TÀI LIỆU MÔN HÓA SINH: CHƯƠNG 2 LIPID

•Lipid hay chất béo là nhóm hợp chất hữu cơ rất phổ biến trong tế bào động vật và thực vật.•Lipid có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng có tính chất chung là không tan trong nước mà tan trong các dung môi hữu cơ như eter, cloroform, benzen,…•Lipid có chức năng sinh học quan trọng:–Thành phần cấu tạo màng tế bào và cấu trúc dưới tế bào–Là chất cung cấp năng lượng đáng kể cho cơ thể vì có giá trị tạo năng lượng cao nhất 9,3 kcalg so với glucid là 4,1 kcalg và protid là 4,2 kcalg.–Lipid giúp cơ thể chống va đập cơ học–Dung môi hòa tan các vitamin A, F, D, …

Chương 2

LIPID

1 ĐẠI CƯƠNG

• Lipid hay chất béo là nhóm hợp chất hữu cơ rất

phổ biến trong tế bào động vật và thực vật

• Lipid có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng có tính chất chung là không tan trong nước

mà tan trong các dung môi hữu cơ như eter,

cloroform, benzen,…

• Lipid có chức năng sinh học quan trọng:

– Thành phần cấu tạo màng tế bào và cấu trúc dưới

tế bào

– Là chất cung cấp năng lượng đáng kể cho cơ thể vì

có giá trị tạo năng lượng cao nhất 9,3 kcal/g so vớiglucid là 4,1 kcal/g và protid là 4,2 kcal/g

– Lipid giúp cơ thể chống va đập cơ học

– Dung môi hòa tan các vitamin A, F, D, …

2

Dựa vào thành phần cấu tạo chia lipid thành 3 nhóm:

• Lipid đơn giản: là ester của alcol và acid béo Gồm glycerid (dầu, mỡ), cerid (sáp) và sterid

• Lipid phức tạp: là ester mà trong phân tử, ngoài alcol và acid béo còn có các thành phần khác như acid phosphoric, base nitơ, đường, … Gồm

phosphilipid, glycolipid, sulfolipid, aminolipid và lipoprotein

• Tiền chất và các dẫn xuất của lipid: gồm acid

béo tự do, glycerol, sterol và các dẫn xuất,

vitamin tan trong lipid, hormon steroid, …

2 ACID BÉO CỦA LIPID

2.1.Đặc điểm

Acid béo trong lipid thường là các

monocarboxylic mạch thẳng, không phân

nhánh và có số carbon chẵn (4C – 36C)

2.2 Phân loại

• Acid béo bão hòa (no): gồm dạng mạch

thẳng, mạch vòng và mạch nhánh Công thức tổng quát là CnH2n+1COOH

• Acid béo không bão hòa (không no): chứa một hay nhiều liên kết đôi, các liên kết đôi không liên hợp mà cách nhau một nhóm metylen, thường ở dạng cis

• Một số acid béo thường gặp trong thiên

nhiên:

– Acid béo bão hòa mạch thẳng

Acid lauric (acid n-dodecanoic), acid myristic (acid n- tetradecanoic), acid palmitic (acid n- hexadecanoic), acid stearic (acid n-

octadecanoic), acid arachidic (acid

n-eicosanoic), acid behenic (acid n-docosanoic)

– Acid béo bão hòa có mạch nhánh

Acid tuberculostearic (methyloctadecanoic)

– Acid béo bão hòa mang chức alcol

- Acid béo không bão hòa có một liên kết đôi

Acid palmitoleic (acid cis-9-hexadecenoic),

acid oleic (acid cis-9-octadecenoic)

- Acid béo không bão hòa chứa nhiều liên kết đôi Acid linoleic (acid cis-9,12-octadecadienoic), acid linolenic (acid cis-9,12,15-

octadecatrienoic), acid

arachidonic (acid

cis-5,8,11,14-eicosatetraenoic), acid

timnodonic (acid

cis-5,8,11,14,17-eicosapentaenoic, EPA), acid cervonic (acid

cis-4,7,10,13,16,19- docosahexaenoic, DHA)

Acid béo không bão hòa nhóm eicosanoid

chất thông tin nội bào (AMP vòng), nên có ảnh hưởng nhiều đến chức năng của tế bào và

 Leukotrien: là dẫn xuất của acid

arachidonic Tác động kích thích sự co cơ trơn phế quản.

Cholin Ethanolamin

n-• Alcol có nitơ (aminoalcol): liên kết với acid

béo bằng liên kết amid, một số chất tiêu biểu

là ethanolamin, cholin, serin, sphingosin

Nhân Steroid

3.2 Alcol mạch vòng (Sterol): Sterol là dẫn xuất

của nhân cyclopentanoperhydrophenantren

(Steroid)

10

4 LIPID ĐƠN GIẢN

4.1 Glyceride (acyl glycerol)

• Là ester của glycerol với acid béo Khi cả ba nhóm -OH đều được ester hóa thì gọi là triglyceride hay

triacylglycerol hay lipid

3 RCOOH

1

 Phản ứng xà phòng hóa

Dưới tác dụng của dung dịch kiềm, liên kết

ester trong phân tử glyceride bị thủy phân

tạo thành glycerol và muối của acid béo

Các muối này được gọi là xà phòng.

13

 Phản ứng cộng

Do sự hiện diện của nối đôi C=C, dầu mỡ cho phản ứngcộng

đặc trưng của alken

• Hydro hóa chọn lọc một số dầu thực vật để làm giảmhàm

lượng acid linoleic làm tăng độ bền của dầu

VD: Hydro hóa dầu đậu tương làm giảm hàm lượng

acid linoleic từ 9% xuống 1%, chỉ số iod từ 130 xuống 115

• Hydro hóa từng phần hay toàn bộ: tạo ra các chất béo rắn

làm nền để sàn xuất margarin hoặc sản xuất mỡ nhũhóa

VD: Khi hydro hóa từng phần dầu đậu tương đến chỉ sốiod 40 sẽ tạo ra 70% các đồng phân do vị trí, 2% do nối đôi liên hợp và khoảng 40% đồng phân trans- là chất làm nền cho margarin thông thường.

Ví dụ phản ứng hydrogen hóa triglyceride

trong dầu đậu nành ở nhiệt độ 120oC, áp

suất 3,5atm với xúc tác Ni-Al trong 2 giờ, cho

ra 95% tristearine

CH 2 – O – C –

(CH 2 ) 7 CH=CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 4 CH 3

CH 2 – O – C – (CH 2 ) 16 CH 3

Ni-CH 2 – O – C – (CH 2 ) 16 CH 3 CH2 – O –

C – (CH 2 ) 16 CH 3

= O

= O

= O

= O

=

• Phản ứng thủy phân

Với sự hiện diện của nước hoặc hơi nước, dầu

mỡ bị thủy phân cho ra glycerol và acid béo Phản ứng được xúc tác bởi acid, kiềm hoặc

men lipase

Sáp ong

4.2 Cerid (Sáp)

• Sáp là ester của acid carboxylic dây dài

và một alcohol dây dài, chứa 16 - 32

carbon.

• Sáp có trong động vật như lanolin (từ lông cừu), sáp ong, sáp trích từ dầu spermacetic (cá voi) để điều chế lotion, thuốc mỡ và chất đánh bóng.

4.3 Sterid

• Sterid là ester của acid béo với alcol mạch vòng là

sterol

• Cholesterid hay cholesterol ester là ester của

cholesterol và acid béo Acid béo thường là acid

palmitic, acid stearic và acid oleic

• Cholesterol là hợp chất sterol có chức -OH ở vị trí C3, cómột liên kết đôi giữa C5 và C6, có hai nhóm methyl ở C10 và C13 và mạch nhánh ở C17 có 8C Cholesterol cótrong các tế bào và mô, chứa nhiều nhất trong mật và đại não

Acid béo

Cholesterid

5 LIPID PHỨC TẠP

• Lipid phức tạp chứa trong nhiều tổ chức động vật như gan, tim, thận, não,… và có mặt trong hầu hết các tế bào thực vật.

• Thành phần chính là acid béo và alcohol trong lipid phức tạp còn có phospho, lưu huỳnh, nitơ, glucid,…

• Hai loại chính: phospholipid và glycolipid

5.1 Phospholipid

• Tham gia vào thành phần của hầu hết tế bào

và mô, có nhiều ở mô thần kinh, óc, lòng đỏ trứng gà, hồng cầu.

• Trong thực vật, phospholipid có nhiều trong hạt cây có dầu và cây họ đậu như đậu tương, đậu hà lan, lạc, hướng dương,…

• Về cấu tạo có thể chia phosphatide thành 2 nhóm

– Glycerophospholipid trong đó có

alcohol là glycerin

– Phosphosphingolipid trong đó có alcohol là sphingosine.

5.1.1 Glycerophospholipid

• Glycerophospholipid là những lipid màng chứa

glycerol tạo liên kết ester với 2 acid béo ở C1 và C2 Nhóm phosphat tạo liên kết phosphordiester với -OHcủa glycerol ở C3

• Tùy theo sự thay đổi của các nhóm thế X (các base nitơ), sẽ tạo thành các loại hợp chất

glycerophospholipid khác nhau, như acid

phosphatidic và các dẫn xuất là phosphatidyl cholin,

20

phosphatidyl ethanolamin, phosphatidyl inositol,

phosphatidyl serin, phosphatidyl glycerol,

plasmalogen

20

1 1

Leucithin Acid phosphatidic

26

Phosphatidyl inositol Diphosphatidyl glycerol

5.1.2 Phosphosphingolipid

• Là thành phần cấu tạo quan trọng của màng tế bào động

vật và thực vật, đặc biệt ở mô não và thần kinh

• Về mặt cấu tạo hóa học, phosphosphingolipid khác với glycerophospholipid ở chỗ glycerol được thay

bằng sphingosin là một aminoalcol mạch dài và

sphingosin gắn với acid béo mạch dài bằng liên kết amid thay vì liên kết ester, để tạo thành ceramid là đơn vị cấu tạo cơ bản của phosphosphingolipid

Sphingomyelin

 Cerebrosid

• Thành phần cấu tạo: sphingosin, acid béo cao

phân tử và galactose (galactose cerebrosid) hay

glucose (glucose cerebrosid)

• Galactose cerebrosid có nhiều ở màng tế bào của

mô thần kinh, còn glucose cerebrosid thì có nhiều ở màng tế bào của các mô khác

• Các acid béo trong cerebrosid có thể là acid béo bão hòa

hoặc không bão hòa

6 CHUYỂN HÓA LIPID

6.1.Sự tiêu hóa và hấp thu lipid

6.1.1 Sự tiêu hóa lipid

• Sự thủy phân triglycerid xảy ra ở hành tá tràng nhờ tác dụng của enzyme lipase và tác nhân nhũ tương hóa là mật và muối mật

• Lipase là những enzyme của hành tá tràng được tiết

ra từ tuyến tụy, tác động đặc hiệu lên liên kết ester 1,3 của triglycerid Enzyme isomerase chuyển liên kết ester từ vị trí 2 lên vị trí 1

• Sự thủy phân triglycerid ở hành tá tràng tạo thành một hỗn hợp triglycerid, diglycerid, monoglycerid,

glycerol và acid béo

26

• Phospholipid bị thủy phân bởi enzyme phospholipase củadịch

– Phosphomonoesterase (phosphatase) tiếp tục thủy

phân sản phẩm thủy phân của phosphodiesterase,

như thủy phân phosphocholin giải phóng acid

phosphoric và cholin

35

qua mạch bạch huyết rồi vào máu để vận chuyển

đến gan, các tổ chức, mô mỡ dưới dạng những hạt

lipoprotein gọi là chylomicron

• Tại các tổ chức, lipoprotein được thủy phân bởilipoprotease thành glycerol và acid béo và đượcchuyển hóa tiếp tục ở tế bào

• Khi khẩu phần ăn chứa nhiều acid béo hơn nhu cầu cần cho cơ thể, triglycerid được tổng hợp ở gan sẽ

được vận chuyển vào máu đến các tổ chức, đặc biệt là

mô mỡ để dự trữ và đến cơ để cung cấp năng lượng Khi cơ thể cần năng lượng, triglycerid trong mô mỡ được sử dụng.

6.2.Sự thoái hóa lipid

6.2.1 Sự thoái hóa glycerol

Quá trình thoái hóa

6.2.2 Sự thoái hóa acid béo

• Hoạt hóa acid béo: Trước khi tham gia vào quá

trình β oxy hóa, acid béo được hoạt hóa thành

acyl CoA Phản ứng xảy

ra bên ngoài ty thể với sự hiện diện của ATP, Mg2+ và enzyme

acyl CoA synthase (thiokinase)

1 Phản ứng oxy hóa lần 1

R – CH 2 – CH 2 – CO ~

SCoA

acyl CoA dehydrogenase

R – CH = CH – CO ~ SCoA

Acyl CoA Tran - ∆2 enoyl CoA

H 2 O

R – CH – CH 2 – CO ~ SCoA OH

∆2 - Enoyl CoA β - hydroxyacyl CoA

41

–

Kết quả của một chu trình β oxy hóa là tách ra được một phân tử acetyl CoA và một phân tử acyl CoA ngắn đi 2C so với

acid béo ban đầu

Acyl CoA ngắn đi 2C lại tiếp tục bị oxy hóa qua các giai đoạn như trên cho đến khi toàn

bộ phân tử acid béo biến thành acetyl CoA

Biotin, ATP

CO 2

• Quá trình oxy hóa cũng thực hiện giống như trên, nhưng sản phẩm cuối cùng của sự β oxy hóa là propionyl CoA (thay vì acetyl CoA)

CH 3 – CH 2 – CO ~

SCoA

Propionyl CoA

acyl CoA dehydrogenase

HOOC– CH – CO ~ SCoA

CH 3

Methyl malonyl CoA

Coenzyme B 12 Methyl malonyl CoA

mutase

HOOC– CH 2 – CH 2 – CO ~ SCoA

Succinyl CoA

–

Chu trình Krebs

6.2.4 Sự oxy hóa acid béo chưa bão hòa

Các acid béo chưa bão hòa được oxy hóa gần giống như acid

béo bão hòa Tuy nhiên:

• Liên kết đôi của các acid béo chưa bão hòa trong tự nhiên ở dạng cis-

• Sau khi phân cắt dần 2C sẽ tạo ra những acyl CoA chưa bão hòa (enoyl CoA) có liên kết đôi

• Enzyme enoyl CoA hydratase chỉ tác động trên hợp chất dạng trans- nên cần có thêm một

enzyme phụ là enoyl CoA isomerase để biến đổi liên kết đôi từ dạng cis- sang dạng trans- và

chuyển từ vị trí ∆3 sang ∆2

6.3.Sự sinh tổng hợp lipid

6.3.1 Sinh tổng hợp acid béo

• Quá trình tổng hợp acid béo bão hòa xảy ra ở nhiều tổchức

nhưng mạnh nhất trong gan, mô mỡ, ruột và

tuyến vú

• Những công trình nghiên cứu cho thấy có 3 quá

trình sinh tổng hợp acid béo:

– Quá trình sinh tổng hợp acid béo ở bào tương: quá trình

tổng hợp acid béo có mạch carbon từ 16C – 18C

– Quá trình sinh tổng hợp acid béo ở ti thể: hệ thốngnày ít quan trọng hơn, chủ yếu chỉ để kéo dài

mạch carbon thành 18C trở lên từ những acid có

mạch carbon ngắn 12C, 14C, 16C

– Quá trình sinh tổng hợp acid béo ở microsom: kéo dài những acid béo từ 10C trở lên đã được tổng hợp sẵn ở bào tương.

• Các yếu tố tham gia quá trình tổng hợp gồm:

– Acetyl CoA: là nguyên liệu ban đầu để tổng hợp

acid béo, được hình thành trong ty thể do quá trình thoái hóa glucid và acid béo

– Malonyl CoA: được tổng hợp trong bào tương từ

acetyl CoA dưới tác dụng của acetyl CoA

carboxylase

acetyl CoA carboxylase

CH 3 –CO~SCoA + ATP + CO 2 HOOC–CH 2 –CO~SCoA + ADP + P

biotin

– ACP: protein vận chuyển gốc acyl, có phần

apoprotein là một chuỗi polypeptide gồm 77 acid

amin và nhóm ngoại là 4-phosphopantethein

–

• Cơ chế sinh tổng hợp acid béo cao phân tử từ

malonyl CoA

Gồm 5 phản ứng:

51

9

9

ACP – malonyl transferase

Malonyl ACP Malonyl CoA

1 Tạo thành acetyl CoA và malonyl ACP

+ HS – ACP

Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi tạo thành palmitoyl –ACP có 16 carbon.

• Giai đoạn cuối cùng của sự tổng hợp là sự giải phóng ACP ra

khỏi acyl ACP song song với sự tạo thành acyl CoA.Palmitoyl ACP + CoASH HS – ACP + Palmitoyl CoA

• Các acid béo bão hòa có số carbon lẻ cũng được

tổng hợp dưới tác dụng của phức hợp enzyme tổnghợp acid béo

• Quá trình tổng hợp được khởi đầu bằng một phân tử propionyl – ACP (thay vì acetyl – ACP) ngưng tụ với malonyl ACP

 Sinh tổng hợp acid béo chưa bão hòa

• Các acid béo có một liên kết đôi có thể được điều chế từsự

khử hydrogen của acid no tương ứng

• Acid palmitic và acid stearic thường là tiền chất của acid béo không bão hòa có một liên kết đôi phổ biến

là acid palmitoleic, 16:1c (∆9) và acid oleic 18:1c

(∆9)

• Phản ứng tổng quát của quá trình hình thành

palmitoleoyl CoA như sau:

Palmioleoyl

Palmitoyl CoA + NADH + H+ +O2 CoA + NAD+ +

2H2O

• Sự tổng hợp acid béo có nhiều nối đôi phức tạp hơn Cónhững acid không tổng hợp được, phải được cung cấp

từ thức ăn như linoleic, linolenic, arachidonic, …

ADP

6.3.2 Sinh tổng hợp lipid đơn giản

• Từ glycerin (dưới dạng hoạt hóa là glycerol – 3 –

phosphat) và acid béo (dưới dạng hoạt hóa là acyl CoA) là những nguyên liệu đầu tiên để tổng hợp ra lipid đơn giản

• Glycerol – 3 – phosphat được hình thành từ 2 con đường:

glycerolkinas e

+ ATP

2 Dưới tác dụng của phosphatase, acid phosphatidic

bị thủy phân để tạo thành diglycerid

46

acyl transferase

R – CO ~ SCoA CoASH

3 Diglycerid lại tương tác với acyl CoA để tạo thành

triglycerid

dưới tác dụng của enzyme diglycerid – acyl transferase

4 Trong màng nhầy của ruột, sự tổng hợp triglycerid

được tiến hành nhờ enzyme monoglycerid

palmitoyltransferase

monoglycerid palmitoyltransferase

-monoglyceride

R – CO ~ SCoA CoASH

47

Sau đó diglycerid lại chuyển thành triglycerid nhờ

enzyme acyl transferase Kiểu sinh tổng hợp này có lợihơn về mặt năng lượng

64

6.3.3 Sinh tổng hợp lipid phức tạp

• Quá trình tổng hợp glycerophospholipid đến giai đoạn acid phosphatidic giống như triglycerid Chỉ sau đó cholin hoặc colamin đã được hoạt hóa mới được kết hợp vào

• Phản ứng hoạt hóa các hợp phần như colin,

colamin được tiến hành nhờ ATP và cytidin

diphosphat (CDP), cytidin triphosphat (CTP)

• Giai đoạn sau cùng của việc tổng hợp

glycerophospholipid

bao gồm phản ứng giữa diglycerid với CDP – cholin hay CDP

– colamin

Cytidin diphosphat ethanolamin

(CDP – ethanolamin)

Cytidin diphosphat ethanolamin

Cytidin monophosphat

52

6.4 Sự chuyển hóa lipoprotein

Qua quá trình chuyển hóa lipoprotein, các lipid sẽ

Lipoprotein

tỷ trọng rất

thấp

(VLDL)

-Được tổng hợp ở gan và ruột.

-Vận chuyển triglycerid nội sinh tổng hợp từ gan đến các mô ngoại biên và tương tác với

lipoprotein lipase để thủy phân triglycerid, giải phóng acid béo tự do.

-Vận chuyển cholesterol cho các mô.

-Cholesterol trong LDL được coi là cholesterol “xấu” vì nó tham gia vào sự phát triển các mảng vữa xơ động mạch ở Lipoprotein

tỷ trọng trung

gian (IDL)

- VLDL sau khi giải phóng triglycerid, nhận thêm cholesterol este và mất đi apoC sẽ chuyển thành IDL và chất này nhanh

chóng thoái hóa thành LDL.

Lipoprotei

n tỷ trọng

cao (HDL)

-Được tổng hợp ở gan và ruột non.

-Vận chuyển cholesterol dư thừa từ các tế bào ngoại vi về gan để thải ra ngoài bằng đường mật.

-Cholesterol của HDL là cholesterol “tốt” vì lượng HDL càng cao thì nguy cơ bị xơ vữa động mạch càng thấp.

6.5 Rối loạn chuyển hóa lipid

Rối loạn tiêu hóa

và hấp thu lipid

- Thiếu mật và lipase của dịch tụy gây rối loạn tiêu hóa và giảm hấp thu lipid, lượng mỡ trong phân tăng gây chứng phân mỡ.

Rối loạn vận

chuyển lipid trong máu

- Rối loạn lipoprotein huyết như: LDL tăng, HDL giảm làm tăng nguy cơ bị xơ vữa động mạch do ứ đọng cholesterol ở thành mạch.

Rối loạn chuyển

hóa lipid trong tổ chức mỡ

- Dẫn đến tình trạng béo phì.

Rối loạn chuyển

hóa trung gian

- Rối loạn chuyển hóa glucid gây thiếu NADPH2, ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp acid béo từ acetyl CoA, gây ứ đọng acetyl CoA và tăng cường sự tạo thành các ceton khiến nồng độ chất này tăng cao trong máu