TÀI LIỆU GIẢNG dạy hóa SINH

- Acid amin bán cần thiết: là những acid amin cơ thể không tự tổng hợpđược ở giai đoạn chưa trưởng thành; khi chức năng của gan đã hoàn chỉnh, gan tự tổng hợp được: histidin, arginin - A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG

BỘ MÔN HÓA SINH

TÀI LIỆU GIẢNG DẠY HÓA SINH

(Dành cho đối tượng: Cử nhân điều dưỡng

Chương trình đào tạo theo tín chỉ)

Hải Phòng, 2016

Lưu hành nội bộ

MỤC LỤC

Trang

1 Acid amin……… 1

2 Peptid ……… 5

3 Protein……… 5

4 Enzym……… 10

5 Acid nucleic……… 20

6 Enzym……… 23

7 Tháo hóa acid amin……… 30

Chương II: Năng lượng sinh học……… 36

Chương III: Glucid……… 43

1 Hóa học glucid……… 43

2 Chuyên hóa glucid……… 49

3 Rối loạn chuyển hóa glucid……… 56

Chương IV: Lipid……… 59

1 Hóa học lipid……… 59

2 Các dạng lipoprotein……… 63

3 Chuyển hóa lipid……… 64

Chương V: Hóa sinh gan……… 73

Chương VI: Hóa sinh thận – nước tiểu……… 84

Chương VII: Hóa sinh máu……… 95

Chương VIII: Một số hội chứng, bệnh lý……… 102

CHƯƠNG I: PROTID

Đại cương

Protid là các hợp chất hữu cơ được cấu tạo bởi 4 nguyên tố chính là: C,

H, O, N Khái niệm protid bao gồm acid amin, peptid và protein Trong tựnhiên, có 20 acid amin tham gia cấu tạo protein

Protid đóng vai trò cơ bản trong sự hình thành, cấu trúc và chức năng củacác hệ thống sống

1 Acid amin

1.1 Định nghĩa

Acid amin là hợp chất hữu cơ trong phân tử có hai nhóm chức: amin

(-NH2) và carboxyl (-COOH), cùng gắn với carbon α

Công thức tổng quát:

R là gốc hữu cơ của acid amin

1.2 Cấu tạo của acid amin

Thành phần cấu tạo của acid amin: bao gồm các nguyên tố C, H, O, N và

có thể có thêm S

Ngoài 2 nhóm hóa chức chính là carboxyl và amin, phân tử acid amin còn

có thể có các hóa chức khác như hydroxyl (-OH), hoặc thiol (-SH)

1.3 Phân loại acid amin

Có nhiều cách phân loại acid amin

* Theo cấu tạo mạch hydrocarbon:

Tùy theo gốc R của acid amin, người ta chia các acid amin thường gặptrong tự nhiên thành 2 nhóm chính: acid amin mạch thẳng và acid amin mạchvòng Mỗi acid acid mạch thẳng tùy theo số nhóm carboxyl và amin có trongphân tử mà được chia thành acid amin trung tính, acid hay kiềm Acid aminmạch vòng được chia thành acid amin nhân thơm và dị vòng (Bảng 1)

* Theo nhu cầu cơ thể:

Dựa vào nhu cầu cơ thể, acid amin được chia làm 3 nhóm: acid amin cầnthiết, acid amin bán cần thiết và acid amin không cần thiết

- Acid amin cần thiết: là những acid amin mà cơ thể không thể tự tổng

hợp được, bắt buộc lấy từ con đường ngoại sinh (ăn uống, tiêm truyền) như:valin, leucin, izoleucin, lysin, methionin, tryptophan, phenylalanin, threonin

COOH

H 2 N- C-H R

COOH H- C-NH 2 R

Bảng 1: Phân loại acid amin theo cấu tạo mạch

Loại nhóm Tên acid amin Ký hiệu Công thức cấu tạo

Asparagin Glutamic Glutamin

Lysin

Arginin

Gly (G ) Ala (A ) Ser ( S) Cys (C ) Thr (T ) Met (M) Val ( V) Leu (L ) Ile ( I) Asp (N )

Asn (D ) Glu ( G) Gln ( E)

- Acid amin bán cần thiết: là những acid amin cơ thể không tự tổng hợp

được ở giai đoạn chưa trưởng thành; khi chức năng của gan đã hoàn chỉnh, gan

tự tổng hợp được: histidin, arginin

- Acid amin không cần thiết: là những acid amin cơ thể tự tổng hợp

được, như: alanin, glycin, glutamin, glutamic, serin, cystein, aspartic,

arsparagin, prolin, tyrosin

1.3 Tính chất của acid amin

pHi của một số acid amin:

Tính chất tích điện của các acid amin trong môi trường có pH nhất địnhđược ứng dụng trong kỹ thuật điện di tách các acid amin

* Phản ứng Ninhydrin

Ninhydrin là một chất có tính khử mạnh, có khả năng khử carboxyl, oxy

với acid amin ban đầu, ninhydrin bị khử (ninhydrin dantin) Ninhydrin, ninhdrin

bị khử và NH3 tạo phức hợp màu xanh tím

dụng: tìm acid amin bằng phương pháp sắc ký.

* Khử carboxyl

Một số acid amin sau khi khử nhóm carboxyl cũng tạo các hợp chất cóhoạt tính sinh học, ví dụ glutamic khử carboxyl tạo gama amino butytic acid, làchất dẫn truyền thần kinh trung ương

Histamin co tác dụng co thắt cơ trơn khí phế quản và cơ trơn đường tiêuhóa, giãn cơ trơn hệ tuần hoàn Histamin do các tế bào bạch cầu tiết ra và do sựkhử carboxyl của acid amin histidin Chính vì vậy, khi histamin tăng trong cơthể, sẽ gây co thắt cơ trơn khí phế quản gây nên những cơn khó thở (điển hìnhtrong hen dị ứng), co thắt cơ trơn hệ tiêu hóa gây tiêu chảy (rối loạn tiêu hóa do

dị ứng thức ăn), giãn mạch ngoại vi gây các ban sần, mày đay

Histidin decarboxylase

NH-NH 3

1.4 Vai trò của acid amin

Acid amin là thành nguyên liệu để tổng hợp nên các chất có hoạt tính sinhhọc như:

- Tổng hợp nhân hem từ acid amin glycin và succinyl CoA

- Tổng hợp adenin và guanin từ acid amin glycin, glutamin

- Tổng hợp hormon: hormon tuyến giáp được tổng hợp từ tyrosin,hormon tủy thượng thận được tạo thành từ phenyl alanin

- Tạo coenzyme: NAD, NADP

- Tạo các chất dẫn truyền thần kinh như ethanolamin và cholin

Peptid là những chuỗi peptid được hình thành do 2 đến hàng chục acid

amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid Một số peptid có hoạt tính sinh học

như: hormon tuyến yên sau vasoprepsin được cấu tạo bởi 9 acid amin, insulinđược tạo thành từ 51 acid amin

Các peptid đực cấu tạo từ 3 acid amin trở lên sẽ có khả năng tạo phức hợpmàu tím với ion Cu++ trong môi trường kiềm

3 Protein

Protein là chuỗi polypeptid được cấu tạo bởi hàng trăm đến hàng nghìn

acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid

3.1 Phân loại protein

Protein được phân loại dựa vào thành phần cấu tạo hoặc hình dạng củachúng

3.1.1 Phân loại theo cấu tạo

* Protein thuần

Là những protein mà khi thủy phân chỉ thu được các acid amin và dẫnxuất của chúng, như:

- Albumin: có ở trong lòng trắng trứng, các mô và các dịch sinh vật.Albumin là một trong hai thành phần chính của protein huyết thanh người, có

vai trò quan trọng trong vận chuyển các chất trong huyết thanh, duy trì áp lực

keo Albumin hòa tan trong nước, bị đông vón bởi nhiệt, bị kết tủa bởi dung

dịch muối bão hòa

- Globulin: có trong máu, mô sinh vật Globulin trong huyết thanh người

chủ yếu là các globulin miễn dịch có vai trò tham gia vào hàng rào miễn dịch

bảo vệ cơ thể Globulin tan trong dung dịch muối loãng, không tan trong nướctinh khiết hoặc trong các muối có nồng độ vừa phải, bị đông vón bởi nhiệt

- Glutelin: có trong lúa mì Glutelin tan trong dung dịch kiềm hoặc acidloãng, không tan trong các dung môi trung tính, bị đông vón bởi nhiệt

- Prolamin: như zein có trong ngô, gliadin trong lúa mì Prolamin tantrong alcol 70 – 80o, không tan trong alcol tuyệt đối, trong nước hoặc các dungmôi trung tính khác

- Albuminoid: như keratin, colagen Albuminoid không hòa tan trong cácdung môi trung tính, acid hoặc kiềm loãng Đây là các protein của các mô nâng

- Phosphoprotein: là các hợp chất của protein gắn với acid phosphoric, ví

dụ casein có trong sữa

- Chromoprotein: là các phức của protein với chất màu; ví dụhemoglobin, cytochrom…

- Lipoprotein: là phức hợp của protein với các lipid trung tính(triglyceride), phospholipids và cholesterol Các protein trong lipoprotein đóngvai trò là chất vận chuyển triglyceride cho máu, chất nhận diện bề mặt và hoạthóa enzyme thủy phân lipoprotein

- Metaloprotein: là phức hợp của protein với một kim loại như đồng(ceruloplasmin)

3.1.2 Phân loại theo hình dạng

* Protein cầu

Với tỉ lệ trục chiểu dài trên chiều ngang nhỏ hơn 10 (3/1 hay 4/1).Albumin và globulin, insulin và histon cũng thuộc loại protein dạng cầu nhưngtrọng lượng phân tử nhỏ hơn

* Protein sợi

Ở loại protein này, tỉ lệ trục chiều dài trên chiều ngang lớn hơn 10 lần Vídụ: keratin, một protein hình sợi của tóc, long, da là một protein hình sợi điểnhình

* Colagen: Đây là một dạng protein keo không tan của gân, dây chằng, xương,

không bị thủy phân bởi enzyme tiêu hóa Khi đun sôi với nước, nó chuyển thànhgelatin Trong thành phần của collagen có chứa nhiều hydroxyl prolin vàhydroxyl lysine, là hai acid amin không gặp ở các protein thông thường khác

3.2 Cấu trúc của protein

3.2.1 Cấu trúc bậc 1:

Số lượng và thứ tự sắp xếp của các acid amin trong chuỗi polypeptid quiđịnh cấu trúc bậc 1 của protein và do đó quyết định tính chất sinh học củaprotein đó Các acid amin trong chuỗi polypeptid được nối với nhau bởi liên kếtpeptid, đó là giữa nhóm amin của acid amin này với nhóm carboxyl của acidamin kia Ví dụ: hồng cầu người có hình đĩa lõm 2 mặt có thành phần cấu tạotính là hemoglobin Hemoglobin được tạo bởi nhân hem và 4 chuỗi globin, 2chuỗi alpha và 2 chuỗi beta Chức năng của hồng cầu là vận chuyển oxy Do độtbiến trên chuỗi beta: sự thay thế acid amin valin bằng acid amin glutamin, thayđổi cấu trúc (tạo nên một điểm kỵ nước trên chuỗi beta), dẫn đến sự thay đổi vềhình thái (hồng cầu hình liềm) và chức năng: hồng cầu kém bền, ái lực với oxythấp, gây nên tình trạng thiếu máu, thiếu oxy

3.2.2 Cấu trúc bậc 2

Cấu trúc bậc 2 của protein là cấu trúc chu kỳ của chuỗi polypeptid do liênkết hydro tạo nên, đó là liên kết giữa nguyên tử hydro thuộc nhóm imin -NH-của một chuỗi polypeptide và một nguyên tử oxy thuộc nhóm carbonyl -CO- ởđoạn khác của cùng một chuỗi hoặc ở một chuỗi polypeptide khác Có 2 loại

cấu trúc bậc 2, xoắn alpha ở hemoglobin (hồng cầu) và gấp nếp beta (cácprotein ở xương sống).

3.2.3 Cấu trúc bậc 3

Cấu trúc bậc 3 của protein là sự sắp xếp vừa xoắn vặn vừa gấp khúc mộtcách dày đặc và phức tạp của chuỗi polypeptid Các liên kết ngang, đặc biệt làcác liên kết disulfur – liên kết của 2 nguyên tử lưu huỳnh của acid amin cystein,quyết định cấu trúc bậc 3 của protein Một số protein trong đó có myoglobin,các tiểu đơn vị của hemoglobin, ribinuclease, chymotrypsinogen có cấu trúcbậc 3

3.2.2.4 Cấu trúc bậc 4

Do 2 chuỗi peptid có cấu trúc bậc 2 hoặc bậc 3 liên kết với nhau tạo nên

3.3 Tính chất lý hóa của protein

3.3.1 Tính chất lý học

Protein là những phân tử có trọng lượng lớn (đa số protein tạp): trên 6000đơn vị và kích thước lớn (trên 0.1- 10 nm) nên tồn tại trong dung dịch dướidạng keo và khuếch tán chậm, không qua được màng thẩm tích như các thànhmạch máu, màng tế bào tạo áp suất keo

Dựa vào tính chất này mà người ta có thể tách protein ra khỏi dung dịch

có chứa các chất có trọng lượng nhỏ bằng phương pháp thẩm tích Cũng căn cứvào tính chất này để giải thích hiện tượng phù do giảm protein huyết thanh

3.3.2 Tính lưỡng tính:

Thành phần của protein là các acid amin có nhiều nhóm chức acid vàbase dư bắt nguồn từ các acid amin acid và các acid amin kiềm Các gốc acidglutamic, aspartic mang điện âm; các gốc lysin, arginin, histidin mang điệndương Điện tích của protein phụ thuộc vào pH môi trường chứa protein đó pHicủa protein là pH của môi trường mà tại đó protein có tổng số điện tích âm vàđiện tích dương bằng nhau Ở pHi, protein đó ở dạng ion lưỡng tính và không bị

di chuyển trong điện trường pHi của albumin huyết thanh là 4.9

Người ta ứng dụng tính chất lưỡng tính của protein để điện di phân tíchcác protein: trong môi trường pH tương đối xa pHi của các protein, dưới tácdụng của dòng điện, các protein có độ hòa tan khác nhau, trọng lượng, pH vàtích điện khác nhau sẽ dịch chuyển trong điện trường ở những khoảng cáchkhác nhau tinh từ điểm xuất phát

3.3.3 Tớnh hũa tan, kết tủa và biến tớnh.

* Tớnh chất hũa tan.

Đa số protein hòa tan trong dung dịch muối loãng, protein dạng sợi hòatan trong dung dịch muối đậm đặc hơn Trong nớc, protein ở dới dạng keo nhờlớp ỏo nước và tich điện cựng dấu

* Tính kết tủa

Khi làm mất đồng thời cả 2 yếu tố hòa tan trên thì protein sẽ kết tủa lại

Có nhiều cách làm mất lớp áo nớc và lớp điện tích của protein

- Mất làm áo nớc:

+ Có thể dùng chất hút nớc nh tanin, alcol, ceton

+ Gây biến tính protein bằng các tác nhân vật lý như nhiệt độ, ỏp suấthoặc tỏc nhõn húa học như: acid mạnh, kiềm manh gây đảo lộn cấu trúc

- Mất lớp điện tích:

+ Đa pH môi trờng về pHi của protein: các acid yếu nồng độ thấp

+ Trung hòa điện tích: các chất điện giải nh NaCl

ứng dụng: tìm protein trong nớc tiểu, trong dịch màng bụng, dịch màngphổi

3.4 Vai trũ của protein

Protein đóng vai trò then chốt trong hầu hết quá trình sinh học Chức năngsinh học của protein đợc thể hiện nh sau:

- Cấu trúc: sợi fibronectin tạo khung tế bào và kết nối cỏc tế bào; sợi colagen

+ Hemoglobin vận chuyển oxy từ phổi đến các m

+ Transferin vận chuyển sắt trong huyết thanh và ferritin (protein gắn sắt)

dự trữ sắt trong gan

+ Albumin vận chuyển thuốc, bilirrubin, một số hormon trong huyếtthanh,

+ Các apoprotein A, C, E vận chuyển lipid trong huyết tơng

- Vận động: protein myosin, actin, troponin tạo nờn sự co cơ

- Bảo vệ: tạo cỏc khỏng thể

- Điều hòa một số chuyển hóa: Một số hormon có bản chất là protein nh:

insulin, TSH, TRF

- Tạo ra và dẫn truyền các xung động thần kinh: rhodopsin là một protein

nhận cảm ánh sáng có trong các tế bào hình gậy võng mạc

4 Enzym

Enzyme là chất xỳc tỏc sinh học cú bản chất là protein, do đú mang đầy

đủ tớnh chất của protein

Enzym làm tăng tốc độ phản ứng lờn nhiều lần nhưng khụng tạo ra được

và khụng thay đổi chiều phản ứng Một lượng rất nhỏ enzym tham gia xỳc tỏcmột lượng lớn cơ chất Enzym khụng tham gia vào thành phần cấu tạo sản phẩmphản ứng Tuy nhiờn, enzym cũng tan trong nước, bị biến tớnh bởi acid, kiềmmạnh, kim loại nặng, ỏp suất cao, nhiệt độ cao

Mỗi enzym đều được tổng hợp bởi một gen khỏc nhau Với sự phỏt triển

về khoa học hiện nay, nhiều bệnh chuyển húa được tỡm thấy liờn quan tới gen

4.1 Cỏch gọi tờn và phõn loại enzym

Trước kia, enzym được gọi tờn một cỏch lộn xộn, mơ hồ Sau đo, người tagọi tờn và phõn loại enzym bằng cỏch lấy tờn cơ chất đặc hiệu của enzym gắnvới đuụi ase, vớ dụ: enzym protease cú cơ chất là protein, lipase cú cơ chất làlipid Năm 1961, Ban enzym của Hội húa sinh quốc tế đó thống nhất cỏch gọitờn và phõn loại enzym như sau

- Tờn enzym = tờn cơ chất + tờn phản ứng + ase

- Phõn loại enzym dựa trờn khả năng xỳc tỏc của enzym: vớ dụ: enzymoxyhoas khử xỳc tỏc phản ứng oxy húa khử, enzym thủy phõn xỳc tỏc phản ứngthủy phõn… (Bảng 2)

Mỗi enzyme được ký hiệu bằng bốn chữ số: chữ số thứ nhất chỉ loại, chữ

số thứ hai chỉ tổ, chữ số thứ ba chỉ nhúm và chữ số thứ tư là chữ số của bản thõntừng enzyme

Bảng 2: Cỏch gọi tờn và phõn loại enzym

Oxydoreductase (Enzym OXH - K)

Transferase (Enzyme vận chuyển)

Hydrolase (Enzym thuỷ phõn)

Lyase (Enzym phõn cắt)

Isomerase (Enzym đồng phõn)

- Ví dụ:

LDH - lactat dehydrogenase xúc tác phản ứng vận chuyển hydro và điện

từ acid pyruvic để tạo acid lactic Enzym này có trong cơ, gan, thân, tim, hồngcầu

AST (aspartat amino transferase) phân bố nhiều trong mô cơ, gan, xúc tácphản ứng vận chuyển nhóm amin từ acid amin aspartic sang cho acid alphacetoglutamic

ALT (alanin amino transferase) có nhiều trong mô gan, xúc tác phản ứngvận chuyển nhóm amin từ acid amin alanin sang cho acid alpha cetoglutamic

Amylase là enzym thủy phân tinh bột và glycogen Amylase do tế bàotuyến nước bọt và tuyến tụy tổng hợp, sau đó đổ vào khoang miệng và khúc 2 tátràng để tiêu hóa tinh bột

Creatin kinase là enzym vừa có tác dụng tổng hợp creatin kinase từcreatin và ATP và ngược lại, thủy phân creatin phosphat thành creatin, giảiphòng gốc phosphat và năng lượng cung cấp cho sự co cơ CK có nhiều trong

mô cơ bám xương, cơ tim và não

4.2 Cấu trúc của phân tử enzym

4.2.1 Cấu tạo của enzym

Enzym có thể có câu tạo là protein thuần như enzym thuộc nhóm thủyphân (hydrolase)

Enzym có thể là protein tạp Phần protein được gọi là apoenzym, phầnchất hữu cơ không phải protein đóng vai trò chất cộng tác Nếu như phầnprotein quyết định tính chất của enzym thì chất cộng tác này có vai trò quyếtđịnh hoạt động của enzym, nếu không có chất cộng tác, enzym không hoạt độngđược

Ngoài ra, một số enzym trong thành phần còn có kim loại Kim loại cóthể nối giữa phần apoenzym và enzym, giữa enzym và cơ chất Nếu mất kimloại, enzym mất hoạt tính

4.2.2 Trung tâm hoạt động của enzym

Trung tâm hoạt động bao gồm những nhóm hoá học và những liên kết

peptid, tiếp xúc trực tiếp vơi cơ chất (hoặc qua vai trò trung gian của phân tử

nước) và những nhóm hoá học, những liên kết peptid, tuy không tiếp xúc trựctiếp với cơ chất nhưng có chức năng trực tiếp trong quá trình xúc tác

TTHĐ của enzyme thường bao gồm những acid amin có nhóm hoá học

có hoạt tính cao như serin (-OH), histidin (imidazon), cystein (-SH), lysine

(ε-TTHĐ của có thể ở những vị trí xa nhau trên chuỗi polypeptide, hoặc ở nhữngchuỗi polypeptide, hoặc ở những chuỗi polypeptide khác nhau, nhưng vì phân

tử enzyme tồn tại dưới dạng cấu trúc bậc hai, bạc ba, bậc bốn nên chung vẫn cóthể gần kề nhau trong không gian và tạo nên TTHĐ của enzyme Có nhữngenzyme có một TTHĐ, nhưng cũng có những enzyme có hai hay nhiều TTHĐ,cho nên, một phân tử enzyme có thể xúc tác nhiều phản ứng hoá học khác nhau

Về quan hệ giữa TTHĐ của enzym và cơ chất, người ta cho rằng: chỉnhững cơ chất đặc hiệu, có cấu trúc phân tử thích hợp với TTHĐ của enzyme đểtạo thành phức hợp enzyme-cơ chất (ES) tương ứng đó như “ổ khoá” và “chìakhoá” và quá trình xúc tác cũng chỉ có thể xảy ra khi cơ chất đã gắn vào TTHĐcủa enzyme (theo quan niệm của Fisher) Tuy nhiên, theo Kosland, TTHĐ củamột số enzym có tính mềm dẻo cao TTHĐ của những enzym này không có cấutrúc phù hợp với cơ chất, nhưng khi tiếp xúc với cơ chất, TTHĐ của enzym đãbiến đổi cấu hình cho phù hợp với cơ chất

4.2.3 Enzym polymer, izozym

Enzym polymer là những enzyme có cấu trúc bậc bốn do nhiều đơn vịnhỏ cấu tạo nên (gọi là protome), mỗi đơn vị nhỏ là một chuỗi polypeptide

Trong cơ thể có những enzyme tuy cùng xúc tác một loại phản ứng hoáhọc gàn như nhau nhưng tồn tại dưới nhiều dạng phân tử khác nhau và có một

số tính chất lý, hoá, miến dịch khác nhau Các dạng phân tử khác nhau của mộtenzyme được gọi là isozym Ví dụ, các dạng phân tử của lactic dehydrogenase(LDH), là enzyme xúc tác phản ứng khử hydro thuận nghịch giữa lactate vàpyruvat

Phân tử LDH có TLPT khoảng 130.000 đến 140.000 và do bốn đơn vịnhỏ (protome) cấu tạo nên, mỗi đơn vị nhỏ là một chuỗi polypeptide có TLPTvào khoảng 35.000 Các chuỗi polypeptide này gồm 2 loại, được ký hiệu là H vàM; loại H chủ yếu thấy ở cơ tim và loại M chủ yếu thấy ở cơ xương Các chuỗinày kết hợp với nhau thành 5 dạng phân tử tetrame là LDH1 (HHHH), LDH2

(HHHHM), LDH3 (HHMM), LDH4 (HMMM), LDH5 (MMMM) Mô tim cónhiều LDH1 và LDH2; mô cơ xương có rất nhiều LDH4 và LDH5

4.5 Tiền chất của enzym

Phần lớn các enzyme được tổng hợp trong cơ thể thành những phân tửenzyme có hoạt tính, nhưng cũng có những enzyme được tổng hợp nên dướidạng chưa hoạt động gọi là tiền chất của enzyme Sau khi loại bỏ một vài đoạn

peptid kìm hãm hoạt động hoặc bao vây, che lấp trung tâm hoạt động củaenzyme, enzyme mới hoạt động

Các enzyme thuỷ phân protid (protease) ở ống tiêu hóa do các tế bào củatuyến tổng hợp dưới dạng tiền chất của enzym nhằm tránh tác dụng phân huỷcủa enzyme đó lên chính các tế bào ống, như pepsinogen; trypsinogen vàchymotrypsinogen của tuyến tuỵ là tiền chất của enzym trypsin vàchymotrepsin Chỉ khi được bài tiết vào ống tiêu hoá, pepsinogen được hoạt hoáthành pepsin dưới tác dụng của pepsin và ion H+; trypsinogen được hoạt hoáthành trypsin dưới tác dụng của trypsin và enterokinase; chymotrypsinogenđược hoạt hoá dưới tác dụng của trypsin và chymotrypsin Khi các enzymeprotease này được hoạt hóa ngay trong ống tụy, tiêu hóa chính protein của tụy,gây nên biểu hiện của viêm tụy cấp

4.6 Cơ chế xúc tác của enzyme

Trong hoạt động xúc tác của enzyme, điều kiện trước hết là cơ chất phảiđược gắn vào trung tâm hoạt động của enzyme tạo thành phức hợp enzyme-cơchất (ES)

Sự tạo thành phưc hợp này xảy ra rất nhanh chóng và phức hợp này làchất kém bền vững Dưới tác dụng của những nhóm hoạt động của enzyme, cấutạo điện tử của cơ chất bị biến đổi, những liên kết chịu tác dụng của enzyme bịcăng ra, độ bền vững của liên kết bị giảm đi, hoạt tính hoá học của cơ chất tănglên rất nhiều, do đó, chỉ cần năng lượng hoạt hoá nhỏ cũng làm phản ứng xảy ra

phẩm (P) và enzyme được giải phóng (E):

độ cơ chất, hoặc sự biến đổi nồng độ sản phẩm phản ứng, hoặc sự biến đổi nồng

độ coenzyme (trong trường hợp cần coenzyme) trong quá trình phản ứng vàtrong môt đơn vị thời gian nhất định

4.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng enzyme

cơ chất tăng dần lên thì tốc độ phản

ứng enzyme sẽ tăng dần lên đến tôc

độ cực đại (Vmax) Hình 1: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chấttới tốc độ phản ứng

Điều đó nói lên rằng tất cả các phân tử enzyme sắp bão hoà cơ chất, hay

nói cách khác, tất cả các trung tâm hoạt động của enzyme đã được kết hợp với

cơ chất, đã tham gia vào quá trình xúc tác thì dù có tăng nồng độ cơ chất lên bao

nhiêu, tốc độ phản ứng cũng không tăng lên được nữa Trong các phản ứng

enzyme, muốn đạt tới tốc độ cực đại, nồng độ phân tử của cơ chất phải lớn hơn

nồng độ phân tử của enzyme hàng triệu lần và bao giờ cũng ở trạng thái thừa cơ

chất Theo thuyết Michaelis – Meten, khi V = ½ Vmax thì Km (hằng số

Michaelis) = [S]

4.7.2.2 Tác dụng của nhiệt độ

Trong các phản ứng enzyme, nhiệt độ

có tác dụng làm tăng tốc độ của phản ứng

lên tốc độ cực đại và khi enzyme chưa bị

biến tính thì mỗi khi tăng nhiệt độ lên 10 độ,

tốc độ phản ứng sẽ tăng lên khoảng hai lần;

khi nhiệt độ tăng lên khoảng 60- 70oC thì

phần lớn enzyme mất hẳn hoạt tính và nhiệt

phản ứngNói chung, nhiệt độ thích hợp của enzyme gần với nhiệt độ của cơ thể

Các enzyme của động vật có nhiệt độ thích hợp khoảng 40oC Ở nhiệt độ thấp,

không còn đáng kể Khi tăng nhiệt độ lên thì hoạt tính enzyme lại tăng theo vì

enzyme không bị biến tính ở nhiệt độ lạnh Người ta sử dụng đặc tính này để

bảo quản enzyme, thường là ở 0oC hoặc nhiều khi ở -20oC hay -30oC hoặc thấp

hơn nữa

4.7.2.3 Tác dụng của pH

Enzym rất nhạy cảm với pH của môi trường, pH có tác dụng rất lớn đốivới tốc độ phản ứng enzyme Mỗi enzyme có một pH tối ưu cho sự hoạt độngcủa nó, ở pH đó, tốc độ của phản ứng enzyme tốt nhất Với những pH lớn hơnhoặc nhỏ hơn pH tối ưu, tốc độ phản ứng enzm giảm dần Có nhiều enzyme có

pH tối ưu ở vùng rất kiềm như phosphatase kiềm (pH tối ưu 9 – 10) hoặc ở vùngrất acid như pepsin (pH tối ưu = 1.5)

pH ảnh hưởng tới trạng thái ion hoá của phân tử enzyme, nhất là cácnhóm hoạt động của enzyme (trung tâm hoạt động của enzyme) và trạng tháiion hoá của cơ chất, ảnh hưởng đến độ bền vững của phân tử enzyme và ảnhhưởng đến sự kết hợp giữa enzyme và phần phụ không phải protein

4.7.2.4 Tác dụng của ion kim loại

Có những ion kim loại hầu như tuyệt đối cần thiết cho sự hoạt động củamột số enzyme, đồng thời cũng có những kim loại như Ag+, Hg+, Pb3+ có độctính rất cao với hầu hết các enzyme Một số ion kim loại ức chế enzym nàynhưng lại hoạt hoá enzyme khác Có những ion kim loại ức chế một enzyme ởnồng độ này nhưng lại hoạt hoá chính enzyme đó ở nồng độ khác

Kim loại tác động vào phân tử protein của enzyme nói chung hoặc trungtâm hoạt động và ức chế xúc tác của enzyme

4.7.2.5 Tác dụng của các chất hoạt hoá

Chất hoạt hoá là chất có khả năng làm tăng hoạt động xúc tác của enzymehoặc làm cho enzyme không hoạt động trở thành hoạt động Ví dụ: anion Cl- cótác dụng hoạt hoá α amylase, các anion khác họ halogen như F-, Br-, I- cũng cótác dụng hoạt hoá enzyme này nhưng yếu hơn Glutathion có tác dụng hoạt hoánhiều enzyme như các loại protease thực vật, một số enzyme oxy hoá khử cónhóm chức năng là –SH Cystein cũng là chất hoạt hoá nhiều loại enzyme cónhóm –SH hoạt động Ngoài ra, nhiều ion kim loại cũng có tác dụng hoạt hoáenzyme Một số tác giả coi coenzyme và vitamin cũng là những chất hoạt hoáenzyme

4.7.2.6 Tác dụng của các chất ức chế

Các chất ức chế là những chất khi kết hợp với enzyme sẽ làm giảm hoặcgây biến tính phân tử enzym hoạt động xúc tác của enzyme Các chất gây biếntính phân tử protein được gọi là chất ức chế không đặc hiệu, nó không chỉ tácđộng vào trung tâm hoạt động hoặc một điểm kết hợp nào đó trên phân tửenzyme mà còn có tác dụng làm biến tính bất kỳ phân tử enzyme nào Trái lại,

chất ức chế đặc hiệu là chất có thể kết hợp với trung tâm hoạt động của enzymehoặc với enzyme, làm trở ngại cho việc kết hợp enzyme - cơ chất bình thường,làm enzyme bị giảm ái lực đối với cơ chất, do đó, số phân tử enzyme còn lại cóthể tham gia phản ứng bị gỉảm đi và làm giảm tốc độ phản ứng Nói cách khác,

ức chế đăc hiệu là qua trình tác động vào những trung tâm phản ứng đặc biệtcủa enzyme, còn ức chế không đặc hiệu là quá trình gây biến tính phân tửenzyme

Các chất ức chế có thể là những ion kim loại, những anion, những hợpchất hữu cơ đặc hiệu hoặc là các protein, peptid

Dựa vào cách tác dụng của các chất ức chế đối với enzyme, có thể chialàm 2 loại ức chế: ức chế cạnh tranh và ức chế không cạnh tranh Một số chất ứcchế cạnh tranh với enzyme này nhưng lại là chất ức chế không cạnh tranh đốivới enzyme khác, hoặc có khi là chất ức chế đặc hiệu đối với enzyme thứ ba, do

đó, cần phải xác định hiện tượng ức chế của từng enzyme

Ức chế cạnh tranh xảy ra với những enzyme có tính đặc hiệu tuyệt đối.Chất ức chế có cấu trúc gần giống với cơ chất (hoặc coenzyme của nó), gắn trựctiếp lên TTHĐ, làm cho cơ chất không có khả năng gắn vào TTHĐ, gọi là chất

ức chế cạnh tranh Sự kết hợp giữa enzyme với cơ chất là một quá trình thuậnnghịch Nếu tăng nồng độ cơ chất vượt xa nồng độ chất ức chế thì có thể làmcho phản ứng ngược trở lại, và khắc phục được hiện tượng ức chế, ngược lạinếu tăng nồng độ chất ức chế lên thì có thể làm cho enzyme bị ức chế hoàntoàn

Sự ức chế cạnh tranh có nhiều ứng dụng thực tế, nhất là trong điều trịchống nhiễm khuẩn Sulfamid có cấu tạo tương tự như acid para aminobenzoic,chất này là chất quan trọng để tổng hợp acid folic, một coenzyme quan trọngcho sự phát triển của vi khuẩn Các sulfamid ức chế cạnh tranh acid para aminobenzoic ở trung tâm hoạt động của enzyme vi khuẩn, enzyme này xúc tác biếnđổi acid para amino benzoic thành acid folic, do đó, quá trình tổng hợp acidfolic bị ức chế và sự phát triển của vi khuẩn cũng bị ức chế bởi sulfamid

Chất ức chế cạnh tranh cũng được ứng dụng trong điều trị bằng hoá họcchống bệnh ung thư: nhiều chất chống chuyển hoá có cấu tạo tương tự với cácbase nitơ (nhân purin và pyrimidin) như 5-fluorouracil, ức chế qua trình tổnghợp acid nucleic và như vậy, ức chế quá trình phân chia tế bào mà quá trình nàylại phát triển rất nhanh ở các tổ chức ung thư Có điều đáng tiếc là những chấtchống chuyển hoá cũng có tác dụng với tổ chức lành

Trong hiện tượng ức chế không cạnh tranh, mức độ ức chế không phụthuộc vào nồng độ cơ chất, chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất ức chế và không thểkhắc phục hiện tượng ức chế bằng cách tăng nồng độ cơ chất một cách đơngiản Sự ức chế này là do chất ức chế tác động lên một điểm bất kỳ gây biến đổicấu trúc, biến tính phân tử enzyme, làm cho enzyme mất hoạt tính Ví dụ:ethylen diamin tetraaceta (EDTA) gắn với ion Mg++ của một số enzyme, dẫn tới

ức chế enzyme này

4.8 Enzym dị lập thể

Một sô enzyme, ngoài trung tâm hoạt động làm chức năng xuc tác còn cómột loại trung tâm khác làm nhiệm vụ điều chỉnh hoạt tính enzyme, gọi là trungtâm điều chỉnh hay trung tâm dị lập thể Tuy trung tâm điều chỉnh hay trung tâmxúc tác có tác dụng tương hỗ với nhau nhưng là hai loại cấu trúc khác biệtnhau.Chât hoạt hoá dị lập thể hay yếu tôs dị lập thể dương là những yếu tố dịlập thể làm thuận lợi cho việc kết hợp cơ chất vào trung tâm hoạt động và làmtăng hoạt tính của enzyme

4.9 Chât cộng tác của enzym (coenzym)

Nhiều loại enzyme trong quá trình xúc tác đòi hỏi phải có sự phối hợp vớimột chất hữu cơ đặc hiệu được gọi là coenzyme hay nhóm phụ, đôi khi là ionkim loại Những chất hữu cơ đặc hiệu và các ion kim loại có vai trò như vậyđược gọi là chất cộng tác của coenzyme (cofactor)

Coenzym thường hoạt động với những số lượng rất nhỏ so với lượng cơchất và thường sau mỗi phản ứng, coenzyme có thể trở về trạng thái ban đầu(nhờ một hệ thống enzyme khác), để tiêp tục tham gia phản ứng Số lượng cácloại coenzyme tương đối ít, một loại coenzyme có thể phối hợp với nhiều

đóng vai trò trung gian trong các quá trình chuyển hoá cũng mang những đặctính của coenzyme như acid ascorbic, glucose 1-6 diphosphat…

Về cấu tạo hoá học, rất nhiều coenzyme có cấu trúc của một nucleotideđơn hoặc đôi hoặc một phần cấu tạo phân tử của chúng là cấu trúc nucleotide.Một số coenzyme là những nhóm hem Coenzym có liên quan chặt chẽ với

nhiều loại vitamin Trong thành phần cấu tạo của nhiều loại coenzyme có

chứa vitamin Cơ thể động vật bậc cao không có khả năng tự tổng hợp vitamin, nhưng có khả năng tổng hợp coenzyme từ những vitamin tương ứng.

Những coenzyme thường gặp là những chất cộng tác tương của nhữngenzyme oxy hóa khử và những enzyme vận chuyển nhóm

Coenzym oxy hoá khử được chia làm 5 nhóm: nhóm nicotinamid, nhómflavin, nhóm quinon, nhóm metaloporphyrin (porphyrin gắn sắt) và porphyrinkhông gắn sắt Các nhóm này khác nhau về thế năng oxy hoá khử, về số điện tửđược vận chuyển trong quá trình chuyển từ dạng khử sang dạng oxy hoá Banhóm đầu trao đổi ion hydro và các phản ứng do chúng xúc tác đều thuộc loạivận chuyển hydro Hai nhóm sau chỉ trao đổi điện tử và các phản ứng do chúngxúc tác đều thuộc nhiều loại khác nhau Thế năng oxy hoá khử của loại này thayđổi rất nhiều, tuỳ thuộc vào các phân tử protein mà chất cộng tác gắn vào

Các coenzyme vận chuyển nhóm chia làm hai loại chính Nhóm thứ nhấtgồm có coenzyme A, glutathione, acid lipoic và S-adenosyl- methionin; phầnhoạt động chính của các phân tử nhóm này là một nguyên tử lưu huỳnh (S),Nhóm thứ hai gồm bỉotin, thiamin pyrophosphate, pyridoxal phosphate và acidfolic Tác dụng của những chất này chủ yếu là nhờ một hệ thống liên hợp baogồm một dị nguyên tử Với tác dụng của dị nguyên tử, bộ phận phản ứng củacoenzyme được ion hoá thành anion Sự ion hoá này đã tạo ra giai đoạn mở đầuquá trình phản ứng

4.9.1 Coenzym oxy hóa – khử

* Coenzym Nicotinamid

Trong loại này thường gặp hai chất chính là Nicontinamid AdeninDinucleotid (NAD) và Nicotinamid Dinucleotid Phosphat (NADP).Thành phầncấu tạo của chúng đều có: một phân tử Nicotinamid, một phân tử Adenin, haiphân tử Ribose và hai phân tử acid phosphoric Riêng NADP có thêm một gốcphosphat thứ ba.NAD thường tham gia vào những phản ứng oxy hoá khử đểcung cấp năng lượng cho cơ thể, còn NADP thường tham gia phản ứng sinhtổng hợp

Cơ chế phản ứng: NAD+ + 2H+ NADHH+ và

NADP+ + 2H+ NADPHH+

* Coenzym Flavin

Loại này thường gặp hai chất quen thuộc là Flavin Mono Nucleotid(FMN) và Flavin Adenin Dinucleotid (FAD) Cả hai chất này đều có nhânFlavin, chính nhân này là bộ phận trực tiếp tham gia vào phản ứng oxy-hoá khử

Cơ chế phản ứng: FAD + 2H+ FADH2

FMN + 2H+ FMN2

* Coenzym Quinon

Coenzym này được gọi là coenzyme Q hay Ubiquinon Trên thực tế, cóhàng loạt coenzyme quinon, đều là dẫn xuất của benzo-quinon và đều có mộtmạch nhánh dài gồm nhiều gốc terpen

Coenzym Q ở loài động vật có vú thường có mạch dài tới 10 gốc terpen,gọi là coenzyme Q10 (n=10) Tất cả những chất này đều là những coenzymeoxy hoá khử Vitamin K và vitamin E cũng được xếp vào loại chất này

Cơ chế phản ứng: CoQ + 2H+ CoQH2

* Coenzym Hem (Metaloporphyrin)

Có nhiều enzyme cần chất cộng tác là nhóm Hem, ví dụ như hệ thốngcytocrom, catalase, peroxydase và một số oxydase Vai trò của các enzyme này

là vận chuyển điện tử nhờ khả năng biến đổi thuận nghịch của sắt (Fe) giữatrạng thái sắt II (Fe++) và sắt III (Fe+++)

4.9.2 Coenzym vận chuyển nhóm

* Coenzym A

Câu tạo của coenzyme này gồm có một gốc 3’, 5’ diphosphoadenosin liênkết với một phân tử 4-phosphopatethein Phần patethein có nhóm thio (-SH)hoạt động Coenzym này làm nhiệm vụ vận chuyển nhóm acyl (gốc acid) vàtham gia phần lớn các phản ứng ngưng tụ tạo ra những chuỗi carbon dài hơn.Trong quá trình tổng hợp acid béo, phosphopatethein được gắn chặt vào thànhphần protein qua liên kết este giữa gốc acid phosphoric của nó với gốc serin,của apoprotein

* Glutathion

* Thiamin pyrophosphate: vận chuyển CO 2

* Pyridoxal phosphate: vận chuyển nhóm NH2

* Coenzym lipoic (acid lipoic): vận chuyển nhóm CO2

* S-adenosyl methionin

Trong hoá sinh, methyl là hoá là phản ứng rất quan trọng và methionin làchất cung cấp nhóm methyl quan trọng nhất.

Bảng 3: Liên quan giữa coenzyme và vitamin Loại enzym Coenzym Vitamin

Flavin (FAD, FMN)

Vitamin PPVitamin B2

TetrahydrofolicPyridoxal phosphateThiamin pyrophosphateBiotin

Methyl Colabamin

Acid pantothenicAcid folic

Vitamin B6Vitamin B1Vitamin HVitamin B12

5 Acid Nucleic

Nucleotid là protein tạp, trong thành phần có chứa base nitơ, đườngpentose và acid phosphoric Necleotid đóng vai trò quan trọng trong cơ thểsống

Acid nucleic bao gồm acid deoxyribose nucleic (ADN) và acid ribosenucleic (ARN), vật chất thông tin di truyền ADN qui định trình tự sắp xếp củacác mononucleotid trong ARN tương ứng và các acid amin trong protein.Những đoạn ADN chứa các thông tin di truyền cho việc tổng hợp ARN, proteingọi là các gen ARN gồm các loại ARN ribosom, ARN thông tin, ARN vậnchuyển Các loại ARN đều tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein

5.1 Thành phần cấu tạo:

5.1.1 Base nitơ

Base nitơ của acid nucleic là dẫn xuất của hai hợp chất dị vòng có gốcpyrimidin và purin Các nguyên tử carbon và nitơ trong base nitơ được ghi theothứ tự qui ước

Dẫn xuất của pyrimidin gồm:

- Cytosin (2-hydroxy -6- aminopyrimidin)

- Uracil (2,6 dihydroxy pyrimidin)-Thymin (2,6 dihydroxy -5 methyl pyrimidin) hay 5 methyluracilDẫn xuất của purin gồm:

- Guanin (2-amino-6hydroxypurin)

- Adenin (6-aminopurin)

5.1.2 Pentose

Các pentose tham gia cấu tạo nucleotid có hai loại là βD ribose và2’deoxy βD ribose Trong pentose của các nucleotid, các nguyên tử carbon đượcghi số theo thứ tự kèm dấu phảy (‘) theo qui định

Trong phân tử nucleotid, base nitơ ở vị trí số 5 liên kết với C1 của pentose

và pentose liên kết với acid phosphoric ở C5’ Nucleotid mà trong thành phầnkhông có acid phosphoric được gọi là nucleosid

Các nucleotid và nucleosid trong thành phần cấu tạo có pentose riboseđược gọi là ribonucleosid và ribonucleotid, chúng có trong thành phần củaARN Các nucleosid và nucleotid trong thành phần cấu tạo có đường pentose làdeoxyribose được gọi tên chung là deoxyribonucleosid và deoxyribonucleotid,

có trong thành phần của ADN

Bảng 4: Danh pháp của nucleosid và nucleotid Base nitơ Nucleosid Nucleotid Acid nucleic

Deoxyguanosin

(GMP, GDP, GTP)(dGMP, dGDP, dGTP)

ARNADN

Deoxycytidin

(CMP, CDP, CTP)(dCMP, dCDP, dCTP)

ARNADN

5.2Chức năng của các nucleotid

- Vai trò cấu tạo: các nucleotid là đơn vị cấu tạo của acid nucleic, mangthông tin di truyền; cấu tạo coenzym của enzym.Ví dụ, adenyl tham gia vàothành phần cấu tạo của một số coenzym như: NAD, NADP, FAD, FMN,HSCoA S-adenosyl

- Vận chuyển năng lượng hóa học trong tế bào: các nucleosid triphosphat

là nguồn năng lượng hóa học để cung cấp cho các phản ứng hóa học, trong đóATP được sử dụng rộng rãi hơn cả UTP, GTP và CTP được sử dụng trong cácphản ứng đặc biệt Ví dụ:

+ ATP tham gia hoạt hóa các chất hữu cơ cho chuỗi các phản ứng chuyểnhóa hóa/tổng hợp

+ UTP tham gia phản ứng liên hợp glucuronic

+ GTP cung cấp năng lượng trong phản ứng tạo adenin và sinh tổng hợpprotein

+ CTP tham gia tổng hợp các glycerophospholipid

Năng lượng được tích lũy trong liên kết đồng hóa trị của phosphat trongnucleotid (anhydrid phosphoric) Thủy phân ATP thu được 12,4 kcal/mol

- Tham gia chất truyền tin thứ 2: chất thông tin thứ hai này thường lànucleotid, nucleotid hay gặp là adenin nucleotid như AMP vòng và guaninnucleotid như GMP vòng

5.3 Chuyển hóa nucleotid

5.3.1 Thoái hóa của purin

Các purin thoái hóa theo hóa theo con đường như hình 3 Nhóm phosphatđược loại bỏ dưới tác dụng của 5 nucleotidase Adenosin nucleotid tạo thànhadenosin Adenosin bị khử amin thành inosin dưới tác dụng của adenosindeaminase Inosin bị thủy phân giải phóng hypoxanthin và D.ribose dưới tácdụng của nucleosidase Hypoxanthin oxy hóa thành xanthin rồi thành acid uricdưới tác dụng của xanthin oxydase là một flavoenzym có chứa molybden vàtrung tâm sắt – lưu huỳnh (Fe-S) trong nhóm hoạt động Oxygen là chất nhậnđiện tử trực tiếp trong phản ứng này

Trong niêm mạc ruột non người ta thấy enzym adenosin desaminase hoạtđộng rất mạnh Chức năng sinh học của enzym này là bảo vệ cơ thể tránh khỏitác dụng mạnh mẽ của adenosin Adenosin trên cơ thể động vật có vú có tácdụng làm chậm hoạt động của tim, giảm huyết áp, giảm cường tính của cơ ruộtnon và hoạt hóa tử cung

Guanylat (guanosin nucleotid) bị thủy phân thành guanosin dưới tác dụngcủa 5’ nucleotidase Guanosin tiếp tục bị thủy phân giải phóng guanin tự do vàD.ribose dưới tác dụng của nucleotidase Guanin lại chịu sự thủy phân loại bỏnhóm amin để tạo thành xanthin nhờ guanin desaminase, xanthin biến đổi thànhacid uric nhờ enzym xanthinoxydase Ở người, sản phẩm thoái hóa cuối cùngcủa base purin là acid uric Nồng độ acid uric trong máu người bình thườngkhoảng 3-5 mg/100ml Lượng acid uric trong nước tiểu khoảng 0.3 – 0.8 g/24h

Lượng acid uric thay đổi theo chế độ ăn Chế độ ăn nhiều gan, bầu dục,lượng acid uric trong nước tiểu tăng Trong bệnh Gout (bệnh thống phong),bệnh tăng bạch cầu, lượng acid uric trong máu có thể tăng tới 7-8g/100ml.Trong bệnh gout có sự lắng đọng urat trong một số tổ chức, thường ở tổ chứcsụn, bao gân, túi nhày của các khớp, đôi khi cả trong thận, da và cơ Xungquanh chỗ ứ đọng urat kết tinh là tổ chức viêm, hình thành tổ chức hạt baoquanh các mô chết Bằng cách đó tạo các hạt gout to nhỏ khác nhau, thường gặp

ở các khớp ngón tay, ngón chân, sụn loa tai gây viêm khớp mạn tính và biến

dạng khớp Thường cỏc bệnh nhõn khớp cú xu hướng xơ cứng động mạch, tănghuyết ỏp Nguyờn nhõn của bệnh gout cũn chưa rừ, nhưng người ta cho rằng cú

sự thiếu hụt một số enzym tham gia quỏ trỡnh chuyển húa purin Bệnh gout cúthể điều trị bằng cỏch phối hợp giữa chế độ ăn giảm lượng gan, bầu dục và cỏcsản phẩm của cỏc tuyến cựng dựng thuốc Allopurinol là chất ức chế xanthinoxydase Khi xanthinoxydase bị ức chế, sản phẩm chuyển húa purin là xanthin

và hypoxanthin, hai chất này dễ tan trong nước hơn acid uric

Sự thiếu hụt adenosin desaminase gõy bệnh thiếu miễn dịch trầm trọng ởngười

Hỡnh 3: Sơ đồ thoỏi húa base nitrow nhõn purin

6 Hemoglobin (Hb)

6.1 Đại cương về Hb

Hemoglobin có bản chất là một protein tạp, dạng hình cầu, thuộc nhómchromoprotein, có nhóm ngoại là hem, Hemoglobin là một phân tử tetramerchứa 4 chuỗi polypeptid và 4 nhóm ngoại hem Mỗi tiểu phân Hb có trọng lợngphân tử là 17.000, nh vậy phân tử Hb có trọng lợng phân tử đầy đủ là 68.000

Thành phần cấu tạo chính của hem là porphyrin Porphyrin kết hợp vớiion Fe++ tạo hem Sắt trong hemoglobin dỏnh 4 liên kết với nitơ của porphyrin,liên kết thứ năm là liên kết giữa Fe++ với his ở đoạn xoắn F8 của mỗi chuỗiglobin (vị trí His gần), liên kết thứ 6 của sắt với oxy Phân tử 2,3 DPG nằm ởtrung tâm Hb, có ảnh hởng lớn đến ái lực của oxygen của Hb 2,3 DPG làmgiảm ái lực của Hb với oxy Globin ở hemoglobin A1 ngời trởng thành gồm bốnchuỗi: 2 chuỗi α và 2 chuỗi β Chuỗi α do 141 acid amin, chuỗi β do146 acidamin cấu tạo nên Các chuỗi tơng tác với nhau theo các liên kết peptid

Hemoglobin chiếm khoảng 32% trọng lợng hồng cầu Hb tham gia điềuhoà thăng bằng acid – base cho cơ thể thông qua chức năng vận chuyển khí chomáu Dạng cha vận chuyển oxy của Hb còn chứa phân tử 2,3 DPG.

Các loại Hb ở ngời.

Từ thời kỳ bào thai cho đến tuổi trởng thành, Hb phát triển qua 5 loại do

sự thay đổi về cấu trúc chuỗi globin dẫn đến các loại Hb có chức năng khácnhau theo từng lứa tuổi

Dạng phổ biến nhất của hemoglobin ngời trởng thành là HbA1 gồm tổhợp của 2 chuỗi α và 2 chuỗi β Máu ngời trởng thành còn chứa một lợng ítHbA2 là sự tổ hợp của 2 chuỗi α và hai chuỗi δ, loại này chiếm 2% Hb ngời tr-ởng thành Hb của trẻ sơ sinh là Hb F, tổ hợp của 2 chuỗi α và 2 chuỗi γ

mà nó mang

Trong quá trình gắn oxy, ion hydro cũng tham dự vào qua hiệu ứng Bohntrong thế cân bằng động

Hb + O2 ⇔ Hb (O2)4 + H+

Sự kết hợp giữa ion sắt và oxy khụng phải là phản ứng oxy húa khử, do

đú húa trị của ion sắt và phõn tử oxy khụng thay đổi

Trong mỏu, ở 38oC, 1 lớt huyết tương chỉ ho tan à được 2.3 ml O2 Mỏu

to n phà ần với cỏc Hb cú khả năng vận chuyển oxy hơn nhiều Nồng độ Hb trongmỏu l 150g/L (150 mg%), mà ỗi gam Hb cú thể vận chuyển 1.34 ml oxy

* Kết hợp với CO 2 :

Sự hỡnh thành carbamin hemoglobin chỉ xảy ra với cỏc nhúm amin khụngtớch điện (R-NH2) mà khụng xảy ra với cỏc nhúm amin tớch điện (R-NH3+)

Hb vận chuyển 10% CO2hình thành ở tổ chức, lợng còn lại vào máu, đợctồn tại dới dạng HCO3- và CO2 hòa tan.

* Kết hợp với CO: tạo carboxyhemoglobin

Hb kết hợp với CO tạo thành HbCO (carboxy hemoglobin) rất bền vững

Hb mất khả năng vận chuyển oxy Mỗi trong Hb có thể gắn với một CO, nhng

O2, CO2 không thể gắn đồng thời vào hem

CO kết hợp trực tiếp với ion sắt, ái lực của Hb với CO gấp 210 lần so vớioxy Khi nồng độ HbCO trong máu toàn phần <10% Hb toàn phần hầu nh cha

có biểu hiện triệu chứng Khi HbCO khoảng 15%, bệnh nhân đau đầu nhẹ.HbCO chiếm từ 20-30%, biểu hiện lâm sàng gồm đau đầu dữ dội, nôn, run rẩy,mất định hớng HbCO từ 30-50%, các biểu hiện rối loạn thần kinh nặng nh hôn

mê, đột quị HbCO >50%, hầu hết bệnh nhân tử vong

Điều trị ngộ độc oxyd carbon cần dùng hỗn hợp khí gồm 95% oxy và 5%

CO2 để kích thích hô hấp Hiện nay, ngời ta dùng liệu pháp oxy cao áp để điềutrị ngộ độc khí oxydcarbon

6.2.2 Oxy hoá Hb tạo Methemoglobin.

Đó là trạng thái ion sắt trong Hb tồn tại ở dạng Fe+++ Những chất có khảnăng oxy hoá ion Fe++ nh: ferricianua có trong vỏ sắn, măng; nitrit, chlorat…

Hb ⇔ MetHb + MetHb không có khả năng vận chuyển oxy do đó không có chức năng hôhấp Nhiều MetHb trong cơ thể cũng có thể gây ngộ độc, tuy nhiên, không nguyhiểm lắm bởi cơ thể ngời có enzyme diaphorase có khả năng khử Fe+++ thành Fe+ +; một số chất khác nh xanh methylen, vitamin C… cũng khử đợc ion sắt

e-ứng dụng: điều trị ngộ độc khí CO

6.2.3 Tính chất nh enzym peroxydase

Hb có khả năng khử hydrogen peroxyd thành nớc với sự có mặt của cơchất cho hydro nh enzyme peroxydase

A2H2 + H2O2 Hb A + 2H2Oứng dụng: tìm máu trong phân và trong nớc tiểu

6.3 Chuyển hoá Hb

6.3.1 Tổng hợp Hb

Quá trình sinh tổng hợp hemoglobin xảy ra chủ yếu ở cơ quan tạo huyết

nh tuỷ xơng và hồng cầu non Các hồng cầu non chứa toàn bộ các enzyme cầnthiết cho tổng hợp hoàn chỉnh phân tử hemoglobin Để tổng hợp Hb, cơ thể cầntổng hợp nhân hem và globin

Cỏc acid amin glycin, succinyl Coenzym A, sắt (gắn globulin) là nguyờnliệu; coenzyme pyridoxine (cú tiền thõn là vitamin B6) là chất cộng tỏc choenzyme tổng hợp Hem

Sự tổng hợp globin diễn ra như quỏ trỡnh sinh tổng hợp protein

Rối loạn tổng hợp Hb

* Rối loạn tổng hợp hem

Sự thiếu hụt gen của các enzym chính trong quá trình tổng hợp từ glycin

và succinyl CoA đến porphyrin gây ra sự ứ đọng các tiền chất của porphyrintrong hồng cầu, các dịch cơ thể và trong gan, đó là những bệnh thuộc nhómbệnh porphyrin niệu Trong đó có thể gặp bệnh ứ đọng uroporphin I làm cho nớctiểu nhuộm màu đỏ, thiếu hụt uroporphyrinogen III dẫn đến thiếu hụt hem để tạomáu, bệnh nhân thiếu máu nặng Một số bệnh khác có thể gặp là ứ đọngporphobilinogen trong gan và gây hội chứng về thần kinh

* Rối loạn tổng hợp globin

Sự tổng hợp globin có thể gặp những sai sót về chất lợng chuỗi globintrong hemoglobin gọi là các bệnh lý hemoglobin (hemoglobinopathies) Nhữngsai sót về số lợng chuỗi globin hay tỉ lệ các chuỗi globin trong hemoglobin đợcgọi là bệnh thalasemie

- Bệnh lý hemoglobin là sự sai sót một acid amin trong chuỗi globin Sựsai sót trên có thể trên chuỗi alpha hoặc beta Những sai sót này gây ra bất thờng

về cấu trúc dẫn đến thay đổi tính chất làm giảm hoặc mất khả năng vận chuyểnoxy của hemoglobin

+ Thay thế acid amin acid glutamic ở vị trí số 6 trên chuỗi beta globin đợcthay thế bởi acid amin trung tính valin gõy nờn bệnh lý hồng cầu hình liềm (gọi

là bệnh hồng cầu hình liềm: HbS), giảm khả năng vận chuyển oxy của Hb vàgiảm độ bền của hồng cầu

+ Thay thế acid amin glutamic ở vị trí số 6 trên chuỗi beta bằng acid aminlysin gây nên bệnh HbC (hồng cầu hình bia)

- Bệnh thalassemie do sai sót trong sự hình thành các chuỗiglobin Bất kỳ

sự tạo thành chuỗi globin không cân bằng gây ra hồng cầu nhỏ nhợc sắc, đôi khilàm biến dạng hồng cầu Sự tích tụ quá nhiều các chuỗi globin trong hemoglobincủa quá trình phát triển hồng cầu sẽ gây tủa protein (thể vựi), dẫn đến phá huỷhồng cầu trong tuỷ xơng Vì vậy, mặc dù có sự tạo thành hồng cầu nhng các tếbào trởng thành không tới đợc máu ngoại vi để vận chuyển oxy Thalasemia làbệnh di truyền trội rất phổ biến và phân bố rộng rãi trên thế giới Có 2 týpthalassemia:

α thalassemia là do giảm hoặc không có sự tạo thành chuỗi α

β thalassemia là do giảm hoặc không có sự tạo thành chuỗi β

6.3.2 Thoái hoá Hb tạo sắc tố mật

Hồng cầu sau 120 ngày sẽ bị chết, khoảng 90 % lợng này đợc thoái hoátại tổ chức võng nội mô ngoài tuần hoàn, 10% còn lại đợc giải phóng vào máutheo con đờng nội mạch

Tại lách, hemoglobin bị thuỷ phân giải phóng hem và globin Globin làprotein nên thuỷ phân thành các acid amin Những acid amin này chủ yếu đợctái sử dụng để tổng hợp protein Những acid amin không đợc tái sử dụng sẽ bịthoái hoá Hem, dới tác dụng của hemoxydase, giải phóng CO2, ion Fe++ và nớcvới sự tham gia của oxy, NADPHH+ để tạo bilivecdin có màu xanh Ion Fe++ đợcvận chuyển đến transferrin

ở một số loài động vật nh chim và bò sát, sự thoái hoá hemoglobin tạo rabilivecdin xuống ruột và đào thải ra phân ở ngời và một số loài động vật khác,bilivecdin tiếp tục bị khử ở cầu nối methylen vị trí carbon gama thành bilirubin

nhờ enzym bilirubin reductase có coenzym NADPH và giải phóng coenzymdạng oxy hoá NADP+.

Bilirubin đợc hình thành ở lách là bilirubin tự do, có đặc điểm không tantrong nớc, cho phản ứng màu diazo chậm và gián tiếp qua môi trờng cafeinbenzoat cho nên đợc gọi là bilirubin gián tiếp (chất độc nội sinh) Bilirubin tự do

độc, có ái lực cao với lipid màng nên sự kết hợp giữa bilirubin tự do với lipidmàng tế bào sẽ phá huỷ cấu trúc màng, tổn thơng chức năng màng tế bào đặcbiệt của hệ thống thần kinh Bilirubin đợc vận chuyển vào máu, gắn với albumincủa huyết thanh, ở dạng này, bilirubin đợc đa về gan

Tại gan, albumin nhanh chóng tách khỏi gan, bilirubin tự do đi vào trong

tế bào gan (Trong bệnh Gilberts, bilirubin tự do kết hợp chặt chẽ với albumincủa huyết thanh mà không thể tách ra đợc) Trong tế bào gan, bilirubin liên hợpvới acid glucuronic tạo thành bilirubin liên hợp dạng mono hay diglucuronatbilirubin Dạng này có đặc điểm là tan trong nớc, không độc và cho phản ứngmàu diazo trực tiếp trong môi trờng nớc và đợc gọi là bilirubin trực tiếp Quátrình liên hợp giữa bilirubin tự do với glucuronat đợc xúc tác của enzymglucuronyl transferase (glucuronat ở dạng hoạt hoá là UDP-glucuronat).Bilirubin liên hợp đợc gan bài tiết vào mật và bilirubin liên hợp này tạo sức tốchủ yếu của mật ngời nên gọi là sắc tố mật Bình thờng, bilirubin chiếm khoảng10-15% trọng lợng khô của mật ngời, bilivecdin chỉ chiếm một lợng nhỏ

Bilirubin glucuronat (bilirubin liên hợp) từ túi mật đổ xuống ruột, nhờ cácenzym của vi khuẩn đờng ruột thuỷ phân tách glucuronat và bilirubin tự do tiếptục bị oxy hoá thành urobilinogen Tại đại tràng, dới tác dụng của các enzymcủa vi khuẩn ruột yếm khí, bilirubin bị khử oxy lần lợt bão hoà các liên kết đôi

để tạo urobilinogen và stercobilinogen là sản phẩm cuối cùng của thoái hoábilirubin ở đại tràng

Một lợng urobilinogen và stercobilinogen đợc tái hấp thu qua hệ thốngtĩnh mạch cửa về gan tái tạo lại sắc tố mật, một phần đợc lọc qua nớc tiểu.Urobilinogen và stercobilinogen trong đại tràng (ở phần cuối đại tràng, toàn bộurobilinogen đợc oxy hoá thành stercobilinogen) đợc đào thải ra ngoài theo phântạo sắc tố của phân Cả urobilinogen trong nớc tiểu và stercobilinogen trongphân bị oxy hóa bởi khí trời thành urobilin và stercobilin, có màu vàng

Trẻ sơ sinh những ngày đầu sau sinh do thiếu enzym của vi khuẩn ruột,bilirubin tự do không bị khử mà tự oxy hoá thành bilivecdin Những ngời dùngkháng sinh nhạy cảm với vi khuẩn ruột cũng làm cho bilirubin không bị khử

Xác định nồng độ bilirubin tự do và liên họp trong máu đã đợc sử dụng đểchẩn đoán các bệnh về gan, mật Lợng bilirubin trong huyết thanh là kết quả của

sự cân bằng giữa hình thành bilirubin do thoái hoá hemoglobin tại lỏch và khảnăng liên hợp bilirubin của gan Ngời bình thờng bilirubin toàn phần dới 1 mg%(17 μmol/L), trong đó tự do là 0,8 mg% (12 μmol/L) và liên hợp chỉ dới 0,2 mg

% (4,3 μmol/L)

Hemoglobin Globin

Hình 2: Sơ đồ thoái hoá hemoglobin tạo sắc tố mật

6.3.3 Rối loạn thoái hoá Hb (ý nghiã lâm sàng)

Khi bilirubin toàn phần tăng> 3 mg%(>45 mol/L) sẽ gây hiện tμ ợng vàng

da và niêm mạc

Nếu tăng bilirubin liên hợp (bilirubin liên hợp > 50% bilirubin toàn phần),bilirunbin sẽ khuyếch tán qua thành mạch đến các tổ chức, đặc biệt là da vàniêm mạc vì bilirubin liên hợp tan trong nớc Nếu tăng bilirubin tự do (bilirubin

tự do > 80% bilirubin toàn phần), vợt quá khả năng liên hợp của albumin huyếtthanh, phần bilirubin tự do còn lại sẽ tách khỏi thành mạch, khuyếch tán vào cácmô va cũng gây lắng đọng bilirubin, chủ yếu là da và niêm mạc Nh vậy,vàng da

do bilirubin đợc xếp theo ba nhóm chính sau đây:

* Vàng da trớc gan (vàng da tan huyết)

Vàng da trớc gan có nguyên nhân do tan huyết, có thể tan huyết sinh lýhoặc bệnh lý Mọi trờng hợp làm hồng cầu bị phá huỷ hàng loạt làm cho tăngthoái hoá hemoglobin và dẫn đến tăng bilirubin tự do trong khi gan không liênhợp hết, do vậy, tăng bilirubin mà chủ yếu tăng bilirubin tự do

Vàng da tan huyết sinh lý: xuất hiện trong vòng 1 tuần đầu đến 1 thángtuổi sau sinh Nguyên nhân chính là do tăng sự tan máu sau sinh (hồng cầu chết

hàng loạt tại lách do sự thay thế HbF bằng HbA Bilirubin toàn phần của trẻ cóthể tăng > 10 mg% sau đó giảm dần rồi trở về bình thờng Trẻ vẫn phát triểnbình thờng, không có hemoglobin trong nớc tiểu Nếu bilirubin tự do của trẻtăng cao trên 15 mg% hoặc tăng dai dẳng trên hai tuần nên nghĩ tới các trờnghợp bất đồng nhóm máu.

Vàng da tan huyết bệnh lý: nguyên nhân di truyền: các trờng hợp bất ờng cấu trúc chuỗi globin nh HbS, HbC, HbE, thalassemie; hoặc nguyên nhânmắc phải nh sốt rét, truyền nhầm nhóm máu, tan máu sau truyền máu Trongloại tan máu này, xét nghiệm nớc tiểu bệnh nhân có hemoglobin do hồng cầu bị

th-vỡ trong lòng mạch

* Vàng da tại gan

Vàng da do nguyên nhân tại gan gặp trong các trờng hợp bệnh lý có huỷhoại tế bào gan dạng viêm gan nh: viêm gan do virus (A, B, C ), do vi khuẩn(leptospira), ký sinh trùng (sốt rét thể gan), do hoá chất: thuốc trừ sâu hữu cơ, dorợu; xơ gan; ung th gan

Do tổn thơng tế bào nhu mô gan làm chức năng liên hợp bilirubin giảmlàm bilirubin tự do trong máu tăng (giảm khả năng liên hợp) Đồng thời, các tếbào nhu mô gan bị viêm, phù nề, chèn ép vào các vi quản mật gây tắc mật làmcho bilirubin liên hợp không xuống đợc ruột, khuyếch tán vào máu, gây tăng cảbilirubin liên hợp Trong trờng hợp này, xét nghiệm nớc tiểu có cả bilirubin liênhợp (sắc tố mật), tăng urobilinogen; phân giảm stercobilinogen

* Vàng da sau gan (vàng da do tắc mật)

Trong trờng hợp này, quá trình tan huyết bình thờng, chức năng gan bìnhthờng nhng mật không đổ xuống đợc ruột gây nên vàng da Nguyên nhân củanhóm bệnh này gồm: tắc mật do sỏi, u chèn ép làm tắc ống dẫn mật

Bilirubin liên hợp bị ứ trong đờng mật ngoài gan, trong gan, khuyếch tánqua thành các tiểu vi quản mật vào mao mạch máu trong gan, làm tăng bilirubinhuyết thanh, chủ yếu là bilirubin liên hợp Nớc tiểu có sắc tố mật, muối mật,tăng urobilinogen Phân bạc màu

7 Thoỏi húa acid amin

7.1 Tiờu hoỏ protein

Quỏ trỡnh tiờu húa thức ăn xảy ra ở cả dạ dày và ruột non dưới tỏc dụng củacỏc enzym protease của tuyến dạ dày, tuyến tụy và ruột Cỏc protease gồm:pepsin ở dịch vị dạ dày (pH thớch hợp 1-2 ), trypsin ở dịch tuỵ (pH thớch hợp =8), chymotrypsin ở dịch tuỵ (pH thớch hợp = 8), và cỏc carboxylpeptidase,aminopeptidase, dipeptidase

7.2 Thoỏi hoỏ acid amin

7.2.1 Cỏc con thoỏi hoỏ chung của acid amin

Sự thoỏi húa acid amin xảy ra mạng mẽ ở gan, cơ và cỏc mụ, cơ quankhỏc Cỏc acid amin lần lượt thoỏi húa nhúm amin, nhúm carboxyl và khungcarbon

* Thoái hóa nhóm carboxyl

Dưới tác dụng xúc tác của enzym phân cắt decarboxylase, các acid amin bịkhử nhóm amin thành các amin tương ứng

Một sô acid amin bị khử carboxyl thành các amin có hoạt tính sinh họcnhư histidin thành histamine, glutamate thành GABA

* Thoái hóa nhóm amin

Nhóm amin có thể được trao đổi (tại gan, cơ) hoặc khử amin - oxy hóa(thận) tùy theo nhu cầu của các mô, cơ quan đó

- Quá trình trao đổi amin

Một số acid amin tập trung trao đổi amin với các acid cetonic dưới tácdụng của các transaminase để tạo acid cetonic mới và acid min mới Cáctransaminase hoạt động cần sự cộng tác của coenzyme pyridoxine (có tiền thân

là vitamin B6) - tham gia vận chuyển nhóm amin và ceton

Trong cơ thể người, 12 acid min không cần thiết trao đổi amin với acid αcetoglutaric để tạo acid cetonic mới và acid glutatamic Transaminase xúc tácphản ứng theo cả 2 chiều thuận và nghịch, chiều thuận là thoái hóa acid amin vàchiều ngước lại chính là tổng hợp acid amin không cần thiết của gan Trong số

12 enzym trao đổi amin, 2 enzym transaminase có hoạt tính mạnh nhất làaspartat amino transferase (AST) hay glutamate oxaoacetat transaminase (GOT)

và alanin amino transferase hay glutamate pyruvat transaminase (GPT), do đó,acid amin aspartic và alanin được thoái hóa nhóm amin theo con đường trao đổiamin mạnh mẽ nhất

Enzym AST tập trung ở gan và cơ, ALT tập trung nhiều ở gan và ít hơn ở

cơ Trên lâm sàng, đo hoạt độ AST và ALT để đánh giá tổn thương gan và cơ

- Quá trình khử amin – oxy hóa

Quá trình khử amin oxy hóa gồm 2 bước: oxy hoá acid amin tạo acidimin và thuỷ phân tự phát acid imin tạo acid α cetonic và NH3 dưới sự xúc táccủa L- acid amin oxydase Con đường thoái hóa này sinh ra oxy nguyên tử làchất oxy hóa mạnh và NH3 tự do có độc tính với tế bào Hơn nữa, các L- acidamin oxydase ở gan và thận, có hoạt tính rất thấp, nên hầu hết thoái hóa nhómamin theo con đường khử amin oxy hóa diễn ra rất yếu

Enzym L- glutamate dehydrogenase có hoạt tính mạnh nhất trong số cácL- acid amin oxydase, nên acid amin glutamic được khử amin mạnh nhất trong

số 20 acid amin Hơn nữa, quá trình khử amin oxy hóa acid glutamic không sinhoxy nguyên tử do có coenzyme NAD+ tham gia phản ứng Vì vậy, các acid amingián tiếp khử amin thông qua acid glutamic

- Mối liên quan giữa trao đổi amin với khử amin

12 acid amin tập trung trao đổi amin với acid α cetoglutaric để tạo thànhacid glutamic Acid gluctamic, dưới tác dụng của L- glutamate dehydrogenasethành acid α cetoglutaric, cung cấp nguyên liệu cho quá trình trao đổi amin

R

CO

COOH +

Tại gan: glutamin thuỷ phân thành acid glutamic và NH3 xúc tác bởienzym glutaminase NH3 được qua gan tổng hợp thành urê và đào thải ra nướctiểu Tại tế bào ống thận: glutamin thuỷ phân thành glutamic và NH3, NH3 đượcđào thải ra nước tiểu dưới dạng NH4+, góp phần điều hoà thăng bằng acid basecủa cơ thể Ở não, tổng hợp glutamin là con đường chủ yếu loại NH3 tránhnhiễm độc cho não Hàm lượng NH3 trong máu ở não cao, nhưng lượngglutamic mà máu cung cấp cho não không đủ để tạo glutamin, vì vậy não phải

tự tổng hợp lại glutamat từ acid α cetoglutaric

- Quá trình tổng hợp urê

* Các yếu tố tham gia tổng hợp urê:

Nguyên liệu: NH3, CO2Chất mồi: ornithin

Năng lượng: 3 ATP

* Các giai đoan tạo urê:

Hình 3: Chu trình ure

* Số phận của khung các bon của acid amin

Khung carbon của các acid amin thoái hóa tạo sản phẩm trung gian củachu trình acid citric hoặc acid pyruvic, hoặc acetyl CoA

7.3 Tổng hợp acid amin

Các acid amin cần thiết có thể tự tổng hợp tại từ sản phẩm thoái hóa củaglucid, lipid và khung carbon khi thoái hoá acid amin gồm: ala, glu, gln, gly,asp, cys, tyr, pro, ser, asp

Các acid amin cần thiết cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức

ăn gồm: lys, met, val, leu, arg, his, phenyl, tre, isoleu, tryp

* Câu hỏi lượng giá:

1 Định nghĩa acid amin? Vai trò của acid amin

3 Tính chất của acdi amin, ứng dụng

4 Kể tên 1 vài peptid sinh học

5 Protein là gì? Vai trò của protein

6 Phân loại protein? Đặc điểm, vai trò của albumin và globulin người?

7 Tính chất của protein? ứng dụng?

8 Vai trò của protein

9 Enzym là gì? Vai trò của enzym?

10 Phân loại enzym, mỗi loại cho 1 ví dụ?

11 Trung tâm hoạt động của enzym là gì? Vai trò đối với hoạt động củaenzym?

12 Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất đến hoạt động của enzym?

13 Đặc điểm của chất ức chế cận tranh, chất ức chế không cạnh tranh?

14 Coenzym là gì? Phân loại coenzym?

15 Mối liên quan giữa vitamin và coenzym?

16 Acid nucleic là gì? Thành phần cấu tạo của acid nucleic?

17 Vai trò của acid nucleic? Sản phâm thoái hóa của base nitow nhân purin?

18 Bản chất và vai trò của Hb?

19 Tính chất của Hb, ứng dụng?

20 Nguyên liệu tổng hợp Hb, rối loạn thoái hóa Hb?

21 Sản phẩm thoái hóa Hb tại lách? Tại gan? Tại ruột?

22 Rối loạn thoái hóa Hb

CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC

1 Khái niệm về năng lợng sinh học

Năng lợng sinh học là sự oxy hoá sinh học hay còn gọi là sự hô hấp tếbào, đó là sự đốt cháy các chất hữu cơ nh glucid, lipid, protid tạo năng lợng chocác hoạt động sống của cơ thể

Sự đốt cháy các hợp chất hữu cơ trong cơ thể trong điều kiện không cao(370C), môi trờng 2/3 là nớc, lợng nhiệt toả ra không đợc quá lớn một lúc, oxykhông khí không tiếp xúc trực tiếp cới carbon và hydro của cơ chất Vì vậy, quátrình đốt cháy các chất xảy ra từ từ, từng bớc, không cần ngọn lửa, ít tăng nhiệt

độ, năng lợng đợc giải phóng dần Năng lợng giải phóng trong quá trình đốtcháy các chất hữu cơ trong cơ thể đợc tích trữ dới dạng năng lợng hoá học Nănglợng này sẽ đợc sử dụng trong các hoạt động sống của cơ thể nh: co cơ, dẫntruyền xung động thần kinh, hấp thu, bài tiết, tổng hợp các chất cần thiết,

- Sự thoái hoá các chất glucid, lipid, protid từ thức ăn đợc minh hoạ ở hình

1 diễn ra qua 3 bớc: bớc 1 và bớc 2 diễn ra theo những quá trình riêng Sự thoáihoá các chất chủ yếu glucid, lipid, protid ở 3 bớc là giống nhau và năng lợngsinh học giải phóng khi thoái hoá các chất chủ yếu xảy ra ở bớc này

Hình 4: Sơ đồ thoái hoá chung của glucid, lipid, protid

2 Sự hô hấp tế bào

Khi đốt cháy các chất hữu cơ tạo năng lợng, tế bào cần sử dụng O2 và tạo

ra sản phẩm CO2, H2O , đây chính là sự hô hấp Quá trình sử dụng oxy, giải phóng CO 2 và H 2 O diễn ra ở tế bào nên gọi là hô hấp tế bào.

Thuyết hiện đại về sự hô hấp tế bào giải thích một cách toàn diện chínhxác về sự sử dụng oxy, giải phóng khí CO2, tạo thành H2O trong quá trình đốtcháy các chất hữu cơ

Khí CO2 tạo thành: do phản ứng khử carboxyl của phân tử hữu cơ nhờenzym decarboxylase Phản ứng này giải phóng không nhiều năng lợng

Citric (Krebs)

H2O đợc tạo thành: nhờ một dây chuyền các phản ứng bao gồm hàng loạtcác quá trình tách điện tử dới dạng nguyên tử hydro ra khỏi cơ chất và vận ch-yển qua một chuỗi dài các chất trung gian cuối cùng đến oxy Trong quá trìnhnày, cả hydro và oxy đều đợc hoạt hoá chuyển thành dạng ion H+ và O Nhữngion này hoạt động mạnh nên khi gặp nhau tạo thành nớc Quá trình tạo nớc giảiphóng nhiều năng lợng

2.2 Chuỗi vận chuyển điện tử – chuỗi hô hấp tế bào

2.2.1 Thành phần chuỗi vận chuyển điện tử

Chuỗi vận chuyển điện tử đợc hình thành bởi 4 phức hợp protein vậnchuyển điện tử và 2 chất vận chuyển điện tử riêng biệt

Phức hợp I: NADH-CoQ reductase

Thành phần cấu tạo: là một phức hợp flavoprotein lớn (FMN- flavinmononucleotid có chứa vitamin B2 và 25 chuỗi polypeptid) và 7 trung tâm Fe-S.Vai trò: vận chuyển điện tử từ NADH đến ubiquinon Phơng trình phản ứng

nh sau:

Phức hợp II: succinat- CoQ reductase

Thành phần cấu tạo: là phức hợp flavoprotein nhỏ (FAD-flavin adenine

đinucleotid có 4 chuỗi

polypeptide) và trung tâm Fe-S (loại 4 nguyên tố Fe)

Vai trò: vận chuyển điện tử từ succinat đến ubiquinon Phơng trình phảnứng:

CoQ hay Ubiquinon

Thành phần cấu tạo: coenzyme oxy hoá khử

Vai trò: vận chuyển điện tử từ (và hydro) tới phức hợp coQH 2 – Cyt reductase

Phức hợp III: coQH 2 – Cyt reductase

Cấu tạo: phức hợp này gồm các cytochrom hay còn gọi là các coenzymehem, bao gồm cytochrom b562, b566; trung tâm Fe-S, cytochrom c1 và 6 proteindới đơn vị

Vai trò: vận chuyển 2e từ coQ đến cytochrom c

Cytochrom c:

Cũng giống nh các cytochrom khác, cutocrom c là protein có chứa nhómngoại là hem giống nh myoglobin, hemoglobin, vận chuyển e bởi quá trình oxy– hoá khử nh sau:

Phức hợp IV: cytochrom oxidase

Cấu tạo: cytochrom a, a3 và ion Cu2+ Cyt a liên kết với ion đồng

Vai trò: vận chuyển điện tử từ Cyt c đến oxy

2Cytc-Fe2+ + 1/2 O2 +2H+ 2Cytc-Fe3+ + H2O

2.2.2 Sự vận chuyển điện tử

Các thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử đợc sắp xếp theo trật tự thếnăng oxy hoá khử tăng dần Theo tính toán, điện tử đi từ chất có thấ năng oxy

hoá khử thấp tới chất có thế năng oxy hoá khử cao dần, sự chênh lệch thế năngoxy hoá khử đợc thế hiện qua ΔE Các hệ thống cho nhận điện tử khác nhau có

+ Tạo một vài phân tử ATP từ ADP và Pi (mỗi ATP đợc hình thành từ ADP

và Pi cần 7,3kcal)

+ Tạo nhiệt lợng cho cơ thể: ở trẻ em có một tổ chức mỡ đặc biệt gọi là

mỡ nâu (vì có chứa nhiều ty thể) ở cổ, gáy và phần vai Kết quả là năng lợng của

sự vận chuyển điện tử chênh lệch với sự tổng hợp ATP và sản xuất năng lợng dớidạng nhiệt năng

Hình 5: Sơ đồ chuỗi hô hấp tế bào

+ Vận chuyển calci: năng lợng sinh ra do còn đợc sử dụng cho sự vậnchuyển calci của môi trờng Sự tăng nồng độ calci gây ra sự co cơ hoặc duy trìkéo dài sự co cơ, phân huỷ glycogen và sự oxy hoá pyruvat Sự giảm calci thì

đảo ngợc quá trình này

Cơ chế tạo ATP đã đợc Peter Michell đa ra năm 1961 có tên là “thuyếtthẩm thấu hoá học” nhng gần đây mới đợc công nhận nhờ sự tiến bộ về kỹ thuậttinh chế và cấu tạo lại màng sinh học của các bào quan Năng lợng trong quátrình vận chuyển e đợc dùng để bơm những ion H+ trong ty thể ra pha lỏng bên

trong Vì H+ mang điện dơng, sự chênh lệch nồng độ H+ tạo ra một sự chênhlệch điện thế giữa 2 phía của màng trong ty thể Chính sự chênh lệch điện thếnày tạo ra một lực đẩy H+ trở lại khuôn ty thể qua màng trong Các thực ngiệm

ATP từ ADP và Pi Nh vậy, một chuỗi vận chuyển điện tử đi từ NADH tới O2 tạo

ra 3ATP Nếu đi từ succinat tạo ra 2 ATP và từ cytc tạo 1 ATP

2.3.3 Vai trò của ATP

ATP cung cấp năng lợng cho sự:

- Vận chuyển gốc phosphate cho các hợp chất nghèo năng lợng

3 Sự phosphoryl - oxy hoá

Sự phosphoryl là sự gắn gốc phosphate lên hợp chất hữu cơ, là phản ứngtổng hợp nên cần năng lợng Trong quá trình này, năng lợng đợc giải phóng

đúng bằng số năng lợng đã dùng để tạo liên kết phosphat Phosphoryl hoá là mộttrong những phản ứng quan trọng bậc nhất trong chuyển hoá chât, đóng vai tròchủ yếu trong việc tích trữ và vận chuyển năng lợng, hoạt hoá các chất

Nếu nh sự oxy hoá là quá trình vận chuyển điện tử từ chất cho điện tửsang chất nhân điện tử thì quá trình vận chuyển điện tử trong chuỗi hô hấp tếbào bản chất là quá trình oxy hoá

Quá trình phosphoryl hoá luôn đi song song quá trình oxy hoá Quá trìnhphosphoryl tích luỹ lại năng lợng đợc giải phóng trong quá trình oxy hoá

Hai quá trình trên luôn đi song song với nhau nên đợc gọi là sựphosphoryl- oxy hoá.Sự giải phóng năng lợng trong quá trình vận chuyển điện tử

ở chuỗi vận chuyển điẹn tử đợc tích trữ dới dạng ATP từ ADP và Pi nhờ quá trìnhphosphoryl hoá Hô hấp tế bào là một ví dụ điển hình về sự phosphoryl-oxy hoá

4 Các liên kết giàu năng lợng

Căn cứ vào năng lợng tự do giải phóng từ phản ứng thuỷ phân cắt đứt liênkết mà chia thành hai loại: liên kết giàu năng lợng và liên kết nghèo năng lợng.Liên kết giàu năng lợng là những liên kết khi thuỷ phân liờn kết thu đợc trên7.000calo

Khi thuỷ phân1 liờn kết phosphat trong phõn tử ATP thu đợc -7.300 calo,chính vì vậy, ngời ta dùng ATP là đơn vị đo năng lợng trong hoá sinh Các loạiliên kết giàu năng lợng đợc chia làm 2 nhóm chính:

4.1 Liên kết phosphate giàu năng lợng

- Liên kết Anhydrid phosphoric: là liên kết giữa 2 gốc phosphate trong hợp chấthữu cơ, ký hiệu: P~P Ví dụ: ATP - adenosin triphosphat Năng lợng tự do khithuỷ phân liên kết này là -7.3kcal

O Adenin – Ribose – P - O ~ P ~ P