Hóa Sinh Dược - Chương 4 - Chuyển Hóa Glucid

Hóa Sinh Dược là giáo án bài giảng, giúp bạn có thể tự học môn Hóa Sinh Dược tốt nhất Hóa Sinh Dược là giáo án bài giảng, giúp bạn có thể tự học môn Hóa Sinh Dược tốt nhất

Chuyên hóa các monosaccarid khác

»Sự chuyên hóa glucose ở một số trạng thái

‹»Liên quan chuyễn hóa của glucose

Vận chuyền glucose qua màng tế bào

Điều hòa chuyền hóa glucose và glycogen

+» Rối loạn chuyên hóa glucid

là một trong những quá trình chuyên hóa quan

trọng trong cơ thê sông

= cung cấp năng lượng

= cung cấp nhiều sản phẩm chuyên hóa trung gian

quan trọng

lipid, acid amin va acid nucleic

s*trong cơ thê người và động vật cao cap, glucid

tôn tại ở 3 dạng:

= dang dv trv la glycogen (ở gan và cơ)

dich cua co’ the © : ;

= dạng tham gia câu tạo trong tô chức cơ thê

+» liên quan chặt chẽ với các quá trình chuyên hóa

= dạng vận chuyên là glucose tự do trong máu và các

4

= Cellulose (rau và quả)

= [Isaccarid (saccarose-mia đường; lactose-

đường sữa; maltose-mạch nha)

= Monosaccarid (glucose-nho; fructose-trai cay;

Dextrin + nHạO ————> +D-glucose

Maltose + HạO ——> 2D-glucose

ends

„ Sự tiêu hóa và hp thu «i~6)-

glucid: quá trìnhthủy ="

Sucrose +H ,O ——>+ D-fructose + D-glucose Amylose core with exposed 1— 4 bonds

sucrase for further amylase attack

Starch Lactose Sucrose Salivary

ao Ngoai sinh sar ` BS =6 ee

= Sv (tiêu hóa va hap es

fhu glucid

M Nguồn glucose cua co’ thé

Stomach a-Dextrins Pancreas

Tri- and oligosaccharides Maltose, lsomaltose

Lactase -— Glucose

Galactose Lactose

‘|

; Colon Feces

- Hắp thu glucid: Tất cả monosaccaride đều

được hập thụ hoàn toàn ở ruột non

được hâp thụ theo cơ ;

chê vận chuyên tích ) Gl Na'— sa

cực phụ thuộc Na+ rớ

- Frucfose được hấp Galaclose

thụ theo cơ chê

khuêch tan dé dang

(Facilitated diffusion)

« Pentose được hap thu Fructose

theo co’ ché khuech

tan don gian (simple

Small intestine

1 Enzymes on the luminal epithelial cell

surface of the small intestine epithelial cells , =—- digest disaccharides

transport with Na* 3) The absorbed monosaccharides

leave the epithelial

cells by facilitated diffusion and enter the blood The bloodstream distributes the nutrients throughout the body

4

High dietary NaCl Na* Glucose — membrane

Basolateral membrane

= glycogen cua gan

= ngu6n carbohydrate nhé là galactose, mannose

va pentose cé kha nang chuyén thanh glucose

= thanh phan khéng phai carbohydrate có khả

nang tao glucose:

° acid amine

° lipid, cac acid béo (phan glycerol)

2 THOAI HOA GLUCOSE

=

s»Glucose đi vào con đường thoái hóa khi nó

ở dạng glucose-6-phosphate

ss Từ glucose-6-phosphate đi theo các con

đường thoái hóa:

= Con đường đường phan (glycolysis)

= Con đường hexose monophosphate (chu trình pentose phosphate)

= Con đường Uronic acid

ves CH2 CHạO) CHạO CH20

doo Sy, 008 — ATP ADP COOH on ATP ADP “oot®) °°

Pyruvate Phosphoenolpyruvate 2-Phosphoglycerate 3-Phosphoglycerate Bisphosphoglycerate

°KH Ho 73?

cleavage of 6-carbon sugar © H OH

phosphate to two 3-carbon Zˆ Ma độ

sugar phosphates aldolase

(b) Payoff phase

Oxidative conversion of

glyceraldehyde 3-phosphate

to pyruvate and the coupled

formation of ATP and NADH

C=O ~ triose phosphate HCOH

ƒcon đường đường phân (Glycolysis)

(6) Oxy hóa va phosphoryl hoa

CH;OPO4 - 1,3-Bisphosphoglycerate

Ỷ hypoxic or

anaerobic

2 Pyruvate =>

aerobic conditions

Outer mitochondrial membrane (permeable to metabolites)

CO; Intermembrane space

Molecular Cell Biology, Sixth Edition

© 2008 W.H Freeman and Company

Citrate Oxaloacetate Isocitrate

Citric acid cycle

ENERGY INVESTMENT PHASE

1

2 ADP | 2 ATP

2 triose phosphates

ENERGY GENERATION PHASE

ƒcon đường đường phân (Glycolysis)

s* Năng lượng tạo ra

2NADH 6 Oxydative decarboxylation 2NADH 6

H—C=O <~—~~~- Glucose

| H—C—OH

»Con đường oxi hóa glucose thay thé

s»Xảy ra trong tê bào chat

$»Gồm 2 phase: oxi hóa và không oxi hóa

Tạo NADPH cung cấp tổng hợp acid béo

‹»Tạo pentose phosphate cho tổng hợp

nucleotide > DNA va ARN

18

Oxidative damage to NADP*

lipids, proteins, DNA

Glucose-6-phosphate Glucose-6-phosphate Glucose-6-phosphate

Ce NAOP* + H,0 ° NADP* + H,O Cs NADP* + H;O IERRSEEEI NADPH + H* NADPH + H* NADPH + H*

Xylulose-5-phosphate

6 “T5

NADP* NADP

Glucose-6-phosphate Glucose-6-phosphate Glucose-6-phosphate

Ce NADP” + H;O + Ce NADP” + H;O + Ce NADP” + H;O +

NADPH + H* NADPH + Ht NADPH + H*

6-Phosphogluconate 6-Phosphogluconate 6-Phosphogluconate

NADPH + H* NADPH + H* NADPH + H*

CO, CO, CO,

Saas Ribulose-5-phosphate — — — — Ribulose-5-phosphate — — — Ribulose-5-phosphate — — —- — — — —

Cs z

` Cs ols QC; od be

Xylulose-5-phosphate Ribose-5-phosphate Xylulose-5-phosphate

H-C-OH Mg" H~C~OH Mg”", MnÊ, H~C~0H

i er Gat A 1 or Ca’ 1 HO~C=hN ò tO=e-n ° No=e-n H-C—OH H-C—OH H-C—OH

wget | [seme] eco | em] eo

Enediol form Efnễng roi 3-Keto 6-phosphogluconate

Enediol form Ribulose-5-phosphate 3-Keto 6-phosphogluconate

22

Glucose aes 6-phosphate

6-Phospho- HOH glucono-6-lactone

a Con duong hexose monophosphate

CH ,0PO037 NADPt

a Con duong hexose monophosphate

“A

26

3-phosphate 6-phosphate

Fructose 6-phosphate 6-phosphate

3-phosphate 4-phosphate 6-phosphate

Stage 2: Ribulose-5-P converted to ribose-5-P and other 5C sugars

Stage 3: 3 5C sugars converted to 2 6C sugars + 1 3C sugar

Stage 4: Production

of G6P from 3C and 6C sugars and repeat

of cycle

28

Ww Fatty acid synthesis

2 NADPH «Ef~ ~=> Glutathione reduction

““"& Other reactions such

CO; as detoxification

Ribulose 5-phosphate

‡

Xylulose 5-phosphate

Glycolysis The pentose phosphate pathway

PHASE | | (NADPH co, — 2 NADPH 6PG 6PG RuSP |

(a) Nucleotide synthesis

When the primary need is for nucleotide biosynthesis, the primary

product is ribose-5-phosphate

ABBREVIATIONS G6P = glucose-6-phosphate

6PG = 6-phosphogluconate

R5P = ribose-5-phosphate Ru5P = ribulose-5-phosphate

GAP = glyceraldehyde-3-phosphate

F6P = fructose-6-phosphate DHAP = dihydroxyacetone phosphate

(b) NADPH synthesis cycle

When the primary need is for

reducing power (NADPH), fructose |

with the reaction products being oxidized

different modes of operation to meet varying metabolic needs

29

Con đường uronic acid

“Con du@ng oxy hda glucose, xay ra & gan

s» Không tạo ra năng lượng

s» Chức năng chính là tao ra D-glucuronic acid

c=o ‘ c=o ‘ A HO-C—H ` A HO—C—H

HO-C-H 1 HO-C-H I HO—-C-H i H—C———

i

L-Xylulose 3-Keto-L-gulonate L-Gulonate °

D-Glucuronate NADPH +H" x Oxalate HạO

©;

2-Keto-L-gulonolactone

Block in Pentosuria D-Xylulose 1-phosphate |

Pentose phosphate pathway

L-Dehydroascorbate

30

H-*€~OH H+*c_-o~® H-*C~O—UDPI H-*C~O—UDP

H—-G—OH H—C—OH | H-c-on | H- ' OH

Hot ở <> HO — T H tự HO— on H bo HO — c- H O°

6-phosphate 1-phosphate glucose (UDPGIc) glucuronate

CH,OH co, HO—C—H +Ht NAD+ HO—C—H NADP? +Ht H-C—OH

=o x c=0 x A HOR À A HO or é

BAe On HGH GOH NHẬT TÊN

HO-C-H HO-¢-H HO—C—H H0

*CH;OH *CH;OH *CH;OH ẹ -oO

L-Xylulose 3-Keto-L-gulonate L-Gulonate O

NADP* Block in primates /

Glycolaldehyde and guinea pigs Block inhumans im

2-Keto-L-gulonolactone Block in

Pentosuria D-Xylulose 1-phosphate

*CH;OH *CH,OH oO oO

NADH | II lÍ

fae a Hee D-Xylulose ho-G 4 Đo òs

ADP D-Xylulose 5-phosphate

Pentose phosphate pathway

L-Ascorbate L-Dehydroascorbate

31

fHhoái hoa glycogen (glycogenolysis)

(1) phosphorylase thủy phân liên kết œ-1,4

by one residue (glucose),

linkage

thue

Glycogen

glycogen phosphorylase

@ & © @ @

Glucose 1-phosphate molecules

transferase activity of

debranching

enzyme

0000000000-

(al6) glucosidase activity of debranching enzyme

O-O-O-O-OO-O-OO

Unbranched (a1—4) polymer;

substrate for further phosphorylase action

a(1— 4) (a) A glycogen chain following

activity by phosphorylase, which cleaves off glucose residues to within four residues of the branch point

Glycogen chain after action

of phosphorylase Debranching enzyme:

transferase activity

(b) The glycogen chain following transferase activity

by the debranching enzyme

The three remaining glucose residues with œ(1—> 4) linkage have been transferred to a nearby

Debranching nonreducing end

H,O enzyme:

œ(1—> 6)-glucosidase activity

continued action of phosphorylase glucose units of the newly

elongated branch, beginning the debranching process again The new cleavage points are indicated by wedges

Thoai hoa glycogen

(3) phosphoglucomutase chuyén glucose-1-

phosphat thanh glucose-6-phosphat

Glucose Glucose Glucose

1-phosphate © : O;PO —~Ser 1,6-bisphosphate HO~ Ser 6-phosphate * 0,PO7 Ser

HạCOH HạCOPOŸ HạCOPO2

Citric acid cycle

Pyruvate Glucogenic Glycerol 3-Phospho-

amino glycerate acids i Lactate Triacyl- CO;

glycerols fixation

34

Liver

Kidney

Ki ceney medulla

cortex

Erythrocytes Testes

Synthesis and use of glucose in the human body Liver and

kidney cortex are the primary gluconeogenic tissues Brain, skeletal muscle, kidney medulla, erythrocytes, and testes use glucose as their sole or primary energy source, but they lack the enzymatic machinery 4

Fructose-1,6-bisphosphate

Glyceraldehyde-3-P €——>» DHAP <—— Glycerol-3-P <—— Glycerol

==Alanine AAT or LDH

Succinyl CoA 2

35

oxaloacetate (2) phosphoenolpyruvate

36

Glycogen (1-4 and 1-36 glucosyl units),

Glucose-6-phosphate —— Io glycolysis and pentose

«*Hinh thanh glycogen tu glucose

“Kay ra ở gan và cơ

Bs

appear as electron-dense particles, often in aggregates or rosettes associated

with tubules of the smooth endoplasmic reticulum Five mitochondria are also

evident in this micrograph

Source: BCC Microimaging Reproduced with permission

37

œ1—›6 link; branch point

in amylopectin and glycogen

‹okinas:

ADP Glucose- 6-P

| Phosp

CH,OH

H OH

H Oo O Oo O INN.OH H | | | |

—=P=Ð O—P—O—P—O—P—O

ll Il | AS Il

H OH oO 0 O Glucose-1-P UTP Urid

DP-Glc

AG*'~0 PP, TT we 2P CH,OH H,O

(1) Glucose được phosphoryl héa boi

Glucokinase (hay hexokinase)

_ Glucokinase - _ Hexokinase _

ADP

(2) Glucose-6-phosphate —› glucose-1-

phosphate bởi phosphoglucomutase

Phosphogluco-

39

s* (3) Glucose-1-P phản ứng với uridine triphosphate

(UTP) hinh thanh uridine diphosphate glucose

(UDP-GIc) bởi UDP-Glc pyrophosphorylase

+» (4) Glycogen synthase xúc tác hình thành liên kết glycosid

giữa C1 glucose cua UDP-Glc với C4 của nhóm glucose

cuôi cùng của glycogen primer (Glycogenin)

40

“» (5) Khi chudi c6é độ dài khoảng 11 nhóm glucose,

enzyme phan nhánh (Amylo-1,4—›1,6-

transglucosidase) hoạt động và chuyển một đoạn

khoảng 6 nhóm glucose đề hình thành liên kết

Branching is brought about by the action of

Each chain has

12 to 14 glucose residues

©G) glycogenin third tier

mum primer fourth tier outer tier

A

41

FIG V.3 Overview of fructose and galactose metabolism Fructose and galactose are

converted to intermediates of glucose metabolism

43

Glucose-6-phosphate <> Glucose-1-phosphate Glucose

FIGURE 20-6 Pathway of conversion of (A) galactose to glucose in the liver and (B) glucose to lactose in

the lactating mammary gland

5 SU CHUYEN HOA GLUCOSE O'

MOT SO TRANG THAI

44

CO, + H,O

hs Imported fuels Ll Exported fuels

Low Blood Glucose (between meals)

| B-oxidation

CO, + HO

Glycogen

| Glycogenolysis Triacylglycerols

B-oxidation Ketogenesis Ketone bodies

B-oxidation

CO, + H,O

Glycolysis Citric acid cycle

CO, + H„O

Starvation

Gluconeo- genesis Fatty acids

B-oxidation Ketogenesis

Pentose phosphate pathway

ỶỲ Triose Ribose —> RNA

phosphates phosphate DNA

2CO;

Cytosol Glycogen

Glycoproteins

Glycolipids Glucuronides Proteoglycans

GLUT1 Hồng câu, não

GLUT2 Gan, ruot, tuy

GLUT3 Té bao than kinh, bao thai

GLUT4 Cơ xương, cơ tim, mô mỡ

GLUTS Màng ruột, tinh dịch, cơ xương, mô mỡ

48

@ | Glucose transporters are

@ | Patches of the endosome enriched with @ | The smaller

glucose transporters bud off to become cœ vesicles fuse with a

small vesicles, ready to return to the larger endosome

surface when insulin levels rise again

Đ When insulin interacts with its receptor,

vesicles move to the surface and fuse with the plasma membrane, increasing the number of

; glucose transporters in the plasma membrane

Insulin © © When insulin level drops,

Insulin receptor glucose transporters are

; ® e removed from the plasma

Na*-glucose Glucose uniporter

{1 Carbohydrate-derived metabolites

citric acid cycle

Metabolic interactions among the major fuel-metabolizing organs The

major fuel metabolites imported and

exported by each organ are shown, along with the fuel stores and major energy pathways that take place in each organ

Lipid-derived metabolites are highlighted

in yellow; carbohydrate-derived metabolites are highlighted in blue

50

of glucagon L Stimulates Blood

M Bệnh tiêu đường tụy

s*Type 1 và Type 2

“Dac diém

= N6éng dé glucose trong mau tang

= Tang thé keton và acid béo tự do trong máu

= Mắt muối

= Tăng lượng nước tiểu, tăng ure

= Mô và tế bào đói năng lượng

Duct cells Acinar cells Endocrive portion secrete aqueous secrete digestive of pancreas NaHCO olution enzynves (islets of langerhans)

53

(secretes 4 tý ý hal VN and duct cells)

F cell (secretes pancreatic polypeptide)

Langerhans tụy không

có khả năng tiệt insulin

= do hệ thống miễn dịch

của cơ thê tự tạo kháng

thê tân công tê bào B

=_ Điều trị: bổ sung insulin

Bệnh tiêu đường tụy

s» Type 2: xảy ra ở người

lớn tuổi và đặc biệt có

thể trạng mập

=_Insulin được tiết ra

nhưng không duy trì

@ Pancreas o Primary defect

secretes ‘in diabetes insulin SN óc

® Glucoseenters /‘ 1M

e Ả

® via GLUT4 ° ƒ 'Á \ Plasma s [a \A

TS nữ

Hexokinase NM

© phosphorylates 7c =

glucose SY Z Vesicles containing

Ệ © GLUT4 fuse with

7 Lom plasma membrane

Pyruvate t tion provides fatty acids

ORO : as alternative fuel

55