CHUYỂN hóa GLUCID (hóa SINH) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

Chuyển glucose 6 phosphat thành glucose Glucose 6P Glucose Quá trình xảy ra ở gan, thận, glucose tự do vào máu, tới các tổ chức.. Chuyển glucose thành glucose 6 phosphat Glucose tự do ở

CHUYỂN HÓA

GLUCID

1 ĐẠI CƯƠNG

Chuyển hóa glucid q.trọng:

- Nguồn cung cấp phần lớn năng lượng cho tế bào

- C/c nhiều sản phẩm chuyển hoá trung gian

- Liên quan với sự chuyển hóa lipid, acid amin và acid nucleic

2 SỰ TIÊU HÓA, HẤP THỤ VÀ NHU CẦU GLUCID

-Disaccaridase thủy phân disaccarid tạo monosaccarid

Sản phẩm thủy phân cuối cùng của glucid là các monosaccarid, chủ yếu là các glucose và một số fructose, galactose

- Tốc độ h.thu MS khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo và nồng độ của chúng: galactose, glucose, fructose, mannose, pentose Xảy ra theo 2

cơ chế:

+ Cơ chế khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp: fructose, mannose, arabinose

+ Cơ chế vận chuyển tích cực nhờ sự phosphoryl hóa: glucose, galactose Các MS vận chuyển qua màng tế bào thành ruột với tốc độ nhanh, không phụ thuộc với gradient nồng độ của chúng giữa tế bào và dịch lòng ruột

Tối thiểu 180g/j glucose để cung cấp năng lượng cho các tế bào: thần kinh cần 144g glucose trong 24 giờ, hồng cầu 36g glucose trong 24 giờ.

2.3 Nhu cầu

3 CHUYỂN HÓA GLYCOGEN

3.1 Thoái hóa glycogen thành glucose

Glycogen dự trử chủ yếu ở gan, cơ Thoái hóa glycogen trong tế bào tạo glucose 6 phosphat, G6P tiếp tục thoái hóa h.toàn để c.c năng lượng cho TB Tại gan, G6P được giải phóng dưới dạng glucose tự do vào máu để cung cấp cho các tế bào khác.

3.1.1 Giai đoạn thuỷ phân mạch thẳng của glycogen.

- Enzym glycogen phosphorylase cắt gốc G

ở đầu không khử của mạch thẳng glycogen, có sự tham gia của phosphate vô cơ tạo G1P và chuổi glycogen ngắn đi 1 phân tử glucose

- Quá trình lặp lại nhiều lần đến khi mạch thẳng còn 4 gốc G thì dừng lại, sản phẩm còn lại là dextrin giới hạn

Hình 3.1 Phản ứng xúc tác của glycogen phosphorylase tạo G1P và glycogen ngắn hơn 1 glucose.

3.1.2 Giai đoạn cắt mạch nhánh của glycogen.

Bốn gốc G được loại bỏ theo quá trình gồm 2 bước nhờ xúc tác của enz cắt nhánh Enz này có 2 chức năng:

- Chức năng vận chuyển: cắt 3 gốc G đầu mạch của dextrin giới hạn và chuyển sang gắn vào đầu không khử của mạch kế bên bằng liên kết α 1-4 glucosid Vùng chức năng này gọi là amylo1.4- 1.4 trans glucosidase (hoặc amylo1.6- 1.4 trans glucosidase)

- Chức năng cắt nhánh: cắt gốc G còn lại bằng thuỷ phân LK α 1-6 glucosid và giải phóng G dưới dạng tự do Chức năng này là amylo 1.6 glucosidase

Như vậy sản phẩm của 2 giai đoạn thoái hoá glycogen là G1P (chiếm 93%) và glucose tự do ( 7%).

Hai giai âoan thoại họa glycogen

3.1.3 Giai đoạn biến đổi glucose 1 phosphat

thành G-6P

glucose 6 phosphat Glucose 1 - phosphat

Phosphoglucomutase

3.1.4 Chuyển glucose 6 phosphat

thành glucose

Glucose 6P Glucose

Quá trình xảy ra ở gan, thận, glucose tự do vào máu, tới các tổ chức.

Ở các tế bào khác: cơ, não giữ G6P để làm chất đốt cần cho tổng hợp ATP, c/c năng lượng cho tế bào hoạt động

Glucose 6 phosphatase

Nguyên liệu để tổng hợp glycogen của

3.2.1 Chuyển glucose thành glucose 6 phosphat

Glucose tự do ở máu tuần hoàn thấm qua màng tế bào, được phophoryl hóa thành glucose 6 phosphat dưới sự xúc tác của enzym hexokinase, glucokinase

3.2 Tổng hợp glycogen

3.2.2 Chuyển glucose 6 phosphat thành

glucose 1 phosphat

Glucose - 1 - phosphat Glucose 6 - phosphat

Phosphoglucomutase

Glucose 1 phosphat là cơ chất trực

tiếp của quá trình tổng hợp

glycogen.

3.2.3 Tổng hợp mạch thẳng của

phân tử glycogen.

G1P được tạo thành phản ứng với Uridin triphosphat (UTP) tạo thành 1 nucleotid hoạt động là uridin diphosphoglucose (UDPG) P/ứ được xúc tác bởi enz UDPG- pyrophosphorylase:

G1P + UTP UDP-Glucose + PP

-Dưới tác dụng của enz glycogen synthetase, gốc glucosyl hoạt hoá trong UDPG được chuyển đến gắn vào đầu không khử (C4) của phân tử glycogen có sẵn (hình thành liên kết α 1-4glucosid) Quá trình lặp đi lặp lại và mạch thẳng glycogen cứ dài dần.

3.2.4 Tổng hợp mạch nhánh của phân tử glycogen

Khi mạch glycogen được 6-11 gốc G thì enz gắn nhánh amylo (α1,4-α1,6) transglucosidase cắt

ít nhất 6 gốc G chuyển gắn vào -OH của C6 của glucose cùng hoặc khác chuổi, hình thành LK

α 1-6 glucosid tạo mạch nhánh.

Quá trình này lặp lại và số lượng nhánh tăng dần.

4 CHUYỂN HÓA GLUCOSE

4.1 Thoái hóa glucose: Theo 2 con đường chính:

4.1.1.Đường phân theo con đường hexosediphosphat

4.1.1.1 Thoái hóa của glucose đến pyruvat

4.1.1.2 Chuyển hoá của pyruvat

Trong điều kiện yếm khí (không có

oxy): ở tổ chức cơ, xương Pyruvat bị khử thành lactat dưới tác dụng của LDH, lactat được vận chuyển đến gan để tái tổng hợp thành glucose.

C= O COO

CH 3

H

CH - OH COO

CH 3

H NADHH+ NAD+

L- Lactat LDH

- Sỉû tảo thaình ethanol (lãn men

Pyruvat decarboxylase Alcol dehydrogenase

Pyruvat Acetaldehyd Ethanol

- Trong điều kiện hiếu khí: tế bào

được cung cấp đủ oxy, pyruvat được

chuyển vào ty thể, bị khử carboxyl oxy

hoá tạo acetyl CoA dưới xúc tác của

phức hợp enz pyruvat DH Acetyl CoA

được tạo thành sẽ đi vào chu trình

krebs, bị oxy hoá thành CO2, nước và

tạo 12 ATP.

CH3- CO- COOH CH3-CO SCoA i

HSCoA CO2 Mg++, TPP Lipoat

FAD

NAD+ NADHH+

4.1.1.3.Năng lượng của sự thoái hóa glucose theo con đường phân

* Điều kiện yếm khí:

- Từ glucose đến lactat tạo ra năng lượng như sau:

Glucose  glucose 6 phosphat : - 1 ATP

F 6   F 1.6 di - 1 ATP

2.1.3 diphosphoglycerat  2.3 phosphoglycerat: + 2ATP

2 Phosphoenol pyruvat  2 pyruvat : + 2ATP

Tổng cộng + 4ATP - 2 ATP = 2ATP

Còn 2NADHH+ được tạo thành do phosphoryl oxy hóa phosphoglycerat đã bị sử dụng để chuyển pyruvat thành lactat.

- Từ glycogen: do G-6- được tạo nên do thoái hóa glycogen của tế bào nên không có sự tiêu tốn 1ATP(từ glucose  G-6-)

Tổng số năng lượng tạo ra : + 4ATP - 1ATP = + 3ATP

* Trong điều kiện hiếu khí:

- Từ glucose: một phân tử glucose thoái hóa hoàn toàn sẽ cho:

+ Từ glucose đến 2 pyruvat được 2ATP và 2 NADHH+ (2NADHH+ vào chuổi hô hấp tế bào sẽ cho 6 ATP): cho 8ATP.

+ Từ 2 pyruvat đến 2 acetyl CoA được 2NADHH+ vào chuổi hô hấp tế bào sẽ cho 6ATP) : cho 6 ATP.

+ Oxy hóa 2 acetyl CoA trong chu trình Krebs cho 24 ATP.

Tổng cộng: 38 ATP.

- Từ Glycogen: cho 39 ATP (Không mất 1 ATP từ glucose  glucose 6 phosphat)

cơ thể sử dụng lại để tái tạo glucose cho quá trình thoái hoá tiếp theo.

4.1.2 Quá trình đường phân theo con đường hexosemonophosphat (chu trình pentose phosphat)

Xảy ra ở tổ chức song song với con đường hexosediphosphat nhưng chiếm tỷ lệ thấp (7-10%) Tuy nhiên ở hồng cầu, gan, tuyến sữa (trong thời kỳ hoạt động), tổ chức mỡ sự thoái hóa glucose theo con đường này lại chiếm

ưu thế

Các phản ứng của HMP xảy ra ở bào tương của tế bào vì các enzym xúc tác phản ứng nằm ở phần bào tương của tế bào)

Phản ứng tổng quát chu trình:

Ý nghĩa chu trình pentose phosphat:

- Quan trọng nhất là cung cấp NADPHH+ + NADPHH+ là coenzym đặc hiệu của nhiều phản ứng cần cung cấp hydro như tổng hợp acid béo, cholesterol, các hormon steroid.

3G-6- +6 NADP + 3 H2O 2G-6- + P-glyceraldehyd + 3 CO2+ 6NADPHH +

6G-6- + 12NADP + + 6H2O 5G-6- + 12NADPHH + + 6 CO2

+ NADPHH+ giúp cho phản ứng chuyển glutathion dạng oxy hóa sang dạng khử, glutathion dạng khử có vai trò phân hủy H2O2, tránh ứ đọng H2O2 Phản ứng này rất quan trọng ở tế bào hồng cầu, vì sự ứ đọng H2O2 sẽ gây ra sự oxy hóa màng tế bào, phá vỡ màng tế bào hồng cầu dẫn đến sự huyết tán.

- Chu trình pentose phosphat còn cung cấp các pentose cho quá trình tổng hợp acid

nucleic.

4.2 Tổng hợp glucose.

Tổng hợp glucose từ những sản phẩm chuyển hóa trung gian pyruvat,

lactat, acid amin quá trình này còn gọi là sự tân tạo đường.

4.2.1.Tổng hợp glucose từ pyruvat.

Quá trình tân tạo glucose từ pyruvat về hình thức được sắp xếp theo thứ tự gần như một quá trình đường phân đảo ngược, trong đó có 3 giai đoạn

không thuận nghịch

4.2.2.Tổng hợp glucose từ lactat.

Chu trình acid lactic (Cori)

4.2.3.Tổng hợp glucose từ acid amin

Một số acid amin do sự thoái hóa protein tạo

thành trong quá trình biến đổi được chuyển thành một trong những sản phẩm trung gian có khả năng tổng hợp được glucose Các acid amin này gọi là các

“acid amin cho đường” được chia làm 3 nhóm :

- Nhóm I : gồm các acid amin mà quá trình chuyển hóa chúng sẽ dẫn đến pyruvat : threonin, glycin, serin, tryptophan, alanin, cystein với các hydroxyprolin.

- Nhóm II : Các acid amin chuyển thành các sản phẩm trung gian của chu trình Krebs như : prolin, arginin, histidin, acid glutamic, glutamin, valin, isoleucin, methiomin, threonin, phenylalanin, tyrosin, acid aspartic và asparagin.

- Nhóm III : Gồm các acid amin chuyển hóa thành phospho - glycerat, đó là : threonin, glycin, serin, hydroxyprolin.

4.2.4.Tổng hợp glucose từ những ose khác.

Các monosaccarid khác glucose như galactose, mannose, theo tỉnh mạch cửa đến gan, ở đó được chuyển thành glucose và được sử

dụng theo nhu cầu cơ thể.

5 ĐIỀU HÒA VÀ RỐI LOẠN CHUYỂN HOÁ GLUCID.

5.1 Điều hoà chuyển hoá glucid

Chuyển hoá glucid được điều hoà bởi nồng độ glucose máu, điều hoà ở mức tế bào và enzyme.

5.1.1 Nồng độ glucose máu:

Bình thường, nồng độ glucose máu từ 4,2- 6,7 mmol/l, nồng độ này luôn được ổn định nhờ các yếu tố sau:

* Điều hoà đường máu do gan:

- Gan tổng hợp glucose thành glycogen: khi glucose máu 1,2g/l gan giảm sản xuất glucose, tăng tổng hợp glucose thành glycogen dự trữ, do đó giảm sự giải phóng glucose vào máu.

- Gan phân ly glycogen thành glucose: khi nồng độ glucose trong máu giảm tới 0,7g/l, gan tăng cường sự phân ly glycogen để tạo thành glucose cung cấp cho máu Gan có thể tạo glucose tự do nhờ có enzym glucose 6 phosphatase trong khi cơ không có enzym này.

* Điều hoà đường máu do hormone: có 2 hệ

thống hormon tham gia vào quá trình điều hòa đường máu

+ Hormon hạ đường máu: Insulin do tế bào

β đảo tuỵ tiêt ra Có tác dung hạ glucose máu nhờ các cơ chế:

- Giảm phân hủy glycogen và tăng tổng hợp glycogen.

- Hoạt hóa glucokinase chuyển glucose thành glucose 6 phosphat.

- Giảm tổng hợp các enzym xúc tác quá trình biến đổi pyruvat thành glucose làm giảm tân sinh đường.

- Tác dụng làm tăng tính thẩm thấu của màng tế bào làm tăng glucose đi vào tế bào, cũng như sự tiêu thụ glucose ở các tổ chức.

- Tăng tổng hợp lipid, ức chế sự phân hủy lipid nên tăng cường sự đốt cháy glucose để cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động.

+ Hormon làm tăng đường máu:

- Glucagon: Có tác dụng ngược với insulin, glucagon tăng tổng hợp các enzym tham gia vào quá trình tổng hợp glucose (tân sinh đường), ức chế enzym pyruvat kinase nên làm giảm quá trình đường phân Mặt khác, glucagon và adrenalin làm tăng AMP vòng, do vậy nó ức chế tổng hợp glycogen và tăng phân ly glycogen thành glucose.

- Cortisol: Tăng tổng hợp các enzym tham gia vào quá trình tân tạo đường Đồng thời nó cũng tăng tổng hợp các enzym xúc tác sự thoái hóa các acid amin, và sử dụng các sản phẩm này để tổng hợp glucose Cortisol còn hoạt hóa enzym phosphoenolpyruvat carboxykinase, làm tăng tổng hợp glucose.

5.1.2 Ngưỡng thận của glucose:

Ngưỡng thận đối với glucose là 1,7 đến 1,8g/l (9,35 - 9,90mmol/l) Khi nồng độ G cao vượt ngưỡng thì thận sẽ đào thải

ra theo nước tiểu.

5.1.3 Điều hòa chuyển hóa glucid ở mức tế bào và enzym:

- Điều hòa do thay đổi tốc độ tổng hợp enzym.

- Điều hòa bằng cách chuyển dạng enzym không hoạt động thành hoạt động và ngược lại.

- Điều hòa qua sự thay đổi ái lực của enzym đối với cơ chất:

+ Hexokinase bị ức chế dị lập thể bởi glucose 6 phosphat, do đó khi nồng độ glucose 6 phosphat cao thì sẽ ức chế quá trình đường phân

+ Nồng độ cao của ATP và citrat (tế bào có nhiều năng lượng dự trữ) sẽ ức chế dị lập thể đối với enzym phosphofructokinase (PFK 1), làm giảm quá trình đường phân.

+ Nồng độ ADP và AMP cao (tế bào thiếu năng lượng) sẽ kích thích quá trình phân ly glycogen và ức chế quá trình tân sinh đường.

5.2 Rối loạn chuyển hoá glucid

5.2.1 Bệnh đái đường tuỵ

Bệnh đái đường được đặc trưng bởi sự tăng glucose máu và có thể xuất hiện glucose trong nước tiểu Đây là kết quả của sự suy giảm sản xuất insulin hoặc suy giảm tác dụng của insulin.

Theo nhóm tác giả Mỹ (2002), có thể chẩn đoán đái tháo đường theo nồng độ glucose máu như sau:

Đường huyết tương

lúc đói

Đường huyết tương sau 2 giờ uống glucose Đái đường > 7 mmol/l > 11,1mmol/l

Bệnh được phân thành hai loại lớn: Đái tháo đường lệ thuộc insulin và đái tháo đường không lệ thuộc insulin.

* Đái tháo đường lệ thuộc insulin: Còn gọi là đái

tháo đường typ I hoặc đái tháo đường thể “gầy” Bệnh thường gặp ở người tuổi < 40 Ở bệnh nhân thiếu hụt hoặc hầu như không có insulin do tế bào  tụy tạng thiếu hoặc bị phá hủy, do đó glucose không xâm nhập được vào trong tế bào và tập trung ở máu.

Khi glucose máu vượt quá ngưỡng thận (1,8 g/l) ống thận không tái hấp thu được glucose, khi đó glucose xuất hiện trong nước tiểu Đường niệu kéo theo sự bài tiết nhiều nước, gây đái nhiều và khát nhiều Bởi vậy, triệu chứng lâm sàng chủ yếu của bệnh đái tháo đường typ I là : đái nhiều, ăn nhiều, uống nhiều hơn bình thường, gầy và mệt mỏi.

Đặc điểm hóa sinh của bệnh là:

- Glucose máu cao.

- Lipoprotein máu (Chylomicron và VLDL) tăng Chylomicron tăng do sự giảm tổng hợp enzym lipoprotein lipase ở mao mạch, mô mỡ Vì đây là enzym mà sự tổng hợp phụ thuộc vào insulin.

- Bệnh nhân bị rối loạn chuyển hoá glucid dẫn đến rối loạn chuyển hoá lipid và các chất khác: + Tế bào thiếu năng lượng sẽ tăng thoái hoá lipid làm tăng tạo acetyl CoA.

+ Các phân tử acetyl CoA hạn chế đi vào chu trình Krebs (do thiếu oxaloacetat)

+ Acetyl CoA không tham gia tổng hợp acid béo

Tử vong không tránh khỏi nếu bệnh nhân không được tiêm insulin đều đặn Insulin tiêm vào giúp thúc đẩy sự xâm nhập glucose vào tế bào, ức chế sự tạo thành glucose, ức chế quá trình phân hủy lipid và protein

* Đái tháo đường không lệ thuộc insulin: Phổ

biến hơn, chiếm khoảng 80-90% Bệnh còn được gọi là đái tháo đường typ II hoặc đái tháo đường “thể béo” Bệnh thường xãy ra ở những người trên 40 tuổi và thường gặp ở người béo phì (với tỷ lệ 4/5 bệnh nhân đái tháo đường)

Cơ chế của đái tháo đường typ II phức tạp

Ở các bệnh nhân này, insulin trong máu gần như bình thường, tế bào  không bị phá hủy Sự thiếu hụt insulin ở bệnh nhân đái tháo đường typ II có thể do giảm số lượng thụ thể insulin ở màng tế bào hoặc giảm ái lực của thụ thể với insulin