www.tinhgiac.com hoa hoc va chuyen hoa lipid

www.tinhgiac.com hoa hoc va chuyen hoa lipid tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất...

Chương 4 HÓA HỌC VÀ CHUYỂN HOÁ LIPID Mục tiêu:

1 Định nghĩa, phân loại được lipid

2 Nêu ra được vai trò, tính chất hóa sinh của lipid

3.Trình bày được quá trình thoái hóa, tổng hợp lipid

4.Nêu ra được sự điều hòa và rối loạn chuyển hóa lipid

Phần 1 HÓA HỌC LIPID

I ĐẠI CƯƠNG

- Lipid thuộc nhóm hợp chất tự nhiên không đồng nhất, không hoặc ít tan trong nước và các dung môi phân cực, dể tan trong các dung môi hữu cơ như ete, benzen, chloroform

- Về cấu tạo hóa học, lipid là những este của những acid và alcol hoặc của các dẫn xuất của acid béo

Lipid có thể phân hai loại:

+ Lipid thuần gồm những chất là este của alcol và acid béo như glycerid, cerid, sterid

+ Lipid tạp là những chất trong thành phần cấu tạo ngoài alcol và acid béo còn có những nhóm khác như amin, phosphat, sulfat, glucid, protid

- Lipid có phổ biến trong tế bào động vật, thực vật Lipíd có giá trị năng lượng cao chứa nhiều loại vitamin tan trong dầu và nhiều acid béo không no cần thiết cho cơ thể, lipid tham gia cấu tạo tế bào và còn là nguồn dự trữ cho cơ thể

II THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA LIPID

1 Acid béo

- Định nghĩa: Acid béo là những mono acid phần lớn có mạch thẳng, một số có mạch vòng, thường có số carbon chẵn nhưng ở một số lipid đặc biệt có acid béo có số carbon lẻ.Những acid béo trong chuỗi carbon có một hoặc nhiều liên kết đôi gọi là acid không béo bão hòa

- Acid béo bão hòa: Có công thức chung CnH2n+1COOH

những acid béo bão hòa phổ biến là:Acid butyric: C3H7COOH ; Acid Palmitic: C15H31COOH ; Acid Stearic: C17H35 COOH

- Acid béo không bão hòa có từ một hoặc nhiều liên kết đôi như: Acid Oleic: C18:1:9; Acid Linoleic: C18:2;9:12; Acid Linolenic: C18:3;9;12;15; Acid Arachidonic: C20:4;5;8;11;14

- Acid béo có thể tác dụng với kiềm tạo thành muối của acid béo, tác dụng với alcol tạo thành este có phản ứng cộng với halogen, hydrogen hóa những acid béo chưa bão hòa

2 Alcol của lipid

Glycerol, tham gia trong cấu tạo Glycerid, Phospholipid

Aminoalcol, Cholin, Cerin, Inositol, Sphingosin tham gia cấu tạo lipid tạp Phospholipid

Alcol vòng sterol, chủ yếu là cholesterol, tham gia cấu tạo sterid

Hình 4.1 Công thức cấu tạo của cholesterol Các alcol cao phân tử tham gia trong thành phần cấu tạo của xerid (sáp), như sáp ong

III CẤU TẠO LIPID THUẦN

1 Glycerid: Glycerid là este của glycerol và acid béo, có các

dạng sau:

Monoglycerid Diglycerid Triglycerid

Hình 4.2 Công thức cấu tạo của glycerid

Tính chất lý hóa của Glycerid:

- Glycerid không tan trong nước, ít tan trong cồn, tan trong các dung môi hữu cơ Glycerid chứa acid béo hòa thường ở thể đặc gọi là mỡ Glycerid chứa acid béo không bõa hòa thường ở thể lỏng gọi là dầu

- Glycerid có thể thủy phân bởi kiềm, acid hoặc enzym Lipase tạo thành các sản phẩm Diglycerid, monoglycerid, Glycerol và acid béo

- Sự thủy phân chất béo bằng kiềm được gọi là xà phòng hóa, muối của acid béo gọi là xà phòng

Trên thực tế, tính chất của các chất béo được đặc trưng

bằng những chỉ số sau đây:

- Chỉ số xà phòng hoá: là số mg KOH để xà phòng hoá 1g dầu hay mở Chỉ số này tỷ lệ nghịch với trọng lượng phân tử của dầu, mở

CH3

3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH2 O COR1 CH2 O COR1 CH2 O

COR1

CH OH CH O COR2 CH O

COR2

CH2 OH CH2 OH CH2 O COR3

- Chỉ số acid: là số mg KOH cần thiết để trung hoà acid béo tự do của 1 gam mỡíú Chỉ số này giúp cho việc tìm hiểu lượng acid béo tự do của dầu, mơ

- Chỉ số Iod: là chỉ số thể hiện mức độ không no của acid béo không no trong dầu, mỡ Các chất dầu có chỉ số iod cao hơn so với các chất mỡ vì dầu có nhiều acid béo không no hơn mơ

ùNgoài ra các chất béo để lâu ngày thường bị ôi, có mùi vị khét khó chịu Đó là do các liên kết đôi của các acid béo không

no trong phân tử chất béo có thể bị oxy hoá tạo nên những liên kết peroxyt rồi tạo thành những alđehyd và những acid béo bay hơi, những chất này thường không có lợi cho sức khoẻ Do đó không nên ăn dầu mỡ để lâu ngày

2 Cerid: Cerid còn gọi là sáp, là những lipid thuần, trong đó

acid béo este với alcol cao phân tử, cerid có trong dịch tiết của động vật, cấu tạo của sáp ong, sáp của thực vật, vi khuẩn koch, hansen.Do đó các vi khuẩn này không bị tác dụng của cồn, acid

3 Sterid: Sterid là este của acid béo với sterol.

- Sterol quan trọng là cholesterol, ngoài ra còn có 7 dehydrocholesterol (ở da, dầu cá), ergosterol (men, lúa mạch), chúng là tiền chất của vitamin D

- Sterol có trong mỡ dưới da, trong máu người và động vật.Trong tổ chức và các dịch động vật cholesterol ở dưới dạng tự do hoặc este hóa với acid béo gọi là cholesterid

Cholesterid được thủy phân bởi enzym cholesterol esterase

V LIPID TẠP

1 Phosphoglycerid ( còn gọi là glycerophospholipid hay glycerophosphatid hay diacyl phosphatid): Là những chất

lipid trong thành phần cấu tạo có glycerid và acid

phosphoric Phosphoglycerid đều là dẫn xuất của acid

phosphatidic, bao gồm: acid phosphatidic, phosphatidyl glycerol, phosphatidyl cholin, phosphatidyl ethanolamin, phosphatidyl

inositol, phosphatidyl serin, plasmalogen

1.1.Acid phosphatidic

là chất trung gian trong quá trình tổng hợp triglycerid và glycerophospholipid nhưng có rất ít trong các mô Thành phần gồm có glycerol, hai gốc acid béo và một gốc acid phosphoric

1.2 Phosphatidyl cholin ( Lecithin).

Lecithin có cấu tạo hoá học là dẫn xuất của acid

phosphatidic mà -X là cholin (-CH2- CH2-N+= (CH3)3 Lecithin được chiết suất từ lòng đỏ trứng Chất này có phổ biến trong các tế bào của cơ thể động vật, đặc biệt trong gan, não, lòng đỏ trứng

1.3 Phosphatidyl ethanolamin ( Cephalin).

Cephalin khác lecithin ở chỗ -X là ethanolamin ( - CH2- CH2-NH2 )

Cephalin có nhiều trong não và mô thânf kinh

1.4 Phosphatidyl serin

là dẫn xuất của acid phosphatidic mà -X là serin ( - CH2-CH- NH2 )

1.5 Phosphatidyl inositol

là dẫn xuất của acid phosphatidic mà -X là inositol

Phosphatidyl inositol có trong động vạt ( não), thực vật ( đậu tương, lạc, mầm lúa mì)

1.6.Cardiolipin (diphosphatidylglycerol) Tìm thấy trong ty

thể

1.7 Plasmalogen

chiếm khoảng 10% phospholipid của não và cơ

2 Sphingolipid: Là thành phần cấu tạo quan trọng của

màng tế bào động vật và thực vật, đặc biệt ở mô não và thần kinh.Sphingolipid có cấu tạo hoá học gồm alcol là

Sphingosin Nhóm rượu này liên kết với acid béo tạo thành ceramid Các ceramid có thể liên kết với phospho như:

Sphingomyelin có nhiều ở não và mô thần kinh, có thể được xếp vào loại phospholipid Các sphingolipid có thể chứa các ose ( đơn đường) như cerebrosid, sulfatid, gangliosid có thể

được xếp vào loại glycolipid, gặp ở não và nhiều mô khác

3 Glycolipid: Là những lipid không có phosphat và ngoài

Sphingosin, acid béo còn có chứa một hay nhiều Ose như Glucose, Galactose.Có những loại chính sau:

Cerebrosid: Có nhiều ở nảo và mô thần kinh

Sulphatid: Dẫn xuất của cerebrozid trong đó galactose được este hóa ở C3 với H2SO4

Gangliosid: Có ở chất xám của nảo, lách, hồng cầu, có nhiều ở vùng đầu dây thần kinh tham gia vào việc dẫn truyền xung động thần kinh

4 Lipoprotein: Cấu tạo gồm lipid và protein, tan được trong

nước, dạng vận chuyển và chuyển hóa lipid trong máu

Phần 2 CHUYỂN HÓA LIPID

I ĐẠI CƯƠNG

Lipid trong cơ thể được tạo thành một phần (lipid ngoại sinh) nhờ sự tiêu hóa, hấp thu vận chuyển từ thức ăn, một phần (lipid nội sinh) từ quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể

Lipid đóng vai trò quan trọng trong sự cung cấp và dự trữ năng lượng cho cơ thể (oxy hóa 1g từ glycerid cho 9,3 Kcal, oxy hóa 1g protid hay glucid cho khỏang 4,1 Kcal) Lipid là thành phần quan trọng tham gia vào cấu tạo tế bào, tổ chức, đặc biệt là cấu tạo màng tế bào, màng nhân, màng ty thể Lipid và các sản phẩm chuyển hóa của chúng trong cơ thể tạo ra nhiều chất có hoạt tính sinh học như hormon sinh dục, hormon vỏ thượng thận, acid mật , muối mật, tiền vitamin D

Sự hấp thu lipid còn kèm theo sự hấp thu các vitamin tan trong lipid như vitamin A, D, E, K và một số acid béo không

no cần thiết cho cơ thể (Vitamin F) Dạng vận chuyển, chuyển hóa lipid ở trong máu là các lipoprotein (VLDL, LDL, HDL), chylomicron cũng đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa, vận chuyển, rối lọan chuyển hóa lipid của cơ thể

II SỰ TIÊU HÓA, HẤP THU VÀ VẬN CHUYỂN

1 Sự tiêu hóa

- Quá trình tiêu hóa xảy ra ở dạ dày, tá tràng, ruột, nhờ sự nhủ tương hóa lipid dịch mật, tụy , cùng với sự thủy phân lipid của các enzym lipase, phopholipase, cholesterol esterase

- Lipase thủy phân triglycerid thành các sản phẩm acid béo, monoglycerid, glycerol

- Phospholipase thủy phân các phospholipid thành các sản phẩm acid béo , glycerol, acid phosphoric, cholin, ethanolamin, serin

Cholesterol esterase thủy phân liên kết este của sterid, giải phóng acid béo, sterol, thường là cholesterol

2 Hấp thu, vận chuyển: Sản phẩm thủy phân của các

thành phần lipid được hấp thu theo những cơ chế khác nhau vào tế bào niêm mạc ruột, tại đó lipid được tổng hợp trở lại (triglycerid, phospholipid, cholesterol este ) và được kết hợp với các apolipoprotein A1,A2,A4,B-48 tạo thành hạt nhủ trấp gọi là chylmicron, chylomicron vận chuyển lipid tới gan qua hệ thống bạch mạch Chylomicron có thể cung cấp acid béo, monoglycerid cho mô mỡ , cơ sử dụng, mặt khác tại gan chylomicron tiếp tục được sử dụng, chuyển hóa lipid, tổng

hợp lipid tạo thành lipoprotein VLDL có các apolipoprotein B100,

C, E, VLDL vận chuyển từ gan vào máu, cung cấp acid béo cho các mô sử dụng, cùng với sự trao đổi apolipoprotein nhận thêm cholesterol tạo thành LDL có apo B, E LDL vận chuyển chuyển cholesterol vào trong tế bào ngoại biên, các mô Cholesterol ngoại sinh hoặc nội sinh sẽ chuyển cho lipoprotein HDL có Apo A, C, E, là dạng vận chuyển lipid, cholesterol từ tế bào ngoaüi biên về máu, về gan để chuyển hóa lipid, cholesterol hoặc đào thải qua đường mật, phân hoặc tham gia vào chuyển hóa lipid tại gan

Mặt khác sản phẩm thủy phân có glycerol, acid béo có (từ 6C đến 12C) có thể được hấp thụ trực tiếp qua tĩnh mạch cửa đến gan để tham gia vào quá trình chuyển hóa lipid tại gan

III CHUYỂN HÓA ACID BÉO

Acid béo có nguồn gốc ngoại sinh, nội sinh, có vai trò trong sự thoái hóa để cung cấp năng lượng cho cơ thể hoạt động, tham gia vào quá trình chuyển hóa khác Acid béo còn tham gia cấu tạo lipid, đặc biệt acid béo chuỗi dài tham gia cấu tạo lipid màng và liên kết với apolipoprtein

1 Thoái hóa acid béo bão hòa có số carbon chẵn

Thoái hóa acid béo bão hòa bằng con đường  oxy hóa xảy

ra chủ yếu ở gan, ngoài ra còn xảy ra ở những cơ quan khác như thận, phổi, cơ, tổ chức não

Theo Knoop (1904) cho rằng acid béo được thóai hóa bằng cách bị cắt ngắn dần đi mỗi một mẫu hai carbon kẻ từ đầu có nhóm carboxyl Quá trình thóai hóa acid béo là quá trình  oxy hóa acid béo vì sự oxy hóa acid béo xảy ra ở vị trí carbon 

- Quá trình thóai hóa acid béo gồm hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Hoạt hóa acid béo và vận chuyển acylCoA từ bào tương vào trong ty thể

Giai đoạn 2: Quá trình  oxy hóa xảy ra trong ty thể gồm có 4 bước

Bước 1: Phản ứng khử hydro lần thứ nhất

Bước 2: Phản ứng kết hợp nước

Bước 3: Phản ứng khử hydro lần thứ hai

Bước 4: Phản ứng phân cắt  cetoacylCoA tạo thành

acetylCoA và acylCoA (n-2) C

 

R - CH2 - CH2 - COOH

Phân tử acylCoA ngắn đi hai carbon lại tiếp tục bốn bước như trên của sự  oxy hóa, Như vậy, ví dụ một phân tử acid palmitic có 16C khi hoạt hóa thành palmityl CoA sẽ qua 7 vòng oxy hóa, giải phóng 8 phân tử acetyl CoA

- Số phận acetyl CoA:

Acetyl CoA được tạo thành, sẽ được đi vào chu trình Krebs oxy hóa hoàn toàn tạo CO2, H2 O và 12 ATP

Acetyl CoA có thể tham gia vào việc tổng hợp sterid (cholesterol), tổng hợp acid mật, tổng hợp acid béo trở lại Acetyl CoA cũng dược tạo thành các thể cetonic, quá trình tạo thể cetonic xảy ra mạnh trong những trường hợp nhịn đói, bệnh đái tháo dường Chất cetonic được tạo thành trong ty thể của gan đặc biệt là tế bào não, vào máu rồi chuyển tới những tổ chức ngoại biên để sử dụng

Năng lượng của quá trình  oxy hóa acid béo bão hòa:

 Sự hoạt hoá acid béo tạo thành acylCoA ở ngoài ty thể cần cung cấp 2 ATP

 Phản ứng khử hydro lần 1, tạo FADH2 đi vào chuổi HHTB tạo: 2ATP

 Phaní ứng khử hydro lần 2, tạo NADHH+ đi vào chuổi HHTB tạo: 3ATP

 Một phân tử AcetylCoA đi vào vòng Krebs tạo: 12 ATP Như vậy, một phân tử acid béo có nC oxy hoá hoàn toàn sẽ tạo ra:

[(n/2 -1)5 + (n/2 12) ] - 2 ATP

Giai đoạn 1 :

RCOOH

RCOS CoA Carnitintransferase Carnitin

HSCoA Màng bào tươngRCOS Carnitin

Ti thể RCOS Carnitin

HSCoA Carnitintransferase Carnitin

RCOS CoA

Giai đoạn 2 : Quá trình  - oxy hóa:

2 Tổng hợp acid béo

Quá trình tổng hợp acid béo từ acetyl CoA thường xảy ra mạnh nhất ở mô mỡ, gan, ruột Hiện nay người ta biết

được ít nhất ba quá trình tổng hợp acid béo bão hòa

-Tổng hợp ở bào tương

-Tổng hợp ở trong ty thể

-Tổng hợp ở microsom

Quá trình tổng hợp acid béo xảy ra ở bào tương là chủ yếu, được xúc tác của một multienzym gồm một tổ hợp 7 protein gắn liền với nhau gọi là acyl synthetase

Acyl synthetase có 1 tiểu đơn vị protein nằm ở giữa chuyển gốc acyl có mang nhóm - SH gọi là SH trung tâm (ACP-Acyl-Carrier-protein) và 6 tiểu đơn vị enzym mang nhóm - SH ngoại biên

Ci tric acid cycle

Acyl CoA

Enoyl CoA

 hydroxyacyl

CoA

 cetoacyl CoA

R-CH2- CH2- CO~S-CoA

FAD p/ư khử H2 lần 1

Acyl-CoA Dehydrogenase FADH

R-CH= CH-CO~S-CoA

H2O

Enolyl-CoA Hydratase p/ư kết hợp H2O

OH R-CH= CH2-CO~S-CoA

NAD+ ydroxy Acyl-CoA p/ư khử

H2 lần 2

Dehydrogenase NADH+ + H+

R-CO- CH2-CO~S-CoA

CoA.SH p/ư phân cắt

Thiolase

R-CO~S-CoA+ CH3-CO~S-CoA Acyl CoA Acetyl CoA

Tạo xetonic: acetone, acetoacetyl,  hydroxybutyric Tổng hợp: A Béo, Cholesterol

Hình 4.4 Sơ đồ tóm tắt quá trình thoái hóa acid béo giai đoạn 2

Nguyên liệu tổng hợp acid béo là các đơn vị acetyl CoA nguồn gốc từ các chất glucid, các acid amin hoặc từ chính acid béo Trong tám đơn vị acetyl CoA để tạo thành acid béo palmitic thì chỉ có một đơn vị là do acetyl CoA trực tiếp được cung cấp, còn bảy đơn vị khác là do malonyl CoA cung cấp

Quá trình tổng hợp AB ở bào tương :

1 - ceto acyl-ACP syntetase 2 - ceto acyl-ACP reductase

3 - hydroxy acyl ACP dehydratase 4 Enoyl ACP reductase Butyryl ACP tạo thành lại tiếp tục phản ứng vơí phân tử malonyl ACP mới và sau một vòng thứ hai như trên sẽ tạo nên một acid béo dài hơn hai carbon tức là 6 carbon

Sự kéo dài chuỗi acid béo cứ tiếp tục tới acid béo Giai đoạn cuối cùng của sự tổng hợp là sự giải phóng ACP khỏi acyl ACP song song với sự tạo thành acyl CoA

Phương trình tổng quát của quá trình tổng hợp acid palmitic từ acetyl CoA :

Acetyl ACP

Acetyl transfcrase

Acetyl ACP Acetyl CoA

Malonyl transfcrase

Malonyl ACP Malonyl CoA

-hydroxybutyryl

ACP

Crotonyl - ACP

CH3- CO ~ SCoA+HS-ACP CH3- CO ~ SACP+CoASH

HOOC- CH2- CO ~ SCoA+HS-ACP HOOC-CH2- CO~SACP+CoASH Transferase

A-Ngưng tụ CH3-CO~SACP + COOH- CH2- CO~SACP

Malonyl ACP

(1) HSACP + CO2

B- Khử lần mộtCH3-CO-CH2-CO~SACP

Acetoacetyl ACP

NADPH.H+

C-Khử nước CH3-CHOH-CH2-CO~SACP

D-Khử lần hai CH3-CH=CH-CO~ACP

NADPH.H+

(4) NADP+

CH3-CH2-CH2CO~SACP Butyryl - ACP Hình 4 5 Sơ đồ tổng hợp acid béo ở bào tương