Bài giảng chuyển hóa protid (phần 1)

Đại cương• Acid amin là đơn vị cấu tạo của protid  chuyển hóa phân tử protid = chuyển hóa các phân tử aa.. Sơ đồ mô tả sự chuyển hóa protidProtein/ khẩu phần ăn aa 250-300g/ngày Protein

CHUYỂN HÓA PROTID (P1)

ThS Nguyễn Kim Thạch

BM Hóa Sinh - Sinh Học Phân Tử Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch

E-mail: nguyenkimthach@pnt.edu.vn

Mục tiêu

1 Chuyển hoá protid = chuyển hoá acid amin

2 Quá trình khử amin OXH

3 Dạng vận chuyển NH3 trong cơ thể

4 Chu trình chuyển hoá Urê

5 Các aa cần thiết và không cần thiết

6 Nguồn gốc các khung carbon của các a.amin

7 Nguyên liệu tổng hợp một số sản phẩm sinh học đặc hiệu

Đại cương

• Acid amin là đơn vị cấu tạo của protid

 chuyển hóa phân tử protid = chuyển hóa các phân tử aa.

• Nguồn gốc của aa trong cơ thể:

a Nội sinh: do cơ thể tổng hợp

b Ngoại sinh: từ thức ăn

c Tổng hợp các chất khác : Heme, purine, pyrimidine,

melanin, các coenzyme và hoạt chất sinh học,…

Nhu cầu: 1 gr protein/kg /ngày

 Tổng hợp các loại protein (cấu trúc, chức năng, hoạt chất sinh

Sơ đồ mô tả sự chuyển hóa protid

Protein/ khẩu phần ăn

aa 250-300g/ngày Protein cơ thể

Sinh tổng hợp

các sp khác

3 trường hợp chuyển hóa aa

Trong quá trình tổng hợp và thủy phân bình thường của protein trong tế bào, aa không cần thiết cho phân tử protein mới  oxy hóa.

Chế độ ăn giàu protein  aa dư ngoài nhu cầu tổng hợp protein của cơ thể  thoái hóa

THOÁI HÓA ACID AMIN

Acid amin tự do

Protein ngoại sinh

Enzym

trong ống tiêu hoá (các enzym có vị trí hoạt động rất khác

dạ dày tiết gastrin

Ruột tiết

aminopeptidase

và dipeptidase

 aa tự do

Sơ đồ thoái hóa acid amin

1 PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN

 aa A +  ceto acid B  ceto acid A +  aa B

Transaminase

Đặc điểm của pứ chuyển amin

Các aa tham gia pứ chuyển amin mức độ khác, mạnh

nhất là glutamat và aspartat , khó hơn: lysin, threonin,

prolin, hydroxyprolin

Nhóm amin của các aa thường được chuyển đến 

-cetoglutarat tạo L-glutamat

Mỗi α-aa có một α-cetoacid tương ứng và mỗitransaminaz đặc hiệu cho từng cặp cơ chất

Đây là phản ứng thuận nghịch

Xảy ra đối với nhóm amin không phải là  -amin.

Transaminaz Coenzym: pyridoxal phosphat (B6 )

1 Có nhiều ở gan, cơ, thận, ruột.

2 2 transaminaz phổ biến, hoạt động mạnh nhất ở

ĐV:

+ glutamat oxaloacetat transaminaz (GOT) hay aspartat amino

transferaz (AST): tăng trong xơ và hoại tử TB gan

+ glutamate pyruvate transaminaz (GPT) hay alanin amino

transferaz (ALT): tăng trong viêm TB gan

Aspartat +  ceto glutarat GOT Oxalo acetat + Glutamat

2 PHẢN ỨNG KHỬ AMIN

(Quá trình tách nhóm - NH2 khỏi aa dưới dạng NH3,

xảy ra trong ty thể )

Phản ứng amin hóa:

là sự tổng hợp lại acid amin từ -cetoacid và NH3

Phản ứng khử amin oxy hóa

O

NH2

R-CH-COOH + ½ O2 R-C-COOH + NH3

2 cách khử amin

trực tiếp

gián tiếp:

phản ứng chuyển và khử amin

3 VẬN CHUYỂN NH3

• NH3 tạo thành ở các mô, chủ yếu do sự khử amin OXH các acid amin.

• NH3 là chất độc đối với hệ thần kinh

(Nồng độ cao  hôn mê, tử vong )

• Cơ thể vận chuyển NH3 dưới dạng không độc:

 Glutamin mang NH3 từ tổ chức về gan và thận (enzyme: glutamin synthetaz)

 Alanin mang NH3 từ cơ về gan

Pyruvat sinh ra tạo

TẠI GAN

4 CHU TRÌNH URÊ

Quá trình tạo thành urê

Urê được tạo thành ở gan qua 5 giai đoạn:

 Pứ 1: tổng hợp carbamoyl phosphat

 Pứ 2: tạo citrullin

 Pứ 3: tạo arginosuccinat

 Pứ 4: tạo arginin

 Pứ 5: thủy phân arginin tạo urea

Chu trình Urê của Krebs và Henseleit 1932.

dịch bào của gan

Ty thể

3

4 1

2

Tổng hợp urê cần các nguyên liệu sau

- 1 phân tử NH4+ tự do

- 1 phân tử CO2 dưới dạng HCO3

1 nhóm amin do aspartat cung cấp

- 4 nhóm phosphate năng lượng cao

- 1 phân tử ornithin làm chất mồi

- 5 enzyme xúc tác.

phương trình tổng quát



• xảy ra chủ yếu ở gan  thận  nước tiểu

 NH3 tạo thành ở mô, chủ yếu do sự khử amin OXH các aa

glutamine synthetaz).

 Glutamin di chuyển trong máu đến gan và thận

 Ở gan: glutamin vào ty thể, thủy phân tạo glutamat và NH3

 Urê ở gan (urê máu 0,2-0,4 g/l) tới thận, đào thải ra NT

Lượng urê /NT phụ thuộc lượng protein/thức ăn (15-20 g/24h)

 Ở TB ống thận, NH3 được tạo ra chủ yếu do thủy phân

glutamin (nhờ glutaminase) Ở ống lượn xa, NH3 khuyếch tánthụ ñộng ra nước tiểu cuøng với H+ dưới dạng muối amon

 Nồng độ urê máu thể hiện protein/khẩu phần ăn, chức năng

Tóm lại:

Mối liên quan giữa chu trình urê và chu trình acid citric

Khử carboxyl của aa tạo amin tương ứng

II THOÁI HÓA NHÓM CARBOXYL

Histidin histamin

Lysin cadaverin (diamin)

ĐV có xương sống có 20 hệ thống enzyme

(20 đường chuyển hóa riêng) tương ứng với 20 acid amin

III THOÁI HÓA KHUNG CARBON

thoái hoá khung carbon của các a.a

Thiếu G, aa tạo đường có thể

- Tiếp tục quá trình OXH axid béo thông qua chất trung gian

- cung cấp C cho tân tạo đường ở gan.

Ketogenic

aa

sp thoái hóa cuối cùng Acetyl CoA hoặc AcetoAcetate

Thoái hóa Asparagin

và aspartat đến oxaloacetat

Các câu hỏi trắc nghiệm lượng giá

Câu 1: Chu trình urê không bao gồm công đoạn

Câu 2: Chọn câu ĐÚNG về Urê

a Do gan chuyển hóa từ NH4+

b Thải ra ở thận và gan

c Không tan trong nước

d Urê/máu tăng là dấu chỉ đặc hiệu cho bệnh nhân

e a và d đúng

Câu 3: Nồng độ urê máu KHÔNG TĂNG trong

trường hợp nào sau đây?

Câu 4: Sự khử cacboxyl của acid amin KHÔNG CÓ

đặc điểm nào sau đây?

a Là phản ứng oxy hóa khử

b Coenzyme cần thiết là pyridoxal phosphat

c Tạo ra các amin hoặc diamin tương ứng

d γ-amino butyric acid là sản phẩm của sự khử carboxylcủa glutamic

e Điều đặc biệt của cơ thể người là vẫn tổng hợp đượchistamine dù thiếu enzyme histidine decarboxylase

Câu 5: Phân tử Urê được tạo thành ở vị trí nào

sau đây của tế bào gan

CHUYỂN HÓA PROTID (P2)

ThS Nguyễn Kim Thạch

BM Hóa Sinh – Sinh Học Phân Tử Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch

E-mail: nguyenkimthach@pnt.edu.vn

TỔNG HỢP ACID AMIN

AA cần thiết AA không cần thiết

Cơ thể tự tổng hợp từ a-keto acids bằng chuyển amin và các

phản ứng tiếp theo

Con người phải được cung cấp vì

không tổng hợp được khung

carbon tương ứng

Quá trình tổng hợp aa là quá trình gắn nhóm amin vào khung carbon tương ứng

NH4+

đưa vào phân tử sinh học dưới dạng nhóm amin của glutamate hoặc glutamine

Vi SV

Động vật

khung carbon

sp chuyển hóa trung

ĐV không tổng hợp được bằng cách chuyển amin.

VS và TV tổng hợp

được

Từ glycolysis

Từ CT a citric

Từ pentose phosphate

Nguồn gốc khung

carbon của

AA không cần thiết

 Phản ứng chuyển amin: 1 bước = Phản ứng amin hóa

 PYRUVATE + AA  ALANINE + -KETOACID

 OXALOACETATE + AA  ASPARTATE +  -KETOACID

  -KETOGLUTARATE + AA  GLUTAMATE +  -KETOACID

TỔNG HỢP AA KHÔNG CẦN THIẾT

Sự amin hóa của ASP, GLU phụ thuộc ATP  ASN, GLN

– GLU + ATP + NH3  GLN + ADP + Pi

1 GLUTAMINE SYNTHETASE

2 NH3 chuyển thành không độc dưới dạng GLN

3 GLN cung cấp nhóm amin cho nhiều phản ứng khác

– ASP + ATP + GLN  ASN + AMP + PPi + GLU

• ASPARAGINE SYNTHETASE

Homocystein niệu:

• hiếm; do thiếu cystathionine synthase

• lệch chỗ thủy tinh thể, trì trệ tâm thần, loãng xương, bệnh lý tim mạch  tử vong

Tăng homocysteine/máu là YTNC của bệnh tim mạch

Có lẽ liên quan đến thiếu folate (folate thúc đẩy chuyển homocysteine thành methionin)

Hai quá trình thoái hoá và tổng hợp

protein tồn tại song song trong tế bào

Cân bằng Nitơ dương

Lượng Nitơ nhập >

lượng nitơ xuất

Trẻ em đang lớn,

phụ nữ có thai.

Cân bằng Nitơ âm

Lượng Nitơ xuất >

lượng nitơ nhập

người gìa, nhịn

ăn, viêm mãn, ung thư.

Bilan Nitơ = 0

Lượng nhập = xuất

Bilan Nitơ (Cân bằng Nitơ): sự chênh lệch giữa

lượng Nitơ hấp thụ và lượng Nitơ đào thải.

CHUYỂN HÓA CHUYÊN BIỆT MỘT

SỐ ACID AMIN

Chuyển hóa chuyên biệt 1 số AA tạo thành

1.Tổng hợp acid nicotinic

Bệnh lý nếukhông THTổng hợp

( Nicotiamid)

da sần sùi(bệnh Pellagre)

2 Amin có hoạt tính sinh học

Tổng hợp Amin có hoạt tính sinh học

• Khử carboxyl của AA bằng DECARBOXYLASES (coenzyme plp)

•  DOPAMINE, EPI, NOREPINEPHRINE

Tổng hợp GABA (  Amino Butyric Acid)

Cơ chế của GABA

 Sự thẩm thấu của kênh Clorua  dãn mạch

và tăng tính thấm thành mạch

GLUTAMATE DECARBOXYLASE GLU GABA + CO2

Chất ức chế dẫntruyền TK trong não

Chất kt chính

sự dẫn truyền

TK trong não

• Thụ thể H2 /dạ dày  kt tiết acid dạ dày

• Thụ thể H2 /tim kt tăng nhịp tim

– Chất kháng thụ thể H2: Cimetidine, Ranitidine

HISTIDINE DECARBOXYLASE HIS HISTAMINE + CO2

Tổng hợp các catecholamin từ tyrosine

L-DOPA trong bệnh Parkinson

ĐT: Carbidopa + L-DOPA

Bệnh lý nếu không TH Tổng hợp

Tyrosin

T1, T2, T3,

adrenalin, noradrenalin Melanin Bệnh bạch

tạng

3 Tổng hợp creatin

• Arginine là tiền chất để sinh tổng hợp NO, một

chất thông tin sinh học quan trọng

• Ở người, NO giữ nhiều vai trò trong các quá trình

sinh lý: dẫn truyền TK, đông máu, kiểm sóat huyếtáp

6 Tổng hợp nitric oxide

Câu 1: Creatinin được tạo thành từ sự chuyển hóa arginin, glycin và methionin Phát biểu nào sau đây đúng về creatinin

A Lượng creatinin mỗi ngày thay đổi theo chế độ ăn

B Creatinin được tạo thành từ sự thủy phân phosphate củacreatin ở gan

C Hội chứng thiếu creatinin xảy ra do không cung cấp đủarginin, glycin và methionin từ thức ăn

D Nồng độ creatinin máu dùng để đánh giá chức năng lọccủa cầu thận

E Nồng độ creatinin máu dùng để đánh giá khả năng

Các câu hỏi trắc nghiệm lượng giá

D Được tổng hợp từ acid amin Tryptophan, có tác dụng

E Được tổng hợp từ acid amin Tryptophan, được đào thải ở nước tiểu

Câu 3:  Amino Butyric Acid (G.A.B.A) là

A Sản phẩm khử amin của Acid glutamic, không có tác dụng sinh học

B Sản phẩm khử carboxyl của Acid glutamic, không

có tác dụng sinh học

C Sản phẩm khử carboxyl của Acid glutamic, có tác dụng dãn mạch và tăng tính thấm thành mạch

D Sản phẩm khử amin của Acid glutamic, chất có

trong chất xám tế bào thần kinh, cần thiết cho hoạt động của neuron

E Có tác dụng dãn mạch, tăng tính thấm thành mạch

Câu 4: Các acid amin sau tham gia vào quá

trình tạo Creatinin

A Arginin, Glycin, Cystein

B Arginin, Glycin, Methionin

C Arginin, Valin, Methionin

D Arginin, A glutamic, Methionin

E Arginin, Leucin, Methionin

Câu 5: Tăng Homocystein máu

a Là yếu tố nguy cơ của bệnh tim mạch

b Do thiếu Cystathionin oxydase

c Do ứ đọng sản phẩm giáng hóa của Methionin

d A và C đúng

e Tất cả đều đúng