Bài giảng hóa sinh tổng hợp

-   - Bài giảng Hóa sinh tổng hợp lOMoARcPSD|13013005 17 Chương Saccharide Là hợp chất hữu ược tạo nên từ nguyên tố: C, H, O có cơng thức cấu tạo chung Cm(H O)n, thường m = n Do có cơng thức cấu tạo nên saccharide thường ược gọi carbohydrate - có nghĩa carbon ngậm nước Tuy nhiên có saccharide có cơng thức cấu tạo khơng ứng với cơng thức chung nói ví dụ: deoxyribose (C H10 O4) Có chất khơng phải saccharide có cơng thức cấu tạo phù hợp với cơng thức chung ví dụ : acetic acid (CH COOH) Saccharide thành phần quan trọng sinh vật Ở thực vật, saccharide chiếm từ 80 - 90% trọng lượng khô, saccharide tham gia vào thành phân mơ nâng ỡ, ví dụ cellulose, hay tích trữ dạng thực phẩm dự trữ với lượng lớn, ví dụ tinh bột Ở ộng vật, hàm lượng saccharide thấp nhiều, thường khơng q 2%, ví dụ glycogen 1.1 Monosaccharide 1.1.1 Cấu tạo danh pháp Là chất có chứa nhiều nhóm rượu nhóm khử oxy (nhóm khử nhóm carbonyl aldehyde hay ketone) - Nhóm khử aldehyde ta có ường aldose có công thức tổng quát: CHO (CHOH)n CH OH - Nhóm khử ketone ta có ường ketose có cơng thức tổng quát: CH2 OH C= O (CHOH)n lOMoARcPSD|13013005 18 CH2 OH CHO - CH OH ược xem “monosaccharide”ơn giản Trong thiên nhiên monosaccharide có chứa từ ến carbon ược gọi tên theo số carbon (theo tiếng Hy Lạp) + ose Ví dụ: monosaccharide có 3C gọi triose Tương tự ta có tetrose, pentose, hexose, heptose 1.1.2 Đồng phân quang học Quy ước Fischer: Fischer người ầu tiên nêu nguyên tắc biểu diễn monosaccharide cơng thức hình chiếu chúng Theo ó: hình chiếu ngun tử carbon bất ối (C*) nguyên tử C khác nằm ường thẳng, nguyên tử C có số thứ tự nhỏ có hình chiếu nằm Cịn nhóm có hình chiếu bên phải hay bên trái Ví dụ : glyceraldehyde Vì glyceraldehyde có C* nên theo quy tắc Van’t Hoff có ồng phân (N = 2n) CHO CHO HO- C* -H H-2 C*-OH CH2OH D: -OH bên phải L: -OH bên trái CH OH L glyceraldehyde D glyceraldehyde Khi phân tử monosaccharide có nhiều C* cơng thức có dạng D hay L ược vào vị trí nhóm OH C* xa nhóm carbonyl Ví dụ : CHO CHO H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H lOMoARcPSD|13013005 19 CH OH CH OH D glucose L glucose Chú ý: monosaccharide từ triose trở lên ều có C* trừ dihydoxy aceton CH OH C=O CH2OH 1.1.3 Công thức vịng monosaccharide Cơng thức thẳng theo Fischer trình bày khơng phù hợp với số tính chất hố học chúng như: số phản ứng hố học thường xảy với aldehyde khơng xảy ối với monosaccharide Vì nghĩ nhóm -CHO monosaccharide cịn tồn dạng cấu tạo riêng biệt ó Mặt khác: monosaccharide tạo ether với methanol tạo thành hỗn hợp ồng phân có nhóm methoxy (- OCH3 ) Điều ó chứng tỏ monosaccharide cịn tồn nhóm -OH ặc biệt Qua nghiên cứu Kolle cho thấy: số ồng phân thu ược monosaccharide thực tế nhiều số ồng phân tính theo cơng thức N=2n, ó ể giải thích tượng trên, Kolle cho ngòai dạng thẳng monosaccharide tồn dạng vòng Sự tạo thành dạng vòng xảy tác dụng nhóm -OH phân tử monosaccharide tạo thành dạng hemiacetal hay hemiketal lOMoARcPSD|13013005 20 Ví dụ : cấu tạo vòng glucose xảy sau: Do tạo thành hemiacetal vòng mà C trở nên C*, nhóm -OH ược tạo C1 -OH glucoside Tương tự với ketose C2 trở nên C*, nhóm -OH ược tạo C2 -OH glucoside tạo thành hemiketal Cách biểu diễn công thức vòng dựa vào nguyên tắc Haworth: C cầu nối với oxy nằm măt phẳng , nhóm lOMoARcPSD|13013005 21 cơng thức thẳng nằm bên phải cơng thức vịng nằm măt phẳng ngược lại Riêng nhóm C có nhóm OH dùng ể tạo cầu nối oxy theo quy tắc ngược lại 1.1.4 Hiện tượng hổ biến monosaccharide Như ta thấy, giải thích ược tất tính chất monosaccharide ta thừa nhận dạng cấu tạo ó monosaccharide Nên người ta cho dạng cấu tạo ó ã chuyển hố lẫn β pyranose α Dạng thẳng pyranose β Furanose α Furanose 1.1.5 Tính chất monosaccharide 1.1.5.1 Lý tính Các monosaccharide tan nước, không tan dung môi hữu cơ, có tính quay cực trừ biose khơng có C* 1.1.5.2 Hố tính a Monose tác nhân khử Trong mơi trường kiềm, khử ion kim loại nặng có hố trị cao thành ion có hóa trị thấp hay ion kim loại thành kim loại Tính khử nhóm aldehyde hay nhóm ketone tạo monose biến thành acid Ví dụ: Cu2+ bị biến ổi thành Cu+ phản ứng với thuốc thử Fehling, Ag+ bị biến ổi thành Ag phản ứng tráng gương b Phản ứng với chất oxy hoá Tuỳ thuộc vào chất oxy hoá: Chất oxy hoá nhẹ nước brom ường aldose thành aldonic acid, với ketose phản ứng khơng xảy Chất oxy hố mạnh HNO3 ậm ặc có oxy hố xảy ầu cho ta di acid Trường hợp ặc biệt ta bảo vệ nhóm -OH glucoside cách methyl hóa hay acetyl hoá trước oxy hoá nước brom, sản phẩm tạo thành uronic acid c Phản ứng với chất khử Dù dạng vòng chiếm tỷ lệ lớn thành phần, dạng thẳng chiếm tỷ lệ nhỏ ủ ể cho ta thấy rõ tính chất carbonyl thật Khi bị khử: monose biến thành polyalcohol d Phản ứng tạo furfural lOMoARcPSD|13013005 22 Dưới tác dụng acid ậm ặc, aldopentose tạo thành furfural aldohexose biến thành hydroxymethylfurfural Các sản phẩm cho tác dụng với phenol cho màu ặc trưng như: α naphthol cho vịng màu tím (Molisch) Đây phản ứng ể phân biệt ường với chất khác Nếu ường 5C cho màu xanh cẩm thạch với orcinol (Bial) e Phản ứng ester hoá Các gốc rượu monose có khả kết hợp với acid ể tạo thành ester Các ester phosphate thường gặp là: Glucose-6-phosphate, fructose6-phosphate 1.1.6 Các monose quan trọng 1.1.6.1 Pentose 1.1.6.2 Hexose Các hexose quan trọng như: * Glucose: gọi dextrose làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực phía phải Phổ biến rộng rãi thực vật nho, nên gọi ường nho, máu người có 0.8 - 1,1 g/l, người bị bệnh ường ến 2g/l Các disaccharide quan trọng saccharose, lactose, maltose polysaccharide quan trọng tinh bột, glycogen Người ta sử dụng glucose y học chất tăng lực * D - Mannose: gặp trạng thái tự do, thường gặp polysaccharride glucoside lOMoARcPSD|13013005 23 * D - Galactose: thành phần lactose có sữa gọi ường não tuỷ Chúng thành phần cấu tạo raffinose, hemicellulose pectine * D - Fructose cịn gọi levulose làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực phía trái Fructose cịn gọi ường quả, có trạng thái tự trái chín mật ong Chúng thành phần disaccharide saccharose Trong thể ta thấy dạng ester với phosphoric acid óng vai trị quan trọng trao ổi chất Fructose có ộ lớn, dạng α có ộ 1/3 dạng β lOMoARcPSD|13013005 24 lOMoARcPSD|13013005 209 Phản ứng enzime desaminase xúc tác, phản ứng xanthineoxydase phản ứng allantoicase xúc tác 12.1.4 Phân giải base pyrimidine Các base pyrimidine bị phân giải tạo nên sản phẩm cuối NH3, CO 2, β.amino isobutyric acid alanine Cytosine CO2 + NH H O Uracil NH NADPH Thymine acid NADPH NADP Dihydro Uracil H O + alanine Dihydro Thymine H2O NH +CO + β.aminoisobutyric NADP CO2 , NH3 tạo trình biến ổi ược thải ngồi, cịn alanine β.aminoisobutyric acid tiếp tục biến ổi amino acid khác 12.2 Sinh tổng hợp nucleotide purine Gốc purine ược tạo từ nhiều thành phần khác nhau: CO , aspartic acid, glycine, formate, glutamine CO2 aspartic acid N N formate glycine formate N N-H glutamine Trong trình tổng hợp khung purine xảy ồng thời trình tổng hợp nucleotide Tóm tắt kết q trình ó sau: Riboso5P + 2.glutamine + glycine + CO + formate + lOMoARcPSD|13013005 210 aspactic acid + H O → inosinic acid Từ inosinic acid tạo nên GMP AMP - Inozinic acid + aspactic acid + GTP → AMP + fumaric acid– GDP + Pv - Inozinic acid + NAD + ATP + NH → GMP + NADH2 + AMP + Pv Ngoài ra, nucleotide purine cịn ược tổng hợp trực tiếp từ base purine phosphoriboso-pyrophosphate (PRPP) Adenine + PRPP → AMP + P-P Guanine + PRPP → GMP + P-P 12.3 Sinh tổng hợp nucleotide pyrimidine Khung pyrimidine ược tạo từ NH3 , CO aspartic acid NH3 N Asparic acid CO2 N Quá trình tổng hợp nucleotide pyrimidine xảy qua giai oạn sau: CO2 + NH + ATP → carbamyl-P Carbamyl-P + Aspactic acid → Orotic acid Orotic acid + Riboso5P → UMP → CMP → TMP Các nucleotide pyrimidine ược tổng hợp trực tiếp từ base nitơ pyrimidine với PRPP Uracil + PRPP → UMP + P-P Thymine + PRPP → TMP + P-P Cytosine + PRPP → CMP + P-P 12.4 Tổng hợp DNA Quá trình tổng hợp DNA, hay cịn gọi tái bản, có ý nghĩa quan trọng ời sống thể liên quan ến chế di truyền Đây trình phức tạp có tham gia nhiều yếu tố xảy nhiều hình thức lOMoARcPSD|13013005 211 Có thể chia trình tái DNA thành kiểu - Tái bảo thủ Là trình tổng hợp DNA từ phân tử DNA gốc tạo phân tử DNA con, ó có phân tử phân tử DNA gốc phân tử ược tổng hợp hoàn toàn - Tái gián oạn Là trình tổng hợp DNA từ phân tử DNA gốc tạo phân tử DNA có oạn tổng hợp oạn cũ DNA gốc xen kẽ Hai hình thức tái phổ biến - Tái bán bảo thủ Đây hình thức tổng hợp DNA từ phân tử DNA gốc tạo phân tử DNA con, phân tử DNA chuỗi lấy từ DNA gốc chuỗi tổng hợp Hình thức ã ược Meselson Stahl phát năm 1958 thực nghiệm nuôi cấy E.coli Trước hết E.coli ược nuôi cấy môi trường chứa 15 N (Nitơ nặng) nên DNA ược tổng hợp nên chứa 15 N tạo nên phân tử DNA có tỷ trọng cao DNA thường Sau ó chuyển E.coli vào mơi trường chứa 14 N (Nitơ thường) theo dõi, phân tích hệ DNA ược tạo phương pháp li tâm phân oạn với CSCl Qua kết phân tích li tâm cho thấy hệ thứ 100% phân tử DNA dạng lai, chuỗi chứa 15 N chuỗi chứa 14 N Ở hệ thứ có 50% dạng lai xuất 50% dạng 14 N Điều ó chứng tỏ chế tái DNA dạng bán bảo thủ 12.4.1 Các yếu tố tham gia tái DNA - DNA khn Để tổng hợp phân tử DNA cần có phân tử DNA làm khuôn DNA vừa làm chức khn vừa tham gia sản phẩm q trình tổng hợp - Nguyên liệu Để tổng hợp DNA cần có nguyên liệu Nguyên liệu desoxy Ribonucleotide Triphosphate (dATP, dGTP, dCTP, dTNP) dTMP vừa làm nguyên liệu vừa cung cấp lượng cho trình tổng hợp DNA - Enzyme Tham gia xúc tác trình tái DNA có nhiều loại enzyme + DNA-polymerase, + Topoisomerase, + Helicase, + DNA-ligase - Protein Có nhiều loại protein tham gia vào trình tái DNA với chức hỗ trợ, kích thích … lOMoARcPSD|13013005 212 + Protein bám sợi ơn SBS, + Protein D naA, + Protein D naB, + Protein D naG 12.4.2 Cơ chế tái DNA procariote 12.4.2.1 Giai oạn mở ầu - Protein D naB làm nhiệm vụ mở xoắn DNA cách phân hủy liên kết hydrogen chuỗi, tách chuỗi tạo nên chạc tái - Protein SBS ến gắn vào chạc tái - Primase xúc tác tạo RNA bổ sung vào chuỗi khuôn 3’5’ 12.4.2.2 Giai oạn kéo dài * Tổng hợp chuỗi sớm - Trên chuỗi khuôn 3’-5’ sau tạo oạn RNA mồi, nucleotide tiếp tục ến gắn vào ầu 3’-OH chuỗi theo nguyên tắc bổ sung với chuỗi làm khuôn nhờ enzyme DNA-polymerace III xúc tác - Chuỗi sớm ược tổng hợp liên tục, tháo xoắn ến âu nucleotide tự môi trường tế bào tương ứng bổ sung với nucleotide chuỗi khuôn ến gắn vào ầu 3’-OH cách tạo liên kết phosphodiester với nucleotide cuối ầu 3’ Đồng thời pirophosphate ược tách * Tổng hợp chuỗi muộn Trên chuỗi khuôn 3’-5’ DNA khuôn, chiều tháo xoắn chiều tổng hợp ngược nên trình tổng hợp khơng diễn liên tục mà tạo oạn okazaki ngược chiều với chiều phát triển chạc tái Mỗi oạn okazaki có RNA mồi riêng ược tổng hợp nhờ primase Mồi ược tổng hợp bỏ sung với chuỗi khuôn 5’-3’ ngược chiều tháo xoắn Quá trình tháo xoắn xảy ược oạn khoảng 300 nucleotide tổng hợp RNA mồi theo chiều ngược lại Xúc tác cho trình tổng hợp chuỗi muộn phức hợp protein có tên primosom Primosom di chuyển chuỗi khuôn 5’-3’ tiến hành tổng hợp oạn RNA mồi nhờ primase sau ó tổng hợp tiếp oạn DNA bổ sung vào chuỗi khuôn nhờ DNA-polymerase tạo nên oạn Okazaki Sau oạn Okazaki hoàn chỉnh, RNA mồi ược tách nhờ DNApolymerase I sau ó thay vào vị trí oạn RNA mồi oạn DNA tương ứng Sau nhờ DNA-ligase nối oạn Okazaki lại với lOMoARcPSD|13013005 213 12.4.2.3 Giai oạn kết thúc Quá trình kéo dài tiếp diễn cho ến hết phân tử DNA khuôn Kết từ phân tử DNA khuôn tạo phân tử DNA mới, phân tử DNA có chuỗi ược tổng hợp từ nucleotide môi trường, cịn chuỗi DNA khn 12.4.3 Tái DNA Eucariote Ở Eucariote trình tái DNA giống procariote có só ặc trưng riêng - Trên phân tử DNA khuôn trình tái xảy ồng thời nhiều iểm - Vận tốc tái chậm procariote + Ở procariote vận tốc 500 nucleotide/S + Ở Eucariote vận tốc 50 nucleotide/S - Một số enzyme khác procariote + DNA polymerase α, + DNA polymerase β, + DNA polymerase γ, + DNA polymerase δ 12.5 Tổng hợp RNA (sao mã) 12.5.1 Các yếu tố tham gia tổng hợp RNA 12.5.1.1 Khn Để tổng hợp RNA cần có khn Khn DNA, RNA Ở phần lớn sinh vật RNA ược tổng hợp từ DNA, DNA làm khuôn Phân tử DNA làm khuôn sử dụng oạn, tương ứng gen ể tổng hợp nên phân tử RNA Như từ phân tử DNA tổng hợp nhiều RNA Đồng thời chuỗi DNA, sử dụng chuỗi 3’-5’ làm khuôn 12.5.1.2 Nguyên liệu Cùng tổng hợp DNA, trình tổng hợp RNA cần Ribonucleotide-Triphosphat làm nguyên liệu nguồn lượng 12.5.1.3 Các enzim protein lOMoARcPSD|13013005 214 * RNA-polymerase Có loại RNA-polymerase, loại xúc tác q trình tổng hợp RNA từ DNA loại xúc tác trình tổng hợp RNA từ RNA Ở procariote RNA-polymerase có cấu tạo phức tạp Phân tử RNApolymerase gồm tiểu ơn vị α, β, γ, ω, δ Tiểu ơn vị Số lượng M α 40.000 Nhận biết vị trí mở ầu β 155.000 Tạo liên kết P-diester γ 165.000 Gắn DNA khuôn ω 95.000 Chưa rõ δ 95.000 Nhận biết chuỗi làm khuôn iểm mở ầu Chức * Yếu tố Rho (ρ): Rho loại protein tham gia vào trình kết thúc tổng hợp RNA 12.5.2 Cơ chế mã 12.5.2.1 Giai oạn mở ầu Bước vào giai oạn mở ầu RNA-polymerase tách yếu tố ρ khỏi enzyme Lõi enzyme tiến hành mở xoắn DNA Yếu tố ρ nhận biết biết chuỗi làm khuôn iểm mở ầu nhờ tín hiệu promotor Hai chuỗi DNA tách oạn 30 nucleotide tạo nên vùng mã Chuỗi ơn DNA (chuỗi 3’-5’) nhận nucleotide gắn bổ sung vào nucleotide mở ầu DNA Tiếp theo nucleotide thứ ến gắn với nucleotide ầu liên kết phosphodiester tạo liên kết bổ sung với nucleotide chuỗi khuôn Sau liên kết phosphodiester ầu tiên ược tạo ra, yếu tố ρ tách khỏi vùng mã kết thúc giai oạn mở ầu 12.5.2.2 Giai oạn kéo dài chuỗi Nhờ lõi enzyme nucleotide môi trường ến kéo dài chuỗi theo nguyên tắc bổ sung với nucleotide chuỗi khuôn DNA lOMoARcPSD|13013005 215 Quá trình kéo dài chuỗi xảy phức tạp gồm nhiều phản ứng liên hoàn tạo ổn ịnh vùng mở xoắn Quá trình xảy theo trình tự sau: - Tháo xoắn DNA khn ầu 3’ chuỗi khuôn - Kéo dài thêm nucleotide chuỗi RNA - Tháo xoắn kép lai DNA-RNA ầu 5’ - Đóng xoắn DNA khn ầu 5’ Q trình diễn theo chu kỳ nhờ lõi enzyme xúc tác cho ến gặp tín hiệu kết thúc 12.5.2.3 Giai oạn kết thúc Có kiểu kết thúc: kết thúc nhờ yếu tố Rho kết thúc không nhờ yếu tố Rho - Kết thúc nhờ yếu tố Rho: bề mặt số vị trí kết thúc có loại protein Rho Rho di chuyển RNA ược tổng hợp i tới vùng mã, ó Rho làm nhiệm vụ tách xoắn lai DNA-RNA, giải phóng RNA kết thúc q trình mã - Kết thúc khơng cần yếu tố Rho: Trên RNA có oạn có cấu trúc ngược chiều (palindrome) mã tạo vùng palindrome, vùng tạo liên kết kép hình thành cấu trúc kẹp tóc nên làm ngừng trình mã 12.5.3 Quá trình trưởng thành RNA Phân tử RNA ược từ DNA proRNA Từ proRNA phải qua trình biến ổi phúc tạp tạo RNA m 12.5.3.1 Gắn mũ vào ầu 5’ ProRNA chưa có mũ nên trước hết cần gắn thêm mũ vào ầu 5’ Pro-RNA Mũ ược tổng hợp sẵn nhân Mũ ược gắn vào ầu 5’ liên kết anhydric acid với nhóm Triphosphate ProRNA khơng gắn vào ầu 3’ q trình kéo dài chuỗi 12.5.3.2 Gắn uôi vào ầu 3’ Cũng mũ, i RNA m khơng mã hóa gen mà ược tổng hợp riêng nhân ProRNA chưa có i Đi ược nối vào với ProRNA ầu 3’ nhờ polyA-polymerase 12.5.3.3 Cắt bỏ oạn Intron proRNA Trên Pro-RNA có oạn khơng mã hóa amin acid (Intron I) ể tạo RNA m cần cắt bỏ oạn I nối oạn mã hóa (ExonE) lại lOMoARcPSD|13013005 216 Để tín hiệu di truyền ược truyền ạt xác, cắt nối cần có ộ xác cao cần cắt sai nucleotide làm thay ổi toàn mã di truyền phía sau vị trí cắt Giữa oạn E I có trình tự nucleotide ặc trưng giống pro-RNA - Đầu 3’ E phía trước ln AG, - Đầu 5’của E phía sau ln G, - Đầu 5’ I GU, - Đầu 3’ I ln G Trong Intron có oạn có vai trò quan trọng chế cắt nối pro-RNA Đó vị trí tách nhánh Qua vị trí này, tác ộng enzyme cắt Các Intron bị cắt bỏ Intron nối lại với Kết trình biến ổi tạo nên phân tử RNA m trưởng thành tham gia vào trình dịch mã TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Thị Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh ại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 2000 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội Tài liệu dịch Musil J.G., Kurz K., Novakava O 1982 Sinh hóa học ại theo sơ Nxb Y học Hà Nội Tài liệu tiếng nước Farkas G 1984 Nưvényi anyagcserlettan Akadémiai Kiadó Budapest Lehninger A L., 2004 Principle of Biochemistry, 4th Edition W.H Freeman Chương 13 lOMoARcPSD|13013005 217 Mối liên quan trình trao ổi chất Trong thể trình biến ổi chất khơng xảy riêng rẽ mà có mối quan hệ qua lại chặt chẽ Mối quan hệ thể q trình biến ổi nhóm chất lẫn mối quan hệ trình biến ổi nhóm chất khác Trong nhóm chất mối quan hệ thể qua trình ồng hóa dị hóa Mối quan hệ tương hỗ ồng hóa dị hóa thể rhiện hai q trình xảy ều có chất trung gian chung Ví dụ phosphoglyceric aldehyde vừa sản phẩm trung gian q trình phân giải (dị hóa) vừa sản phẩm trung gian trình tổng hợp (ồng hóa) saccharose Giữa nhóm chất mối quan hệ diễn phức tạp hơn, nhiều hình thức Trước hết mối quan hệ ược thể qua chất trung gian Một chất sản phẩm phân giải nhóm chất lại nguyên liệu ể tổng hợp cho nhóm chất khác Ví dụ Acetyl-CoA sản phẩm q trình phân giải glucose ồng thời ngun liệu ể tổng hợp acid béo Mối liên quan tương hỗ trình trao ổi saccharide, lipid, protein, nucleic acid có ý nghĩa quan trọng sống sinh vật Ví dụ việc chuyển hóa tinh bột thành ường sau ó tạo chất béo tháng mùa ông thực vật ộng vật, có ý nghĩa quan trọng việc tăng khả chịu rét chúng Việc chuyển biến chất béo thành ường hạt nảy mầm ảm bảo thức ăn cho phơi Trong q trình họat ộng sống thể, saccharide chất dự trữ quan trọng; thể cần phân giải thành phosphoglyceric acid thành pyruvic acid làm nguyên liệu cho tổng hợp amino acid, acid béo chất khác Chất béo dự trữ có vai trị tương tự, phân giải chất béo tạo nên acetyl-CoA ể từ ó lại tổng hợp amino acid, saccharide … Khi thể hết nguồn dự trữ saccharide chất béo protein bị phân giải tạo sản phẩm ể từ ó tổng hợp lipid, saccharide Q trình chuyển hóa có vai trị quan trọng ối với sinh vật tự dưỡng lẫn sinh vật dị dưỡng Ở sinh vật tự dưỡng nguồn chất hữu sơ cấp quang hợp tạo glucid, trước hết glucose Từ nguồn saccharide ó, nhờ chuyển hố lOMoARcPSD|13013005 218 tương hỗ tạo ược chất hữu mà thể cần ến lipid, protein, nucleic acid Ở sinh vật dị dưỡng ã sử dụng chất hữu có sẵn thức ăn ể tạo nên chất ặc trưng cho thể Từ chất protein, lipid… có thức ăn qua trình biến ổi kiến tạo nên chất ặc trưng cho thể Do thành phần thức ăn có ầy ủ ối với nhu cầu thể q trình ồng hóa việc chuyển hóa nhóm chất thành chất hữu khác cần thiết cho thể 13.1 Mối liên quan trình trao ổi saccharide trao ổi lipid Hai q trình trao ổi lipid saccharide có mối quan hệ chặt chẽ với Saccharide dễ dàng biến ổi thành lipid ngược lại thông qua chất trung gian AlPG, PDA Acetyl-CoA Từ glucose qua trình ường phân tạo nên pyruvic acid Từ Pyruvic acid bị oxy hóa tạo nên acetyl-CoA Acetyl-CoA nguyên liệu tổng hợp acid béo Đồng thời trình ường phân cịn tạo AlPG, từ AlPG biến ổi thành glycero-P , từ ó tạo nên glycerin Như từ sản phẩm phân giải saccharide ã tạo nên nguyên liệu ể tổng hợp lipid glycerin acid béo Ngược lại qua phân giải lipid tạo nên chất trung gian acetyl-CoA, glycerin Từ acetyl-CoA, qua chu trình ornithine tổng hợp trở lại saccharide Từ glycerin tạo nên glycero-P từ ó tổng hợp lại saccharide Ở thực vật, vi khuẩn, nấm mốc, chu trình glyoxylic ường nối trực tiếp trình trao ổi lipid với trình trao ổi saccharide Qua chu trình acid béo sau phân giải thành acetyl-CoA biến ổi thành oxalo acetic acid, từ ó tổng hợp nên glucose Ngược lại từ glucose tạo acetylCoA từ ó tổng hợp trở lại lipid Mối liên quan trao ổi saccharide trao ổi lipid Saccharide lOMoARcPSD|13013005 219 AlPG Pyruvic acid Acetyl-CoA Chu trình glyoxylic Glycero-P Glycerin Acid béo Acetyl-CoA Lipid 13.2 Mối liên quan trao ổi saccharide trao ổi protein Pyruvic acid mắt xích chủ yếu nối liền trình trao ổi protein trao ổi saccharide Glucose qua trình ường phân tạo pyruvic acid Pyruvic acid nguyên liệu ể tổng hợp số amino acid họ alanine: alanine, leucine, valine… Trong trình tổng hợp protein cần lượng ATP, mà ATP sản phẩm quan trọng trình trao ổi saccharide Sơ mối liên quan trao ổi saccharide trao ổi protein lOMoARcPSD|13013005 220 Saccharide Ribuloso5P Erylozo4P Erytroso4P Shikimic acid His APEP APG Pyruvic acid Ser Phe, Tyr, Trip Protein Gly, Cys Ala, val, leu Asp Tre, Ila, Arg Met , Lys Glu Arg, Pro 13.3 Mối liên quan trao ổi saccharide trao ổi nucleic acid Trong trình phân giải saccharide theo ường pentosophosphate, Ribozo5-phosphate ược tạo nên Từ Riboso-5phosphate hình thành nên phospho-ribosyl-pyrophosphate (PRPP) nguyên liệu tổng hợp nên nucleotide purine nucleotide pyrimidine Ngược lại trình phân giải nucleic acid Riboso-5P ược tạo thành Từ Riboso 5P hình thành monosaccharide khác Kiểu liên quan thứ trình trao ổi nucleic acid trao ổi saccharide liên quan chặt chẽ trình sinh tổng hợp nucleotide diphosphate nucleotide triphosphate với mức ộ phân giải saccharide tế bào trình phân giải gắn liền với trình phosphoryl hoá oxy hoá Sự phân giải saccharide tạo lượng ể tổng hợp nucleotide diphosphate nucleotide triphosphate Qua trình tổng hợp saccharide lại cần tham gia sản phẩm tạo trình trao ổi nucleic acid, UTP tham gia vào trình tổng hợp polysaccharide lOMoARcPSD|13013005 221 13.4 Mối liên quan trao ổi protein trao ổi lipid Trao ổi protein trao ổi lipid có mối liên quan chặt chẽ thông qua chất trung gian Sự phân giải lipid tạo nên glycerin acid béo số chất khác serine, choline, sphingosine, H PO4 … Trước hết acid béo bị phân giải tạo acetyl-CoA làm nguyên liệu ể tổng hợp nên nhiều loại amino acid Glycerin trình phân giải tạo phosphoglyceric acid, từ ó làm nguyên liệu tổng hợp nên nhiều amino acid Những mối quan hệ xảy tương tự mối liên quan saccharide với protein ã phân tích Ngược lại, phân giải protein tạo nên hợp chất trung gian, từ ó tổng hợp nên lipid Các amino acid thoái hoá protein tạo ra, bị khử amine tạo nên acid pyruvic acid, oxalo acetic acid, α-cetoglutaric acid Trong số acid vừa nêu pyruvic acid có vai trị quan trọng q trình tổng hợp lipid Từ pyruvic acid, acetyl-CoA ược tạo ra, acetylCoA nguyên liệu ể tổng hợp nên acid béo ồng thời từ pyruvic acid tạo glycerophosphate từ ó tạo thành glycerin Glycerin acid béo nguyên liệu ể tổng hợp lipid Trong trình phân giải lipid tạo thành nên lượng lớn ATP nguồn lượng cho trình trao ổi protein Ngược lại protein với chức enzyme có vai trò ịnh ối với phản ứng xảy trao ổi lipid chất khác khơng có enzyme khơng có phản ứng hố sinh xảy tức khơng có trao ổi chất lOMoARcPSD|13013005 222 Sơ mối liên quan trao ổi lipid trao ổi protein Lipid Những chất khác Glycerin Acetyl-CoA Glycero-P AlP Fru.1.6d Pyruvic acid APEP Rib5P His Acid béo Ser Ala, val, leu Gly, Xyl Oxalo acetic aci d AsP Tre, Met, Ile, Cys α- Ceto glutaric aci d Glu Arg, Pro Phe Protein 13.5 Mối liên quan trao ổi protein trao ổi nucleic acid Giữa trình trao ổi protein trao ổi nucleic acid có mối quan hệ ặc biệt quan trọng mà biểu rõ chế truyền ạt thông tin di truyền DNA làm khuôn mã thành RNA m ể từ ó tổng hợp nên protein Cấu trúc phân tử protein ã ược mã hoá DNA Quá trình trao ổi nucleic acid lại phụ thuộc vào có mặt phân tử protein-enzyme Đồng thời số amino acid nguyên liệu cho trình tổng hợp nucleic acid aspartic acid nguyên liệu ể tổng hợp nucleotide pyrimidine, aspartic acid, glutamin, glycine nguyên liệu tổng hợp nucleotide purine lOMoARcPSD|13013005 223 Vì mối quan hệ ó mà nhiều nhà nghiên cứu ã cho tổng hợp protein sơ cấp tổng hợp nucleic acid trình thứ cấp làm nhiệm vụ tham gia vào trình tổng hợp protein Trong trình phân giải protein với tham gia ATP ã tạo nên nucleotide-peptid Các phân tử lai tạo nên protein làm ổi thành phần protein thể Đồng thời tổng hợp protein cần nucleotide triphosphat làm nguồn lượng (ATP, GTP) 13.5 Mối liên quan trao ổi lipid trao ổi nucleic acid Giữa lipid nucleic acid có mối liên quan trực tiếp, chủ yếu liên quan gián tiếp qua trao ổi saccharide protein Tuy nhiên có mối liên quan hai trình trao ổi chất Sự β.oxi hố acid béo nguồn trì ầy ủ cho tổng hợp nucleotide diphosphat nucleotide triphosphat qua q trình phosphoryl hố Ngồi q trình tổng hợp lipid tổng hợp phospholipid có tham gia CTP TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Thị Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh ại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 2000 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội Tài liệu dịch Musil J.G., Kurz K., Novakava O 1982 Sinh hóa học ại theo sơ Nxb Y học Hà Nội Tài liệu tiếng nước Farkas G 1984 Nưvényi anyagcserlettan Akadémiai Kiadó Budapest Lehninger A L., 2004 Principle of Biochemistry, 4th Edition W.H Freeman ... ược tổng hợp nhờ enzyme RNA polymerase Enzyme òi hỏi thành phần sau ây: a) Một khuôn mẫu, thường DNA chuỗi b) Tiền chất hoạt hóa: Bốn ribonucleoside triphosphate: ATP, GTP, UTP CTP Sinh tổng hợp. .. giống DNA số iểm, thứ hướng tổng hợp 5’ → 3’, thứ hai chế kéo dài giống nhau: nhóm 3’-OH ầu cuối chuỗi tổng hợp vị trí gắn kết nucleoside triphosphate Thứ ba, tổng hợp xảy thủy phân pyrophosphate... thể sinh vật khác ều cần thiết cho sống sinh vật, ối với người ộng vật Khi thiếu loại vitamin ó dẫn ến rối loạn hoạt ộng sinh lý bình thường thể Vitamin ược tổng hợp chủ yếu thực vật vi sinh