Tài Liệu Ôn Thi Bác Sĩ Nội Trú

vị trí dị lập thể tiếp nhận yếu tố dị lập thể để điều chỉnh hoạt động xúc tác của enzym .Về cấu tạo phân tử , enzym dị lập thể có thể đơn hoặc đa chuỗi ; có loại vị trí dị lập thể + , có

Tài Liệu Ôn Thi Bác Sĩ Nội Trú: Môn Hóa Sinh

Mục lục

• 1 Chuyên đề 1 :Enzym

• 2 Chuyên đề 2: Sự hô hấp tế bào

• 3 Chuyên đề 3 :Sự phosphoryl hóa – oxy hóa

• 4 Chuyên đề 4 : Chu trình acid citric

• 5 Chuyên đề 5: Thoái hóa glucose

• 6 Chuyên đề 6 : Tổng hợp glycogen

• 7 chuyên đề 7 : sự thoái hóa acid béo bão hòa

• 8 Chuyên đề 8: Sự tạo thành thể cetonic và ý nghĩa của chúng

• 9 Chuyên đề 9: Tổng hợp acid béo

• 10 Chuyên đề 10 : sự thoái hóa và tổng hợp triglycerid

• 16 Chuyên đề 16: Sự sinh tổng hợp protein :các yếu tố tham gia quá trình sinh tổng hợp protein ở E.coli ; các giai đoạn tổng hợp protein ở E.coli (có hình

vẽ ).Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp protein ở E.coli

• 17 Chuyên đề 17: hormone : Định nghĩa , phân loại hormon (mỗi loại cho 1vd) Các chất truyền tin thứ 2 và cơ chế tác dụng đã biết

• 18 Chuyên đề 18: Đặc điểm chuyển hóa glucid , lipid , protein và chức năng tạo mật , khử độc của gan

• 19 Chuyên đề 19: Hóa sinh thận và nước tiểu

• 20 Chuyên đề 20 : Thăng bằng A-B

Chuyên đề 1 :Enzym

Cách gọi tên , phân loại , tính chất đặc hiệu , cấu trúc phân tử , tác dụng ,động học enzym , các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym , cấu tạo và cơ chế hoạt động 1 số coenzym

1. Cách gọi tên : 4 cách

– Tên cơ chất + ase : urease, proteinase

– Tên tác dụng + ase : oxidase , aminotransferase , decarboxylase

– Tên cơ chất, tác dụng + ase : lactatdehydrogenase , tyrosin decarboxylase– Tên thường gọi : pepsin , trypsin , chymotrypsin …

3. Enzym oxy hóa khử: xúc tác phản ứng oxy hóa và khử , nghĩa là các phản

ứng có sự trao đổi H hoặc điện tử theo phản ứng tổng quát :

AH2+ B –> A + BH2

– Gồm :

o Các dehydrogenase : sử dụng các phân tử ko phải oxy (VD: NAD+) làm chất nhận điện tử VD: lactat dehydrogenase …

o Các oxidase :sử dụng oxy như 1 chất nhận điện tử nhưng ko tham gia vào

thành phần cơ chất VD: cytochrom oxidase …

o Các reductase : đưa H và điện tử vào cơ chất VD: β- cetoacyl –ACP

reductase

o Catalase : xúc tác phản ứng 2H2O2 à O2 + 2H2O

o Các peroxidase : xúc tác phản ứng :H2O2 +AH2à A + 2H2O

o Các oxygenase (hydroxylase ) :gắn 1 nguyên tử O vào cơ chất VD:

cytochrom P-450 xúc tác phản ứng : RH+ NADPH + H+ + O2 à ROH + NADP+ + H2O

1. Enzym vận chuyển nhóm (transferase ):lxúc tác phản ứng vận chuyển 1

nhóm hóa học( ko phải H) giữa 2 cơ chất : AX + B à A + BX

– Gồm :

o Các aminotransferase : chuyển nhóm –NH2 tử acid amin vào acid cetonic

VD: aspartat transaminase , alanin transferase …

o Transcetolase và transaldolase : chuyển đơn vị 2C và 3C vào cơ chất VD:

transscetolase , transaldolase …

o Các acyl-, metyl- , glucosyl –transferase , phosphorylase : chuyển các nhóm

tương ứng vào cơ chất VD: acyl CoA – cholesterol acyl transferase (ACAT) , glycogen phosphorylase …

o Các kinase : chuyển gốc –PO3 từ ATP vào cơ chất VD: hexokinase

o Các thiolase : chuyển nhóm CoA –SH vào cơ chất VD: acyl –CoA

acetyltransferase( thiolase )

o Các polymerase : chuyển các nucleotid từ các nucleotide triphosphat (NTP)

vào phân tử ADN hoặc ARN VD: các ADN polymerase , các ARN polymerase

1. Enzym thủy phân (hydrolase ): xúc tác phản ứng cắt đứt liên kết của chất

hóa học bằng cách thủy phân ,có sự tham gia của phân tử nước :

AB+ H2Oà AH + BOH

– Gồm :

o Esterase : thủy phân liên kết este VD: triacylglycerol lipase

o phosphatase : thủy phân lk este phosphat , tách–PO3- khỏi cơ chất

o Các phospholipase : thủy phân lk este phosphat trong phospholipid

o Các protease :thủy phân lk peptid trong phân tử protein

o Các amidase :thủy phân lk N-osid VD: nucleosidase

o Các desaminase :thủy phân lk C-N , tách nhóm amin ra khỏi cơ chất VD:

adenosin desaminase , guanin desaminase

o Các glucosidase :thủy phân lk glycosid

o Các nuclease : thủy phân các lk este phosphat trong ADN , ARN

1. Enzym đồng phân (isomerase ): xúc tác cho phản ứng biến đổi giữa các

dạng đồng phân của chất hóa học pứ : ABCà ACB

– gồm :

o racemase : chuyển dạng đồng phân giữa dãy D và L

o các epimerase : chuyển dạng đồng phân epi VD: ribose 5-phosphat

epimerase

o các isomerase : chuyển dạng giữa nhóm ceton và nhóm aldehyd VD:

phosphopentose isomerase

o các mutase :chuyển nhóm hóa học giữa các nguyên tử trong 1 phân tử

1. Enzym phân cắt(lyase ) :còn gọi là enzym tách nhóm, là loại enzym xúc

tác cho phản ứng chuyển đi 1 nhóm hóa học khỏi 1 cơ chất mà ko có sự tham gia của phân tử nước , phản ứng tổng quát :ABà A+B

– Gồm

o Các decarboxylase :tách phân tử CO2 từ cơ chất VD: pyruvat decarboxylase

o Các aldolase :tách 1 phân tử aldehyd từ cơ chất VD: aldolase xúc tác phản

ứng tách fructose 1,6 –diphosphat thành GAP và DHAP

o Các hydratase :gắn 1 phân tử H2O vào cơ chất VD: fumarase

o Các dehydratase :tách 1 phân tử H2O khỏi 1 phân tử cơ chất VD:

β-hydroxyacyl-ACP dehydratase

o Các lyase :tách đôi 1 phân tử mà ko có sự tham gia của H2O VD:

arginosuccinase

o Các synthase : gắn 2 phân tử mà ko cần ATP VD: ATP synthase , citrat

synthase , glycogen synthase , acid béo synthase …

1. Enzym tổng hợp ( ligase hoặc synthetase ):là loại enzym xúc tác cho phản

ứng gắn 2 phân tử với nhau thành 1 phân tử lớn hơn , sử dụng ATP hoặc các

nucleosidetriphosphat khác để cung cấp NL , phản ứng :

– Gồm :

o Các synthetase : gắn 2 phân tử cần ATP

o Các Carboxylase : gắn CO2 vào cơ chất VD: pyruvat carboxylase…

o Ligase :gắn 2 đoạn nucleotid với nhau VD: ADN ligase

3. Cấu trúc phân tử enzym

– Thành phần cấu tạo của enzym :

o Các enzym là các protein có KLPT 12.000 đến hàng triệu Dalton (Da) Chia

2 loại : enzym thuần và enzym tạp

+ Enzym thuần(enzym 1 thành phần ) : ko đòi hỏi các nhóm hóa học cho hoạt động của chúng , phân tử chỉ do các gốc acid amin tạo nên

+ Enzym tạp (enzym 2 thành phần ):đòi hỏi thành phần hữu cơ cho hoạt động của chúng, tức là ngoài thành phần protein , phân tử enzym còn có chất cộng tác (cofactor ) là các ion như Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ ,…hoặc là 1 phân tử chất hữu cơ hoặc phức hợp hữu cơ kim loại , cấu tạo nên Một số phân tử enzym đòi hỏi cả

coenzym và ion kim loại cho hoạt động của chúng Trong phân tử enzym tạp (còn gọi là holoenzym ), phần protein gọi là apoenzym , phần chất cộng tác gọi là

cofactor : Holoenzym = Apoenzym + cofactor

o Phần apoenzym mang những đặc tính cơ bản của enzym , phần coenzym hoặc ion KL là chất phối hợp của enzym , có vai trò bổ sung khả năng phản ứng

và khả năng xúc tác cho phân tử enzym

o Coenzym thường có trong thành phần các enzym thuộc loại oxh khử và enzym vận chuyển nhóm à thiếu coenzym thì enzym loại này ko hoạt động Các coenzym thường là các vitamin và dẫn xuất của chúng 1 số coenzym gắn chặt vào phân tử enzym , ko thể tách ra được gọi là nhóm phụ

o Những enzym chứa KL hoặc cần KL cho hoạt động của nó gọi là enzym KL (metalloenzym ) Vai trò của KL là :

+ Tham gia trực tiếp vào phản ứng xúc tác của enzym

+ Hoạt động như 1 chất oxh-khử

+ Tạo thành phức hợp với cơ chất

+ VD:

• cytochrom oxidase , catalase , peroxidase chứa Fe++ /Fe+++

• cytochrom oxidase chứa cu++

• carbonic anhydrase , alcol dehydrogenase chứa Zn++

• hexokinase ,G-6-phosphatase ,pyruvat kinase chứa Mg++

• Glutathion peroxidase chứa Se3+

– Trung tâm hoạt động của enzym

o Là 1 vùng đặc biệt của enzym có tác dụng gắn với cơ chất để xúc tác cho phản ứng làm biến đổi cơ chất thành sản phẩm Mỗi enzym có 1,2 hoặc vài trung tâm hoạt động Trung tâm hoạt động gồm những nhóm hóa học và những liên kết tiếp xúc trực tiếp với cơ chất hoặc ko tiếp xúc trực tiếp với cơ chất nhưng có chức năng trực tiếp trong quá trình xúc tác

o Cấu tạo trung tâm hoạt động thường gồm các aa có các nhóm hóa học có hoạt tính cao như serin (nhóm –OH), cystein ( -SH), glutamic ( nhóm γ- COO- ), lysin ( nhóm ε- NH3+ ), histidin (nhóm imidazol + ), tryptophan (nhóm indol+ ) … là những nhóm phân cực hoặc ion hóa , có khả năng tạo liên kết H hoặc ion với cơ chất

o Quan hệ giữa trung tâm hoạt động và cơ chất, có 2 giả thuyết

+ Thuyết “ ổ khóa và chìa khóa” : tương tác giữa enzym E và cơ chất S, nghĩa

là sự gắn giữa enzym và cơ chất để tạo thành phức hợp enzym –cơ chất ES giống như quan hệ giữa “ổ khóa” và “chìa khóa” , nghĩa là enzym nào thì chỉ xúc tác đúng cơ chất đó Thuyết này chỉ giải thích được tính đặc hiệu tuyệt đối của enzym nhưng ko giải thích được tính đặc hiệu tương đối của enzym

+ Thuyết “mô hình cảm ứng ko gian” giải thích tính đặc hiệu tương đối của enzym : Trung tâm hoạt động của enzym E có tính mềm dẻo và linh hoạt , có thể biến đổi về cấu hình ko gian trong quá trình tương tác với cơ chất S sao cho phù hợp với cấu hình ko gian của cơ chất, để có thể tạo thành phức hợp enzym –cơ chất ES

– Enzym đơn chuỗi và enzym đa chuỗi

o Enzym có thể do 1 hay nhiều chuỗi tạo nên

o Enzym đơn chuỗi (monomer) là enzym chỉ do 1 chuỗi pp tạo nên VD: lysozym , lipase , pepsin , chymotrypsin …

o Enzym đa chuỗi (oligomer hoặc polymer ) là enzym do 2 hay nhiều chuỗi

pp tạo nên VD: AST có 2 chuỗi , ALP có 2 chuỗi , creatin kinase (CK) có 2

chuỗi , hexokinase (HK) có 2 chuỗi ,LDH 4 chuỗi…

– Enzym dị lập thể

o Là enzym mà ngoài trung tâm hoạt động còn có 1 hoặc vài vị trí dị lập thể ; trung tâm hoạt động tiếp nhận cơ chất để xúc tác cho phản ứng enzym trong khi

vị trí dị lập thể tiếp nhận yếu tố dị lập thể để điều chỉnh hoạt động xúc tác của enzym Về cấu tạo phân tử , enzym dị lập thể có thể đơn hoặc đa chuỗi ; có loại vị trí dị lập thể (+) , có loại vị trí dị lập thể (-) hoặc có cả 2

o Khi vị trí dị lập thể (+) tiếp nhận yếu tố dị lập thể dương A (chất hoạt hóa :activator ) thì cấu hình enzym thay đổi theo hướng có lợi , enzym được hoạt hóa ,

ái lực với cơ chất tăng à enzym gắn vào cơ chất tạo phức enzym –cơ chất tốt hơn ,

v phản ứng tăng lên

o Khi vị trí dị lập thể (-) tiếp nhận yếu tố dị lập thể âm I (chất ức chế

:inhibitor ) thì cấu hình enzym thay đổi theo hướng có hại , enzym bị ức chế, ái lực với cơ chất giảm à v phản ứng giảm

o Thông thường : chất hoạt hóa dị lập thể là những chất đứng trước cơ chất trong chuỗi phản ứng , trong khi chất ức chế dị lập thể là những chất đứng sau chuỗi phản ứng hoặc là sản phẩm cuối cùng của chuỗi phản ứng VD: con đường đường phân , enzym phospho fructokinase là 1 enzym dị lập thể, được hoạt hóa bởi yếu tố dị lập thể dương là ADP và AMP, bị ức chế bởi yếu tố dị lập thể âm là ATP và citrat

– Các dạng đồng phân của enzym (isoenzym hoặc isozym )

o Trong cùng 1 loài , cùng 1 cơ thể, có những enzym tuy cùng xúc tác 1 loại phản ứng hóa học nhưng tồn tại dưới những dạng phân tử khác nhau , có tính chất

lí hóa khác nhau à Dạng phân tử khác nhau của 1 loại enzym gọi là isoenzym hoặc isozym

o VD1: LDH có 4 tiểu đơn vị là 4 chuỗi pp CÁc chuỗi này gồm 2 loại do 2 gen khác nhau tổng hợp : chuỗi nguồn gốc tim (H) và chuỗi nguồn gốc cơ (M) à sự

tổ hợp giữa 2 loại chuỗi pp tạo thành 5 dạng phân tử LDH khác nhau , có hằng số Michaelis (km) và tốc độ phản ứng tối đa (V max ) khác nhau

+ LDH1 : 4 chuỗi HHHHà gọi là isoenzym kiểu tim

+ LDH2: HHHM

+ LDH3: HHMM

+ LDH4: HMMM

+ LDH5: MMMMàgọi là isoenzym kiểu gan

o VD2: creatinkinase (CK) do 2 chuỗi pp tạo nên : 1 nguồn não (B) , 1 nguồn

cơ (M)à 3 loại isoenzym : CK-BB; CK-MB; CK-MM

– Các tiền chất của enzym

o 1 số enzym sau khi tổng hợp còn ở dạng chưa có hoạt tính gọi là các tiền enzym (proenzym hoặc zymogen ) Khi được bài tiết vào môi trường khắc nghiệt của cơ thể sẽ bị thủy phân , cắt đi 1 đoạn pp vốn che lấp trung tâm hoạt động để bảo vệ trung tâm hoạt động , làm cho enzym hoạt hóa, trở thành enzym hoạt động

o Các tiền enzym có tiếp vĩ ngữ ogen : pepsinogen , trypsinogen ,

chymotrypsinogen à vào đường tiêu hóa được thủy phân loại bớt 1 đoạn peptid thành …

o Tiền enzym có tiếp đầu ngữ “pro” : VD: prothrombin à Thrombin

– Phức hợp đa enzym

o Là 1 phức hợp gồm nhiều enzym khác nhau nhưng có liên quan với nhau trong 1 quá trình chuyển hóa nhất định, kết tụ với nhau thành 1 khối nhiều enzym Không thể tách riêng từng enzym trong phức hợp đa enzym vì nếu tách riêng các enzym trong phức hợp sẽ bị biến tính và mất hoạt tính Sự kết tụ các enzym tạo phức hợp đa enzym có tác dụng tăng cường sự cộng tác của các enzym khác nhau trên 1 quá trình hoặc chuỗi chuyển hóa gồm nhiều phản ứng , làm tăng hiệu lực và hiệu quả xúc tác

o VD: phức hợp đa enzym pyruvat dehydrogenase xúc tác phản ứng biến pyruvat thành acetyl CoA gồm 3 enzym : pyruvat dehydrogenase , dihydrolipoyl transacetylase và dihydrolipoyl dehydrogenase với 4 coenzym là TPP, a.lipoic, coenzym A và NAD+

4. Cấu trúc và chức năng của các coenzym

– Các coenzym có chức năng là tham gia cùng enzym trong quá trình xúc tác Coenzym thường có ái lực với enzym cũng tương tự ái lực của enzym với cơ chấtàcoenzym có thể coi như cơ chất thứ 2 TH khác , coenzym được gắn đồng hóa trị với enzym và có chức năng như hoặc gần như vị trí hoạt động trong quá trình xúc tác

4.1 Các coenzym oxh khử

1. Các coenzym Niacin (nicotinic acid : vitamin B3 ) : NAD + và NADP + :

– Nacitin là acid pyridin 3-carboxylic , có thể được biến đổi thành 2 coenzym chủ yếu tham gia vào loại enzym oxh-khử 2 coenzym này là nicotinamid adenin dinucleotid (NAD +) và nicotinamid adenin dinucleotid phosphat ( NADP+ ) Cấu trúc của coenzym NADP+ khác với NAD+ ở chỗ có thêm 1 gốc phosphat ở vị trí 2’ của ribose trong phân tử adenosin monophosphat

– Chức năng : vận chuyển 2 điện tử và 1 H+ giữa chất cho và chất nhận H trong phản ứng oxh-khử xúc tác bởi enzym dehydrogenase Tuy nhiên có enzym dehydrogenase cần NAD+, có loại cần NADP+ trong khi xúc tác

Công thức chữ và cơ chế phản ứng của coenzym NAD+

công thức chữ và cơ chế hoạt động của coenzym (FAD)

– Có 2 dạng coenzym của riboflavin là flavin mononucleotid (FMN) và flavin adenin dinucleotid Vitamin riboflavin chứa 1 dị vòng , isoalloxazin (flavin ), nối qua nguyên tử N-10 đến 1 alcol là ribitol FMN có 1 gốc phosphat ở vị trí 5’ của ribitol trong phân tử riboflavin FAD có cấu trúc tương tự NAD+ , nhưng có

adenosin liên kết qua pyrophosphat gắn với dị vòng riboflavin

– Cả FMN và FAD đều có chức năng tham gia phản ứng oxh hóa khử = cách trao đổi 2 điện tử và 2 H+ ở vòng isoalloxazin

1. Các porphyrin Fe2+( còn gọi là coenzym hem ):

– coenzym hem là coenzym của hệ thống cytochrom , của enzym catalase, peroxidase , monooxygenase và dioxygenase

– Vai trò : vận chuyển điện tử nhờ khả năng biến đổi thuận nghịch giữa

Fe2+ và Fe3+ : Fe2+ – e <-> Fe3+

– Các phản ứng được xúc tác bởi các loại coenzym hem

o 2 điện tử được vận chuyển từ cytochrom b sang cytochrom c trong chuỗi hô hấp tế bào

o Phản ứng phân hủy H2O2 xúc tác bởi catalase

o Phản ứng phân hủy H2O2 xúc tác bởi peroxidase đòi hỏi kèm theo 1 cơ chất dạng khử

o Phản ứng oxygen hóa 1 cơ chất ( thuốc hoặc chất xenobiotic ) xúc tác bởi monooxygenase (thuộc hệ cytochrom P-450) có coenzym là cytochrom P-450 là 1 loại coenzym hem và đòi hỏi 1 coenzym dạng khử là NADPH+H+như sau

+ Phản ứng này có tác dụng biến 1 chất độc ,ít tan thành ko độc hoặc tan nhiều hơn để đào thải khỏi cơ thể

o Các enzym dioxygenase xúc tác phản ứng peroxy hóa 1 cơ chất :

– Là acid béo chứa 2 nhóm sulfur(-SH) gọi à acid 6,8- dithio-octanoic Có phổ biến trong các chất tự nhiên , tham gia vào phức hợp enzym khử carboxyl oxh

của acid pyruvic và acid α-ceto glutaric cùng các coenzym khác như TPP, coenzym

A , FAD và NAD+

4.2 Các coenzym vận chuyển nhóm

– Trong thành phần TPP có thiamin là vitamin B1

– TPP là coenzym của các enzym có vai trò tách nhóm CO2 của các acid cetonic như a.pyruvic , a.α-cetoglutaric

α-– Sự thiếu thiamin ảnh hưởng chủ yếu TK ngoại biên , đường tiêu hóa và hệ thống tim mạch Thiamin điều trị các bệnh như Beriberi , viêm TK do rượu , viêm

TK do thai nghén …

– Coenzym A(viết tắt CoA-SH) gồm acid pantotenin (vitamin B3) nối với 1 thioethanolamin tạo pantethein và nối với 1 gốc phosphat và với 1 nucleotid là adenosin monophosphat qua lk pyrophosphat Coenzym A có vai trò trong chuyển hóa các acid béo , thể cetonic , acetat và các aa

– VD: coenzym A kết hợp acetat thành “acetat hoạt động “ là acetyl CoA , chất này có thể kết hợp a.oxaloacetat tạo a.citric , mở đầu chu trình Krebs , có thể tham gia vào sinh tổng hợp acid béo, sinh tổng hợp cholesterol và hormon steroid

1. S- adenosyl – methionin : tác dụng vận chuyển nhóm methyl –CH3

2. Acid tetrahydrofolic (FH4): vận chuyển nhóm 1 nguyên tử Carbon

3. Biotin : là coenzym của các enzym carboxylase, xúc tác sự gắn CO2 (gọi là

sự carboxyl hóa )

4. Pyridoxal phosphat : là dẫn xuất của pyridoxin (vitamin B6 ) , là coenzym

của enzym trao đổi amin có vai trò chuyển nhóm amin của acid α-amin 1 cho 1 acid α-cetonic 2 để biến thành acid α-cetonic 1, còn acid α-cetonic 2 nhận nhóm amin để biến thành acid α-amin 2

Cơ chế hoạt động của enzym transaminase

– Ngoài tham gia trao đổi amin , pyridoxal phosphat còn là coenzym của các enzym khử carboxyl của 1 số aa như tyrosin arginin , a.glutamic ….Sản phẩm khử carboxyl của aa là các amin có hoạt tính sinh học VD: khử carboxyl của a.glutamic tạo γ- amino butyric acid (GABA) là chất ức chế TK , khử carboxyl của histidin tạo histamin là 1 hormon của mô, làm tăng thấm mạch và gây dị ứng , sự hydroxy hóa cùng khử carboxyl của phenylamin và tyrosin tạo norepinephrin và epinephrin

5. Cơ chế tác dụng của enzym

6. Sự biến thiên năng lượng tự do ( G <0)

– Năng lượng tự do của 1 hệ thống phản ứng là năng lượng có thể tạo ra công

có ích Kí hiệu năng lượng tự do là G 1 phản ứng hóa học chỉ có thể xảy ra theo chiều NL tự do giảm , biến từ chất có NL tự do cao thành chất có mức NL thấp hơn , nghĩa là đk cần của phản ứng hóa học là biến thiên năng lượng tự do phải âm ( G< 0)

– Vật chất thường có sức ỳ về mặt hóa học do các yếu tố sau gây nên

o Yếu tố về entropy ( sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử vật chất )

o Lớp áo nước cản trở và có thể làm mất hoạt tính của cơ chất

o Hình thể ko gian cồng kềnh của cơ chất

o Sự sắp xếp chưa định hướng của các nhóm chức năng trên phân tử enzym– Vì vậy , 1 số phản ứng hh dù có đk cần là G< 0 vẫn ko xảy ra , muốn phản ứng xảy ra cần thêm đk đủ là cung cấp cho hệ thống phản ứng 1 NL để thắng sức

ỳ về mặt hóa học của vật chất NL cần cung cấp ấy gọi là NL hoạt hóa

1. Năng lượng hoạt hóa(activation energy :Ea)

– Ea : là NL cần để nâng tất cả các phân tử của 1mol cơ chất ở 1 nhiệt độ nhất định lên trạng thái chuyển tiếp (transition state ) ở đỉnh của hàng rào NL , để phản ứng enzym có thể xảy ra

– ở trạng thái chuyển tiếp , mỗi phân tử cơ chất có thể sẵn sàng tham gia vào

sự tạo thành sp phản ứng

– Có 1 cách để cung cấp nhiều NL hơn cho phản ứng là làm tăng nhiệt độ , vì làm tăng tương tác giữa các phân tử, tuy nhiên điều này ko xảy ra trong đk sinh lí bthg

– Cơ chế tác dụng của enzym là làm giảm NL hoạt hóa của phản ứng để các

cơ chất dễ dàng đạt được mức NL trạng thái chuyển tiếp, từ đó phản ứng có thể xảy ra Tốc độ của phản ứng phụ thuộc số các phân tử cơ chất vượt qua hàng rào

NL vào trạng thái chuyển tiếp

– Enzym làm giảm NL hoạt hóa của phản ứng bằng cách kết hợp với cơ chất tạo phức enzym –cơ chất (E-S ) theo phản ứng qua 2 bước sau :

E + S <-> ES à E + P

(a) (b)

– E là enzym , S là cơ chất, P là sản phẩm of phản ứng Như vậy enzym biến

1 phản ứng hh đơn thuần thành 1 phản ứng hóa học qua 2 bước gồm phản ứng liên phân tử (a) và phản ứng nội phân tử (b) nhờ tạo thành phức hợp E-S , cả 2 phản ứng này đều đòi hỏi NL hoạt hóa thấp hơn nhiều so với phản ứng ko có xúc tác của enzym

– Cách làm giảm NL hoạt hóa của enzym là enzym kết hợp cơ chất tạo phức hợp E-S qua trạng thái chuyển tiếp E-S1* bằng những tương tác, tạo ra các lk yếu nhờ 1 NL hoạt hóa thấp, đồng thời giải phóng NL tự do NL tự do được giải phóng này lại góp phần hoạt hóa phức hợp E-S để đưa phức hợp này vào trạng thái

chuyển tiếp E-S2* với NL hoạt hóa cũng rất thấp để tạo sản phẩm P và E tự do , đồng thời cũng giải phóng NL tự do Như vậy , = cách tạo phức hợp E-S , enzym chỉ cần NL hoạt hóa rất nhỏ cũng có thể thúc đẩy phản ứng xảy ra , vì vậy , các phản ứng enzym dễ dàng xảy ra trong đk sinh lí cơ thể

6. Động học enzym

– Đn : tốc độ phản ứng của 1 enzym là lượng cơ chất bị biến đổi dưới tác

dụng của enzym ấy trong 1 phút ở nhiệt độ 25 độ C , dưới các đk được chuẩn hóa

– Đơn vị đo tốc độ phản ứng enzym :

o Đơn vị quốc tế IU hoặc U , định nghĩa là lượng enzym làm biến đổi 1 μmol

cơ chất thành sp trong 1 phút ở 25 độ C dưới các đk được chuẩn hóa

– Tốc độ ban đầu (v)

o Tốc dộ ban đầu của 1 phản ứng enzym có nồng độ enzym , nồng độ cơ chất,

ở 1 nhiệt độ và pH nhất định , là tốc độ phản ứng enzym ở những phút đầu tiên của phản ứng , khi mà tốc độ phản ứng chưa bị ảnh hưởng bởi những thay đổi của nhiệt độ ,pH , nồng độ sp phản ứng

o Tốc độ ban đầu tăng lên 1 cách tuyến tính , sau đó cong đi Hoạt độ enzym chỉ đo 1 cách chính xác ở tốc độ ban đầu , nghĩa là đo trong khoảng 5 phút đầu tiên của phản ứng

– Tốc độ cực đại

o Với 1 nồng độ enzym thích hợp , nhiệt độ , pH thích hợp , khi nồng độ cơ chất tăng lên thì tốc độ phản ứng tăng lên Khi các phân tử enzym đều bão hòa cơ chất thì tốc độ phản ứng đạt tốc độ tối đa (Vmax)

– Là thuyết về vai trò của nồng độ cơ chất trong việc hình thành phức hợp

enzym – cơ chất ES

– Sự liên quan nói chung giữa enzym,cơ chất và sp phản ứng :

– Giả thuyết của Michaelis –Menten về sự liên quan giữa v phản ứng và

nồng độ cơ chất được tính toán theo p/tr Michaelis –Menten

– ở đây : v: tốc độ phản ứng ; Vmax: tốc độ tối đa , [S] : nồng độ cơ chất ;

KM = hằng số Michaelis của enzym với cơ chất

– khi nồng độ cơ chất thấp hơn KM rất nhiều ,trong ptr M-M ta có thể bỏ

[S] ở mẫu, ptr trở thành v= Vmax [S]/ KM , đây là ptr tuyến tính dạng y=ax , nghĩa

là tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nồng độ cơ chất [S] Lúc này phản ứng là phản ứng động học bậc 1 bởi v phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ cơ chất

– Khi nồng độ cơ chất tăng lên = Km thì ptr M-M trở thành v= Vmax /2

nghĩa là v phản ứng = 1/2 v tối đa

– Khi nồng độ cơ chất lớn hơn Km rất nhiều thì ta có thể bỏ Km ở mẫu số

của ptr M-M à ptr trở thành v= Vmax, có nghĩa là tốc độ phản ứng đạt tốc độ tối

đa (Vmax) , lúc này tất cả các phân tử enzym đều bão hòa cơ chất , phản ứng đạt động học “ bậc không” vì dù có tiếp tục tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ phản ứng cũng ko đổi và lúc này tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc nồng độ enzym

o Km là hằng số tổng hợp của các hằng số tốc độ , có giá trị bằng nồng độ cơ chất cần thiết để tốc độ phản ứng đạt bằng 1/2 tốc độ tối đa Như vậy , Km được tính bằng mol/l

o Km là hằng số đặc trưng của mỗi enzym với mỗi cơ chất, nó thể hiện ái lực của enzym đối với mỗi cơ chất, KM càng nhỏ , ái lực của enzym với cơ chất càng lớn, vì chỉ cần lượng nhỏ cơ chất tốc độ phản ứng đã đạt 1/2 Vmax KM càng lớn

…(ngược lại)

o Muốn đạt được Vmax , nồng độ cơ chất phải >= 100 lần KM

– Ý nghĩa của V max : tốc độ tối đa Vmax thể hiện số vòng quay của 1

enzym Hằng số động học k2 được gọi là số vòng quay Số vòng quay của 1

enzym là số phân tử cơ chất được biến đổi thành sp trong 1 đơn vị thời gian , khi enzym này được bão hòa đầy đủ với cơ chất

– Ptr và đồ thị Lineweaver – Burk :Vmax rất khó có thể được xác định 1

cách chính xác từ đồ thị hyperbol của M-M , vì vậy L-B đã cải tiến ptr M-M bằng cách nghịch đảo ptr này thu được ptr tuyến tính dạng y= ax+b như sau

= x +

– Ý nghĩa của đồ thị L-B:

o Đồ thị này đã biến đồ thị hyperbol thành đồ thị tuyến tính (dạng thẳng) , như vậy , từ đồ thị này có thể tìm KM và Vmax 1 cách dễ dàng

o Đồ thị này là công cụ để xác định pH và nhiệt độ tối ưu

o Đồ thị này cũng là công cụ để xác định loại chất ức chế là chất ức chế cạnh tranh hay ko cạnh tranh đối với 1 loại enzym nhất định

7. Các yếu tố ảnh hưởng hoạt động của enzym

8. Nồng độ cơ chất [S]:sự ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt động của

enzym được mô tả ở phần động học enzym với ptr và đồ thị M-M

– Nồng độ enzym cũng ảnh hưởng tốc độ phản ứng enzym Đối với cùng 1 lượng cơ chất, tốc độ phản ứng enzym tăng khi tăng nồng độ enzym và ngược lại Tuy nhiên , giá trị KM ko phụ thuộc vào nồng độ enzym

– Nhiệt độ tăngàtăng v phản ứng hóa học do làm tăng sự chuyển động của các phân tử ,tăng số va chạm hiệu quả của các phân tử enzym và cơ chất và cũng cung cấp NL cho phản ứng Tuy nhiên sau khi đạt được Vmax, v phản ứng giảm dần vì enzym là protein nên nhiệt độ tăng dẫn tới biến tính proteinàmất hoạt tính xúc tác của chúng

– Hầu hết các enzym có 1 ranh giới nhiệt độ tối ưu giống như đk nhiệt độ sinh lý của cơ thể, sự biến tính xảy ra từ 40-50 độ và cao hơn

– Thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cũng ảnh hưởng hoạt động của enzym Enzym có thể chịu được nhiệt độ cao hơn trong thời gian ngắn Ở ranh giới nhiệt

độ enzym chưa bị biến tính , khi tăng 10 độ , v phản ứng tăng gấp 2 ,nghĩa là giá trị hệ số nhiệt độ Q10 bằng 2

– Như vậy kết quả phân tích enzym phải được nêu rõ thực hiện ở nhiệt độ nào và phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ nếu cần Các mẫu huyết tương có thể bảo quản lạnh trong 1 thời gian nhất định đến khi phân tích mà các enzym ko bị mất hoạt tính , tuy nhiên nếu gây đông lạnh rồi lại làm tan ra nhiều lần có thể gây biến tính protein

– Người ta phát hiện 1 số enzym bền với nhiệt có khả năng chịu nhiệt rất cao

ở các vi khuẩn sống ở đáy biển nóng hoặc suối nước nóng…ứng dụng trong phản ứng chuỗi polymerase (PCR)

– Enzym là protein nên mang điện Độ pH khắc nghiệt có thể gây biến tính enzym hoặc ảnh hưởng đến trạng thái ion hóa của enzym , gây thay đổi cấu trúc

hoặc thay đổi điện tích trên các gốc aa ở trung tâm hoạt động Vì vậy , mỗi enzym chỉ hoạt động trong 1 ranh giới pH đặc hiệu và hoạt động tối ưu ở 1 pH đặc hiệu – Hầu hết các phản ứng enzym sinh lí xảy ra trong 1 giới hạn pH khoảng 7à 8 nhưng 1 số enzym hđộng trong 1 giới hạn pH rộng hơn 1 số khác

– Là chất làm tăng tốc độ phản ứng enzym hoặc làm enzym ở trạng thái ko hoạt động thành trạng thái hoạt động Chúng thường là các phân tử nhỏ hoặc các ion, như là các KL (Ca2++ , Fe3+ , Mg2+ , Mn2+ , Zn2+ , K+ ) hoặc á kim (Br-, Cl-).– Cơ chế hoạt động của chất hoạt hóa là tạo nên 1 vị trí hoạt động tích điện dương để có thể tác động vào các nhóm tích điện âm của cơ chất Các chất hoạt hóa khác có vai trò làm thay đổi cấu hình ko gian của enzym , làm ổn định cấu trúc bậc 3 , bậc 4 của enzym , làm enzym dễ gắn cơ chất , cũng có thể có vai trò liên kết cơ chất với enzym hoặc coenzym , hoặc tạo ra sự oxh hoặc sự khử

– 1 số coenzym có vai trò như 1 chất hoạt hóa với 1 số enzym VD: NAD + là cofactor bị khử thành NADH trong đó cơ chất thứ nhất bị oxh

vì vậy có thể được khắc phục sự ức chế cạnh tranh = cách tăng nồng độ cơ chất

o Từ đồ thị L-B , giá trị Vmax ko đổi nhưng giá trị Km là lớn hơn , chứng tỏ cần nồng độ cơ chất lớn hơn để đạt được động học bậc “0” do các ảnh hưởng của chất ức chế cạnh tranh

o VD: ở phản ứng succinat à fumarat , cơ chất là succinat , enzym succinat dehydrogenase , các chất ức chế cạnh tranh với enzym succinat dehydrogenase là chất có cấu trúc gần giống succinat như oxalat, malonat , glutarat …

– ức chế ko cạnh tranh

o Xảy ra khi chất ức chế này gắn vào enzym ở vị trí ko phải trung tâm hđ Sự gắn này có thể xảy ra với cả enzym và với cả phức hợp enzym –cơ chất tạo phức hợp EI và ESI

+ E + I = EI

+ ES + I = ESI

o Sự gắn này gây 1 thay đổi cấu hình ko gian của cấu trúc phân tử enzym , làm cho trung tâm hoạt động cũng bị thay đổi , ko thể tiếp nhận đc cơ chất, nếu đã tiếp nhận cơ chất cũng ko thể biến đổi cơ chất thành sản phẩm Sự tăng nồng độ cơ chất ko ảnh hưởng đến sự gắn của ức chế ko cạnh tranh vào phân tử enzym nên ko khắc phục được tình trạng ức chế bằng cách tăng nồng độ cơ chất Do đó ảnh

hưởng của ức chế ko cạnh tranh trên động học phản ứng là giảm Vmax bởi tốc độ tối đa ko thể đạt được do enzym bị bất hoạt nhưng giá trị Km ko đổi VD: chì , thủy ngân

– Ức chế phi cạnh tranh

o 1 kiểu ức chế có khả năng thuận nghịch khác gọi là ức chế phi cạnh tranh Xảy ra khi 1 chất ức chế gắn vào phức hợp ES ở 1 vị trí khác với trung tâm hoạt động để hình thành phức enzym –cơ chất-chất ức chế (ESI) mà ko tạo sp P

o ES + I = EIS

o Sự tăng nồng độ cơ chất thực sự làm tăng sự ức chế bởi vì đã cung cấp nhiều phức hợp ES hơn để chất ức chế gắn vào Ảnh hưởng của chất ức chế phi cạnh tranh là giảm Vmax do bất hoạt enzym và giảm KM

Chuyên đề 2: Sự hô hấp tế bào

1. Sự tạo thành CO2 , H2O

– CO2 tạo thành do phản ứng khử carboxyl nhờ enzym decarboxylase

o RCOOH à RH + CO2

o Phản ứng này ko giải phóng nhiều năng lượng

– H2O tạo thành nhờ 1 dây chuyền phản ứng : tách H2 khỏi cơ chất và vận chuyển H2 qua 1 chuỗi dài các chất trung gian , cuối cùng tới O2 Trong quá trình này cả hydro và oxy đều được hoạt hóa thành các ion H+ và O2- hoạt động mạnh -> khi gặp nhau tạo H2O Quá trình này giải phóng nhiều năng lượng

2. chuỗi vận chuyển điện tử

– Phức hợp 1 : NADH –CoQ reductase

o Điện tử từ NADH à FMN à trung tâm sắt lưu huỳnh à CoQ tạo CoQH2

+ NADH + H+ + CoQ à NAD+ + CoQH2

o Cơ chế vận chuyển điện tử của trung tâm FeS là thay đổi hóa trị ion sắt

– Phức hợp 2 :succinat –CoQ reductase

o Điện tử từ succinat à FAD à trung tâm FeS -> CoQ tạo CoQ H2

+ Succinat +CoQ à fumarat +CoQH2

o CoQ hay ubiquinon là 1 chất mang nguyên tử hydro Quinon dạng oxh có thể nhận 1 e- để hình thành semiquinon và nhận tiếp 1e- và 2 H+ tạo hydroquinon

– Phức hợp 3 : CoQH2 – cytc reductase

o Gồm 3 thành phần : cyt b , trung tâm FeS , cyt c1

o Điện tử từ CoQH2 à cyt b à trung tâm FeS à cyt c1 à cyt c tạo cyt c dạng khử+ CoQH2 + 2 cyt c – Fe3+ à CoQ + 2 H+ + 2 cytc-Fe 2+

o Cytc : chứa nhóm hem , Fe nằm ở trung tâm của hem làm nhiệm vụ chuyển e bởi quá trình oxy hóa khử : Fe3+ + e- à Fe2+

– Phức hợp 4 : cytochrom oxidase

o Điện tử từ cyt c chuyển tới Cu2+ (cyt a ) à cyt a3 à O2 tạo O2- O2- kết hợp 2

H+ tạo H2O

+ 2cyt c- Fe2+ + 1/2 O2 + 2 H+ à 2 cyt c –Fe3+ + H2O

3. Ý nghĩa về mặt năng lượng

– Thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử được định hướng chặt chẽ theo trật tự: e- đi từ chất có thế năng oxh –khử thấp tới cao

– Năng lượng giải phóng được tính bằng G o = -nf ∆E o’

o ∆Go : sự biến thiên năng lượng tự do tính theo kcal ở đk chuẩn ( pH= 7 , t = 25oC)

o n: số e- vận chuyển

o F: số faraday = 23, 062

o ∆Eo’ :sự chênh lệch thế năng của hệ thống cho và nhận e

-– Tính ra : sự thay đổi năng lượng tự do của 1 cặp e- từ NADH / NAD+ ( Eo’ = -0,32V) đến H2O / 1/2 O2 (Eo’= 0,82) ta có ∆Go’= -2 23,062 ( 0,82 + 0,32) = -52,

6 kcal / mol

– Toàn bộ năng lượng trên được giải phóng dần từng chặng Năng lượng đủ

để tạo vài ATP từ ADP và Pi ( vì ∆Go’ cần để tạo ATP từ ADP và Pi là 7,3 kcal ) còn 1 phần năng lượng tỏa ra dưới dạng nhiệt

Chuyên đề 3 :Sự phosphoryl hóa – oxy hóa

1. Các loại liên kết phosphat trong hợp chất hữu cơ

– Liên kết phosphat nghèo năng lượng

– Khi thủy phân liên kết này có 1-5 kcal được giải phóng , kí hiệu R-P

– VD: liên kết phosphat estephosphat

o Gốc –PO3H2 được kí hiệu là

– Liên kết phosphat giàu năng lượng

– Khi thủy phân liên kết phosphat giàu năng lượng có > 7 kcal được giải phóng Kí hiệu là

– Anhydrid phosphat (pyrophosphat ) :

o là liên kết giữa 2 gốc phosphat

o VD: ATP là lk giàu năng lượng quan trọng nhất

o Phản ứng ngược lại là phản ứng khử phosphoryl

+ R-PO3H2 + H2O à RH+ H3PO4

+ Trong quá trình này năng lượng được giải phóng đúng bằng số năng lượng

đã dùng để tạo lk phosphat

– Sự oxh- khử : Trong chuỗi vận chuyển điện tử , quá trình e- đi từ chất có

thế năng oxy khử thấp tới cao là quá trình oxy – khử Trong quá trình này , năng lượng giải phóng ra được dùng để tổng hợp ATP nhờ phản ứng phosphoryl hóa ADP

– 2 quá trình trên luôn đi kèm , nghĩa là sự phosphoryl hóa ADP thành ATP đi kèm với sự oxh khử

– Ý nghĩa : Phosphoryl hóa-oxh là quá trình trọng bậc nhất trong chuyển hóa

chất vì vai trò : tích trữ và vận chuyển năng lượng , hoạt hóa các chất

Chuyên đề 4 : Chu trình acid citric

1. Các phản ứng của chu trình acid citric (chu trình krebs)

– Phản ứng 1 : tổng hợp citrat

o 1 phân tử acetyl CoA kết hợp 1 phân tử oxaloacetat (4C ) tạo thành citrat

(6C) nhờ enzym citrat synthetase

– Phản ứng 2 : đồng phân hóa citrat thành isocitrat

o Citrate loại đi 1 H2O tạo thành cis-aconitate (2a) và lại kết hợp ngay với 1 H2O tạo isocitrat (2b) Cả 2 phản ứng đều do enzym aconitase xúc tác

– Phản ứng 3 : khử carboxyl oxh isocitrat thành α-cetoglutarat

o Isocitrate loại đi 1 cặp H2 nhờ xúc tác của enzym isocitrate

dehydrogenasecó coenzym là NAD sẽ chuyển

thành oxalosuccinate (3a) Oxalosuccinateloại 1 phân tử CO2 tự phát tạo thành

α-cetoglutarat(3b)

– Phản ứng 4 : khử carboxyl oxh α-cetoglutarat tạo succinyl coA

o α-cetoglutarat nhờ xúc tác của phức hợp α-cetoglutarat dehydrogenase ( gồm

3 enzym ) sẽ loại đi 1 cặp H2 dưới dạng NADH2 , 1 phân tử CO2 và có sự tham

gia của HS CoA tạo succinyl CoA Đây là phản ứng phức tạp , diễn ra qua nhiều bước tương tự quá trình chuyển pyruvat thành acetyl CoA

– phản ứng 5 : tạo succinat

o succinyl CoA thủy phân tạo succinat nhờ enzym thiokinase

o Năng lượng được giải phóng khi thủy phân liên kết giàu năng lượng thioeste trong succinyl CoA được dùng để tạo GTP từ GDP và H3PO4

– phản ứng 6 : oxy hóa succinat thành fumarat

o succinat loại đi 1 cặp H2 nhờ enzym succinat dehydrogenase có coenzym

FAD sẽ tạo thành fumarat

– phản ứng 7 : hydrat hóa fumarat thành malat

o fumarat kết hợp 1 H2O tạo malat nhờ enzym fumarase

– phản ứng 8 : oxy hóa malat thành oxaloacetat

o malat loại đi 1 cặp H2 nhờ enzym malat dehydrogenase có coenzym là NAD

– Kết quả :

o 2 nguyên tử C dưới dạng acetyl CoA vào chu trình ngưng tụ với oxaloacetat

=> 2 nguyên tử C ra khỏi chu trình dưới dạng CO2 do các phản ứng khử CO2 ở (3) và (4)

o 4 cặp H2 ra khỏi chu trình : 3 ở dạng NADH và 1 là FADH2 Các cặp H2 này vào chuỗi hô hấp tế bào cho 11 ATP 1 liên kết phosphat giàu năng lượng hình thành GTP được dùng tạo 1 ATP Kết quả tạo ra 12ATP ; 2 phân tử H2O được sử dụng

– Đặc điểm : xảy ra trong ti thể , trong đk ái khí

– Ý nghĩa :

o Là giai đoạn thoái hóa chung , cuối cùng của các chất glucid , lipid và protein

o Cung cấp nhiều năng lượng & các chất chuyển hóa trung gian cho các chuyển hóa khác

Sơ đồ chu trình krebs

Chuyên đề 5: Thoái hóa glucose

1. Sự thoái hóa của glucose theo con đường đường phân ( hexose

diphosphat )

– Đường phân là 1 chuỗi các phản ứng hóa học chuyển hóa glucose (6C) thành pyruvat (3C) , xảy ra ở bào tương , qua 2 giai đoạn với 10 phản ứng

o Giai đoạn 1 : gồm 5 phản ứng , phân tử glucose được phosphoryl hóa và bị

chặt đôi thành 2 triose : glyceraldehyd -3-phosphat với sự chi phí 2 ATP đầu tư

o Giai đoạn 2 : gồm 5 phản ứng : 2 phân tử glyceraldehyd -3 –phosphat

chuyển hóa thành pyruvat tạo 4 ATP

o Cắt đôi phân tử F-1,6DP thành 2 triose : glyceraldehyd -3 phosphat

(GAP ) và dihydroaceton phosphat (DHAP ) xúc tác bởi aldolase

– Phản ứng 5:

o DHAP có thể bị biến đổi thuận nghịch thành GAP 1 cách nhanh chóng nhờ enzym triose phosphat isomerase

o Chỉ có GAP tiếp tục thoái hóa theo con đường đường phân

– Phản ứng 6 :

o Oxy hóa và phosphoryl hóa GAP thành 1,3 diphosphoglycerat (1,3 DPG )

bởi NAD+ và Pi , được xúc tác bởi glyceraldehyd-3-phosphat dehydrogenase

2. Sự thoái hóa tiếp theo của pyruvat trong đk yếm khí và ái khí

– Trong con đường đường phân như đã mô tả trên , số lượng NAD+ giảm sau phản ứng 6

– ở cơ , trong quá trình hoạt động , khi nhu cầu ATP cao , oxy máu cấp ko đủ

=> lactatdehydrogenase xúc tác phản ứng

o pyruvat + NADH.H+ lactat + NAD+

o LDH cấu tạo bởi 2 dưới đơn vị H và M tạo 5 isoenzym là : M4, M3H, M2H2, MH3, H4

o Typ H có chức năng trong oxy lactat thành pyruvat, trong khi typ M có xu hướng ngược lại

o Typ H thường ở tổ chức có oxy như cơ tim , typ M hay ở gan , cơ , xương– Bilan năng lượng toàn bộ quá trình đường phân và khử pyruvat thành lactat

o Glucose + 2 ATP + 2 NAD+ + 2 Pi + 4 ADP + 2 NADH + 2H+ à 2 lactat + 2 ADP + 2 NADH + 2H+ + 4 ATP + 2 H2O

o Rút gọn là : Glucose + 2ADP+ + 2 Pi à 2 lactat + 2 ATP + 2 H2O

+ ∆Go’ = -196 kJ/mol , cùng với sự tạo ATP , 31% tạo ra dưới dạng nhiệt

1. Thoái hóa pyruvat trong điều kiện ái khí

– Với sự có mặt oxy , pyruvat vào ty thể , oxh thành acetyl CoA , đi vào chu trình acid citric và oxy hóa thành CO2 và H2O

– Phân tử NADH tạo ra ở phản ứng 6 được chuyển vào ti thể để oxy hóa trong chuỗi hô hấp tế bào , tại đây mỗi phân tử NADH tạo 3ATP , phân tử pyruvat thành acetyl CoA cho 3 ATP , acetyl CoA oxy hóa trong chu trình citric cho 12 ATP– Vậy thoái hóa hoàn toàn glucose trong đk ái khí cho :2+ 3×2+ 3×2 + 12x 2

= 38 ATP

3. sự phân hủy glycogen

– Cơ và gan là nơi xảy ra quá trình thoái hóa glycogen Ở cơ , khi tế bào hoạt động cần ATP , glycogen được thoái hóa thành G6P cho con đường đường phân Ở gan , khi nồng độ glucose máu giảm , glycogen thoái hóa thành G6P rồi tiếp tục thành glucose để đưa vào máu

– Quá trình nhờ 3 enzym :

o enzym phosphorylase xúc tác quá trình phosphoryl phân (bẻ gẫy liên kết 1,4

glucosid bằng sự thay thế nhóm phosphat ) tạo thành glucose -1 phosphat ( G1P ) enzym này chỉ tác dụng tới khi còn 4 gốc glucose tính từ điểm chia nhánh thì ko hoạt động nữa

o enzym cắt nhánh ( glycogen debranching enzym ) có 2 hoạt tính

+ Hoạt tính chuyển nhánh [oligo-( α 1,4 àα 1,4 ) glucosyl transferase ]thủy

phân liên kết 1,4 glucosid giữa gốc thứ nhất và gốc thứ 2 tính từ gốc nhánh ,

chuyển 1 đoạn 3 gốc glucose đến gắn vào đầu 1 chuỗi thẳng khác bằng cách tạo liên kết 1-4 glucosid , nhánh glycogen này được kéo dài thêm 3 glucose , nhánh còn lại chỉ còn 1 gốc glucose với liên kết 1-6 glucosid

+ Hoạt tính cắt nhánh [amylo- (α 1,6 ) glucosidase ] thủy phân liên kết 1,6

glucosid của gốc glucose còn lại giải phóng glucose tự do

o Enzym phosphoglucomutase : chuyển G1P thành G6P G6P có thể đi tiếp

vào con đường đường phân ở cơ hoặc có thể bị thủy phân thành glucose ở gan

o Sau quá trình thoái hóa 90% gốc glucose của glycogen chuyển thành G1P và 10% chuyển thành glucose tự do

Chuyên đề 6 : Tổng hợp glycogen

1. Sự tổng hợp glycogen mạch thẳng và mạch nhánh từ glucose

– Sự tổng hợp glycogen chủ yếu ở cơ và gan , xảy ra trong bào tương

Nguyên liệu để tổng hợp là glycogen là glucose Glucose chuyển thành G6P rồi

thành G1P từ G1P sự tổng hợp glycogen gồm 3 bước nhờ 3 enzym : UDP-

glucose pyrophosphorylase , glycogen synthetase và enzym gắn nhánh

– Trước hết , enzym UDP- glucose pyrophosphorylase xúc tác sự tạo thành phân tửUDP- glucose từ G1P và UTP UDP –glucose là chất năng lượng cao , cho

phép chuyển phân tử glucose đến gắn vào phân tử glycogen kéo dài phân tử này

– Sau đó glycogen synthetase vận chuyển UDP –glucose đến nhóm 4-OH của phân tử glycogen có sẵn ở đầu không khử tạo thành liên kết 1,4-glucosid và giải

phóng UDP UDP được tạo thành sẽ tác dụng với ATP dưới tác dụng

của nucleosid diphosphokinase Glycogen synthetase ko có khả năng tổng hợp

glycogen từ đầu mà chỉ có thể kéo dài mạch glycogen bằng liên kết 1,4

– Sự tổng hợp từ đầu 1 phân tử glycogen là sự gắn gốc glucose vào nhóm OH

của tyrosin 194 của phân tử protein được gọi là glycogenin bởi enzym tyrosin –

glucosyltransferase , sau đó sự xúc tác gắn thêm 7 gốc glucose từ UDP-glucose

tạo thành đoạn mồi “ primer “ cho sự mở đầu tổng hợp glycogen Protein

glycogenin tách rời khi hạt glycogen đạt kích thước tối thiểu Sự có mặt của

glycogenin và glycogen synthetase tỉ lệ 1:1

– Sự tạo mạch nhánh : tạo liên kết 1,6 glucosid nhờ enzym gắn nhánh

(branching enzym ) gọi là amylo-( α 1,4 à α 1,6) transglucosylase Khi chuỗi

thẳng dài 11 gốc glucose , enzym trên chuyển 1 đoạn gồm 6-7 gốc glucose ở đầu

ko khử đến nhóm C6-OH của gốc glucose và mạch nhánh được hình thành Mạch nhánh cũ và mới được tiếp tục kéo dài bằng sự tạo liên kết 1,4 glucosidase

2. sự tổng hợp glucose từ các ose khác và từ các sản phẩm chuyển hóa trung gian

– não , HC sử dụng glucose là nguồn năng lượng chính nhưng lại ko tổng hợp được glucose Sự tổng hợp glucose xảy ra khi đói và cạn kiện glycogen dự trữ Cơ quan chủ yếu của sự tân tạo glucose là gan (90%) và 10% được tân tạo ở thận và ruột

– Quá trình tổng hợp glucose sử dụng các enzym của con đường đường

phân Có 3 enzym ko xúc tác phản ứng thuận nghich là hexokinase ,

phosphofructokinase và pyruvat kinase Các phản ứng tân tạo glucose gồm những phản ứng gần như ngược lại của con đường đường phân , trừ 3 enzym ko xúc tác thuận nghịch

– Từ pyruvat thành PEP phải trải qua các phản ứng sau : trước hết pyruvat vào trong ty thể , dưới tác dụng của pyruvat carboxylase cần ATP chuyển thành

oxaloacetat , sau đó từ oxaloacetat tạo thành malat , malat được chuyển ra bào tương nhờ con thoi malat-aspartat Ở bào tương , malat chuyển thành oxaloacetat , sau đó oxaloacetat carboxyl hóa dưới tác dụng của phosphoenol pyruvat

carboxykinase cần GTP tạo PEP

– Phản ứng từ F-1,6DP thành F6P cần sự xúc tác của enzym fructose 1,6 –diphosphatase

– Phản ứng từ G6P thành glucose cần xúc tác của glucose 6 phosphatase– Năng lượng cần thiết để tổng hợp glucose từ pyruvat có thể viết

o 2 pyruvat + 2 NADH + 2 H+ + 4 ATP + 2 GTP + 6 H2O à glucose + 2 NAD+ + 4ADP + 2 GDP + 6 Pi

– Đối với chuyển hóa glucose thành pyruvat

o Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi à 2 pyruvat + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP +

+ fructose được phosphoryl hóa bởi ATP thành F1P nhờ fructokinase

+ F1P bị chặt đôi thành dihydroxyaceton phosphat và glyceraldehyd nhờ aldolase typ B

+ Glyceraldehyd bị phosphoryl hóa bởi ATP thành GAP nhờ glyceraldehyd kinase hoặc

+ Glyceraldehyd khử thành glycerol bởi NADH dưới tác dụng của alcol

dehydrogenase, rồi phosphoryl hóa bởi ATP thành glycero-3-phosphat nhờ

glycerol kinase và oxh lại bởi NAD+ thành DHAP nhờ glycerol phosphat

dehydrogenase , cuối cùng nhờ triose phosphat isomerase thành GAP

+ Fructose sinh năng lượng tốt vì sự chuyển hóa của nó nhanh hơn glucose ( hoạt động của fructokinase mạnh hơn glucokinase ), ko phụ thuộc hormon

o Ở cơ

+ Fructose chuyển thành F6P nhờ hexokinase

– Galactose

o Chuyển hóa ở gan

o Galactose được phosphoryl hóa bởi ATP thành Galactose -1 –phosphat nhờ galactokinase

o Galactose -1 –phosphat được chuyển nhóm uridylyl của UDP-glucose nhờ galacto-1-phosphat uridilyl transferase => tạo G1P và UDP- galactose

o UDP – galactose -4-epimeraase chuyển UDP-galactose thành UDP-glucose

o G1P sẽ đồng phân hóa thành G6P -> vào con đường đường phân

– Mannose

o Mannose chuyển thành mannose -6 –phosphat nhờ hexokinase

o Phosphomannose isomerase đồng phân hóa thành F6P

– Từ lactat

o Lactat sinh ra ở cơ được chuyển về gan tái tạo pyruvat theo phản ứng

o lactat + NAD+ pyruvat + NADH.H+

– Từ các thể cetonic : trong nhiều tổ chức trong đó có cơ , alanin transaminase chuyển acid cetonic thành acid amin VD : trong cơ pyruvat chuyển thành

alaninà được vận chuyển về gan tái tạo lại thành pyruvat ( chu trình glucose –

alanin )

sơ đồ : nguồn nguyên liệu tổng hợp oxaloacetat và các sản phẩm chuyển hóa trung gian của quá trình tổng hợp glucose ( hình 7.9 và 7.11)

3. sự khác nhau giữa quá trình tổng hợp glycogen ở gan và ở cơ (sơ

đồ??? )

chuyên đề 7 : sự thoái hóa acid béo bão hòa

1. Sự hoạt hóa và vận chuyển acid béo đã hoạt hóa vào ti thể

– Sự hoạt hóa acid béo

o RCOOH + ATP + CoASH R-CO~ScoA + AMP + PPi

o PPi + H2O 2(P)

o ATP + AMP 2 ADP

o Như vậy sự hoạt hóa acid béo cần 2 ATP

o Enzym acyl CoA synthetase gồm các isoenzym khác nhau đặc hiệu cho các acid béo chuỗi ngắn , trung bình và dài , chúng có mặt ở màng ngoài ti thể

– Sự vận chuyển các acid béo đã hoạt hóa vào ti thể

o Các acid béo mạch dài dưới dạng acylCoA được hình thành ở màng ngoài ti thể ko qua được màng trong ti thể để vào chất khuôn (matrix ) – nơi chúng bị oxy hóa Chúng được vận chuyển theo cơ chế đặc hiệu nhờ carnitin – là amin bậc 4 mang chức alcol bậc nhì , có thể este hóa với acid béo Phản ứng este hóa acid béo và carnitin được xúc tác nhờ carnitin acyltransferase I có ở mặt ngoài màng trong ti thể Este acyl-carnitin đi qua màng trogn ti thể vào trong ti thể bởi sự khuếch tán dễ dàng thông qua hệ thống vận chuyển acyl-carnitin/carnitin

o Trong ti thể , gốc acyl được chuyển từ carnitin tới CoA có ở trong ty thể dưới tác dụng của carnitin acyltransferase II khu trú ở mặt trong của màng trong ty thể

Carnitin được giải phóng sẽ trở lại khoảng giữa 2 màng ty thể theo hệ thống vận chuyển acylcarnitin/carnitin Cơ chế vận chuyển trên giữ cho 2 nguồn CoA và acid béo ở trong và ngoài ty thể cách biệt nhau

o Trong ty thể có 1 loại acylCoA synthetase xúc tác phản ứng hoạt hóa những acid béo ở trong ty thể, enzym này ko sử dụng ATP mà dùng GTP

2. sự β- oxy hóa acid béo bão hòa

– Xảy ra trong matrix của ti thể , gồm 4 giai đoạn nhằm cắt dần acid béo

thành những mẩu 2C dưới dạng acetyl CoA từ nhóm carboxyl tận của gốc acyl

o Phản ứng khử hydro lần thứ nhất : sự khử hydro sản sinh 1 liên kết đôi

giữa C α và Cβ ( C2 và C3 ) tạo thành trans- ∆2-enoylCoA Có 4 loại acylCoA dehydrogensase , mỗi enzym đặc hiệu với 1 loại acid béo có độ dài hydrocarbon nhất định , các enzym này đều có chất cộng tác là FAD FAD nhận điện tử và điện

tử này đi vào 1 cặp điện tử

o Phản ứng kết hợp nước : sự kết hợp 1 phân tử nước vào liên kết đôi ∆2- trans dưới tác dụng của enoyl-CoA hydratase có tính đặc hiệu không gian và tạo nên L- 3-hydroxyacylCoA enzym này cũng có khả năng xúc tác phản ứng kết hợp nước và liên kết đôi ∆2 –cis của các acylCoA không bão hòa và sinh ra D-3- hydroxyacylCoA

o Pứ khử hydro lần thứ 2 : dưới tác dụng của β-hydroxyacylCoA

dehydrogenase có chất cộng tác là NAD+ tạo ra 3-cetoacylCoA enzym này ít đặc hiệu với chiều dài chuỗi hydrocarbon của acid béo nhưng đặc hiệu tuyệt đối với dạng đồng phân không gian L NADH hình thành sẽ nhường điện tử cho NADH –dehydrogenase và 3 phân tử ATP được tạo ra ứng với 1 cặp điện tử được chuyển từ NADH đến O2 trong chuỗi hô hấp TB

o Pứ phân cắt , tạo acetyl CoA : có sự tham gia của acylCoA acetyltransferase

(thiolase hay β-cetothiolase ) và 1 phân tử CoA , cắt ra 1 phân tử acetyl CoA Gốc acyl của acid béo bị ngắn đi 2 carbon Phân tử acylCoA mới này lại tiếp tục trải

qua 4 phản ứng như trên của quá trình β-oxy hóa cho đến khi gốc acylCoA chỉ còn

1 phân tử acetyl CoA Như vậy , ví dụ 1 phân tử palmitic có 16C được hoạt hóa thành palmitylCoA và trải qua 7 vòng oxh để giải phóng 8 phân tử acetyl CoA

3. Năng lượng tạo thành khi thoái hóa hoàn toàn 1 phân tử palmitic

– 1 phân tử acid béo có số carbon chẵn 2n bị oxh hoàn toàn sẽ cho ra n phân

tử acetyl CoA , ứng với 12n ATP ; (n-1) phân tử FADH2 và (n-1) NADH hoặc 1) ATP

5(n-– Quá trình hoạt hóa acid béo cần 2 ATP , như vậy số ATP thu được là

– Sơ đồ sự tạo thành các thể ceton từ acetylCoA

2. Ý nghĩa trong quá trình chuyển hóa

– ở người khỏe mạnh , aceton được hình thành với số lượng rất ít

Acetoacetat và D- β -hydroxybutyrat sẽ khuếch tán ra ngoài tế bào gan , rồi theo máu tuần hoàn đến các mô ngoại vi như cơ xương , cơ tim , vỏ thượng thận …Bình thường chất đốt để cung cấp cho não chủ yếu là glucose Khi bị đói kéo dài hoặc

sự cung cấp glucose bị hạn chế thì não có thể dùng D- β -hydroxybutyrat được tạo thành trong gan từ acid béo làm “chất đốt” chính để cung cấp năng lượng (75% năng lượng cần cho não có nguồn gốc từ các thể ceton )

– tại các mô ngoại vi , D- β -hydroxybutyrat được oxy hóa thành acetoacetat , sau đó chất này được hoạt hóa thành acetoacetylCoA và rồi phân tách tạo nên 2 phân tử acetylCoA acetylCoA sẽ đi vào chu trình acid citric

sơ đồ sự tạo thành acetylCoA từ D- β -hydroxybutyrat ở mô ngoại vi

– Sự hình thành và vận chuyển các thể ceton từ gan đến các mô ngoại vi tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa tiếp tục của acid béo và acetylCoA trong tế bào gan Bình thường , nồng độ các thể ceton trong máu rất thấp Khi đói glucid hoặc khi bị bệnh đái tháo đường , sự thoái hóa glucid giảm và cơ thể cần phải oxy hóa lipid dự trữ đề bù đắp cho nhu cầu của cơ thể và gây nên nồng độ bệnh lí của các thể ceton Các thể ceton tăng rất cao trong máu và nước tiểu , đôi khi có mùi

aceton trong hơi thở Sự tạo thành các thể ceton bệnh lí là hậu quả của sự mất cân đối giữa chuyển hóa glucid và chuyển hóa lipid , dẫn đến

o Thiếu NADPH-coenzym được tạo nên từ con đường hexose monophosphat

và cần thiết cho quá trình tổng hợp acid béo

o Thiếu succinyl CoA –sản phẩm chuyển hóa trung gian của chu trình acid citric và là chất cung cấp CoA để hoạt hóa acid acetoacetic

– Tóm lại, sự ứ đọng các thể ceton trong cơ thể là do tốc độ tạo thành các chất này ở gan vượt quá khả năng sử dụng chúng ở mô ngoại vi

Chuyên đề 9: Tổng hợp acid béo

1. Sự tổng hợp acid béo bão hòa ở bào tương tế bào

– Nguyên liệu : Là acetylCoA được hình thành trong ty thể ( do quá trình khử

carboxyl hóa pyruvat , oxy hóa 1 số acid amin , oxy hóa acid béo ) và được vận chuyển ra bào tương theo 2 cách

o Nhờ hệ thống vận chuyển tricarboxylat

+ Trong ty thể : acetylCoA + oxaloacetat -> citrat + HSCoA

+ Bào tương : citrat + ATP + HSCoA à oxaloacetat +ADP +Pi +acetylCoA

o Nhờ chất vận chuyển carnitin

– Chất trung gian để tổng hợp acid béo là malonyl CoA : chất này được hình thành nhờ enzym acetylCoA carboxylase enzym này có 3 vùng chức năng : protein mang biotin , biotin carboxylase hoạt hóa CO2 bằng cách gắn CO2 với nguyên tử N của vòng biotin nhờ phản ứng phụ thuộc ATP và trans

carboxylase làm nhiệm vụ vận chuyển CO2 được hoạt hóa từ biotin đến

acetylCoA để tạo thành malonyl CoA Quá trình trên có thể tóm tắt như sau :

– Chu trình tổng hợp acid béo gồm 6 phản ứng liên tiếp nhau do 6 enzym

của hệ thống tổng hợp acid béo xúc tác Hệ thống này là multi enzym gọi là acid béo synthase , gồm 6 enzym và 1 protein ko có hoạt tính enzym

o ACP- acyltransferase (AT)

o ACP- malonyltransferase (MT)

o β- cetoacyl- ACP synthase (KS)

o β-cetoacyl- ACP reductase (KR)

o β-hydroxyacyl-ACP dehydratase (HD)

o enoyl-ACP reductase (ER)

o ACP: protein mang nhóm acyl

o Phức hợp multienzym có 2 nhóm –SH : -SH trung tâm thuộc ACP và –SH ngoại vi của cystein trong phân tử KS

o Phản ứng (1); (2) : Sự tạo thành acetyl ACP và malonyl ACP : sau bước này , phức hợp multienzym được khởi động để sẵn sàng thực hiện chuỗi phản ứng gắn 2 mẩu acetyl với nhau , phức hợp mang nhóm acetyl este hóa với –SH ngoại

vi và nhóm malonyl este hóa với –SH trung tâm

o (3)Phản ứng ngưng tụ : dưới tác dụng của KS, nhóm acetyl được chuyển đến C2 của nhóm malonyl và đồng thời khử carboxyl

o Gốc palmityl có thể được giải phóng , tạo acid palmitic tự do dưới tác dụng của thioesterase , hoặc có thể được chuyển sang phân tử coenzym A , tạo palmityl CoA Với hầu hết cơ thể sống, sự tổng hợp acid béo ở bào tương sẽ dừng lại khi acid palmitic được tạo thành (có thể do tính đặc hiệu của KS với chiều dài gốc acyl

mà nó tiếp nhận )

2. sự tổng hợp acid béo bão hòa ở ti thể tế bào

– Là sự tổng hợp acid béo mạch dài mà chất tiền thân là acid palmitic Cơ chế kéo dài chuỗi carbon của acid béo được thực hiện tương tự ngược với quá trình β-oxy hóa và chất v/chuyển gốc acyl là phân tử coenzymA

3. Mối liên quan và khác biệt giữa quá trình tổng hợp acid béo ở ty thể với quá trình tổng hợp acid béo ở bào tương tế bào

– Mối liên quan :

o acetylCoA được tổng hợp ở trong ti thể ( do quá trình khử carboxyl hóa

pyruvat , oxy hóa 1 số acid amin , oxy hóa acid béo ) và được vận chuyển ra bào tương để làm nguyên liệu cho tổng hợp palmitic ở bào tương

o Palmitic là chất tiền thân để tổng hợp các acid béo mạch dài trong ty thể

+ Bào tương : phản ứng ngưng tụ nhờ KS, acyl nC ngưng tụ với malonyl

+ Ti thể : phản ứng ngưng tụ nhờ b-cetothiolase , acyl nC ngưng tụ với acetyl CoA

o Chất trung gian cho 2C :

+ Bào tương : malonyl

+ Ti thể : NADPH và NADH

Chuyên đề 10 : sự thoái hóa và tổng hợp triglycerid

Sự thoái hóa và tổng hợp lecithin

1. Sự thoái hóa và tổng hợp triglycerid

o Xúc tác sự hoạt hóa glycerol , tạo glycerol -3 phosphat

o Enzym này có nhiều trong : gan , thận, niêm mạc ruột , tuyến vú

o Glycerol – 3 phosphat được oxh thành dihydroxy aceton phosphat (DAP) rồi đồng phân hóa thành glyceraldehyd -3 –phosphat (GAP)à được oxh qua nhiều bước tạo pyruvat à acetylCoA à vào chu trình krebs

– Acid béo tự do vào máu , gắn với albumin huyết thành 1 dạng lipoprotein rồi được dòng máu đưa đến các mô để thực hiện quá trình oxh và tạo năng lượng