Hoá sinh - ĐH Y Hà Nội (2022)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI HÓA SINH (SÁCH ĐÀO TẠO BÁC sĩ Y KHOA) Chủ biên: GS BS TẠ THÀNH VĂN PGS BS ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG (In lân thứ ba có sửa chữa bơ sung) NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC HÀ NỘI - 2022 CHỦ BIÊN GS BS TẠ THÀNH VĂN PGS BS ĐẶNG THỊ NGỌC DƯNG THAM GIA BIÊN SOẠN GS BS TẠ THÀNH VĂN PGS BS TRẦN HUY THỊNH PGS BS PHẠM THIỆN NGỌC PGS BS ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG TS BS TRẦN KHẢNH CHI TS BS NGUYỀN THỊ THANH HÀI TS BS NGUYỄN THỊ NGỌC LAN BSNT NGÔ THỊ THU HIỀN THU KÝ BIÊN SOẠN TS BS TRẦN KHÁNH CHI Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung LỜI MỞ ĐẦU Hóa sinh ngành khoa học nghiên cứu trình phản ứng hóa học diễn thể sống điều kiện bình thường bệnh lý mối tương tác qua lại với môi trường xung quanh Đây lĩnh vực khoa học giao thoa với nhiêu ngành khoa học khác Y học lâm sàng, Sinh lý học, Hóa học, Mơ phơi học, Dinh dưỡng Những hiêu biêt nhât lĩnh vực Hóa sinh góp phân quan trọng việc chăm sóc sức khỏe người đặc biệt lĩnh vực Y học lâm sàng, Dinh dưỡng Dược học Cuốn giáo trình Hóa sinh biên soạn lằn thứ vào năm 2007 lần tái với số chỉnh sửa, bổ sung kiến thức khoa học cập nhật Sách biên soạn dựa kinh nghiệm giảng dạy bậc đại học, sau đại học nghiên cứu khoa học kinh nghiệm lĩnh vực hóa sinh lâm sàng nhiều hệ thầy mơn Hóa sinh, Trường Đại học Y Hà Nội Cuốn sách bao gồm phần chính: i Câu tạo chuyên hỏa chât; ii Hóa sinh tề bào, mỏ quan Phần Cấu tạo chuyển hóa chất trình bày cấu tạo, tính chất vai trò chất sinh học thể sống, q trình chuyển hóa điều hịa chuyển hóa chất thể sống Những kiến thức khoa học tảng giúp người đọc hiểu phần theo sách chuyên ngành y học chức Phần Hóa sinh tế bào mơ quan trình bày q trình chuyển hóa chất xảy tế bào sống, mô quan điều kiện bình thường điều kiện bệnh lý để từ đưa ứng dụng Y học lâm sàng Trong chương, tác giả cố gắng lồng ghép thơng tin khoa học cập nhật Hóa sinh lâm sàng, Y sinh học phân tử tế bào nhằm tăng tính hấp dẫn logic nội dung khoa học sách Sách Hóa sinh Trường Đại học Y Hà Nội thâm định ban hành làm giáo trình dạy học thức Nhà trường Chúng tơi hy vọng giáo trình đáp ứng kiến thức cập nhật lĩnh vực Hóa sinh sinh viên Trường Đại học Y, nhu cầu tham khảo bạn đọc lĩnh vực khoa học Thay mặt tác giả, xin chân thành cảm ơn đông nghiệp dành thời gian biên soạn, đọc thảo góp ý chi tiết nội dung cách trình bày cho lân tái lân thứ nhât Lời cảm ơn dành cho cán Bộ mơn Hóa sinh Trường Đại học Y Hà Nội, Nhà xuất Y học giúp đỡ tác giả trình hồn thiện cn sách Thay mặt tác giả GS BS TẠ THÀNH VĂN Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung MỤC LỤC Lòi mở đầu Tạ Thành Văn Mục lục PHÀN I: CẤU TẠO VÀ CHUYỂN HÓA CHẤT Chương Enzym Phạm Thiện Ngọc 10 Cách gọi tên phân loại enzym 11 Một số đặc tính phân tử enzym 14 Cấu trúc chức coenzym 23 Cơ chế xúc tác cúa enzym 28 Động học enzym 31 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym 34 Chương Năng lượng sinh học Phạm Thiện Ngọc 44 Bản chất hô hấp tế bào 46 Sự phosphoryl-oxy hóa 58 Chu trình acid citric 60 Chương Hóa học carbohydrat Đại cương Trần Khánh Chi, Trần Huy Thịnh 67 67 Monosaccharid 68 Oligosaccharid 78 Polysaccharid 80 Glucid liên họp 85 Chương Chuyến hóa carbohydat Tiêu hóa hấp thu carbohydrat Trần Khánh Chi, 87 Đặng Thị Ngọc Dung 87 Sự thối hóa glucose tế bào mơ 89 Chuyển hóa monosaccharid khác 102 Con đường tân tạo glucose 104 Chuyển hóa carbohydrat 107 Điều hịa chuyển hóa carbohydrat 112 Một số bệnh lý rối loạn chuyển hóa 113 carbohydrat Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Chương Hóa học lipid Thành phần cấu tạo lipid Ngô Thị Thu Hiền, 118 Đặng Thị Ngọc Dung 118 124 Phân loại lipid Chương Chuyển hóa lipid vận chuyển lipid máu Đặng Thị Ngọc Dung 132 Thối hóa lipid tế bào 132 Tống họp lipid tế bào 147 Chuyển hóa cholesterol 155 Vận chuyên lipid máu 156 Chương Hóa học acid amỉn, protein hemoglobin Nguyễn Thị Ngọc Lan, Trần Huy Thịnh 159 Acid amin 160 Peptid 170 Protein 173 Hemoglobin myoglobin 180 Chương Chuyển hóa acid amin Thủy phân protein thành acid amin Ngô Thị Thu Hiền, 189 Tạ Thành Văn 189 Sự thối hóa acid amin 191 Tổng họp acid amin 201 Tống họp số chất có hoạt tính sinh học từ acid amin 202 Bệnh lý acid amin 204 Chương Chuyển hóa hemoglobin Sự thối hóa hemoglobin ý nghĩa lâm sàng Nguyễn Thị Ngọc Lan, Trần Huy Thịnh Tông hợp hemoglobin Chương 10 Sinh tống họp protein 207 207 215 Trần Huy Thịnh 219 Sinh tông họp protein tê bào nhân sơ 220 Sinh tống họp protein tế bào nhân thật 230 Sự hoàn thiện protein sau tổng họp 232 Điều hịa sinh tống họp protein 235 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Tạ Thành Văn Chương 11 Hóa học acid nucleic 240 Thành phần hóa học acid nucleic 240 Deoxyribonucleic acid (DNA) 245 Ribonucleic acid (RNA) 249 Chương 12 Chuyến hóa acid nucleic Tạ Thành Văn 252 Chuyển hóa nucleotid 252 Chuyển hóa acid nucleic 261 Phạm Thiện Ngọc Chương 13 Hóa sinh hormon 274 Phân loại hormon 278 Cơ chế tác dụng hormon 279 Tác dụng sinh lý hormon 289 Những hormon protein, polypeptid 291 Hormon dẫn xuất acid amin 298 Các hormon steroid 303 PHÀN II: HĨA SINH TẾ BÀO, MƠ VÀ QUAN 311 Chương 14 Hóa sinh màng tế bào Nguyễn Thị Thanh Hải 312 Thành phần cấu trúc màng tế bào Đặng Thị Ngọc Dung 313 Vận chuyên chât qua màng 320 Bệnh học màng tế bào 329 Chương 15 Trao đổi muối nước Nước thể Trần Khánh Chi, 333 Tạ Thành Văn 333 Các chất vô 336 Trao đổi muối nước 340 Điêu hịa trao đơi mi nước 343 Rối loạn nước - điện giải 344 Chương 16 Khí máu thăng bang acid base Trần Huy Thịnh 349 Sự vận chuyển khí 349 Sự thăng bang acid - base 352 Rôi loạn thăng băng acid - base 357 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Chương 17 Hóa sinh gan Sơ lược giải phẫu gan Phạm Thiện Ngọc 364 364 Thành phân hóa học nhu mơ gan Chức chuyển hóa glucid, lipid, protein gan 366 Chức tạo mật 370 Chức khử độc Một số xét nghiệm hóa sinh gan 372 Chương 18 Hóa sinh thận nước tiểu Thận Nước tiểu tính chất nước tiểu Chương 19 Hóa sinh máu Các chức sinh lý máu 367 376 Nguyễn Thị Ngọc Lan, Trần Huy Thịnh 383 383 393 Tạ Thành Văn 397 397 Tính chât lý hóa máu 398 Thành phân máu 399 Chương 20 Hóa sinh Đặc điểm thành phần hóa học chuyển hóa Cấu trúc vân Đặng Thị Ngọc Dung Nguyễn Thị Thanh Hải 415 415 416 Sự co vân 420 Sự co trơn Sự chuyển động tế bào khác 425 Một số bệnh lý chuyển hóa 427 Chương 21 Hóa sinh thần kinh Cấu tạo hóa học tổ chức thần kinh 426 Ngô Thị Thu Hiền, Tạ Thành Văn 431 432 Chun hóa chât mơ thân kinh 433 Sự dẫn truyền xung thần kinh 435 Các chât dần truyền thân kinh 439 Chương 22 Hóa sinh dịch sinh vật Dịch não tủy Trần Khánh Chi, 445 Phạm Thiện Ngọc 445 Dịch vị 448 Bạch huyết 450 Tài liệu tham khảo 451 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Phân I CẤU TẠO VÀ CHUN HĨA CHẤT Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Chương ENZYM MỤC TIÊU HỌC TẬP Trình bày cách gọi tên phân loại theo qc tê enzym, cho ví dụ loại Trình bày câu tạo, câu trúc phấn tử enzym Ke tên vai trò loại coenzym, chế hoạt động coenzym NAD+ FAD Trình bày chế hoạt động enzym, ỷ nghĩa số Km, phương trình Lineweaver-burk Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym Sự sống trình động, trình biến đổi chuyển hóa khơng ngừng chất diễn tế bào, mô sống Thực chất của trình biến đối, chuyển hóa phản ứng hóa học liên tiếp, phức tạp nhung diễn môi truờng đặc biệt: 2/3 nước, nhiệt độ 37°c, pH trung tính, áp suất ơn hịa Ngồi ra, phản ứng hóa học, biến đồi chuyển hóa chất diễn tế bào phải diễn nhanh chóng, mạnh mẽ đặc biệt kiếm sốt, điều hịa chặt chẽ phù họp với nhu cầu thể Đe làm điều này, tế bào sống sản sinh chất xúc tác sinh học đặc biệt gọi enzym Enzym có đầy đủ đặc tính chất xúc tác thơng thường: - Các enzym không bị tiêu hao sinh thêm trình phản ứng - Các enzym làm tăng tốc độ phản ứng mà không tạo phản ứng, không làm thay đổi số cân phản ứng, không làm thay đồi chiều phản ứng Tuy nhiên, ngồi tính chất nêu trên, enzym cịn có tính chất khác với tính chất chất xúc tác hóa học thơng thường: - Hau het enzym có chất protein (một số enzym có chất RNA) - Enzym có hiệu lực xúc tác lớn thường lớn nhiều so với chất xúc tác vô tồng họp Thông thường tăng tốc độ phản ứng enzym đến 106- 1011 lần, ví dụ enzym catalase (có mơ khác nhau, đặc biệt có nhiều gan) xúc tác phân hủy 40.000.000 phân tử H2O2 thành H2O O2 giây - Enzym có tính đặc hiệu chất phản ứng, moi enzym xúc tác phản ứng cho một nhóm chất loại phản ứng định - Hầu hết enzym hoạt động vùng nhiệt độ ơn hịa pH trung tính - Đặc biệt phản ứng mà enzym xúc tác tế bào kiểm sốt, điều hịa chặt chẽ thơng qua kiểm sốt hoạt tính enzym 10 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung - Có đầu tận sợi trục tiền synap - Ở neuron tiền synap có enzym cần thiết cho tổng họp chất dẫn truyền thần kinh - Kích thích điều kiện sinh lý giải phóng chất - Có chế kết thúc nhanh chóng tác dụng chúng synap - Tác động trực tiếp lên sợi đầu hậu synap Do đó, thuốc làm thay đối chuyến hóa chất dẫn truyền thần kinh ảnh hưởng in vivo đến dẫn truyền thần kinh Tất chất dẫn truyền thần kinh tổng họp dự trữ neuron tiền synap Chúng giải phóng có kích thích tế bào thần kinh Chúng truyền vào khe synap gắn vào receptor đặc biệt khớp nối sợi hậu synap để kích thích tế bào tiếp theo, gây nên đáp ứng nói Neu chất dẫn truyên thân kinh chât kích thích, gây nên khử cực màng neuron Neu chất dẫn truyền thần kinh chất ức chế, gắn vào receptor liên kết với kênh, gây nên thay đơi hình dạng protein receptor, làm cho kênh mở lồ, cho phép ion tích điện âm nhỏ, đặc biệt cr vào tế bào Điều làm tê bào khó khử cực chất ức chê dẫn truyên thân kinh làm suy yếu dập tắt tín hiệu truyền sang sợi hậu synap Hai chất ức chế dẫn truyền thần kinh hệ thống thần kinh trung ương glycin - chất có tác dụng chủ yếu dây thần kinh tủy sống thân não, Ỵaminobutyric acid (GABA) - chât tác động chủ yêu lên tât phân khác não Strychnin - alkaloid có độc tính cao vào thê găn vào receptor glycin hệ thống thần kinh trung ương, sử dụng với liều nhỏ đế kích thích hệ thơng thân kinh trung ương Nhiêu chât có tác dụng dược lý benzodiazepin barbiturat có khả găn vào receptor GABA hệ thống thần kinh trung ương 3.3 Sự tổng hợp, dự trữ giải phóng chất dẫn truyền thần kinh Các chất dẫn truyền thần kinh khơng phải peptid (nonpeptide) tổng họp bât kỳ phân tê bào thân kinh, bào tương gân nhân tê bào sợi trục thân kinh Phần lớn chât dẫn truyền thần kinh peptid acid amin, dẫn xuất acid amin chất chuyển hóa trung gian khác Các chất dẫn truyền thần kinh bảo quản túi nhỏ đầu tận sợi synap Khi xung điện truyền đến đầu tận sợi tiền synap, ion Ca2+ vào tê bào làm cho nông độ Ca2+ tê bào tăng lên Ca2+ găn vào túi nhở synap khởi đâu cho loạt kiện, làm cho xung điện chuyên thành kiện hóa học Người ta cho Ca2+ hoạt hóa protein kinase phụ thuộc Ca2+ calmodulin đê phosphoryl hóa protein có tên synapsin I - protein găn vào bê mặt màng túi nhỏ sợi tiên synap đê bảo vệ túi nhỏ khơng bị hịa màng khơng có tín hiệu thân kinh Sau phosphoryl hóa, protein tách khỏi màng túi nhỏ synap gắn vào màng sợi tiền synap giải phóng chất dẫn truyền thân kinh vào khe synap nhờ trình ngoại xuât bào (exocytosis) Synapsin I khử phosphoryl gắn lại túi nhỏ sau túi tiêp nhận thêm chất dẫn truyền thần kinh lại bắt đầu chu trình hoạt động Các chất dẫn truyền thần kinh giải phóng nhanh chóng qua khớp synap (rộng khoảng 20nm), đến gắn vào 438 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung receptor bề mặt sợi hậu synap, làm thay đơi hình dạng màng băt đâu q trình truyền bá xung điện tế bào hậu synap (Hình 21.5) Dân truyền xung động đến đầu tận synap Khừ cực đầu tận synap làm mở kênh ion, Ca2* vào tế bào Dòng Ca2+ phosphoryl hóa synapsỉn I giải Chát dẫn truyền thần phóng chất dẫn truyền kinh gắn vào receptor thần kinh màng hậu synap I Tùi synap gến màng^ IP Xung động \ Ca2+ Đóng mở kênh gây thay đổi điện màng hậu synap /Xung động Tế bào nhận xung động Đầu tận synap Hình 21.5 Cơ chế dẫn truyền xung động thần kinh synap hóa học 3.4 Sự kết thúc tín hiệu khớp synap Sự kết thúc tín hiệu khóp synap đuợc thực ba cách sau: chuyến hóa, tái hâp thu khuêch tán Các chât hóa học có thê đáp ứng đôi với đáp ứng nhanh thường thực hai chế CÁC CHÁT DÁN TRUYỀN THÀN KINH Cho đên naỵ người ta phát khoảng 40 chât dẫn truyên thần kinh, có tác dụng dẫn truyền xung động qua synap Các chất chia thành nhóm: nhóm chất phân tử nhỏ (thường dẫn xuất acid amin) nhóm phân tử lớn (các peptid thần kinh) 4.1 Các chất dẫn truyền thần kinh phân tử nhỏ Nhóm chất dần truyền thần kinh phân tử nhỏ gơm nhừng chất có tác dụng nhanh gây phân lớn đáp ứng câp hệ thông thân kinh truyên tín hiệu cảm giác tới não truyền tín hiệu vận động từ não đến Các chất tống hợp bào tương cúc tận cùng, hấp thu theo chế tích cực vào bọc chứa Mỗi loại nơron tổng họp giải phóng chất dẫn truyền có phân tử nhỏ gây tác động lên thụ thể hậu synap thời gian cực ngắn Phần lớn chất ảnh hưởng lên kênh ion, có vài chât tác động lên enzym Chuyển hóa: có cách - Khuếch tán khỏi khe synap vào dịch xung quanh Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 439 - Phân hủy khe synap tác dụng enzym - Vận chuyển tích cực trở lại cúc tận tái sử dụng Phân phác thảo sô đường hóa sinh tơng họp thối hóa chất dẫn truyền thần kinh từ nhóm tác động nhanh, đặc biệt acetylcholin, catecho lamin, serotonin GABA 4.1.1 Acetylcholin Acetylcholin tồng họp synap phản ứng ngưng tụ acetyl CoA cholin tác dụng enzym choỉỉn acetyltransferase' Cholỉn acetyltransferase CH3-C0 - SCoA+HO-CH2-CH2-N+(CH3)3 -> CH3-C0 - o - CH2 - CH2 - N+(CH3)3+ CoASH Cholin lấy chủ yếu từ thức ăn, phần từ tái hấp thu từ khóp thần kinh từ nguồn chuyến hóa khác Nguồn chuyền hóa chủ yếu acetyl CoA từ khử carboxyl oxy hóa pyruvat nhờ phức họp đa enzym pyruvat dehydrogenase Nhiên liêu chuyển hóa chủ yếu tế bào thần kinh glucose, đường chủ yêu đê sản xuât lượng chu trình acid tricarboxylic Acetyl CoA sử dụng cho tông họp acetylcholin Tê bào thân kinh không tông họp acetyl CoA từ acetat CoA tế bào khơng có enzym acetyl CoA synthetase Acetyl CoA tổng họp bên ty thể enzym cholỉn acetyltransferase có mặt bào tương tê bào thân kinh Cơ chê vận chuyên acetyl CoA qua màng ty thể tế bào tiền synap tương tự chế vận chuyển acetyl CoA qua màng tỵ thê loại tê bào khác Acetyl CoA giải phóng tương tác với thụ thê nicotinic-acetylcholin khu trú màng tê bào hậu synap Sau phát huy tác dụng truyên thông tin, acetylcholin màng hậu synap bị thủy phân enzym acetylcholinesterase thành acetat cholin: Acetylcholinesterase CH3-CO - o - CH2 - CH2 - N+(CH3)3 + H2O -> ch3 -CO - OH + HO-CH2-CH2-N+(CH3)3 Cholin thu nhận màng tiền synap sử dụng lại để tổng họp acetylcholin; acetat tái hâp thu vào máu chuyên hóa mơ khác chun hóa mô thân kinh 4.1.2 Các catecholamin Các catecho lamin epinephrin, norepinephrin dopamin (3,4 dihydroxyphenyl ethylamin) tông họp từ phenylalanin Có cách chủ yếu để kết thúc tác động chất dẫn truyền thần kinh loại catecholamin: methyl hóa nhóm OH catechol, khử amin oxy hóa nhánh chuỗi bên tái hấp thu vào neuron tiền synap Enzym catechol-Omethyltransferase tìm thấy bào tương tế bào, có tác dụng xúc tác vận chuyên nhóm methyl từ S-adenosylmethionin đên sơ nhóm OH Monoamin oxidase (MAO) xúc tác cho phản ứng khử amin oxy hóa amin thành aldehyd anion amoni Enzym có tác dụng lên amin bị khơng bị thay đối phản ứng enzym methyltransferase 440 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Một điều đáng ý enzym thối hóa khu trú bào tương tê bào thần kinh nên amin phải hấp thu từ synap vào bào tương tế bào trước thối hóa Ví dụ, đơi với dopamin, có protein vận chuyên chịu trách nhiệm tái hâp thu vào neuron tiên synap Một tác động cocain găn vào protein vận chuyên dopamin cản trở tái hâp thu dopamin, làm cho dopamin năm lại synap thời gian dài tiêp tục kích thích thụ thê neuron hậu synap 4.1.3 Serotonin (5-hydroxytryptamin) Serotonin chất dẫn truyền thần kinh đóng vai trị quan trọng số hoạt động não bộ, chế thông qua AMPc Ờ nồng độ thấp serotonin làm tăng kích thích hạch thần kinh, nồng độ cao gây ức chế cholinesterase Serotonin làm tăng tác dụng ete thc gây mê khác 5-hydroxy Tryptophan Tryptophan H í H ị c—c—NH, ĩ í H c=o I OH Serotonin H H Hình 21.6 Sơ đồ tổng hợp serotonin (5-hydroxytryptamin) Sự sinh tổng họp serotonin từ tryptophan gồm bước tương tự tông họp catecho lamin (Hình 21.2) Khác với catecho lamin, đường thối hóa chủ yêu khử amin oxy hóa enzym monoamine oxidase (MAO) Aldehyd oxy hóa thêm nhờ enzym aỉdehyd dehydrogenase đê thành 5-hydroxyindol-3acetat (Hình 21.3) Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Vàn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 441 Serotonin (5-HT) Qi.HaO Monoamine oxidase (MAO) Aldehyde dehydrogenase NHj H2O2 5*Hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) Hình 21.7 Sơ đồ thối hóa serotonin 4.1.4 ỵ-aminobutyríc acid (GABA) Ỵ-aminobutyric acid (GABA) tong họp thối hóa qua loạt phản ứng thường gọi nhánh chuyển hóa GABA (GABA shunt) Tổng họp GABA gơm phản ứng, đâu tiên a-cetoglutarat chu trình acid citric trao đôi amin nhờ enzym transaminase đê tạo thành glutamat, tiêp theo glutamat khử carboxyl nhờ enzym glutamate decarboxylase đê tạo thành GABA Hình 21.8 Sơ đồ GABA shunt Ngồi nguồn glutamat chu trình Krebs, GABA cịn hình thành từ đường chun hóa chung glutamat tê bào hình GABA chât dẫn truyền thần kinh loại ức chê glutamat chât dẫn truyền thần kinh loại kích thích Bình thường glutamat trữ túi nhỏ dạng glutamin Q trình biên đơi glutamat thành glutamin nhờ enzym glutamyl synthetase lượng từ ATP Khi có tín hiệu thân kinh kích thích, glutamin lại thủy phân enzym 442 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung glutaminase thành glutamat NH3 tăng cường kích thích dẫn truyền Khi thân kinh ức chế, glutamin biến thành glutamat, glutamat lại tiếp tục biến đối sơ đồ hình thành GABA túi tiên synap đê tham gia trình ức chê thân kinh Như vậy, glutamat coi chât trung gian q trình chun hóa GABA Sau phát huy tác dụng, GABA thối hóa thành succinat semialdehyd nhờ trao đồi amin với acid a-cetonic, giải phóng acid amin Succinat semialdehyd tạo thành bị oxy hóa thành acid succinic (succinat) Succinat tạo thành tiêp tục thối hóa chu trình acid citric (hình 21.8) 4.2 Các chất dẫn truyền thần kinh phân tử lớn (các peptid thần kinh) Các chất dẫn truyền thần kinh phân tử lớn có chất peptid cịn gọi peptid thân kinh (neuronpeptid) thường tông họp từ phân tử protein lớn hơn, sau thủy phân cắt đứt bớt chuỗi peptid đế tạo thành peptid có phân tử nhở Do đó, tơng họp chúng địi hởi cân có máy sinh tông họp protein sinh tống hợp protein khác, phải xảy phần thân tế bào thần kinh, không xảy sợi trục thần kinh Khác với tồng họp chất dẫn truyền thần kinh phân tử nhỏ, loại neuron có thê tơng họp vài peptid thân kinh Các chất thường tác dụng chậm, kéo dài Các peptid thằn kinh thường có vai trò làm trung gian cho đáp ứng vê cảm giác đói, khát, tính dục, vui, bn, u thương, đau, khơ, Chuyển hóa: khơng tái hấp thu chất phân tử nhỏ mà khuếch tán xung quanh bị phá hủy enzym Một số peptid thần kinh thấy mô não là: chất p, endorphin, enkephalin, somatostatin, angiotensin I, angiotensin II, 4.2.1 Chất p Chat p (substance P) peptid có 11 acidamin, có cơng thức cấu tạo là: Arg-Pro-Lys-Pro-Glu-Glu-Phe-Phe-Gly-Leu-Met Chất p chất dẫn truyền thần kinh loại kích thích, có vai trị truyền cảm giác đau 4.2.2 Các endorphin Trong số peptid thần kinh đáng ý tiết thùy trước tuyến yên opioid peptid, chúng có tên chúng có tác dụng giống opiat hệ thông thân kinh trung ương Các chât bao gồm so endorphin, p-endorphin với 31 acid amin, có tác dụng giảm đau mạnh nhât p-endorphin có nghĩa morphin nội sinh (endo = endogenous = nội sinh, orphin = morphin), có tác dụng giảm đau gấp hàng trăm lần morphin p-endorphin dần xuât hormon p-lipotropin (P-LPH) thùy trước tuyên yên B-LPH có 91 acid amin tiền chất P-endorphin (đoạn peptid từ acid amin 61 đến acid amin 91) Các chất gắn vào opiate receptor não thể tác dụng giảm đau mạnh có kích thích đau Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Vàn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 443 4.2.3 Các enkephalin Enkephalin pentapeptid, gồm hai chất Một Enkephalin có đầu tận N Met gợi methinin-enkephalin enkephalin có đâu tận N Leu gọi Leuenkephalin Công thức hai enkephalin là: Tyr-Gly-Gly-Phe-Met (Methionin-enkephalin) Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu (Leucin-enkephalin) Enkephalin có tác dụng giảm đau kiêu opioid 4.2.4 Somatostatin Somatostatin peptid tiết vùng hypothalamus, có 14 gốc acid amin với cầu nối disulfur Cys vị trí số 14 Chức somatostatin ức chế tiết hormone tăng trưởng (GH) 4.2.5 Angiotensin I Angiotensin II Angiotensin I II oligopeptid có cơng thức cấu tạo là: - Angiotesin I gồm 10 acid amin: Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu - Angiotensin II Angiotensin I thủy phân acid amin: Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro -Phe Chức Angiotensin co mạch, tăng huyêt áp giải phóng aldosteron từ vỏ thượng thận Sau tổng họp, peptid thần kinh theo sợi trục thằn kinh xuống vùng sợi tiên synap Có hai chế vận chuyển peptid thần kinh xuống sợi trục: vận chuyển chất dẫn truyền thần kinh peptid với tốc độ nhanh khoảng 400 mm/ngày vận chuyến với tôc độ chậm khoảng từ đên mm/ngày Vì loại sợi trục có độ dài rât khác từ mm đến m nên thời gian vận chuyến chất dẫn truyền thần kinh peptid có the kéo dài từ 150 miligiây đến 200 ngày CÂU HƠI ỒN TẬP Trình bày đặc điểm cấu tạo chuyển hóa chất mơ thần kinh Trình bày chế dẫn truyền xung thần kinh sợi trục synap Trình bày chế hoạt hóa ức chế chất dẫn truyền thần kinh Trình bày chuyển hóa chất dẫn truyền thằn kinh phân tử nhỏ Trình bày cấu tạo chức số chất dẫn truyền thần kinh phân tử lớn 444 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung Chương 22 HÓA SINH DỊCH SINH VẬT MỤC TIÊU HỌC TẬP Trình bày thành phần hóa học dịch não tuỷ Trình bày thành phân hóa học dịch vị Trình bày thành phân hóa học dịch bạch huyêt Dịch sinh vật dịch chứa khoang tự nhiên thể dịch não tủy, dịch vị, dịch khớp đóng vai trị quan trọng trao đổi chất, bảo vệ bôi trơn Việc phân tích dịch sinh vật giúp có nhìn sâu sắc q trình góp phân tích tụ chât lỏng khoang thê cung câp thơng tin chân đốn đê khảo sát trình sinh lý bệnh Trong số trường hợp, phân tích dịch sinh vật phương pháp chẩn đốn thay rẻ khơng phần hiệu so với thăm dị chẩn đốn hình ảnh DỊCH NÃO TỦY Dịch não tủy chứa khoang não thất, tủy sống khoang nhện Dịch não tủy tạo thành từ đám rối mạch mạc nhờ trình siêu lọc huyết tương Mỗi ngày, lượng dịch não tuỷ hình thành khoảng 500ml đồi liên tục 3-4 Dịch não tủy có vai trị cung cấp chất dinh dưỡng cho tố chức thần kinh loại bỏ chất cặn bã trình chuyển hóa mơ thần kinh Ngồi ra, cịn có vai trò làm lớp đệm bảo vệ não trước sang chấn học tác nhân gây hại khác 1.1 Tính chất vật lý não tuỷ - Lượng dịch não tủy bình thường người trưởng thành khoảng 150ml, trẻ em khoảng 100ml trẻ sơ sinh khoảng 30-60ml - Dịch não tủy suốt, không màu, tỷ trọng 1,003-1,008 - Áp lực dịch não tuỷ sống lưng khoảng 60-150 mm H2O (40-90 mm H2O trẻ em) tư thê nằm, tăng lên 200-250 mm H2O tư thê Tăng áp lực dịch não tủy gặp viêm màng não hay khối u nội sọ Giảm áp lực gặp trường hợp khôi u chèn ép vào tủy sông Khi chọc dịch não tủy, không rút 10-12ml người lớn 3-5ml trẻ em tránh làm thay đổi áp lực dịch não tủy cách đột ngột - Một số bất thường xuất số trường họp bệnh lý làm thay đơi màu sắc, tính chât vật lý dịch não tủy Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 445 + Dịch não tủy có máu: gặp trường họp chọc phải mạch máu, để lắng ly tâm, dịch nối phía suốt Dịch có máu gặp trường họp xuất huyết não, màng não hay sau phẫu thuật thằn kinh Khi dịch có màu sắc đồng khơng hình thành cục máu đơng + Dịch tủy có màu vàng: gặp trường hợp xuất huyết não - màng não cũ, hemoglobin bị thối hóa tạo thành bilirubin tạo màu vàng dịch Ngoài dịch não tủy có màu vàng cịn gặp trường họp vàng da ứ mật vàng da sơ sinh bilirubin tự liên họp qua đươc hàng rào máu não đế vào dịch não tủy Trong viêm não màng lao, dịch tủy có màu vàng chanh + Dịch não tủy đục: thường gặp trường họp viêm màng não mủ 1.2 Thành phần hóa học 1.2.1 Protein Khoảng 80% protein dịch não tuỷ có nguồn gốc huyết tương, chúng khuếch tán qua hàng rào máu não Phần lại tồng họp tuỷ Protein dịch não tủy chủ yếu albumin, lượng nhỏ globulin Ớ người trưởng thành, nồng độ protein toàn phần dịch não tuỷ 0,15-0,45 g/1 Nồng độ protein tăng lên bốn nhóm ngun nhân: - Tăng tính thẩm thấu hàng rào máu não Gặp trường họp viêm - Giảm dòng chảy nước não tuỷ Gặp tăc khôi u áp xe tuỳ - Phản ứng thể, hậu tăng tồng hợp globulin miễn dịch - Sự phá huỷ hệ thống trung ương thần kinh, tách rời protein tế bào não vào nước não tuỷ * Những trường họp bệnh lý gây tăng protein toàn phân dịch não tuỷ - Nhiễm trùng + Viêm màng não nhiễm khuân + Viêm màng não lao + Viêm màng não nấm + Viêm màng não virus + Viêm não virus + Nhiễm ký sinh trùng + Áp xe não - Bệnh ác tính + u hệ thơng thân kinh trung ương + Thâm nhiễm màng não 446 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung - Giảm dòng chảy nước não tuỷ + u tuỷ + Não úng thuỷ - Những nguyên nhân khác + Hội chứng Guillain- Barré (viêm đa rễ thần kinh) + Neurosarcoidosis + Đái tháo đường + Chấn thương Một số protein quan trọng dịch não tuỷ Protein Pre-albumin Albumin a1 - globulin a2 - globulin p1 - globulin 02 - globulin Y - globulin Tỷ lệ % 5,0 60 5,5 10,0 5,5 80 * CRP Là protein tồng họp gan Sự tồng họp tăng cytokin, tách rời từ đại thực bào trình viêm nhiễm CRP không tống họp tế bào viêm nhiễm Nồng độ CRP tăng lên 600mg/L trường họp viêm não nhiễm trùng * D- neopterin «2 - miroglobulin - D- neopterin sản phẩm oxy hóa D-7,8-dihydropterin đại thực bào Nông độ D- neopterin tăng : Nhiễm trùng, nhiễm nâm kêt họp với đáp ứng miễn dịch tế bào, nhiễm vi khuẩn - a2 - miroglobulin tăng thường kêt họp với có mặt bạch câu lympho hoạt hóa hệ thần kinh trung ương, tăng tạo thành chúng Xác định nơng độ a2 - miroglobulin có thê phát sớm di lymphoma tiên triên leucemia đến hệ thống thần kinh * Enzym: có nguồn gốc huyết thanh, tế bào cấu tạo hệ thống thần kinh tế bào khối u viêm Các enzym đặc trưng cho mức độ tốn thương tế bào não: Enolase, isoenzym creatinin kinase BB, isoenzym LDH Hoạt độ enzym tăng lên viêm màng não nhiễm khuấn, khối u ác tính phối vú 1.1.2 Glucose Nồng độ glucose dịch não tuỷ thắt lưng người bình thường 60 - 80% huyết Dịch não tuỷ gần não thất có nồng độ gần huyết Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Vàn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 447 - Nồng độ glucose dịch tuỷ tăng bệnh lý: đái tháo đường đặc biệt hôn mê đái tháo đường, viêm não, động kinh, u não, xuất huyết não, tăng huyết áp - Nồng độ giảm trong: viêm màng nào, nhiễm khuẩn( mô cầu, phế cầu, liên cầu, lao) 1.1.3 Lactat - Nồng độ lactat dịch não tuỷ thắt lưng người bình thường l,l-2,4mmol/L - Nồng độ tăng lên > 3,5mmol/L gặp viêm màng não nhiễm khuấn - Nồng độ tăng lên khoảng 2,4mmol/L - 3,5mmol/L gặp viêm màng não virus 1.1.4 Lactate dehydrogenase (LDH) Xác định hoạt độ LDH nhạy lactat 1.1.5 Các chất vô CO’ - cr dịch não tuỷ cao huyết (120- 130 mEq/L) Nồng độ giảm viêm màng não, viêm não, viêm tuỹ xám bệnh khác hệ thần kinh trung ương Nồng độ giảm mạnh viêm màng não lao - Ca2+ có nồng độ ổn định, khoảng 2,43 ± 0,05 mEq/L Nồng độ tăng viêm màng não mủ lao, chấn thương sọ não, xuất huyết não Nơng độ giảm co giật, cịi xương - Mg2+ cao huyết (2,4 ±0,14 mEq/L) - HCCh': 24- 30mEq/L DỊCH VỊ Là hỗn họp chất tiết tế bào tuyến tiết dày Cơ chế tiết dịch vị mở đầu chế thần kinh phản xạ chế tiết nước bọt Quá trình tiết dịch vị phụ thuộc vào hormon gastrin, secretin, cholecystokinin Một số chất khác cafein, histamin có tác dụng kích thích tiết dịch vị Ngồi ra, số lượng, tính chất thức ăn ảnh hưởng đến trình tiết dịch vị Trong tế bào tuyên dày, tê bào tiêt pepsinogen, tê bào viên vùng thân đáy tiết HC1, tế bào biểu mô tuyến vùng tâm vị tiết dịch vị kiềm, clorua bicarbonat, mucin 2.1 Tính chất dịch vị - Lượng dịch vị tiết trung bình 2-3L/24h -Tỷtrọng: 1,001-1,610 - Màu sắc: suốt, có màu sáng, vàng nhạt - pH: 1- 448 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 2.2 Thành phần dịch vị Dịch vị chứa 97-99% nước, lại mucin, enzym tiêu hóa mi vơ 2.2.1 HCI HCl tế bào viền tiết định pH dịch vị, tồn dạng tự dạng kết họp với protein (chủ yếu với mucin) HCl tống họp từ nguồn H+ sinh từ phân ly H2CO3, CT từ NaCl máu H+ vận chuyển lòng dày chế vận chuyển tích cực Sự tiết HCl chịu ảnh hưởng hormon dày-ruột, gastrin có tác dụng kích thích; secretin, cholecystokinin, pancreozymin có tác dụng ức chế Nồng độ HC1 thay đối theo tình trạng bệnh lý dày: viêm loét dày, hành tá tràng, đa toan, cường toan, cường dây thằn kinh X Độ acid dày định lượng theo phương pháp chuẩn độ kết tống lượng HCl tự do, HCl kết họp acid yếu khác Nồng độ HC140mEq/L 2.2.2 Các enzym thuỷ phân protein - Pepsin Được tê bào tiêt dạng tiên chât pepsinogen, pepsinogen hoạt hóa thành pepsin tác dụng HCl tự hoạt hóa cách cắt 42 acid amin Trung bình 1L dịch vị có lg pepsin, pepsin thuỷ phân protein thành peptid Một phân pepsinogen hấp thu vào máu tiết nước tiểu dạng uropepsinogen - Cathepsin Hoạt động thích họp pH 3,9 nên enzym quan trọng trường họp độ acid dày yếu (trẻ bú mẹ) - Rennin Là enzym làm đồng vón sữa, biến casein thành paracasein khơng hồ tan, có tác dụng khơng đế sữa qua dày nhanh tạo điều kiện cho pepsin tác dụng Có chủ yếu trẻ em, người lớn khơng có, ngun nhân làm đơng vón sữa người lớn pepsin 2.2.3 Lipase Trong dịch vị có lượng ít, vai trị thuỷ phân lipid song khơng phải vai trị 2.2.4 Mucin (mucoprotein) Được tê bào nhây vùng tâm vị môn vị tiết Thành phân chủ yêu glycoprotein, có tác dụng bảo vệ niêm mạc dày, vitamin tan nước Bl, BI2, c, tránh tác động HC1 pepsin, giúp hâp thu sắt BI2 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 449 2.2.5 Các thành phần khác Dịch vị chứa muôi vô cơ, ion Na+, Ca2+, K+, Mg2+, cr, ure, sô acid amin, creatinin acid uric Trong truờng họp bệnh lý xuất chất lạ acid lactic, acid butyric hẹp môn vị gây ứ đọng; sắc tố mật dịch ruột trào lên, máu tươi máu đen chảy máu dày BẠCH HUYÉT - Được tạo từ huyết tương nhờ trình lọc qua thành mạch - Dịch bạch huyết bao gồm dịch hệ bạch mạch, dịch kẽ, dịch ngoại bào Do thành phần khác tuỳ theo nguồn gốc sinh - Thành phần dịch bạch huyết: + Glucose tương tự huyết tương + Các chất điện giải: Na+, Ca2+, K+, Mg2+, cr có khác huyết tương + Nồng độ protein dịch bạch huyết thấp huyết tương, khác tuỳ nguồn gốc Ví dụ: nồng độ dịch bạch huyết lấy chân 2-3g%, ruột 4-6g%, gan 6-8% + Lipid: chủ yếu lipid trung tính Sau ăn uống, nồng độ lipid dịch bạch huyết ruột, ống ngực tăng cao, làm cho có màu đục sữa CÂU HỊI ƠN TẬP Trình bày thành phần hóa học dịch não tuỷ Trình bày thành phần hóa học dịch vị Trình bày thành phân hóa học dịch bạch huyêt 450 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Ván, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung TÀI LIỆU THAM KHẢO • Trần Thị Ân, Nguyễn Hữu Chấn, Lê Đức Trình, Nguyễn Bàng, Nguyễn Hồng Quế, Hồng Thị Bích Ngọc, Nguyễn Thị Hà: Bài giảng hóa sinh học, /V7?d xuất Yhọc, Hà Nội 1985 Nguyễn Hữu Chấn, Nguyễn Thị Hà, Nguyễn Nghiêm Luật, Hồng Thị Bích Ngọc Vũ Thị Phương: hóa sinh Nhà xuất Y học, Hà Nội 2001 Nguyễn Nghiêm Luật, Nguyễn Thị Hà, Hoàng Thị Bích, Phạm Thiện Ngọc, Tạ Thành Văn, Đặng Thị Ngọc Dung: hóa sinh Nhà xuất Y học, Ha Nội 2011 Donald Voet and Judith G Voet: Biochemistry Second edition, New York 1995 Harvey Lodish, Arnold Berk, s Lawrence Zipursky, Paul Matsudaira, David Baltimore, and James Darnell: Molecular Cell Biology 4th edition, New York 2000 Terence A Brown: Genomes 2nd edition, Oxford 2002 Devlin TM: Textbook of biochemistry with clinical correlations, 7nd edition, Wiley-Liss, a John Wiley & sons, New York 2010 Donald Voet and Judith G Voet: Biochemistry, 4nd edition, John Wiley & sons, New York 2010 Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM: Principles of Biochemistry, 6nd edition, Worth publishers, New York 2013 10 Lodish H, Berk A, Zipursky s L, Matsudaira p, Baltimore D and Darnell J Molecular cell biology, wHFreeman and company, 8th edition New York 2016 11 Boyle, J Lehninger principles of biochemistry (4th ed.): nelson, d., and cox, m Biochem Mol Biol Educ 33, 74-75 (2005) 12 Guo, z., peng, H., kang, J & sun, D cell-penetrating peptides: possible transduction mechanisms and therapeutic applications (review), biomed reports 528-534 (2016) doi:10.3892/br.2016.639 Hóa sinh - Chủ biên: GS BS Tạ Thành Văn, PGS BS Đặng Thị Ngọc Dung 451 NHÀ XUÁTBẢN YHỌC Địa chỉ: số 352 Đội cấn - Ba Đình - Hà Nội Email: xuatbanyhoc@fpt.vn Số điện thoại: 024.37625934 - Fax: 024.37625923 HOÁ SINH (Sách đào tạo bác sĩ y khoa) Chịu trách nhiệm xuất TONG GIẤM ĐÓC CHU HÙNG CƯỜNG Chịu trách nhiệm nội dung BSCKI NGUYỄN TIÉN DŨNG Biên tập: Sửa in: Trình bày bìa: Kt vi tính: BS Nguyễn Tiến Dũng Nguyễn Tiến Dũng Nguyệt Thu Bùi Huệ Chi Xuất phẩm đăng tải website: xuatbanyhoc.vn Công ty TNHH Một thành viên Nhà xuất Y học Địa chỉ: 352 Đội cấn - Ba Đình - Hà Nội Định dạng tệp tin: PDF So xác nhận đáng ký xuất bản: 4513-2022/CXBIPH/3-228/YH Quyết định xuất số: 61/QĐ-XBYH ngày 08 tháng 12 nám 2022 Nộp lưu chiểu năm 2022 Mã số sách tiêu chuẩn quốc tế - ISBN: 978-604-66-5891-7