức tạp (Complex lipids):

- Liên kết giữa acid béo và alcol, có thêm 1 số nhóm

phụ

- Tùy vào nhóm phụ mà ta có bảng sau:

Acid béo + alcol + phosphate

Dẫn xuất của lipid:

- Có thể là lipid (đơn giản hoặc phức tạp) hay tiền chất của lipid

- VD: Acid béo, glycerol, steroid,…

II THÀNH PHẦN CỦA LIPID:

2.1 Acid béo:

2.1.1 Đặc điểm chung:

- Là những acid monocarboxyl có mạch hydrocarbon từ 4 -> 36 C

- Có số C chẵn (thường từ 14 -> 24 C)

- C bắt đầu ở acid béo là C của nhóm carboxylate

- Công thức tổng quát là R-COOH (với R có thể được viết là R-(CH2)n-)

- Thường ở dạng este hóa với glycerol hay các hợp chất khác

VD: Acid béo bão hòa có 18 C là octadecanoic

Acid béo không bão hòa có 18 C là octadecenoic

Theo ký hiệu:

VD: Acid béo bão hòa có 18 C là 18C hoặc 18:0

Acid béo 18C, 1 liên kết đôi giữa C9 và C10 là 18C9hoặc 18:1;9

Acid béo 18C, 2 liên kết đôi giữa C9-10 và C12-13 là 18C9,12hoặc 18:2;9,12

2.1.3 Acid béo bão hòa:

- Có số C chẵn, thường gặp nhất trong tự nhiên là acid stearic và acid palmitic

Tên

A butyric 4:0 CH3(CH2)2COOH A n-butanoic

Bơ của bò, dê

A caproic 6:0 CH3(CH2)4COOH A n-hexanoic

A lauric 12:0 CH3(CH2)10COOH A n-dodecanoic

Dầu dừa, bơ,

A myristic 14:0 CH3(CH2)12COOH A n-tetradecanoic

A palmitic 16:0 CH3(CH2)14COOH A n-hexadecanoic

Mỡ động thực vật

A stearic 18:0 CH3(CH2)16COOH A n-octadecanoic

A arachidic 20:0 CH3(CH2)18COOH A n-eicosanoic Dầu đậu phộng,

sáp động thực vật

A lignoceric 24:0 CH3(CH2)22COOH A n-tetracosanoic

2.1.4 Acid béo không bão hòa:

- Đa dạng hơn acid béo bão hòa, nhất là ở thực vật

- Phổ biến nhất là acid oleic

- Có số nối đôi thay đổi từ 1 -> 4

Tên

A palmitoleic 16:1;9 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH A.cis-9-hexadecenoic

A oleic 18:1;9 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH A.cis-9-ocadecenoic

A linoleic 18:2;9,12 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH A.cis-,cis-9,12-octadecadienoic

A linolenic 18:3;9,12,15 CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7

COOH

octadecatrienoic

A.cis-,cis-,cis-9,12,15-A arachidonic 20:4;5,8,11,14 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2

CH=CH(CH2)3COOH

eicosatetraenoic

A.cis-,cis-,cis-,cis-5,8,11,14 Nguồn gốc các acid béo không bão hòa:

+ Acid palmitoleic: Hầu hết các chất béo

+ Acid oleic: Hầu hết mỡ động vật và dầu thực vật

+ Acid linoleic: Các loại hạt có dầu như ngũ

cốc, lạc, bông, đậu nành,…

+ Acid linolenic: Dầu lanh

+ Acid arachidonic: Dầu lạc

- Các acid béo không bão hòa có vai trò

thiết yếu:

+ Acid linoleic: Tiền chất của Omega-6,

thành phần cấu thành màng phospholipid,

liên quan đến phát triển cơ thể…

+ Acid α-linolenic: Tiền chất của Omega-3,

quan trọng trong cấu thành màng tế bào,

liên quan đến phát triển cơ thể…

- Tuy nhiên, cơ thể không tổng hợp được các chất này mà phải đưa vào từ thức ăn

Đồng phân acid béo không bão hòa:

- Do có liên kết đôi trong mạch C và phương hướng của

các gốc ở xung quanh trục liên kết đôi:

+ Nếu các gốc acyl cùng phía của liên kết đôi: Dạng cis-

+ Nếu các gốc acyl khác phía của liên kết đôi: Dạng

trans-

VD: Acid oleic và acid elaidic

- Acid béo không no trong thiên nhiên thường ở cis-, bị

bẻ gập gốc 1200 tại vị trí nối đôi => Có ý nghĩa rất quan

trọng trong cấu trúc sinh học màng tế bào (Tăng tính

linh động, mềm dẻo)

Nhóm eicosanoid:

- Là hợp chất dẫn xuất từ acid béo không bão hòa có 20C

- Gồm prostanoid (prostaglandin, prostacyclin,

thromboxan), leucotrien và lipoxin

- Prostaglandin:

+ Là nhóm hợp chất có trong rất nhiều loại mô

ĐV có vú, hoạt động như hormone tại chỗ

+ Có vai trò quan trọng trong dược lý và hóa

sinh vì tác động đến cơ quan sinh dục, cơ trơn,

thần kinh, mô mỡ

2.1.5 Tính chất hóa học của acid béo:

Tính chất hóa học do nhóm carboxyl:

- Phản ứng tạo xà phòng (phản ứng trung hòa):

R-COOH + KOH  RCOOK + H2O

- Phản ứng tạo este:

R-COOH + HO-R’  R-COO-R’ + H2O

- Phản ứng tạo amid:

R-COOH + H2N-R’  R-CO-NH-R’ + H2O

Tính chất hóa học do sự có mặt của liên kết đôi:

- Phản ứng khử:

Acid không bão hòa + nH2  Acid bão hòa (với n là số liên kết đôi)

VD: Acid oleic (18:1;9) + H2  Acid stearic (18:0)

- Phản ứng oxy hóa:

R-CH=CH-R’-COOH + O2  R-COOH + HOOC-R’-COOH

- Phản ứng halogen hóa (Phản ứng cộng):

-CH=CH- + X2  -CHX-CHX- (với X là các halogen như F, Br, I, )

Chỉ số iod của acid béo: Là lượng iod gắn vào 100g acid béo => Chỉ số càng cao thì liên kết đôi trong acid béo càng nhiều

2.2 Alcol của lipid:

2.2.1 Glycerol: 1 alcol có 3 chức rượu, tham gia trong thành phần của glycerid và glycerophospholipid

2.2.2 Các alcol cao phân tử: Là những alcol chuỗi dài, tham gia trong thành phần các chất sáp,

VD: Alcol n-hexacosanol: CH3(CH2)24CH2OH

2.2.3 Aminoalcol: Tham gia trong thành phần của cerebrosid và 1 số phosphatid, thường gặp

là sphingosin, cholin, colamin và cerebrin

VD: Cholin: HO-CH2-CH2-N+-(CH3)3

Sphingosin: CH3-(CH2)12CH=CH-CH-CHOH-CHNH2CH2OH

2.2.4 Sterol:

- 1 nhóm hợp chất có nhân steran, 1 hay nhiều nhóm alcol, 1 mạch nhánh 8-10 C ở C17

- Chất tiêu biểu là cholesterol

- Có mặt trong hầu hết các tế bào của cơ thể, nhất là

mô thần kinh, mật, hoàng thể của buồng trứng

- Có trong chất béo ĐV, không có trong TV

- Tồn tại ở dạng tự do hay dạng este với acid béo (cholesterid hay cholesterol este hóa)

- Là thành phần phức hợp lipoPr trong máu, 1 trong những thành phần của mảng xơ vữa thành động mạch,

Các steroid dẫn xuất từ cholesterol:

- Gồm 5 nhóm hormone (androgen, estrogen, progestin, glucocorticoid và mineralocorticoid) và

các acid mật

- Vai trò:

+ Tham gia vào sự phát triển giới tính của ĐV

(testosterone và estradiol)

+ Tham gia vào kiểm soát chu kỳ kinh nguyệt và

thai kỳ (progestin như progesteron)

+ Tham gia chuyển hóa đường, Pr

(glucocorticoid như cortisol)

+ Điều hòa cân bằng muối trong cơ thể

(mineralocorticoid)

+ Giúp hấp thu chất béo ở ruột non (acid mật

như acid cholic và acid deoxycholic)

III LIPID THUẦN: Là những lipid trong phân tử chỉ có C, H, O

3.1 Glycerid:

- Tạo thành do liên kết este của acid béo và

glycerol

- Tùy theo 1,2 hay 3 chức rượu được este hóa mà

còn được gọi là monoglycerid, diglycerid hay

triglycerid

- Triglycerid (triacylglycerol) chiếm chủ yếu và quan

trọng nhất, các acid béo có thể giống nhau hoặc

khác nhau

Triglycerid:

- Có nguồn gốc khác nhau từ ĐV và TV, khác nhau

về thành phần acid béo

- Chất béo thiên nhiên là hỗn hợp phức tạp các loại triglycerid

- Dạng dự trữ NL của ĐV, có ở hầu hết các tổ chức, nhất là tổ chức mô mỡ

- Tập trung nhiều ở lớp mỡ dưới da, bao quanh 1 số cơ quan để bảo vệ, tránh bị lạnh và chấn động cho cơ thể và các cơ quan

Tính chất của glycerid:

- Do thành phần acid béo quyết định

- Hàm lượng acid béo mạch ngắn, không bão hòa trong glycerid càng nhiều, nhiệt độ nóng chảy càng thấp => Hỗn hợp glycerid nhiều acid béo bão hòa ở thể đặc (mỡ), trong khi hỗn hợp glycerid nhiều acid béo không bão hoà ở thể lỏng (dầu)

- Khó thủy phân do không tan trong nước, thủy phân khi ở trong kiềm, acid hoặc có enzym lipase => Phản ứng xà phòng hóa khi thủy phân bằng kiềm, sản phẩm là glycerol và muối của acid béo (xà phòng)

- Các chỉ số đặc trưng cho tính chất của các chất béo:

Chỉ số xà phòng hóa: Số mg KOH cần để xà phòng hóa 1g dầu hay mỡ, tỷ lệ nghịch với phân

tử lượng của dầu, mỡ

Chỉ số acid: Số mg KOH cần để trung hòa acid béo tự do của 1g mỡ, giúp tìm hiểu lượng acid béo tự do của dầu, mỡ

Chỉ số iod: Mức độ không bão hòa của acid béo không bão hòa trong dầu mỡ => Dầu cao hơn

mỡ về chỉ số iod vì dầu nhiều acid béo không bão hòa hơn

3.2 Sterid: Là este của acid béo với alcol vòng là sterol, VD: oleatcholesterol, palmitatcholesterol, stearatcholesterol,…

3.3 Cerid:

- Còn gọi là sáp, là este của acid béo chuỗi dài với alcol trọng lượng phân tử cao (30 - 40C)

- Có 1 đầu phân cực yếu (vị trí este hóa) và 1 đầu không phân cực dài

- Acid béo trong sáp thường là bão hòa, trong khi alcol trong sáp có thể ở dạng bão hòa hoặc không bão hòa

- Không thấm nước, thường giữ vai trò bảo vệ

- Có 3 loại sáp:

Sáp động vật: Sáp ong, mỡ cá nhà táng, lớp

sáp phủ da động vật, phủ lông các loài

chim,…

Sáp thực vật: Lớp sáp bao phủ lá, thân, quả

Sáp vi khuẩn: Giúp VK bền vững hơn với

những tác động bên ngoài, VD: VK lao,…

- Vai trò quan trọng trong cấu tạo màng tế

bào, chuyển hóa trung gian (không phải dự

trữ)

- Chia làm 2 nhóm tùy vào alcol:

+ Nếu alcol là glycerol: Glycerophospholipid

+ Nếu alcol là sphingosin : Shingolipid

4.1 Glycerophospholipid:

- Là diglycerid, có 1 nhóm phosphat este hóa tại vị

trí C3 của khung glycerol

- Chiếm số lượng lớn trong lipid tự nhiên, 1 trong

những dạng quan trọng nhất

- Thành phần cấu tạo chủ yếu của màng tế bào, xếp

vào 1 nhóm lớn là phospholipid

- Các glycerophospholipid thường gặp có thể được tóm tắt ở bảng sau:

Tên glycerophospholipid Tên của X (nhóm thế)

Vai trò 1 số phospholipid quan trọng:

Lecithin: Tham gia cấu tạo màng tế bào, nhũ tương hóa giúp hấp thu

chất béo và vitamin

Sphingomyelin: Tạo vỏ bao myelin, bảo vệ sợi thần kinh và tăng tốc

độ dẫn truyền

Phosphatidylinositol: Tạo phosphotidylinositol phosphate (PIP) và biphosphate (PIP2)

(phosphoryl hóa), 2 chất này bị phân cắt bởi phospholipase C tạo ra inositol-3-phosphate, 1 dạng chất truyền tin thứ 2 của tế bào

Cardiolipin: là thành phần quan trọng ở màng trong ti thể, cần thiết cho chức năng tối ưu của nhiều enzym có liên quan đến chuyển hóa NL ở ti thể

4.2 Sphingolipid:

- Là 1 nhóm lipid khác, thường được tìm thấy trong các màng sinh học

- Thành phần quan trọng của màng tế bào, đặc biệt ở mô não và thần kinh

- Chứa alcol là sphingosin, có 2 loại:

+ Sphingolipid chứa acid phosphoric: Xếp vào nhóm phospholipid

+ Sphingolipid chứa ose: Xếp vào nhóm glycolipid

- Các sphingolipid quan trọng:

Sphingomyelin: Xếp vào nhóm phospholipid, quan trọng trong mô thần kinh các ĐV cấp cao

Glycosphingolipid:

- Bao gồm ceramid gắn với 1 hoặc

nhiều gốc đường bằng cầu nối

β-glycosid, tại gốc hydroxyl số 1

- Giữ chức năng tế bào quan trọng

dù chỉ hiện diện với lượng nhỏ

- Có tính đặc hiệu cho mô => Quan

trọng trong miễn dịch

- Gốc đường của glycosphingolipid là 1 glucose hay 1 galactose => Cerebrosid, 1 chất có nhiều

ở não và tổ chức thần kinh

- Cerebrosid được phân biệt bởi các phân tử acid béo có trong công thức, có 4 dạng:

Kerasin: Chứa acid lignoceric

Cerebron: Chứa acid cerebronic

Nervon: Chứa acid nervonic

Oxynervon: Thoái giáng từ acid nervonic

Gangliosid:

- Có ở não, gan, lách, hồng cầu và vùng đầu dây thần kinh

- Trong công thức có chứa 1 hoặc nhiều phân tử acid sialic

- Tham gia vào quá trình dẫn truyền xung thần kinh

- Các sphingolipid thường gặp có thể được tóm trong bảng sau:

Tên của sphingolipid Tên của X (nhóm thế)

Neutral glycolipids (Glucosylcerebroside) Glucose

Lactosylceramide (1 globoside) Di-, tri- hoặc tetrasaccharide

- Phần kỵ nước của lipid cuộn vào

trong, phần apoPr tạo thành lớp vỏ bọc

xung quanh => Được vận chuyển trong

môi trường dịch thể

- Gồm có 5 loại:

+ Chylomicron

+ Very Low Density Lipoprotein (VLDL)

+ Intermediate Density Lipoprotein

(IDL)

+ Low Density Lipoprotein (LDL)

+ High Density Lipoprotein (HDL)

V CHỨC NĂNG SINH HỌC CỦA LIPID:

- Ở TV, triglycerid ở dạng dầu, nằm trong

các loại hạt => Cung cấp NL và tiền chất

cho hạt nảy mầm

- Enzym lipasexúc tác quá trình thủy phân triglycerid ra acid béo để cung cấp NL

- 2 ưu điểm khi dự trữ NL dưới dạng triglycerid (thay vì tinh bột hay glycogen):

+ Cung cấp NL cao hơn (NL 1 gam triglycerid = NL 2 gam đường khi oxy hóa)

+ Do có tính kỵ nước => Khi dự trữ không phải mang thêm nước như polysaccharide (2g nước thêm vào/1g polysaccharide)

VD: 1 người béo phì với 15-20kg triglycerid có thể sử dụng NL từ triglycerid trong 1 tháng, trong khi tổng NL dự trữ dưới dạng glycogen không đủ sử dụng trong 1 ngày

- Mô mỡ bao quanh cơ thể và các cơ quan còn giúp tránh các chấn động

- Ở 1 số loài ĐV, triglycerid dự trữ dưới da giúp chống lạnh (hải cẩu, cánh cụt, gấu Bắc Cực,…)

5.2 Tham gia cấu trúc màng:

- Các phospholipid, sphingolipid, muối mật, sterol có chứa các nhóm phân cực, có 1 phần ưa nước và 1 phần kỵ nước => Tạo thành 1

lớp màng lipid đôi, cấu trúc cơ bản

màng sinh học

- Lớp màng này có vai trò như 1 hàng

rào cho ion và phân tử phân cực đi qua

- Cấu trúc lớp lipid này có:

+ Đuôi kỵ nước quay vào trong và tương tác với nhau

+ Đầu ưa nước quay ra ngoài và tương tác với nước

- Phần ưa nước có thể đơn giản là nhóm -OH ở 1 đầu của vòng sterol nhưng cũng có thể rất phức tạp

- Đa số màng tế bào đều tạo bởi glycerophospholipid và các sterol, màng tế bào thần kinh có thêm sphingolipid

- Sphingolipid còn có vai trò kháng nguyên trên bề mặt tế bào

5.3 Vai trò như các tín hiệu, cofactor và sắc tố:

- Lipid phần lớn (dạng dự trữ + cấu trúc màng) có vai trò thụ động

- Các lipid có vai trò chủ động trong chuyển hóa và dẫn truyền tín hiệu là:

+ Hormone

+ Chất dẫn truyền thông tin, cofactor của enzyme trong các phản ứng vận chuyển điện tử hay vận chuyển các gốc đường

+ Sắc tố, gồm các sắc tố ánh sáng và màu tự nhiên (màu cam bí đỏ, cà rốt,…)

Phosphatidylinositol và dẫn xuất của sphingosin:

- Hoạt động như chất truyền tín hiệu nội bào

- Là tiền chất của diacylglycerol và inositol 1,4,5-triphosphate (2 chất thông tin nội bào, điều hòa các enzyme khác trong tế bào)

- Sphingolipid màng có vai trò như nguồn thông tin nội bào

- Cermid và sphingomyelin điều hòa Pr kinase, ngoài ra ceramid và dẫn xuất của nó còn có vai trò điều hòa chu trình tế bào (phân chia, biệt hóa và chết)

Eicosanoid:

- Mang thông tin cho tế bào lân cận, là hormone tại chỗ

- Ảnh hưởng đa dạng: tham gia viêm, sốt, đau; hình thành huyết khối; điều hòa huyết áp,…

Hormone steroid:

- Mang thông tin liên lạc giữa các mô

- Di chuyển từ máu đến cơ quan đích, gắn vào thụ thể nhân => Thúc đẩy thay đổi trong biểu hiện gen

- Ái lực rất mạnh => 1 lượng nhỏ đủ sinh ra đáp ứng

Vitamin A và vitamin D: Là tiền chất hormone

trong số các vitamin tan trong chất béo (A, D, E, K)

Vitamin A:

- Có nhiều trong dầu, cá, trứng, gan, sữa, bơ,

- ĐV có xương sống có men chuyển β-caroten (sắc

tố cà rốt, khoai lang,…) thành vitamin A

- Ở ĐV có xương sống:

+ Vitamin A (retinol) hoạt động như hormone và

sắc tố ánh sáng

+ Dẫn xuất acid retinoic điều hòa biểu hiện gen của sự phát triển tế bào biểu mô (kể cả da) => Thành phần của tretinoin (Retin-A) điều trị chống nhăn, mụn trứng cá nặng

+ Dẫn xuất retinal là sắc tố kích thích đáp ứng với ánh sáng của tế bào que và tế bào nón ở võng mạc mắt => Sinh ra tín hiệu thần kinh đưa đến não

- Thiếu vitamin A => Khô da, mắt và màng nhầy; chậm phát triển; quáng gà…

Vitamin D3 (cholecalciferol):

- Được tổng hợp ở da ở 7-dehydrocholesterol dưới

tác dụng của ánh sáng mặt trời

1,25-dihydroxylcholecalciferol tại thận, có vai trò như 1

hormone điều hòa hấp thu canxi ở ruột, điều hòa

lượng canxi ở thận và xương

- Thiếu vitamin D3 => Rối loạn tạo xương và còi

xương

Vitamin E và vitamin K: Là những cofactor làm

giảm sự oxy hóa

Vitamin E:

- Tên gọi chung của các lipid tocopherol

có 1 vòng nhân thơm và chuỗi dài

isoprenoid

- Có nhiều trong trứng, dầu thực vật,

nhất là mầm lúa mì,

- Có thể kết hợp với lipid màng và lipoPr

trong máu (do không tan trong nước)

- Giúp chống lại quá trình oxy hóa, bảo vệ màng tế bào khỏi tổn thương

- Thiếu vitamin E rất hiếm gặp, biểu hiện bằng việc vỡ hồng cầu

- Thiếu vitamin K phổ biến nhất =>

Chậm quá trình đông máu, dẫn đến

tử vong

VI CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ: