Tiểu luận Tìm hiểu về glycolipid và ứng dụng của chúng trong đời sống

Untitled TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VỀ GLYCOLIPID VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG TRONG ĐỜI SỐNG 1 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC TIỂU LUẬN MƠN HỌC HĨA SINH ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU VỀ GLYCOLIPID VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG TRONG ĐỜI SỐNG MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………………….3 CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN VỀ GLYCOLIPID…………………5 1.Cấu tạo glycolipid ……………………………………… 2.Phân loại………………………………………………………6 2.1.Glycolipid trung tính……………………………………….7 2.1.1.Cerebrosid……………………………………………… 2.2 Glycolipid acid…………………………………………….8 2.2.1.ganglioside………………………………………………9 2.2.2.sufatide…………………………………………………10 3.Chức glycolipid màng tế bào…………………11 3.1.Glycolipid trao đổi chất………………………… 11 3.2.Glycolipid phân phối…………………………… 12 3.3.Glycolipid truyền tín hiệu……………………… 13 3.4.Glycolipid tín hiệu canxi…………………………… 14 Tổng hợp glycolipid…………………………………………….14 4.1.Tổng hợp Cerebroiside………………………………………15 4.2 Tổng hợp Ganglioside………………………………………16 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CỦA GLYCOLIPID………………….17 1.Một số bệnh liên quan đến glycolipid………………………….17 1.1.Một số bệnh liên quan đến ganglioside…………………… 18 2.Những ứng dụng tiềm năng………………………………………18 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN………………………………………….19 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………… 20 PHẦN MỞ ĐẦU Glycolipid thành phần thiết yếu màng tế bào,nó tìm thấy tất tế bào nhân chuẩn động thực vật người.Khi khoa học ngày phát triển,những nghiên cứu ứng dụng glycolipid sống ngày quan tâm.Ngoài vai trị cấu trúc màng,glycolipid cịn đóng vai trị phân tử nhận diện bề mặt tế bào,làm trung gian tương tác tế bào tế bào,cũng liên kết số mầm bệnh độc tố.Bên cạnh đó,glycolipid cịn có nhiều ứng dụng đời sống Glycolipid gì? Thành phần cấu trúc phân loại chúng nào? Để hiểu rõ Glycolipid ,về vai trị màng tế bào ứng dụng ,chức glycolipid đời sống Vì vậy,em chọn đề tài” Tìm hiểu glycolipid ứng dụng chúng đời sống” CHƯƠNG 1:TỒNG QUAN VỀ GLYCOLIPID Glycolipids thành phần màng tế bào bao gồm đuôi lipid kỵ nước nhiều nhóm đường ưa nước liên kết liên kết glycosid Thơng thường, glycolipids tìm thấy ngồi màng tế bào, nơi khơng đóng vai trị cấu trúc để trì ổn định màng mà tạo điều kiện cho giao tiếp tế bào đóng vai trị thụ thể, neo cho protein điều chỉnh truyền tín hiệu Glycolipids tìm thấy phân bố rộng khắp tất tế bào chủ yếu cục bộ, không độc quyền, đến màng plasma 1.Cấu tạo lycolipid Cấu trúc glycolipid bao gồm nhóm mono- oligosacarit gắn liền với nhóm spakenolipid nhóm glycerol (có thể acetyl hóa kiềm hóa) với hai axit béo Chúng tạo thành lớp glycosphingolipids glycoglycerolipids tương ứng Glycolipids tương tác liên kết với lớp lipid kép thông qua chất kỵ nước đuôi lipid neo bề mặt màng plasma Cấu trúc glycolipd 2.phân loại glycolipid Một glycolipid glycoconjugate bao gồm carbohydrate lipid Ví dụ bao gồm glycosphingolipids, glyceroglycolipids glycophosphatidylinositol Một glycosphingolipid glycolipid bao gồm carbohydrate spakenolipid - đặc biệt xương sống sprialosine Sp Breathosine loại rượu amin có cơng thức hóa học C18H37NO2 Các carbohydrate liên kết với spakenolipid liên kết glycoside Do đó, thủy phân spakenolipid tạo đường (ví dụ: galactose loại đường tương tự), loại axit béo spakenosine dihydrospingosine Glycosphingolipids thành phần lipid màng tế bào Do đó, chúng giúp ổn định cấu trúc màng Hàm lượng carbohydrate glycosphingolipid kéo dài nhơ ngồi màng tế bào Do đó, glycosphingolipids tham gia vào tương tác tế bào tế bào (sự kết dính tế bào) nhận dạng tế bào Ví dụ glycosphingolipids bao gồm cerebroside, ganglioside, continoside, glycophosphosphingolipids glycophosphatidylinositols Gangliosides, đặc biệt, glycosphingolipids xảy màng tế bào tế bào thần kinh Hàm lượng carbohydrate chúng có liên quan đến tương tác tế bào thần kinh, đó, đóng vai trị tín hiệu tế bào Glycolipid trung tính glycolipid acid 2.1 Glycolipid trung tính Là glycolipid khơng mang điện 2.1.1.Cerebrosid -Cerebrosid glycolipid trung tính đơn giản nhất,chủ yếu động vật có xương sống,được tìm thấy não mô thần kinh ngoại biên  Cấu tạo Cerebroside Cerebrosid cấu tạo sphingosin,acid béo(nervonat,cerebronat,lignocerat) galactose glycosphingolipids tìm thấy màng tế bào tế bào thần kinh tế bào Các cerebroside có lõi sprialosine Đặc biệt, cấu trúc cerebroside bao gồm monosacarit (galactose glucose) oligosacarit liên kết glycosid với nhóm ceramide OH cuối Q trình thủy phân cerebroside tạo sp Breathosine, đơn vị đường (ví dụ: galactose glucose) axit béo Thành phần carbohydrate cerebroside kéo dài bên màng tế bào Do đó, đóng phần tế bào để tương tác tế bào nhận dạng tế bào  Phân loại cerebroside - Dựa thành phần carbohydrate, cerebroside phân loại galactocerebroside glucocerebroside a.Galactocerebroside (còn gọi galactosylceramide) Là cerebroside thành phần carbohydrate galactose Nó thường tìm thấy mơ thần kinh glycosphingolipid não Galactocerebroside mà sau sunfat hóa gọi sulfatide Sulfatide đóng vai trị phản ứng miễn dịch tín hiệu hệ thống thần kinh b.Glucocerebroside (còn gọi glucosylceramide) cerebroside thành phần carbohydrate glucose Loại thứ hai thường tìm thấy mơ khơng phải thần kinh Trong da, đóng phần việc kích hoạt chức thoát nước da Trong bệnh Gaucher,lượng cerebrosid lưới nội mơ có hàm lượng cao,galactose thay glucose 2.2 Glycolipid acid -Tích điện âm từ PH sinh lý Bao gồm gangliosid sufatide Các chất tích điện âm pH sinh lý cung cấp axit Nacetylneuraminic (NANA) nhóm sulfate sulfatide Gangliosides chứa axit sialic (NANA) làm cho chúng tích điện âm Chúng tìm thấy tế bào hạch CNS chủ yếu đầu dây thần kinh Sulfatide galactocerebroside sunfat tìm thấy não thận Chúng chủ yếu tìm thấy sợi thần kinh điều hòa có liên quan đến phản ứng miễn dịch với tín hiệu hệ thần kinh 2.2.1.ganglioside a.Cấu tạo ganglioside Là sphingolipid phức tạp Một ganglioside glycosphingolipid tạo thành từ glycosphingolipid axit sialic Thành phần axit sialic liên kết với đơn vị đường Nó tương tự cerebroside thành phần hóa học Tuy nhiên, ganglioside có thành phần bổ sung: nhiều dư lượng axit sialic, tức N-acetylneuraminic N-glycolylneuraminic Do thủy phân ganglioside tạo sprialosine, axit béo, carbohydrate axit neuraminic Các ganglioside tìm thấy chủ yếu màng tế bào mô thần kinh Chúng xảy tế bào lách tuyến ức Tuy nhiên, lần chúng phân lập từ tế bào hạch não vào năm 1942 Ở động vật, ganglioside coi loại glycolipids phức tạp Các ganglioside liên kết với tải nạp tín hiệu tế bào Sự diện ganglioside dư thừa dẫn đến gangliosidosis, bệnh Sandhoff bệnh Tay-Sachs Bệnh Sandhoff loại bệnh lưu trữ lysosomal thường gây thiếu hụt betahexosaminidase A B, dẫn đến tích tụ glucoside ganglioside GM2 Bệnh Tay-Sachs loại bệnh spneumolipidosis thường gây thiếu hụt hexosaminidase A dẫn đến tích tụ ganglioside GM2 tế bào thần kinh 2.2.2.sufatide Là glycolipid có thêm gốc sulfate gắn thêm C3 galactose Sulfatide thuộc nhóm sulfoglycolipids, đến lượt thuộc nhóm sulfolipids Sulfatide coi tiểu loại cerebroside, glycosphingolipid Ở sinh vật nhân chuẩn, sulfatide hình thành galactocerebroside (một loại cerebroside có galactose thành phần carbohydrate) sau sunfat hóa máy Golgi Cụ thể, galactocerebroside phản ứng với Wphosphoadenosine-5 W-phosphosulfate xúc tác cerebroside sulfotransferase để tạo sulfatide Sulfatide xảy tờ rơi ngoại bào màng tế bào tế bào khác Tuy nhiên, chúng chủ yếu tìm thấy vỏ myelin Myelin chất béo bao bọc cách 10 ly sợi trục tế bào thần kinh Trong hệ thống thần kinh trung ương, myelin sản xuất oligodendrocytes Trong hệ thống thần kinh ngoại biên, sản xuất tế bào Schwann Ngoài việc thành phần màng tế bào, sulfatide thực chức sinh học quan trọng khác Ví dụ, chúng có liên quan đến phản ứng miễn dịch, tín hiệu hệ thần kinh, tương tác thần kinh đệm, bám dính tế bào, dẻo thần kinh, trí nhớ, bn bán protein, đông máu chống đông máu 3.Chức glycolipid màng tế bào 3.1.Glycolipid trao đổi chất Glycolipids thành phần màng thiết yếu tìm thấy hầu hết sinh vật, bao gồm người mầm bệnh lây nhiễm cho Khiếm khuyết di truyền glycolipid trao đổi chất nguyên nhân bệnh lưu trữ lysosomal, nhóm tiến triển, thường bị rối loạn gây tử vong có liên quan đến tình trạng thần kinh, bao gồm động kinh Biểu glycolipid không phù hợp đặc trưng số khối u ác tính dường đóng vai trị hành vi di biến đổi tế bào Ngoài ra, mầm bệnh thường tổng hợp glycolipid bất thường có kháng nguyên yếu tố định cần thiết cho phát triển hệ miễn dịch vật chủ Rối loạn lưu trữ lysosomal thường xảy bệnh Gaucher Bệnh Gaucher có nguyên nhân đột biến -glucosidase làm suy giảm khả dị hóa glucosylceramide glucosylceramide khơng hoạt động tích lũy lysosome, dẫn đến 11 loạt triệu chứng suy nhược Thậm chí tăng nhỏ Hoạt động glucosidase cải thiện triệu chứng, cho phép bệnh tốt quản lý Một phương pháp điều trị phổ biến cho bệnh Gaucher bao gồm -glucosidase thay enzyme Tuy nhiên, điều trị vô tốn tất bệnh nhân đáp ứng Các bệnh liên quan đến rối loạn chức chuyển hóa glycolipid 3.2.Glycolipid phân phối Phần lớn glycolipids nằm cấu trúc màng tế bào Hai phần ba tổng số glycolipid phân phối màng nội bào máy 12 golgi, endosome, lysosome, màng nhân ty thể Glycolipids tổng hợp máy golgi nơi phần lớn vận chuyển đến màng để trì đơi Rất glycolipids tìm thấy cystol; khoảng 5% tổng số glycolipids não tìm thấy phần hịa tan Glycosphingolipids màng huyết tương kết hợp với cholesterol bè chứa phospholipids so với phần khác màng; khoảng 70% tổng số glycolipid tìm thấy bè tạo thành tương tác kỵ nước Ngoài ra, sphingolipids glycosphingolipids tạo thành tương tác yếu nhóm đầu carbohydrate lipid chuỗi bên bão hòa kỵ nước với cholesterol lấp đầy khoảng trống Sự tương tác mạnh mẽ glycolipids cholesterol động lực phân tách chúng khỏi phospholipid lỏng màng 3.3.Glycolipid truyền tín hiệu Glycosphingolipids sphingomyelin gắn vào microdomain nơi chúng liên kết với protein khác máy chủ cSrc, G-protein kinase bám dính để điều hịa kiện tế bào Trong màng sinh chất, glycosphingolipids tạo thành bè với cholesterol vùng có lượng phospholipids tương đối glycosphingolipids tạo thành bè với cholestorol để neo protein GPI vào tờ rơi ngoại bào kinase họ src đến tờ rơi cystolic Do đó, glycosphingolipids microdomain gây phản ứng tế bào cách liên kết với protein neo GPI kích hoạt 13 kinase cụ thể để chuyển hóa phosphoryl hóa chất khác Các microdomain glycosphingolipid liên kết với yếu tố miễn dịch trung gian thụ thể yếu tố tăng trưởng Tương tác Glycolipids protein liên kết màng 3.4.Glycolipid tín hiệu canxi Tín hiệu canxi Gangliosides có liên quan đến ion canxi cho có vai trị chức thần kinh Các mixen Ganglioslide liên kết với ion canxi có lực cao đóng vai trị quan trọng việc truyền synap Nó báo cáo sphingosine ceramide làm trung gian giải phóng canxi từ cửa hàng nội bào Gangliosides đóng vai trị cân nội mơi tín hiệu canxi Những glycolipid gây thay đổi canxi tế bào thông qua việc điều chế kênh dòng calci, protein trao đổi canxi enzyme phụ thuộc canxi bị thay đổi thông qua liên kết ganglioside Ngoài ra, tăng nồng độ glucosylceramide nội bào dẫn đến tăng dự trữ canxi tế bào thần kinh Glycolipid galactocerebroside quan sát thấy việc mở kênh canxi tế bào oligodendrocyte Tổng hợp glycolipid Sự tổng hợp glycolipids tiến hành loạt enzyme liên tục thêm đường vào lipid Glycosphingolipids có nguồn gốc từ lactosylceramide (LacCer;-D-galactosyl (1 → 4) D-glucosyl-ceramide) 14 bước acyl hóa khử lưu huỳnh D-erythrosprialanine Ceramide glucosylated sau đó-galactosylated ngoại bào để tạo thành lactosylceramide Sự kéo dài xảy thơng qua glycosyltransferase sulfotransferase Ví dụ, q trình sinh tổng hợp glycoglycerolipid thực vật liên quan đến việc chuyển galactosyl từ UDP-Gal lên diacylglycerol để tạo ragalactosyldiacylglycerol thông qua galactosyltransferase Một chuyển giao bổ sung galactosyl từ UDP-Gal tạo thành α-D-galactosyl(1,6) -O-β-D-galactosyldiacylglycerol [2] 4.1.Tổng hợp Cerebroiside Sự hình thành tổng hợp cerebroside thực thơng qua q trình kết dính chuyển trực tiếp đường (glucose galactose) từ nucleotide sang phân tử ceramide Sinh tổng hợp glucosylcerebroside galactosylcerebrosides diễn mạng lưới nội chất (của tế bào nhân chuẩn) màng máy Golgi 15 4.2.Tổng hợp gangliosides Sự sinh tổng hợp glycosphingolipids phụ thuộc lớn vào vận chuyển nội bào qua dịng túi từ mạng lưới nội chất (ER), thơng qua máy Golgi kết thúc màng sinh chất Quá trình sinh tổng hợp bắt đầu với hình thành xương ceramide phía tế bào chất ER Sự hình thành glycosphingolipids xảy sau máy Golgi Các enzyme glycosidase chịu trách nhiệm cho trình (glucosyltransferase galactosyltransferase) tìm thấy phía tế bào học phức hợp Golgi Việc bổ sung dư lượng axit sialic vào chuỗi oligosacarit phát triển xúc tác vài glycosyltransferase liên kết với màng, bị giới hạn phía bên cạnh màng Golgi Các dòng chứng khác cho thấy tổng hợp ganglioside đơn giản xảy vùng đầu hệ thống màng Golgi, chuỗi phức tạp xảy vùng "muộn" 16 CHƯƠNG :ỨNG DỤNG CỦA GLYCOLIPID Một số bệnh liên quan đến glycolipid 1.1.Một số bệnh liên quan đến ganglioside 17 Gangliosides có liên quan đến bệnh lý nhiều bệnh Ví dụ, hội chứng Guillain-Barré, bệnh đa nang cấp tính dẫn đến liệt tứ chi cấp tính, phản ứng tự miễn với gangliosides39 bề mặt tế bào39) Trong bệnh cúm, bệnh truyền nhiễm virus tiếng, virut cúm A nhận dư lượng axit sialic ganglioside glycoprotein bề mặt tế bào phân tử thụ thể để xâm chiếm tế bào chủ40) Các bệnh lưu trữ lysosomal gangliosidosis GM1 gangliosidosis GM2 (bệnh TaySachs bệnh Sandhoff) gây khiếm khuyết glycosidase lysosomal chất đồng hoạt hóa cụ thể, dẫn đến tích tụ chất nền, chẳng hạn glycosphide Hội chứng động kinh triệu chứng khởi phát trẻ sơ sinh tự phát người, liên quan đến trì trệ phát triển mù tìm thấy phả hệ Old Order Amish, gây đột biến vô nghĩa ST-I (GM3 synthase) 41) 1.2.Ứng dụng tiềm ganglioside Gangliosides thu hút ý ngày tăng gần lĩnh vực sinh học tế bào gốc Các tế bào gốc tế bào không phân biệt có khả tăng sinh cao khả tự đổi với khả trì tính đa đa để phân biệt với hệ chúng Các tế bào gốc thu hút ý đáng kể năm gần tiềm sinh học lâm sàng chúng y học tái tạo Một số dấu hiệu ganglioside độc đáo xác định tế bào gốc27,28) 18 Ví dụ, SSEA-4 (một ganglioside sê-ri globo có NeuAcα2 Hay3Galβ1 Tiết3GalNAcβ1-R cấu trúc29)) biểu cụ thể tế bào gốc phôi đa người30) tế bào gốc đa người30) tế bào gốc thần kinh chuột33,34) GD234,35) SSEA-436) thể tế bào gốc trung mô người Gangliosides chủ yếu định vị bề mặt tế bào Do đó, ganglioside sử dụng phân tử đánh dấu bề mặt tế bào cụ thể để xác định phân lập tế bào gốc 27,28) Ngoài ra, tế bào gốc ung thư não, quần thể tế bào ung thư não báo cáo Những tế bào thể đặc tính giống tế bào gốc, chẳng hạn khả tự đổi đa bên cạnh khả trì hình thành khối u não Các tế bào biểu ganglioside c-series, gọi kháng nguyên A2B5 đặc trưng tế bào phôi37,38) Các ganglioside sử dụng khơng dấu ấn sinh học cho tế bào gốc ung thư, mà mục tiêu để điều trị khối u não Các nghiên cứu gangliosides tế bào gốc chứng minh lĩnh vực nghiên thu hút tương lai 19 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN  Glycolipid chiếm 5% thành phần lipid màng, có cấu trúc phân cực có phần tiếp xúc với dịch ngoại bào màng bào tương Có liên quan đến việc ghi nhận truyền đạt thông tin tế bào, tham gia vào chế điều hòa sinh trưởng phát triển tế bào.Carbonhydrate glycolipids cấu trúc tiếp xúc nhiều bề mặt ngoại bào tế bào linh hoạt với nhiều vị trí liên kết giúp chúng tối ưu hóa tín hiệu tế bào Vì nửa lipit thường chơn màng, tương tác carbohydrate-carbohydrate tương tác chủ yếu xảy glycolipids Chúng tương tác cạnh màng tương tác chuyển tiếp hai màng Tương tác trans glycolipid sở cho tế bào phụ thuộc glycosphingolipid vào kết dính tế bào có liên quan đến ion canxi Các nghiên cứu báo cáo carbohydrate bề mặt tế bào đóng vai trị việc nhận biết chất tế bào q trình phát sinh, điều hịa vỏ myelin độ bám dính tế bào di Glycolipids đóng vai trị quan trọng số chức sinh học kiện nhận biết tín hiệu tế bào 20