CHUYỂN HOÁ PROTEIN ACID AMIN

 Tóm lại, dưới tác dụng liên tiếp của nhiều enzym tiêu hóa khác nhau, protein thức ăn bị phân hủy thành những acid amin và một số peptid ngắn.. TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ−

  CHUYỂN HOÁ PROTEIN - ACID AMIN

TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ

− Endo peptidase: Là các enzym xúc tác sự thủy phân các liên kết peptid ở trong chuỗi polypeptid.

+ Pepsin

 Được tiết ra từ các tế bào chính của niêm mạc dạ dày dưới dạng pepsinogen không hoạt động Ở môi trường acid, pepsinogen tự xúc tác biến thành pepsin.

 Pepsin hoạt động mạnh ở pH = 1,7 – 2

 Pepsin đặc hiệu với những liên kết peptid trong đó có gốc NH 2 của acid amin thơm (tyrosin,

phenylalanin) Pepsin cũng có thể thủy phân được những liên kết peptid khác như: Leu-Val, Leu-Glu… nhưng với mức độ thấp hơn.

+ Trypsin

 Là enzym peptidase quan trọng nhất của tụy tạng động vật cao cấp Dạng tiền enzym là trypsinogen được tiết ra ở tụy rồi đổ vào ruột.

 Trypsinogen biến thành trypsin hoạt động bằng phản ứng tự xúc tác hoặc do enterokinase của tá tràng.

 Trypsin hoạt động tốt nhất ở pH = 8 và thủy phân các liên kết peptid trong đó có nhóm carboxyl của các acid amin kiềm như arginin, lysin.

TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ

− Endo peptidase

+ Chymotrypsin

 Cũng là 1 peptidase của tụy tạng được tiết ra ở dạng tiền enzym là chymotrypsinogen

 Chymotrypsinogen chuyển thành chymotrypsin hoạt động dưới tác dụng xúc tác của trypsin

 Chymotrypsinogen hoạt động mạnh nhất ở pH = 8

 Thủy phân các liên kết peptid có dạng:

Tyrosin – CO – NH – Chymotrypsin

 Tyrosin có thể được thay thế bởi phenylalanin, tryptophan, methionin, leucin

 Như vậy tính đặc hiệu của chymotrypsinogen rộng rãi hơn so với trypsin

TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ

− Exopeptidase: là các enzym xúc tác sự thủy phân các liên kết peptid ở 2 đầu của chuỗi polypeptid Các polypeptid sản phẩm của sự tiêu hóa protein dưới tác dụng của các endopeptidase kể trên lại tiếp tục chịu tác dụng của các exopeptidase sau: + Carboxypeptidase

 Là 1 peptidase của dịch tụy, hoạt động ở môi trường kiềm, thủy phân các liên kết peptid gồm có gốc carboxyl tự do ở tận cùng.

 Carboxypeptidase hoạt động mạnh nếu acid amin tận cùng là phenylalanin và không hoạt động nếu acid amin là prolin hay hydroxyprolin.

+ Aminopeptidase: Là enzyme của dịch ruột hoạt động trong môi trường kiềm thủy phân các liên kết peptid có gốc NH 2 tự do tận cùng

+ Dipeptidase: là enzyme của dịch ruột thủy phân các dipeptid giải phóng các acid amin tự do.

 Tóm lại, dưới tác dụng liên tiếp của nhiều enzym tiêu hóa khác nhau, protein thức ăn bị phân hủy thành những acid amin

và một số peptid ngắn Hầu hết các acid amin và có thể 1 vài peptid ngắn được hấp thụ qua màng ruột vào tĩnh mạch cửa tới gan và các tổ chức.

 Các đồng phân tự nhiên dạng L của acid amin được vận chuyển tích cực qua thành ruột vào máu Quá trình này cần ATP cung cấp năng lượng và sự tham gia của pyridoxal phosphat, còn các đồng phân dạng D được khuếch tán tự do qua thành ruột Có hiện tượng cạnh tranh trong sự hấp thụ các acid amin Một acid amin ăn vào quá thừa có thể làm chậm sự hấp thu của một acid amin khác.

TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ

− Enzym thủy phân protein của các tổ chức

+ Những tổ chức có các enzym thủy phân protein mà cơ chế tác dụng và tính chất đặc hiệu tương

tự như với các enzym tiêu hóa

+ Những enzym thủy phân protein của các tổ chức được gọi là catepsin

+ Xác định được 3 loại A, B, C với cơ chế tác dụng tương đương với pepsin, trypsin và

chymotrypsin.

+ Tế bào cũng chứa các carboxypeptidase và aminopeptidase.

+ Các enzym tiêu hoá của tế bào được chứa trong các lysosome Khi màng lipoprotein của lysosome còn nguyên vẹn, các enzym này ở trong đó Khi màng này bị vỡ, các enzym của lysosome được giải phóng vào bào tương và thủy phân protein của tế bào và phá hủy tế bào Hiện tượng tự tiêu của tế bào khi tế bào chết được giải thích là do sự có mặt của các enzym này.

 Hạn chế quá trình tự phân hủy tế bào bằng cách ngâm các tổ chức chết vào các thuốc thử như formol, cồn để làm biến tính và mất khả năng hoạt động của tất cả protein kể cả các enzym

THOÁI HOÁ ACID AMIN

− Enzym thủy phân protein của các tổ chức

+ Những tổ chức có các enzym thủy phân protein mà cơ chế tác dụng và tính chất đặc hiệu tương

tự như với các enzym tiêu hóa

+ Những enzym thủy phân protein của các tổ chức được gọi là catepsin

+ Xác định được 3 loại A, B, C với cơ chế tác dụng tương đương với pepsin, trypsin và

chymotrypsin.

+ Tế bào cũng chứa các carboxypeptidase và aminopeptidase.

+ Các enzym tiêu hoá của tế bào được chứa trong các lysosome Khi màng lipoprotein của lysosome còn nguyên vẹn, các enzym này ở trong đó Khi màng này bị vỡ, các enzym của lysosome được giải phóng vào bào tương và thủy phân protein của tế bào và phá hủy tế bào Hiện tượng tự tiêu của tế bào khi tế bào chết được giải thích là do sự có mặt của các enzym này.

 Hạn chế quá trình tự phân hủy tế bào bằng cách ngâm các tổ chức chết vào các thuốc thử như formol, cồn để làm biến tính và mất khả năng hoạt động của tất cả protein kể cả các enzym

THOÁI HOÁ ACID AMIN – KHỬ AMIN OXY HOÁ

− Sự khử amin là 1 quá trình rất quan trọng, trong đó nitơ tách khỏi phân tử acid amin dưới dạng

NH 3

− Có 4 con đường khử amin, nhưng thực tế ở cơ thể động vật, quá trình khử amin của acid amin α

bao giờ cũng là quá trình khử amin oxy hóa, tạo thành acid α cetonic và NH 3

− Các giai đoạn:

THOÁI HOÁ ACID AMIN – PHẢN ỨNG CHUYỂN NHÓM AMIN

− Không có sự giải phóng NH 3 mà chỉ có sự di chuyển gốc amin từ 1 acid amin sang 1 acid α -cetonic nên phản ứng này được gọi là sự trao đổi amin.

− Chịu tác dụng xúc tác của các enzym gọi chung là transaminase (coenzym là pyridoxal phosphat).

Acid glutamic Acid pyruvic Alanin Acid α -cetoglutaric

|

)(CH

|COOH

COOH

|

NH

- CH

|

CH

COOH

|

CO

|

CH

COOH

|

NH

- CH

|

)

CH(

|

COOH

2 2 2

3

3

2

2 2

THOÁI HOÁ ACID AMIN – PHẢN ỨNG CHUYỂN NHÓM AMIN

− Cơ chế: gồm 2 giai đoạn

+ Giai đoạn 1

Acid glutamic Pyridoxal P Acid α -cetoglutaric Pyridoxamin P + Giai đoạn 2

COOH (CH2)2CH

H2N

COOH

COOH (CH2)2C COOH

O N

SỰ LIÊN QUAN GiỮA KHỬ AMIN OXY HOÁ

– PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN

− Cơ chế: gồm 2 giai đoạn

+ Ở các tổ chức động vật có 2 loại transaminase phổ biến và hoạt động mạnh nhất là:

 Glutamic oxaloacetic transaminase (GOT = ASAT = Aspartic transaminase) xúc tác phản ứng:

Acid glutamic + Acidoxaloacetic Acid α-ceto glutaric + Acid aspartic

 Glutamic pyruvic transaminase (GPT = ALAT = Alanin transminase) xúc tác phản ứng:

Acid glutamic + Acid pyruvic Acid α -ceto glutaric + Alanin

+ Việc định lượng hoạt độ các enzym GOT và GPT được ứng dụng trong lâm sàng để chẩn đoán 1 số bệnh về gan, tìm ra một số bệnh khác.

Gan: GOT bình thường từ 15 – 29 U/L

GPT bình thường từ 11 – 26 U/L

+ Trong bệnh viêm gan cấp tính do nhiễm virus, nhiễm độc, GPT tăng rất nhiều, có khi gấp 100 lần, GOT cũng tăng nhưng ít hơn, thường thì transaminase tăng rất lớn, từ thời kỳ ủ bệnh trước khi xuất hiện vàng da nên ngoài giá trị chẩn đoán lâm sàng còn có giá trị dịch tễ rất lớn trong bệnh viêm gan do virus.

+ Transaminase tăng ít trong các bệnh xơ gan, ung thư gan, viêm túi mật Transaminase còn tăng trong các bệnh khác đáng chú ý là bệnh nhồi máu cơ tim Trong bệnh này GOT tăng rất cao, GPT tăng ít hơn, tỷ số

SỰ LIÊN QUAN GiỮA KHỬ AMIN OXY HOÁ

– PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN

− Phần lớn các acid amin thiên nhiên đều có thể trao đổi amin được, tuy nhiên với mức độ khác

nhau, mạnh nhất là acid glutamic, acid aspartic, alanin rồi đến những acid amin khác như

glycin, valin, histidin, tryptophan.

− Hai quá trình khử amin và trao đổi amin liên quan mật thiết với nhau Người ta biết rằng nhiều

enzym khử amin oxy hóa của nhiều acid amin thì hoạt động yếu trừ enzym khử amin oxy hóa của acid glutamic (glutamat dehydrogenase) Nhưng trái lại, những enzym trao đổi amin thì hoạt động tương đối mạnh và phổ biến.

 Vì vậy phần lớn các acid amin đều khử amin oxy hóa gián tiếp qua hệ thống enzym

transaminase nhờ acid α -cetoglutaric và enzym L-glutamat dehydrogenase (khử amin oxy hóa của acid glutamic) theo trình tự sau:

+ - Gốc NH 2 đầu tiên được chuyển từ acid amin sang acid α cetoglutaric.

+ Sau đó a glutamic vừa được tạo thành bị khử amin oxy hóa và tái tạo lại a α cetoglutaric

SỰ LIÊN QUAN GiỮA KHỬ AMIN OXY HOÁ

THOÁI BiẾN ACID AMIN – KHỬ CARBOXYL

− Là 1 quá trình khá phổ biến ở động vật đặc biệt là rất phổ biến ở các vi sinh vật tạo thành các

amin tương ứng.

− Enzym xúc tác quá trình khử carboxyl là decarboxylase có coenzym là pyridoxal phosphat.

− Vi khuẩn ở ruột có nhiều loại enzym decarboxylase của acid amin, do đó ở ruột có những sản

phẩm khử carboxyl Một phần của các sản phẩm này được hấp thu qua màng ruột.

− Một số amin, sản phẩm của quá trình khử carboxyl của acid amin có vai trò sinh học đặc biệt.

− Ví dụ:

+ Dưới tác dụng của histidin decarboxylase, enzym có ở hầu hết mọi tế bào, histidin bị khử carboxyl tạo histamin Chất này có tác dụng giản mạch, co cơ trơn và tăng tính thấm của thành mạch Ở não có 1 decarboxylase hoạt động mạnh khử carboxyl của acid glutamic tạo thành γ - amino butyrat là chất có tác dụng điều hòa hoạt động thần kinh, ức chế phản xạ thần kinh.

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA NH− Sự tạo thành glutamin 3

Acid glutamin Glutamin

+ Glutamin không độc, có trong máu từ 60 – 100mg / l và là dạng vận chuyển quan trọng của NH 3 trong máu

+ Glutamin được tạo thành ở hầu hết các tổ chức (cơ, não, các tuyến) từ acid glutamic và NH 3 được giải phóng do quá trình khử amin

+ Glutamin được vận chuyển bởi máu đến gan và thận Ở đó glutamin được thủy phân thành acid glutamic và NH 3 nhờ enzym glutaminase có ở nhiều tổ chức.

+ Ở gan người và nhiều loài động vật có xương sống, sống trên cạn, NH 3 được dùng để tổng hợp urê rồi đào thải.

+ Ở tế bào ống thận, NH 3 kết hợp với ion H + tạo thành NH 4+ rồi đào thải ra nước tiểu giúp điều hòa thăng bằng acid-base của cơ thể.

+ Trong trường hợp toan huyết, sự sản xuất NH 3 ở thận tăng cao và giảm trong trường hợp kiềm huyết (toan huyết thì ion

H + ở thận tăng cao làm xúc tác việc sản xuất NH 3 để tạo thành rồi đào thải ra nước tiểu).

+ Ở não sự tạo glutamin là con đường chủ yếu để loại NH 3 , tránh nhiễm độc cho não Não cũng có thể tổng hợp urê nhưng

số lượng không đáng kể do đó không có vai trò quan trọng trong việc loại NH 3

COOH

CH2

CH2CH COOH

H2N

NH2O

+ H2O

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

− Sự tạo thành Ure (chu trình Oritin): 3 giai đoạn

+ Chuyển Ornitin thành Citrulin: gồm 2 bước

 Bước 1: xảy ra ở ty thể, Tạo thành carbamyl phosphat không bền, cần xúc tác của carbamyl phosphat synthetase.

 Bước 2: chuyển nhóm carbamyl phosphat tới ornitin để tạo thành citrulin, đồng thời giải phóng 1 phân tử acid phosphoric, phản ứng được xúc tác bởi enzym ornitin carbamyl transferase (OCT) trong ty thể tế bào gan.

COOH

|

NH CH

|

)

(CH

|

NH CH

2

2 2

2 2

−

−

2 3

2

H PO

~ O

|

O C

|

NH

=

COOH

|

NH CH

|

) (CH

|

NH

|

CO

|

NH

2

3 2 2

−

+

OCT

+ H3PO4

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

− Sự tạo thành Ure (chu trình Oritin): 3 giai đoạn

mà là dưới dạng kết hợp trong acid aspartic.

 Bước 1: kết hợp citrulin với acid aspartic với sự có mặt của ATP, Mg++ , tạothành

arginosuccinic Xúc tác phản ứng là enzym arginosuccinat synthetase

COOH

|

NH CH

|

) (CH

|

NH

|

CO

|

NH

2

3 2 2

|

CH N H

| COOH

2

CH

|

CH

| COOH

COOH

|

NH CH

|

) (CH

|

NH

|

NH C

||

NH

2

2

3 2

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

− Sự tạo thành Ure (chu trình Oritin): 3 giai đoạn

+ Chuyển Citrulin thành Arginin: Gốc NH3 thứ 2 tham gia ở giai đoạn này không phải trực tiếp mà là dưới dạng kết hợp trong acid aspartic.

 Bước 2: Tách arginosuccinic thành arginin và acid fumaric nhờ arginosuccinat liase.

 Giai đoạn 2 xảy ra ở gan và thận Acid fumaric tạo thành lần lượt biến thành acid malic, acid oxaloacetic Acid oxaloacetic được amin hóa nhờ phản ứng trao đổi amin với acid glutamic chuyển thành acid aspartic để lại tham gia vào chu trình urê

 Acid aspartic đóng vai trò trung gian chuyển vận nhóm NH3.

NH

NH (CH2)3

HC NH2COOH

CH COOH

CH2COOH

NH

C NH2NH

(CH2)3

HC NH2COOH

CH COOH

CH COOH

+ Arginosuccinat lyase

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

− Sự tạo thành Ure (chu trình Oritin): 3 giai đoạn

+ Thuỷ phân Arginin:

 Ornitin lại tiếp tục tham gia vào giai đoạn 1 đưa một phân tử carbamyl phosphat mới vào chu trình tạo urê Phương trình tổng quát:

2NH 3 + CO 2 + 3ATP + 2H 2 O Urê + 2ADP + AMP + 4Pi.

 Urê được tạo thành ở gan qua máu (3,3 – 6,7 mmol/l) vận chuyển tới thận để đào thải ra ngoài.

 Hàng ngày mỗi người bài xuất chừng 7 – 10g urê ( 117 – 167 mmol) hay hơn nữa tùy theo chế độ ăn.

 Nồng độ urê của máu thay đổi tùy theo khẩu phần ăn Chẳng hạn sau 1 bữa ăn giàu protid, urê trong máu

có thể lên tới 8,3 mmol/l Nhưng đó là sự tăng nhất thời, sau 1 thời gian lại mất đi.

COOH|

NH

CH|

) CH (|

NH CH

NH

NH

\

/ C O

2

2 2

2 2

2 2

−

−

=

C NH2NH

(CH2)3

HC NH2COOH

Arginase +H2O NH

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA ACID α - CETONIC

− Acid α-cetonic là sản phẩm khử amin – oxy hóa của acid amin, tiếp tục chuyển hóa như sau: + Thoái hóa thành các chất trung gian trong chu trình a citric rồi thoái hóa hoàn toàn để thành

CO 2 và H 2 O.

+ Chuyển hóa trở lại thành acid amin nhờ sự trao đổi amin hoặc amin hóa.

+ Tạo thành glucid: các acid α -cetonic có thể chuyển hóa tiếp tục thành acid pyruvic, acid α cetoglutaric, succinyl CoA, acid oxaloacetic (tất cả đều có thể tổng hợp glucose hay glycogen ở gan)  Các acid amin này được gọi là các acid amin tạo đường

-+ Một số acid α -cetonic biến hóa theo con đường của các acid béo sau khi khử carboxyl Acetyl CoA được dùng để tổng hợp các acid béo hoặc tạo thành các chất cetonic

 Các acid amin tương ứng được gọi là các acid amin tạo ceton.

+ Ngoài ra có 5 acid amin vừa tạo đường vừa tạo ceton nghĩa là vừa tạo được oxaloacetat vừa tạo được acetyl CoA Đó là phenylalanin, tyrosin, tryptophan, isoleucin và lysin.

SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN

CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA ACID α - CETONIC

Citrat

Arg His Gln Pro Glutamat

Tyr Phe

Asn Aspartat

Leu, Lys,Phe, Trp, Tyr

Acetoacetyl-CoA

Acetyl CoA

Ile Leu Trp

Pyruvat

Ala Cys Gly Hyp Ser Thr

Chu trình acid citric

TỔNG HỢP ACID AMIN

− Động vật cao cấp không có khả năng tổng hợp tất cả acid amin thông thường Một số phải được

đưa vào từ thức ăn Do đó người ta phân biệt đối với động vật cao cấp 2 loại acid amin:

+ Acid amin cần thiết: là những acid amin phải cung cấp từ bên ngoài vào nếu không thì cơ thể động vật không phát triển bình thường được Đối với người đã trưởng thành là 8 acid amin: Lys, Thr, Met, Val, Leu, Ile, Phe và Trp Hai acid amin arginin và histidin cũng là acid amin cần thiết đối với trẻ em và các súc vật non vì cơ thể chúng có thể tổng hợp được 2 acid amin này nhưng không đáp ứng đủ nhu cầu trong quá trình tăng trưởng Do đó nó được gọi là 2 acid amin bán cần thiết.

+ Các acid amin còn lại là những acid amin không cần thiết Đó là những acid amin mà cơ thể người và động vật có thể tổng hợp được.

− Mỗi 1 acid amin có 1 con đường tổng hợp riêng, nhưng có những điểm chung là nếu trong cơ

thể có acid α -cetonic tương ứng của acid amin nào thì acid α -cetonic đó có thể thành acid amin tương ứng