CHUYỂN hóa CACBOHIDRAT LIPIT PRÔTÊIN ở NGƯỜI

CHUYỂN HÓA CACBOHIDRAT, LIPIT, PRÔTÊIN Ở NGƯỜI Người viết: Trần Thị Bình Giáo viên trường THPT chuyên Hạ Long Phần I. MỞ ĐẦU I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã xác định: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực người học”, “Tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”. Mục tiêu của giáo dục trong thời kỳ mới hiện nay đã thể hiện rõ là phát triển nhân cách, năng lực của người học, tăng cường tự học, tự nghiên cứu, khả năng vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề cụ thể trong bối cảnh thực của đời sống. Tuy nhiên, nhiều chuyên đề có nội dung khó, ít tài liệu tham khảo nên học sinh gặp không ít khó khăn khi tự học, tự nghiên cứu. Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật là một chuyên đề khó đối với cả giáo viên và học sinh, nhưng chuyên đề có nội dung gắn liền với thực tiễn đời sống, vấn đề bảo vệ sức khỏe con người. Trong đề thi học sinh giỏi các cấp, các câu hỏi phần sinh lý động vật nói chung, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở người nói riêng thường là câu hỏi khó, đặc biệt là các câu hỏi có liên quan đến điều hòa chuyển hóa và các bệnh rối loạn chuyển hóa. Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật là chuyên đề bao quát nhiều nội dung có liên quan đến các hoạt động sống của cơ thể như tiêu hóa, hô hấp, tuần hoàn, bài tiết, được điều hòa bởi các cơ chế thần kinh, cơ chế thể dịch. Có thể nói đây là nội dung quan trọng xuyên suốt phần sinh lý động vật. Người viết chuyên đề chỉ giới hạn trong phạm vi nội dung chuyển hóa các hợp chất hữu cơ quan trọng là cacbohidrat, lipit và prôtêin trong cơ thể người. 1 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Hệ thống kiến thức cơ bản và chuyên sâu về chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật, đối tượng cụ thể là con người. Hệ thống các vấn đề, các câu hỏi và bài tập có liên quan đến chuyển hóa vật chất và năng lượng ở người. Phát triển khả năng tự học, vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, nâng cao ý thức bảo vệ sức khỏe của con người. Phần II. NỘI DUNG A. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT 1. Khái niệm Chuyển hóa vật chất là toàn bộ những phản ứng hóa học xảy ra bên trong tế bào sống. Nhờ chuyển hóa vật chất, tế bào thực hiện được các đặc tính, đặc trưng khác của sự sống như sinh trưởng, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hóa vật chất luôn kèm theo chuyển hóa năng lượng. Trong cơ thể sống hai quá trình chuyển hóa chất và chuyển hóa năng lượng liên quan chặt chẽ với nhau và tuân thủ những nguyên lý chung của chuyển hóa. Quá trình chuyển hóa vật chất chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường và cũng góp phần tạo nên sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể. Chuyển hóa vật chất bao gồm hai mặt song song có liên quan mật thiết với nhau: đồng hóa và dị hóa. Đồng hóa là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản đồng thời có sự tích lũy năng lượng trong các hợp chất hữu cơ. Dị hóa là quá trình phân giải hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản đồng thời năng lượng giải phóng được tích lũy trong các phân tử ATP dùng cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể. Mỗi một chất có con đường chuyển hóa riêng, một con đường chuyển hóa là một chuỗi các phản ứng hóa học có enzim xúc tác dẫn đến hình thành một sản phẩm nhất định. Sự chuyển hóa các chất trong cơ thể có thể được phân chia thành chuyển hóa cacbohidrat, chuyển hóa lipit, chuyển hóa prôtêin, chuyển hóa nước, các chất khoáng và vitamin. Sự chuyển hóa vật chất bên trong cơ thể gắn liền với các 2 hoạt động tiêu hóa, hô hấp, tuần hoàn, bài tiết,...Chuyên đề tập trung vào nội dung chuyển hóa cacbohidrat, lipit và prôtêin. Đây là những hợp chất hữu cơ rất quan trọng đối với cơ thể sống. 2. Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất 2.1. Cấu trúc của enzim Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng. Enzim có thể có thành phần chỉ là protein hoặc protein kết hợp với các chất khác không phải protein. Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất được gọi là trung tâm hoạt động. Cấu hình không gian của trung tâm hoạt động tương thích với cấu hình của cơ chất. Tại đây, cơ chất liên kết tạm thời với enzim và nhờ đó phản ứng được xúc tác. 2.2. Cơ chế tác động của enzim Thoạt đầu, enzim (E) liên kết với cơ chất (S) tại trung tâm hoạt động tạo nên phức hợp enzim – cơ chất (E – S). Sau đó bằng nhiều cách khác nhau, enzim tương tác với cơ chất để tạo ra sản phẩm (P). Liên kết enzim cơ chất mang tính đặc thù. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim bao gồm: nhiệt độ, độ pH, nồng độ cơ chất, nồng độ enzim, chất ức chế hoặc hoạt hóa enzim,... E+S→E–S→E+P Hình 1: Cơ chế tác động của enzim 3 2.3. Vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất Enzim có tác dụng xúc tác, làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng sinh hóa bằng cách tạo nhiều phản ứng trung gian. Nhờ vậy tốc độ phản ứng do enzim xúc tác có thể tăng hàng triệu lần. A + B + X → ABX → CDX → C + D + X Hình 2: Enzim làm giảm năng lượng hoạt hóa của các phản ứng sinh hóa Tế bào có thể tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất để thích ứng với môi trường bằng cách điều chỉnh hoạt tính của các loại enzim. Sử dụng các chất ức chế hoặc hoạt hóa enzim là một trong các cách điều chỉnh hoạt tính của enzim hiệu quả. Ức chế ngược là kiểu điều hòa trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa quay lại tác động như một chất ức chế, làm bất hoạt enzim xúc tác cho phản ứng ở giai đoạn đầu của con đường chuyển hóa. Khi một enzim nào đó không được tổng hợp hoặc bị bất hoạt thì không những sản phẩm không được tạo thành mà cơ chất của enzim đó cũng sẽ bị tích lũy lại gây độc cho tế bào hoặc có thể được chuyển hóa theo con đường phụ thành các chất độc gây nên các triệu chứng bệnh lý. Các bệnh như vậy ở người được gọi là bệnh rối loạn chuyển hóa. 3. Chuyển hóa vật chất trong cơ thể 3.1. Chuyển hóa cacbohidrat (đường) 3.1.1. Vai trò của cacbohidrat trong cơ thể a. Cung cấp năng lượng Cacbohidrat là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của cơ thể. 70% năng lượng của khẩu phần ăn là do cacbohidrat cung cấp. Glicôgen ở gan là kho dự trữ năng lượng của cơ thể và glucôzơ là chất trực tiếp cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của cơ thể. 4 Phân giải hoàn toàn một phân tử glucôzơ sẽ giải phóng ra 38 phân tử ATP và 420 Kcal dưới dạng nhiệt. Năng lượng ATP dùng cho các hoạt động sống của tế bào: vận chuyển các chất qua màng, dẫn truyền xung thần kinh, co cơ, tổng hợp các chất,... b. Tham gia cấu tạo các thành phần của tế bào và cơ thể + Các ribôzơ có trong nhân của tất cả các loại tế bào, fructôzơ có trong tinh dịch với nồng độ 0,91-5,20 gam/lít. + Các axit hyaluronic là thành phần chính cùng với nước tạo thành dịch ngoại bào, dịch khớp, dịch kính của mắt, vừa có tác dụng dinh dưỡng vừa có tác dụng bôi trơn... c. Tham gia vào các hoạt động chức năng của cơ thể: Thông qua việc tham gia vào các thành phần cấu tạo của cơ thế, cacbohidrat có vai trò bảo vệ, miễn dịch, sinh sản, dinh dưỡng và chuyển hóa, quá trình tạo hồng cầu, có vai trò trong hoạt động của hệ thần kinh, làm nhiệm vụ lưu trữ và thông tin di truyền qua các tế bào và các thế hệ thông qua ARN và ADN. 3.1.2. Vai trò của glucôzơ trong quá trình chuyển hóa cacbohidrat Sản phẩm cuối cùng của cacbohidrat trong ống tiêu hóa là mônôsacarit trong đó có 80% là glucôzơ. Sau khi hấp thu từ ống tiêu hóa qua ruột về gan, phần lớn fructôzơ và galactôzơ tiếp tục được chuyển thành glucôzơ. Ở gan, các tế bào gan chứa enzim có khả năng chuyển đổi giữa các đường đơn (mônôsaccarit), glucôzơ là sản phẩm cuối cùng của chuyển hóa cacbohidrat và được máu vận chuyển đến các tế bào của cơ thể. Có khoảng 90 - 95% đường đơn vận chuyển trong máu là glucôzơ. Từ glucôzơ, các tế bào gan tổng hợp nên glicôgen là dạng đường dự trữ của cơ thể, đồng thời nhờ các enzim thích hợp, phân giải glicôgen để chuyển thành glucôzơ và được máu chuyển đến khắp các tế bào của cơ thể. Như vậy, glucôzơ trở thành vai trò trung tâm của chuyển hóa cacbohiđrat. Phân giải hoàn toàn glucôzơ qua quá trình hô hấp tế bào gồm 03 giai đoạn: đường phân, chu trình Crep và chuỗi truyền electrôn hô hấp cung cấp cho cơ thể 38 ATP. Khi thừa glucôzơ, cơ thể sẽ dự trữ dưới dạng glicôgen, khi thiếu glucôzơ cơ thể huy động từ nguồn dự trữ và tổng hợp đường mới từ các axit amin và axit béo. 5 3.1.3. Dạng cacbohiđrat trong cơ thể Trong cơ thể, cacbohiđrat tồn tại dưới các dạng: - Dạng vận chuyển trong máu là các đường đơn như glucôzơ, fructôzơ, galactôzơ nhưng chủ yếu là glucôzơ (90-95%). - Dạng kết hợp: các cacbohiđrat có thể kết hợp với các lipit hoặc prôtêin và chúng tham gia vào thành phần cấu tạo của tế bào ở các mô trong cơ thể. - Dạng dự trữ: cacbohiđrat được dự trữ dưới dạng glicôgen chủ yếu ở gan, dự trữ một phần trong tế bào cơ... 3.1.4. Điều hoà chuyển hóa cacbohiđrat a. Điều hòa nồng độ glucôzơ trong máu Nồng độ glucôzơ trong máu luôn luôn duy trì ổn định ở mức 80-120mg%. Ngay sau bữa ăn, nồng độ glucôzơ trong máu tăng nhẹ nhưng cũng không vượt quá 140mg% và trở lại bình thường sau 1-2 giờ. Sau vận động thể lực, đường huyết có thể hơi giảm nhưng lại nhanh chóng trở về bình thường. Mức đường huyết nếu thấp dưới mức 50mg% là hạ đường huyết và nếu cao trên 140mg% là tăng đường huyết và có thể gây đái tháo đường. Gan và một số hormon như insulin, glucagôn, ađrênalin đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nồng độ glucôzơ máu. b. Điều hoà chuyển hóa cacbohiđrat Có hai cơ chế điều hoà chuyển hóa cacbohiđrat ở mức toàn cơ thể đó là cơ chế thần kinh và cơ chế thể dịch. - Cơ chế thần kinh: Nhiều thực nghiệm đã chứng minh ảnh hưởng của hệ thần kinh đối với chuyên hóa cacbohiđrat. Cắt bỏ não hoặc phá huỷ sàn não thất IV gây tăng đường huyết. Vùng dưới đồi cũng được chứng minh có liên quan với chuyển hóa cacbohiđrat. Nhịn đói, stress, xúc cảm có tác động lên chuyển hóa cacbohiđrat thông qua vùng dưới đồi. Khi nồng độ glucôzơ trong máu giảm tác dụng trực tiếp lên vùng dưới đồi kích thích thần kinh giao cảm làm tăng bài tiết ađrênalin và norađrênalin gây tăng đường huyết. Khi đường huyết tăng cao quá mức điều chỉnh của các yếu tố thần kinh và thể dịch thì thận tham gia vào cơ chế điều hoà đường huyết bằng 6 cách thải glucôzơ ra nước tiểu, đây là một trong những nguyên nhân gây nên bệnh đái tháo đường. - Cơ chế thể dịch: Chuyển hóa cacbohiđrat được điều hoà chủ yếu bởi 2 hệ thống hoocmôn: hệ thống làm tăng đường huyết và hệ thống làm giảm đường huyết. Nhóm Tên Tuyến nội hoocmôn hoocmôn tiết Cơ chế tác động - Giảm sử dụng glucôzơ cho mục đích 1. Hooc môn làm tăng đường huyết sinh năng lượng. GH - Giảm vận chuyển glucôzơ vào tế bào, Tuyến yên tăng nồng độ glucôzơ trong máu → kích thích các tế bào bêta của tuyến tụy sản T3 – T4 Cooctizôn Ađrênalin Glucagôn sinh insulin. Tác dụng lên hầu như tất cả các giai đoạn Tuyến giáp của QT chuyển hóa đường. - Tăng tạo đường mới ở gan từ nguồn Tuyến vỏ nguyên liệu prôtêin và các chất khác. trên thận - Giảm tiêu thụ glucôzơ ở tế bào. - Làm tăng quá trình phân giải glicôgen Tuyến tủy thành glucôzơ ở gan và cơ do đó làm trên thận tăng đường huyết. - Làm tăng quá trình phân giải glicôgen Tuyến tụy thành glucôzơ ở gan và tăng quá trình nội tiết vận chuyển axit amin vào tế bào gan sau đó chuyển thành glucôzơ. - Tăng phân giải glucôzơ ở tế bào cơ. 2. Hooc môn làm giảm đường huyết - Tăng dự trữ glicôgen ở tế bào cơ. Insulin Tuyến tụy - Tăng thu thập, dự trũ và sử dụng nội tiết glucôzơ ở gan. - Ức chế quá trình tạo đường mới. → làm giảm nồng độ glucôzơ trong máu. 3.1.5. Rối loạn chuyển hóa cacbohiđrat 7 Rối loạn chuyển hóa cacbohiđrat có thể biểu hiện bằng hạ đường huyết hoặc tăng đường huyết. - Hạ đường huyết: khi mức đường huyết thấp dưới mức 50mg% là hạ đường huyết. Nguyên nhân có thể do đói, rối loạn hấp thu hoặc do ưu năng tụy nội tiết gây bài tiết quá nhiều insulin. Biểu hiện hạ đường huyết: bệnh nhân có thể có cảm giác đói, toát mồ hôi, tim đập nhanh, nếu không cấp cứu kịp thời bệnh nhân có thể hôn mê và chết. - Tăng đường huyết: đường huyết lúc đói vượt quá 6,7 mmol/lít (140 mg/dl) là tăng đường huyết, nguyên nhân thường là do bệnh lý của hệ nội tiết như nhược năng tuyến tụy, ưu năng tuyến yên, ưu năng tuyến thượng thận. Các trường hợp bệnh lý làm tăng đường huyết thường dẫn đến bệnh đái tháo đường. Bệnh đái tháo đường có hai thể là thể phụ thuộc insulin và thể không phụ thuộc insulin. + Thể phụ thuộc insulin (đái tháo đường typ I) thường gặp ở người trẻ có các triệu chứng lâm sàng như ăn nhiều, đái nhiều, uống nhiều và gầy nhiều. + Thể không phụ thuộc insulin (đái tháo đường typ II) triệu chứng thường âm thầm hơn. Thể này thường gặp ở người lớn tuổi và kháng lại insulin ngoại sinh. + Đái tháo đường ở giai đoạn cuối của cả hai thể (giai đoạn nặng) nếu không được điều trị kịp thời thường gây nên các triệu chứng: - Ăn nhiều, đái nhiều, uống nhiều, gầy nhiều. - Đường huyết tăng cao có khi tối 300 - 1200 mg%. - Đường niệu. - Na+ trong máu giảm do các thể cetonic bài tiết kéo theo Na+. - Hơi thở có mùi axêtôn. 3.2. Chuyển hóa lipit 3.2.1. Vai trò của lipit a. Cung cấp năng lượng: Lipit là nguồn dự trữ năng lượng lớn nhất cơ thể. Lipit có thể chiếm tối 40% trọng lượng cơ thể và chủ yếu là triglixêrit. Quá trình phân giải triglixêrit cung cấp nhiều năng lượng (9,3 Kcal/gam triglixêrit). Tuy nhiên, khi phân giải lipit 8 không thể cung cấp trực tiếp năng lượng cho cơ thể sử dụng mà phải qua nhiều khâu trung gian mới tạo thành ATP để cung cấp năng lượng. Các triglycerid → axit béo + glixêrôn. Glixêrôn → axit piruvic → axêtilCoA → chu trình Crep. Các axit béo → con đường β oxy hóa → các mẩu 2 carbon → axêtilCoA → chu trình Crep → chuỗi truyền electrôn hô hấp. Năng lượng tạo ra khi phân giải hoàn toàn axit béo được dự trữ dưới dạng ATP và số lượng ATP được tạo ra tuỳ thuộc vào các loại axit béo khác nhau. Ví dụ như axit stêric 18 carbon phân giải hoàn toàn thành CO 2 và H2O sẽ cung cấp 146 ATP. b. Tham gia vào cấu trúc tế bào: Lipit tham gia vào nhiều thành phần cấu trúc tế bào và cơ thể ở tất cả các mô. + Màng tế bào và màng các bào quan trong tế bào là các màng được cấu tạo bởi thành phần chính là các phôtpholipit. + Các lipit phức tạp đặc biệt là phôtpholipit như sphingômiêlin là thành phần quan trọng của cấu trúc các mô thần kinh, đặc biệt là lớp vỏ miêlin của sợi trục thần kinh. Cephalin là thành phần chủ yếu của thromboplastin, một chất rất cần cho quá trình đông máu. Chất lecithin là thành phần quan trọng của lớp surfactant của phế nang. Colesterôn là thành phần chính của các hoocmon stêrôit như hoocmôn vỏ trên thận, hoocmôn buồng trứng và hoocmôn sinh dục nam, Colesterôn là nguyên liệu chính tạo ra axit mật và muối mật. Lipit có vai trò làm dung môi hoà tan nhóm vitamin tan trong dầu, giúp cho các vitamin này được hấp thu vào cơ thể như vitamin K, vitamin E, vitamin A, vitamin D ... c. Tham gia vào các hoạt động chức năng của cơ thể: Lipit tham gia vào nhiều thành phần cấu tạo của tế bào do đó nó tham gia vào nhiều hoạt động chức năng của tế bào trong cơ thể. + Tham gia vào quá trình đông máu do nó tham gia vào thành phần của một số chất gây đông máu. + Tham gia vào chức năng dẫn truyền các xung thần kinh do có mặt một lượng lớn sphingômiêlin trong các sợi thần kinh có miêlin. 9 + Tham gia vào chức năng chuyển hóa và sinh sản do tham gia vào thành phần cấu tạo của các hoocmôn sinh dục và tuyến vỏ trên thận. + Tham gia vào quá trình tiêu hóa do tham gia cấu tạo các axit mật và muối mật. + Colesterôn lắng đọng trong lốp sừng của da, ngăn cản sự thấm nước qua da... Lipit được cung cấp từ nguồn thức ăn như mỡ của động vật, dầu thực vật. Một số lipit phức tạp được tổng hợp từ gan như các phôtpholipit, nhưng colesterôn lại có thể được cung cấp từ hai nguồn là colesterôn nội sinh do cơ thể tổng hợp và colesterôn ngoại sinh được cung cấp từ thức ăn. 3.2.2. Dạng lipit trong cơ thể Trong cơ thể, lipit tồn tại dưới các dạng: - Dạng vận chuyển trong máu: gồm có các axit béo, các phôtpholipit và một số lipit khác. Các lipit này vận chuyển trong máu dưới dạng các lipôprôtêin (phức hợp lipit và prôtêin). - Dạng kết hợp: các lipit có thể kết hợp với các cacbohiđrat hoặc prôtêin và chúng tham gia vào thành phần cấu tạo của tế bào ở các mô, các cơ quan trong cơ thể. - Dạng dự trữ: các triglixêrit còn gọi là mỡ trung tính được đưa đến các mô mỡ và dự trữ ở các mô mỡ. Khi cơ thể có nhu cầu, các axit béo, các triglixêrit lại được huy động từ các mô mỡ để tham gia vào các quá trình chuyển hóa cung cấp năng lượng hoặc quá trình tổng hợp nên chất mới. Các axit béo tự do (Free Fatty Acid - FFA) là dạng vận chuyển chủ yếu từ các mô mỡ đến các nơi sử dụng. 3.2.3. Điều hoà chuyển hóa lipit Điều hoà chuyển hóa lipit ở mức toàn cơ thể theo hai cơ chế là cơ chế thần kinh và cơ chế thể dịch. - Cơ chế thần kinh: nhiều thực nghiệm đã chứng minh vùng dưới đồi có liên quan đến quá trình điều hoà chuyển hóa các chất trong đó có chuyển hóa lipit. Các stress nóng, lạnh, cảm xúc đều ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống nội tiết và do đó ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa lipit. - Cơ chế thể dịch: được thực hiện thông qua hoạt động của các hoocmôn. Nhóm hoocmôn Tên Tuyến nội 10 Cơ chế tác động hoocmôn tiết - Tăng giải phóng axit béo từ các mô 1. Hooc môn GH Tuyến yên làm tăng phân mỡ dự trữ → tăng nồng độ axit béo trong máu. - Tăng phân giải lipit ở các mô mỡ dự giải lipit trữ → cũng làm tăng nồng độ axit béo T3 – T4 Tuyến giáp trong máu. - Giảm lượng colesterôn, phôtpholipit, triglixêrit ở huyết tương. - Tăng phân giải lipit ở các mô mỡ dự trữ. - Tăng ôxy hóa axit béo tự do ở TB để Cooctizôn Tuyến vỏ trên thận tạo năng lượng. - Nếu cooctizôn được bài tiết quá nhiều → tăng lắng đọng mỡ và rối loạn phân bố mỡ trong cơ thể → ứ Ađrênalin hợp lipit trên thận - Tăng tổng hợp axit béo và vận 2. Hooc môn làm tăng tổng Tuyến tủy đọng ở mặt, ngực, bụng. - Tăng phân giải lipit ở các mô mỡ dự trữ. Insulin Tuyến tụy nội tiết chuyển axit béo đến các mô mỡ. - Tăng tổng hợp triglixêrit từ axit béo để tăng dự trữ lipit ở mô mỡ, 3.2.4. Rối loạn chuyển hóa lipit - Bệnh béo phì (Obesity): do ứ đọng quá nhiều lipit trong cơ thể, nguyên nhân do ăn quá nhiều lipit. Lipit, cacbohidrat, prôtêin thừa thường được chuyển thành triglixêrit dự trữ ở các mô mỡ dưới da, quanh thận, gan... - Xơ vữa động mạch: xơ vữa động mạch có tổn thương là mảng xơ vữa phát triển trong thành động mạch bắt đầu bằng sự lắng đọng những tinh thể colesterôn ở lớp nội mạc và lớp cơ trơn dưới nội mạc. Càng ngày, mảng này càng phát triển rộng ra lan toả, dày lên lồi vào lòng mạch cản trở lưu thông máu, đôi khi gây tắc mạch hoàn toàn. Muối Ca 2+ lắng đọng, ngưng tụ cùng colesterôn và lipit khác của cơ thể, biến động mạch thành một ống cứng, không đàn hồi (xơ 11 cứng động mạch). Thành động mạch bị thoái hóa dễ vỡ. Tại nơi xơ cứng dễ hình thành cục máu đông (huyết khối) gây tắc mạch làm ngừng dòng máu đột ngột đặc biệt nguy hiểm nếu gây tắc mạch vành, mạch nội tạng, mạch não. Nguyên nhân của xơ vữa động mạch chủ yếu do colesterôn trong huyết tương ở dạng lipôprôtêin tỷ trọng thấp tăng cao trong máu do ăn lipit chứa nhiều axit béo bão hoà. 3.3. Chuyển hóa prôtêin 3.3.1.Vai trò của prôtêin a. Cung cấp năng lượng: prôtêin có vai trò cung cấp năng lượng, qua quá trình phân giải các axitamin để tạo thành các xêtôaxit và thành các axêtyl-CoA đi vào chu trình Crep, tạo ra năng lượng dưới dạng ATP. - Tham gia cấu trúc tế bào và cơ thể: Prôtêin tham gia vào thành phần cấu tạo của tất cả các tế bào. Prôtêin của huyết tương gồm các albumin, glôbulin và fibrinôgen là các prôtêin được tổng hợp từ gan. - Tham gia vào các hoạt động chức năng của cơ thể: Albumin của huyết tương tạo nên áp suất keo của máu; Glôbulin là thành phần chủ yếu của các kháng thể, có chức năng bảo vệ cơ thể; Fibrinôgen có vai trò quan trọng trong đông máu. Prôtêin còn có vai trò trong hoạt động của các enzim, hoocmôn khi tham gia vào thành phần cấu tạo của các hợp chất này.... Các prôtêin của cơ thể người được cấu tạo nên từ 20 loại axitamin khác nhau trong đó có 10 axitamin cơ thể không tự tổng hợp được hoặc chỉ được tổng hợp một lượng quá ít so với nhu cầu mà phải đưa từ ngoài vào, được gọi là các axit amin cần thiết. 3.3.2. Dạng prôtêin trong cơ thể - Prôtêin vận chuyển trong máu Prôtêin vận chuyển trong máu gồm có các axitamin, albumin, glôbulin và fibrinôgen. + Các axitamin: các axitamin vận chuyển trong máu dưới dạng các ion, nồng độ trung bình trong máu từ 35-65 mg%. Sau bữa ăn nồng độ axitamin tăng cao trong máu nhưng cũng chỉ nhiều hơn mức trung bình khoảng vài mg% vì tiêu hóa prôtêin từ thức ăn kéo dài 2-3 giờ. Sau khi vào máu, axitamin vào gan 12 và được vận chuyển đến các tế bào trong cơ thể. Khi vào các tế bào, qua quá trình dịch mã, các axitamin kết hợp với nhau, tổng hợp thành các prôtêin của tế bào, do vậy nồng độ axitamin trong tế bào rất thấp. Khi nồng độ axitamin trong huyết tương giảm, axitamin của tế bào được vận chuyển ra ngoài tế bào để ổn định nồng độ axitamin của huyết tương. + Các prôtêin của huyết tương: albumin, glôbulin và fibrinôgen là ba loại prôtêin được vận chuyển trong huyết tương. Albumin, fibrinôgen và 80% glôbulin được tổng hợp tại gan, 20% glôbulin được tạo ra ở các mô bạch huyết. Hàm lượng các prôtêin vận chuyển trong máu luôn ổn định và nó có những vai trò quan trọng đối với cơ thể. Nếu vì một lý do nào đó gây thiếu hụt prôtêin trong máu vượt quá khả năng thích nghi của cơ thể sẽ dẫn đến tình trạng bệnh lý. - Prôtêin cấu trúc Prôtêin cấu trúc là dạng prôtêin để cấu tạo cơ thể, có ở trong cơ, trong nhân tế bào, đóng vai trò quy định các tính trạng và đặc tính của cơ thể. - Prôtêin dự trữ Prôtêin không có dạng dự trữ riêng giống như cacbohiđrat và lipit. Prôtêin được dự trữ ở trong tất cả các tế bào. Khi thiếu hụt axitamin trong huyết tương, các prôtêin trong tế bào phân giải ra các axitamin, các axitamin này được vận chuyển ra ngoài tế bào để ổn định nồng độ axit amin của huyết tương. Kho dự trữ axitamin trong tế bào chính là prôtêin dự trữ. Các prôtêin của huyết tương cũng là dạng dự trữ. Khi cơ thể suy kiệt prôtêin vì một lý do nào đó, các prôtêin của huyết tương được đưa vào mô nhờ cơ chế ẩm bào của các đại thực bào, các prôtêin được phân giải thành các axitamin được đưa trở lại máu và được đưa đến các tế bào để sử dụng. 3.3.3. Điều hoà chuyển hóa prôtêin - Cơ chế thần kinh: tác động đến chuyển hóa prôtêin cũng giống như đối với chuyển hóa cacbohiđrat và lipit là tác động đến vùng dưới đồi hoặc tác động đến các tuyến nội tiết bởi các stress nóng, lạnh, cảm xúc... - Cơ chế thể dịch: Thông qua tác động của các hoocmôn đến quá trình tổng hợp hoặc phân giải prôtêin. Nhóm hoocmôn Tên Tuyến nội 13 Cơ chế tác động hoocmôn tiết - Kích thích sinh tổng hợp prôtêin 1. Hooc môn làm tăng tổng GH Tuyến bằng cách: tăng vận chuyển axit yên amin vào tế bào, tăng quá trình phiên hợp prôtêin ở các tế bào T3 – T4 (thời kỳ đang phát triển) Insulin Tuyến giáp mã và dịch mã,... - Tăng tổng hợp prôtêin mạnh hơn → tăng tốc độ phát triển. Tuyến tụy - Tăng vận chuyển axit amin vào tế nội tiết bào, tăng QT phiên mã và dịch mã,... - Ơstrôgen làm tăng tổng hợp prôtêin ở các mô đích như tử cung, tuyến vú, Hoocmôn Tuyến sinh dục sinh dục xương; làm tăng nhẹ QT sinh tổng hợp prôtêin của toàn cơ thể. - Testosterôn: làm tăng quá trình tổng hợp prôtêin, kích thích phát 2. Hooc môn làm quá trình Cooctizôn phân giải prôtêin T3, T4 (thời kỳ trưởng thành) Tuyến vỏ trên thận Tuyến giáp triển cơ bắp ở nam giới... - Tăng phân giải prôtêin ở tế bào đồng thời làm chậm quá trình sinh tổng hợp prôtêin. - Tăng phân giải prôtêin và giải phóng axitamin vào máu. 3.3.4. Rối loạn chuyển hóa prôtêin Rối loạn phổ biến nhất của chuyển hóa prôtêin là tình trạng thiếu prôtêin. Phản ứng của cơ thể với tình trạng thiếu prôtêin thay đổi theo thời gian ở 03 mức độ: Giai đoạn tức thời: tiêu hao prôtêin, prôtêin dự trữ của cơ thể bị huy động nhưng hằng tính nội môi vẫn được giữ ổn định, nhờ đó mà cơ thể tiếp tục tồn tại. Giai đoạn thích nghi tích cực: prôtêin dự trữ tiếp tục bị huy động đồng thời các enzim tiêu hóa của dịch vị, dịch tụy tăng lên, hệ số hấp thu prôtêin của thức ăn tăng, nhờ vậy mà hằng tính nội môi vẫn được duy trì gần như bình thường. Giai đoạn mất thích nghi: tình trạng thiếu prôtêin ngày càng nặng thêm, 14 khả năng tiêu hóa hấp thu cũng giảm, hằng tính nội môi không duy trì được, xuất hiện tình trạng bệnh lý, suy dinh dưỡng dẫn đến khả năng tử vong cao. Mối liên quan giữa 03 quá trình phân giải cacbohidrat, lipit và prôtêin được thể hiện trong sơ đồ sau đây: Prôtêin Cacbohiđrat Lipit Axitamin Đường 5C, 6C Axit béo, glixêrol Axit piruvic Axêtyl - CoA Chu trình Crep Vận chuyển điện tử Photphorin hóa (ADP + Pi → ATP) (+O2) NH3 H2O CO2 II. CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công. Công là lực tác động lên vật chất và gây chuyển rời vị trí của vật chất. Chuyển hóa năng lượng trong cơ thể là sự biến đổi năng lượng bên trong cơ thể, diễn ra thường xuyên, liên tục gắn liền với mọi hoạt động của cơ thể và liên quan chặt chẽ với chuyển hóa vật chất. Trong cơ thể sống, chuyển hóa năng lượng cũng tuân theo định luật bảo tồn năng lượng, nó không tự nhiên sinh ra và cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Sự chuyển hóa năng lượng xảy ra ở mọi tế bào của cơ thể. Các hợp chất hữu cơ khi phân giải thành CO2 và H2O giải phóng ra nhiều năng lượng, năng lượng giải phóng ra một phần được sử dụng để tạo thành ATP là chất giàu năng lượng 15 để cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của cơ thể, phần còn lại toả ra dưới dạng nhiệt. 1. Các dạng năng lượng của cơ thể 1.1. Nguồn năng lượng Năng lượng vào cơ thể chủ yếu là hóa năng của thức ăn. Ba chất cung cấp năng lượng cho cơ thể là prôtêin, lipit, cacbohiđrat, các chất này được gọi là các chất sinh năng lượng. Trong ống tiêu hóa, thức ăn bị phân giải thành các chất đơn giản có thể hấp thu. Năng lượng vào cơ thể dưới dạng hóa năng của các chất hấp thu. Phân giải hoàn toàn một phân tử glucôzơ sẽ giải phóng ra 38 phân tử ATP và 420 Kcal dưới dạng nhiệt. Năng lượng ATP dùng cho các hoạt động sống của tế bào: vận chuyển các chất qua màng, dẫn truyền xung thần kinh, co cơ, tổng hợp các chất,... C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38 Pi → 6CO2 + 6H2O + 38ATP + 38H2O + 420 Kcal/mol Lipit được phân giải trong ống tiêu hóa thành các dạng có thể hấp thu được là các axit béo, các triglixêrit, colesterôn và phôtpholipit. Chúng được hấp thu vào máu về gan và được vận chuyển trong máu dưới dạng lipôprôtêin. Phân giải các lipit thành CO2 và H2O qua nhiều giai đoạn phức tạp hơn so với phân giải glucôzơ. Phân giải lipit cung cấp rất nhiều năng lượng, lipit là nguồn dự trữ năng lượng lớn nhất của cơ thể. Prôtêin được phân giải trong ống tiêu hóa và hấp thu vào máu dưới dạng các axitamin. Để cung cấp năng lượng, các prôtêin phải phân giải thành các axitamin, sau đó khử amin thành các xêtôaxit rồi lại cắt thành các mẩu 2 carbon để đi vào chu trình Crep hoặc theo các con đường có liên quan đến phân giải cacbohiđrat để cho sản phẩm cuối cùng là H2O và CO2 đồng thời cung cấp năng lượng tổng hợp các ATP. 1.2. Các dạng năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng của cơ thể a. Hóa năng Hóa năng là năng lượng tồn tại trong các liên kết hóa học, khi muốn bẻ gãy hoặc làm thay đổi một liên kết hóa học theo hướng phân giải sẽ giải phóng ra 16 năng lượng và khi muốn tổng hợp nên một liên kết hóa học mới đòi hỏi phải cung cấp năng lượng. Hóa năng của các chất giàu năng lượng (ATP, UTP,...) đóng vai trò hết sức quan trọng vì nó là khâu trung gian trong chuyển hóa năng lượng, nó có vai trò là chất vận chuyển năng lượng, dự trữ năng lượng và cung cấp năng lượng để chuyển đổi sang các dạng năng lượng khác như động năng, điện năng, nhiệt năng. b. Động năng Động năng là năng lượng để di dời vật chất từ vị trí này đến vị trí khác, năng lượng này được cung cấp từ ATP. Khi cắt nhóm phôtphat giàu năng lượng của ATP, năng lượng được giải phóng ra để thực hiện một công cơ học như sự co cơ, sự vận chuyển của dòng máu, vận chuyển vật chất qua màng v.v. Động năng gặp ở những nơi đang có sự chuyển động, như sự chuyển động của cơ thể, máu chuyển động trong hệ thống tuần hoàn, khí chuyển động trong đường dẫn khí, thức ăn chuyển động trong ống tiêu hóa, vật chất vận chuyển qua màng, tất cả các sự chuyển động của vật chất như vừa nêu ở trên thực hiện được là nhờ có động năng và năng lượng cho sự chuyển động đó được cung cấp từ ATP. Như vậy hóa năng của chất giàu năng lượng là ATP đã được chuyển thành động năng cho mọi sự chuyển động (di chuyển) của vật chất. c. Điện năng Điện năng sinh ra trong sự vận chuyển thành dòng của các ion mang điện tích qua màng tế bào và nó tạo nên điện thế của màng tế bào trong trạng thái nghỉ (điện thế nghỉ) và trong trạng thái hoạt động (điện thế hoạt động). Nhờ có điện năng và sự chênh lệch điện thế màng tế bào chúng ta có thể ghi được các dòng điện sinh học như điện tim, điện não, điện cơ... e. Nhiệt năng Nhiệt năng tồn tại trong toàn cơ thể, đảm bảo cho cơ thể nhiệt độ bên trong cần thiết cho các phản ứng chuyển hóa diễn ra bình thường, mặt khác nhiệt năng luôn luôn được tạo ra khiến cho thân nhiệt luôn luôn có xu hướng tăng lên và khi thân nhiệt vượt quá 42°C thì các prôtêin, nhất là các enzim bị biến tính khiến 17 cho cơ thể không thể tồn tại được nữa, do đó nhiệt năng còn là dạng năng lượng cần thiết phải được loại trừ thường xuyên khỏi cơ thể. Trong quá trình phân giải các chất, năng lượng giải phóng ra một phần được đưa vào tổng hợp ATP, một phần toả ra dưới dạng nhiệt năng. Hóa năng của các chất hấp thu từ các chất dinh dưỡng cacbohiđrat, lipit, prôtêin sau khi vào cơ thể được cơ thể sử dụng trong quá trình chuyển hóa chất, chuyển hóa năng lượng, cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động dưới các dạng năng lượng khác nhau. Như vậy năng lượng của cơ thể bị tiêu hao liên tục trong quá trình sống, để bù đắp cho phần năng lượng bị tiêu hao, cơ thể phải thường xuyên được bù đắp từ nguồn thức ăn. 3. ATP – đồng tiền năng lượng của tế bào Năng lượng chứa trong ATP có thể được sử dụng để thực hiện công ở tế bào như co cơ, vận chuyển vật chất qua màng tế bào, tổng hợp các phân tử hữu cơ ở trong tế bào, có thể biến đổi thành các dạng năng lượng khác như động năng, điện năng, hóa năng... Hình 3: Cấu trúc của phân tử ATP Năng lượng được liên tục quay vòng trong tế bào thông qua sự biến đổi của ATP. Một phân tử ATP chỉ tồn tại vài giây thì năng lượng của nó đã chuyển luôn sang phân tử khác và ATP trở thành ADP. Phân tử ADP mới được tạo ra này lại nhanh chóng được chuyển trở lại thành ATP do nó được cung cấp năng lượng từ các quá trình phần giải các chất hữu cơ trong tế bào. ATP ↔ ADP + Pi + 7,3 Kcal/mol 18 ATP được tổng hợp liên tục nhưng đồng thời cũng được sử dụng liên tục và nồng độ ATP trong máu luôn luôn ổn định và điều hoà chuyển hóa năng lượng trong cơ thể cũng chính là điều hoà quá trình sử dụng và tổng hợp ATP. AT P Năng lượng từ quá trình dị hóa Năng lượng dùng cho quá trình đồng hóa và các hoạt động sống khác của tế bào. ADP + PVC Hình 4: Quá trình tổng hợp và phân giải ATP 4. Tiêu hao năng lượng của cơ thể - Năng lượng tiêu hao để duy trì cơ thể: chuyển hóa cơ sở, vận động cơ, điều nhiệt, tiêu hóa,... - Năng lượng cần thiết cho phát triển cơ thể: tăng trưởng trọng lượng và chiều cao, sinh sản,... 5. Điều hoà chuyển hóa năng lượng 5.1. Điều hoà chuyển hóa năng lượng ở mức độ toàn cơ thể - Cơ chế thần kinh: Hệ thần kinh có tác dụng điều hòa chuyển hóa năng lượng, đặc biệt là hệ thần kinh giao cảm. Kích thích thần kinh giao cảm làm tăng chuyển hóa năng lượng. Vùng dưới đồi là trung tâm của thần kinh giao cảm, do đó cũng có ảnh hưởng đến điều hoà chuyển hóa năng lượng. Các phần khác của hệ thần kinh cũng có ảnh hưởng tới chuyển hóa năng lượng. - Cơ chế thể dịch: + Hoocmôn tuyến giáp: hoocmôn T3 - T4 thúc đẩy sự oxy hóa ở các ty thể, do đó làm tăng quá trình chuyển hóa năng lượng. + Hoocmôn tuyến tuỷ trên thận: ađrênalin thúc đẩy sự phân giải glicôgen dự trữ thành glucôzơ, do đó thúc đẩy sử dụng năng lượng dự trữ trong glicôgen ở gan. + Hoocmôn tuyến vỏ trên thận: thúc đẩy sự biến đổi axitamin thành cacbohiđrat, chuyển hóa năng của axitamin thành hóa năng của cacbohiđrat, nguồn năng lượng duy nhất của các tế bào thần kinh. 19 + Hoocmôn tuyến tụy: glucagôn thúc đẩy sự phân giải glicôgen của gan để tạo glucôzơ, insulin thúc đẩy sự phân giải glucôzơ ở các tế bào. + Hoocmôn GH của tuyến yên: GH làm giảm quá trình phân giải cacbohiđrat và huy động năng lượng dự trữ dưới dạng lipit ở các mô mỡ. + Hoocmôn sinh dục: hoocmôn của các tuyến sinh dục nam làm tăng đồng hóa prôtêin do đó làm tăng tích luỹ năng lượng trong cơ thể. Ơstrôgen của tuyến sinh dục nữ cũng làm tăng đồng hóa nhưng không mạnh bằng hoocmôn sinh dục nam. Prôgestêron của tuyến sinh dục nữ cũng làm tăng chuyển hóa năng lượng. 5.2. Điều hoà chuyển hóa năng lượng ở mức tế bào Ở mức độ tế bào, chuyển hóa năng lượng được điều hoà bằng cơ chế điều hoà ngược. Yếu tố điều hoà là ADP. Khi hàm lượng ADP trong tế bào càng tăng thì phản ứng dị hóa sinh năng lượng càng tăng và khi hàm lượng ADP giảm thì phản ứng sinh năng lượng cũng giảm đi. Kết quả là trong điều kiện bình thường hàm lượng ATP trong mỗi tế bào được duy trì ở mức độ nhất định đảm bảo cho tế bào có thế hoạt động bình thường và đáp ứng với nhu cầu năng lượng của cơ thể. ATP ↔ ADP + Pi + 7,3 Kcal/mol Khi các yếu tố điều hoà chuyển hóa năng lượng bị rối loạn thì sẽ xuất hiện những bệnh chuyển hóa. Ưu năng tuyến giáp làm tăng chuyển hóa năng lượng, nhược năng làm giảm. Nhược năng tuyến yên làm giảm thèm ăn, gây hội chứng Simmond hoặc gây hội chứng phì sinh dục. Nhược năng tuyến tụy gây đái tháo đường làm tăng tiêu hao năng lượng dưới dạng hóa năng của glucose bài tiết. Thiếu các vitamin B1, B2, PP gây rối loạn chuyển hóa cho các chất, kèm theo là rối loạn chuyển hóa năng lượng, người bệnh thường gầy do giảm năng lượng tích luỹ. B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Tại sao khi ăn nhiều đường, lượng đường trong máu vẫn giữ một tỉ lệ ổn định (trừ những người bị bệnh tiểu đường)? Vai trò của gan trong sự chuyển hoá gluxit? Khi hàm lượng đường trong máu thay đổi sẽ gây nên những hậu quả như thế nào ở người? 20 Hướng dẫn: Vì: Khi ăn nhiều đường, lượng đường trong máu tăng cao, gan nhận được nhiều glucozơ từ tĩnh mạch của gan, gan sẽ biến đổi glucozơ thành glycogen dự trữ trong gan và cơ nhờ hoocmon insulin => lượng đường trong máu luôn giữ ổn định. - Khi ăn ít đường, lượng glucozơ trong máu giảm, gan sẽ chuyển hoá glycogen dự trữ thành glucozơ nhờ hoocmon glucagon. Khi nguồn glycogen dự trữ hết, gan chuyển hoá aa, axit lactic, glyxerin (sinh ra do phân huỷ mỡ) thành gluozơ. Do đó, lượng đường trong máu vẫn luôn ổn định - Nếu lượng glycogen dự trữ trong gan đạt đến mức độ tối đa thì gan sẽ chuyển hoá glucozơ thành lipit dự trữ ở các mô mỡ, đảm bảo lượng đường luôn ổn định Vai trò của gan trong sự chuyển hoá gluxit: + Dự trữ glicôgen. + Gan tạo đường mới từ các axitamin và axit béo. + Gan biến đổi , chuyển hoá đường đơn khác sang glucô. + Gan chuyển hoá glucôzơ thành gluxit. - Khi hàm lượng đường trong máu thay đổi sẽ gây nên những hậu quả nghiêm trọng đến sức khoẻ con người: + Nếu hằng số này giảm sẽ làm cơ thể suy nhược, mệt mỏi, giảm thân nhiệt... + Nếu hằng số này tăng từ 0,15%- 0,18% sẽ gây bệnh tiểu đường rất nguy hiểm. Câu 2. a. Insulin có tác dụng thúc đẩy vận chuyển glucôzơ vào hầu hết các loại tế bào cơ thể. Nếu tiêm thêm insulin vào cơ thể sẽ ảnh hưởng như thế nào đến não? b. Khi người mắc bệnh đái tháo đường bị nhiễm khuẩn, tại sao nồng độ glucôzơ trong máu và một số hoocmôn có xu hướng tăng lên? c. Tại sao những người bị bệnh đái tháo đường có pH máu thấp hơn người bình thường? Hướng dẫn: 21 a. Insulin làm tăng vận chuyển glucôzơ vào hầu hết tế bào cơ thể, ngoại trừ tế bào não. Tế bào não không phụ thuộc vào insulin trong tiếp nhận glucôzơ. Khi tiêm insulin vào cơ thể sẽ làm giảm lượng đường trong máu và giảm lượng đường cung cấp cho tế bào não. b. Nhiễm khuẩn gây ra đáp ứng stress, gây tăng tiết cortizol và ađrênalin vào máu. Hai hoocmon này làm tăng nồng độ glucôzơ máu. c. Khi bị bệnh đái tháo đường glucôzơ vào tế bào ít. Do nguồn cơ chất cung cấp năng lượng chủ yếu là glucôzơ không đáp ứng đủ, nên các tế bào cơ thể sử dụng nguồn cơ chất là lipit. Tăng phân giải lipit tạo ra nhiều axit hữu cơ dẫn đến pH máu giảm. Câu 3. Khi cơ thể bị stress ngắn hạn và stress dài hạn thì tuyến trên thận tiết ra những hoocmôn nào? Tác dụng của từng loại hoocmôn đó là gì? Hướng dẫn: * Khi cơ thể bị stress ngắn hạn: tủy trên thận tiết epinephrin (adrenalin) và norepinephrin (noradrenalin). Tác dụng của epinephrin và norepinephrin: - Phân giải glicôgen thành glucôzơ tăng đường huyết. - Tăng huyết áp, tăng nhịp thở, tăng mức chuyển hóa. - Thay đổi dòng máu, làm tăng cảnh giác và giảm hoạt động tiêu hóa, bài tiết và hệ sinh sản. * Khi cơ thể bị stress dài hạn: vỏ trên thận tiết corticoit đường và corticoit khoáng. Tác dụng của corticoit khoáng (mineralcorticoit): tái hấp thu các ion natri và nước ở ống thận, làm tăng khối lượng máu và huyết áp. Tác dụng của corticoit đường (glucocorticoit): phân cắt các prôtêin và các axit béo chuyển thành glucôzơ gây tăng đường huyết. Có thể ức chế hệ miễn dịch. Câu 4. Một người bị bệnh bướu cổ, xét nghiệm hoocmôn sẽ cho kết quả như thế nào trong 2 trường hợp: người đó bị bệnh Bazơđô và người đó bị bệnh bướu cổ do thiếu iôt? Hướng dẫn: - Người bị bệnh Bazơđô: TSH không tăng, TH tăng cao. - Người bị bệnh bướu cổ do thiếu iôt: TSH tăng cao, TH giảm. 22 Câu 5. Ở người, những hoocmôn nào có vai trò trực tiếp tham gia điều tiết nồng độ glucôzơ trong máu? Hướng dẫn: Hoocmôn trực tiếp điều tiết nồng độ glucôzơ máu - Insulin do tuyến tụy tiết ra, tác dụng biến glucôzơ thành glicôgen. - Glucagôn do tuyến tụy tiết ra, tác dụng biến glicôgen thành glucôzơ. - Ađrênalin do tủy tuyến trên thận tiết ra, biến glicôgen thành glucôzơ. - Cooctizôn do vỏ tuyến trên thận tiết ra, biến prôtêin và lipit thành glucôzơ. Câu 6. a. Tuyến yên là một tuyến quan trọng nhất trong cơ thể bởi vì nó điều hòa hoạt động của rất nhiều tuyến nội tiết khác và tạo ra mối liên quan quan trọng với hệ thần kinh. Hãy chứng minh nhận định trên. b. Khi cơ thể người lâm vào tình trạng căng thẳng, sợ hãi hoặc tức giận thì loại hoocmôn nào được tiết ra nhanh nhất? Hoocmôn đó ảnh hưởng đến thành phần máu và huyết áp như thế nào? Hướng dẫn: a. Chứng minh nhận định: - Thùy trước tuyến yên tiết ra một số loại hoocmôn điều hòa nhiều tuyến nội tiết khác: + Hoocmôn tăng trưởng GH. + Hoocmôn kích thích tuyến giáp TSH. + Hoocmôn kích thích vỏ tuyến trên thận ACTH. + Hoocmôn kích thích tuyến sinh dục: FSH, LH. + Hoocmôn kích thích tuyến sữa prolactin. - Thùy sau tuyến yên (thùy thần kinh) liên kết với nơron phía sau vùng dưới đồi. Thùy sau chứa các hoocmôn do vùng dưới đồi tiết ra: ADH (hoocmôn chống đa niệu), ôxytôxin (gây co cơ tử cung). b. Loại hoocmôn đó là adrenalin và noradrenalin. Do ảnh hưởng của hai loại hoocmôn này nên nồng độ glucôzơ trong máu tăng và huyết áp tăng (do tăng nhịp tim). 23 Câu 7. Một bệnh nhân bị tiểu đường typ I, trong một lần tiêm quá liều insulin, người này cảm thấy choáng váng, bác sỹ chỉ định tiêm 1 liều glucagôn. Giải thích hiện tượng trên. Người bị tiểu đường trong trường hợp nào không cần tiêm insulin? Hướng dẫn: - Tiêm quá nhiều insulin → tăng chuyển hoá glucôzơ  glicogen, làm nồng độ glucôzơ trong máu giảm gây choáng váng - Tiêm glucagôn để chuyển hoá glicogen  glucôzơ  nâng đường huyết trở về bình thường - Người bị tiểu đường không cần tiêm insulin: + Tiểu đường sinh lý do 1 lúc ăn quá nhiều đồ ngọt, lượng insulin lại có hạn không chuyển hoá được hết glucôzơ  cơ thể sẽ chuyển hoá trở lại sau 1 thời gian +Người bị tiểu đường týp II do hỏng thụ thể tiếp nhận insulin Câu 8. Vẽ sơ đồ và giải thích cơ chế duy trì cân bằng nội môi glucôzơ bằng insulin và glucagôn. Hướng dẫn: - Vẽ sơ đồ chữ * Giải thích 24 - Ở người, nồng độ glucôzơ trong máu cân bằng khoảng 90mg/ 100ml. Sự cân bằng glucôzơ nội môi được điều hòa bởi hai hoocmôn đối kháng là insulin và glucagôn. - Khi mức glucôzơ máu tăng cao kích thích lên tuyến tụy, các tế bào β của tụy giải phóng insulin vào máu. Insulin chuyển hóa glucôzơ thành glicôgen tích lũy trong gan, đồng thời kích thích các tế bào cơ thể lấy nhiều glucôzơ làm cho nồng độ glucôzơ máu giảm về mức cân bằng. - Khi mức glucôzơ máu giảm kích thích lên tuyến tụy, các tế bào α của tụy giải phóng glucagôn vào máu. Glucagôn chuyển hóa glicôgen trong gan thành glucôzơ, giải phóng vào máu làm cho nồng độ glucôzơ máu tăng về mức cân bằng. Câu 9. Trình bày về các hoocmôn điều hòa sinh trưởng ở người a. Hoocmôn sinh trưởng GH: GH được sinh ra từ thùy trước tuyến yên và có tác dụng tăng cường quá trình tổng hợp prôtêin của tế bào, mô, cơ quan do đó tăng cường quá trình sinh trưởng của cơ thể, nhưng hiệu quả phụ thuộc vào từng loại môn và giai đoạn phát triẻn của chúng. GH làm cho xương trẻ em dài ra, nhưng đối với xương của người lớn nó không có tác dụng. Đối với người lớn, tăng tiết GH sinh ra bệnh to đầu xương chi. b. Hoocmon tirôxin được sinh ra từ tuyến giáp, có tác dụng làm tăng tốc độ chuyển hóa cơ bản, do đó tăng cường sinh trưởng. - Ở trẻ em, thiếu tirôxin làm cho xương và mô thần kinh sinh trưởng không bình thường do đó gây bệnh đần độn. - Đối với người lớn, tirôxin không có tác dụng như vậy vì xương và hệ TK đã phát triển đầy đủ. Sản sinh tirôxin bị rối loạn thường dẫn đến các bệnh nhược giáp (chuyển hóa cơ bản thấp, nhịp tim chậm, huyết áp cao kèm theo phù viêm) hoặc cường giáp (chuyển hóa cơ bản tăng cao dẫn đến nhịp tim nhanh, huyết áp thấp, gầy sút cân, bướu tuyến giáp). Câu 10. Phản ứng của cơ thể khi bị stress. 25 - Các phản ứng stress của cơ thể bao gồm hàng loạt các phản ứng chuẩn bị cho cơ thể chống lại các yếu tố có hại hay những thay đổi của môi trường. - Các kích thích gây stress được truyền về vùng dưới đồi gây ra các phản ứng báo động ngắn hạn và các phản ứng đề kháng dài hạn. a. Các phản ứng báo động ngắn hạn - Vùng dưới đồi tăng cường hoạt động của HTK giao cảm, xung thần kinh từ hệ thống TK giao cảm truyền đến vùng tủy tuyến trên thận làm tăng giải phóng các hoocmôn adrênalin (epinephrine) (80%) và noradrenalin (20%) : tăng nhịp tim, tăng nhịp thở, tăng cường cung cấp máu cho não và cơ xương, giãn các phế quản nhỏ của phổi và tăng tiết mồ hôi; thúc đẩy quá trình phân giải glucôzơ ở gan và TB cơ xương, cung cấp luợng glucôzơ lớn cho hô hấp TB. b. Các phản ứng đề kháng - Các yếu tố giải phóng từ vùng dưới đồi đi xuồng kích thùy trước tuyến yên sản sinh ACTH, ACTH theo đường máu đến vùng vỏ tuyến trên thận kích thích sản sinh corticoit khoáng và corticoit đường. làm tăng cung cấp glucôzơ cho hô hấp TB và tăng chuyển hóa cơ bản. Câu 11. Cơ chế tác động của adrênalin (epinephrine) khi cơ thể bị stress. - Các kích thích gây stress được truyền về vùng dưới đồi. - Vùng dưới đồi tăng cường hoạt động của HTK giao cảm, xung thần kinh từ hệ thống TK giao cảm truyền đến vùng tủy tuyến trên thận làm tăng giải phóng các hoocmôn adrênalin (epinephrine). Khi epinephrine đi đến các tế bào gan , nó gắn với một thụ thể kết cặp với prôtêin G trong màng TB kích hoạt enzim adenylyl cyclase xúc tác chuyển hóa ATP thành AMP vòng (chất truyền tin thứ 2). AMP vòng hoạt hóa prôtêin kinase A dẫn tới hoạt hóa một enzim cần cho phân cắt glycôgen và bất hoạt một enzim tổng hợp glycogen. Kết quả cuối cùng là gan giải phóng glucôzơ vào trong dòng máu, cung cấp nhiện liệu cần thiết cho cơ thể. Câu 12. Những người “không dung nạp lactôzơ” do thiếu lactaza - một enzim thủy phân đường lactôzơ trong sữa nên thường bị tiêu chảy sau khi uống sữa tươi. Họ đã khắc phục tình trạng trên bằng cách sử dụng sản phẩm sữa chua, 26 nhưng việc ăn sữa chua chỉ làm giảm nhẹ triệu chứng một cách tạm thời. Hãy giải thích tại sao? Hướng dẫn: - Trong sữa chua chứa các vi khuẩn có khả năng phân giải đường lactôzơ trong sữa thành các đường đơn để ruột có thể hấp thu → có thể làm giảm nhẹ triệu chứng của người bệnh. - Nhưng để điều trị bằng sữa chua hiệu quả thì vi khuẩn trong sữa chua phải thích nghi được với các điều kiện trong ruột non của người. - Các điều kiện trong ruột non thường rất khác với các điều kiện nuôi cấy vi khuẩn trong sữa chua. → Vi khuẩn bị chết hoặc không sinh trưởng đến số lượng đủ lớn để hỗ trợ cơ thể người tiêu hóa sữa. Câu 13. a. Giải thích 4 nguyên nhân dẫn đến bệnh cao huyết áp. Các biện pháp phòng ngừa bệnh cao huyết áp là gì? b. Tần số cao huyết áp ở những người bị bệnh đái tháo đường cao hơn nhóm người bình thường 1,5 – 3 lần. Giải thích. Hướng dẫn: * 4 Nguyên nhân: - Do chế độ ăn uống không phù hợp: + Ăn mặn, ăn nhiều prôtêin → tăng áp suất thẩm thấu của máu → tăng tái hấp thu nước → tăng thể tích máu → tăng huyết áp. + Ăn nhiều chất béo, thức ăn chứa nhiều côlestêrôn → xơ vữa động mạch → độ đàn hồi của thành mạch giảm, lòng mạch hẹp lại → tăng huyết áp. - Do tuổi tác: Tuổi càng cao → mức độ xơ hóa của động mạch tăng → huyết áp tăng. - Do stress, lo âu hồi hộp kéo dài: Kích thích hệ thần kinh giao cảm → tăng nhịp tim, nhịp thở, gây co mạch → tăng huyết áp. - Do nguyên nhân di truyền. * Phòng ngừa bệnh cao huyết áp: 27 - Chế độ ăn uống phù hợp: Không ăn mặn, ăn quá nhiều chất béo. - Không để stress, lo âu, hồi hộp kéo dài → luyện tập yoga, tăng hoạt động giao lưu, vui chơi, giải trí. - Tăng cường luyện tập nâng cao thể lực,... b. Glucôzơ trong máu tăng lên trên mức bình thường → áp suất thẩm thấu của máu tăng → tăng hấp thu nước → giảm nồng độ glucôzơ trong máu→ V máu tăng → làm tăng áp lực lên thành mạch => Có nguy cơ cao huyết áp cao hơn người bình thường. Câu 14. Giả sử có hai bệnh nhân A và B đều bị bệnh bướu cổ. Kết quả xét nghiệm máu ở người A cho thấy, nồng độ hoocmôn TSH cao hơn mức bình thường còn nồng độ hoocmôn TH thấp hơn mức bình thường. Kết quả xét nghiệm máu ở người B cho thấy, nồng độ hoocmôn TSH ở mức bình thường còn nồng độ hoocmôn TH cao hơn mức bình thường. Giải thích cơ chế gây nên bệnh bướu cổ ở người A và cơ chế gây nên bệnh bướu cổ ở người B. Hướng dẫn: - Người A bị bệnh bướu cổ do thiếu iôt: do cơ thể thiếu iôt → tirôxin (TH) giảm → tuyến yên tăng tiết hoocmôn TSH để thúc đẩy tuyến giáp hoạt động → tăng số lượng và kích thước nang tuyến, tăng tiết dịch nang→ tuyến giáp phình to. Như vậy, ở người A, nồng độ TSH tăng, còn nồng độ TH thấp hơn mức bình thường. - Người B bị bệnh bướu cổ Bazơđô. : Do trong cơ thể đã xuất hiện một chất có cấu trúc gần giống hoocmôn TSH → thúc đẩy tuyến giáp hoạt động mạnh → Tuyến giáp phình to, tiết quá nhiều tirôxin (TH) → gây tăng chuyển hóa cơ bản, tim đập nhanh, huyết áp tăng, chân tay run, thân nhiệt tăng, ra nhiều mồ hôi, hồi hộp lo lắng, khó thở. Như vậy, ở người B, nồng độ TSH ở mức bình thường, nồng độ TH tăng hơn mức bình thường. Câu 15. Khi có hàm lượng colesterôn cao trong máu thì người bệnh cần điều chỉnh chế độ ăn và dùng thuốc làm hạ colesterôn máu. Hãy nêu những cơ chế có thể làm hạ colesterôn máu. + Colesterôn được gan biến đổi thành axit mật và muối mật được bài tiết vào tá tràng, 90% được tái hấp thu ở đoạn cuối hồi tràng để gan sử dụng lại. 28 + Dùng thuốc kết hợp với axit mật ngăn ngừa sự tái hấp thu của axit mật, gan sẽ sử dụng colesterôn từ gan để tạo axit mật mới, nồng độ colesterôn sẽ giảm. + Merinôlin ức chế enzym tổng hợp colesterôn ở gan (3 hyđrôxy - 3 metylglutaryl - CoA reductaza) làm giảm tổng hợp colesterôn. Câu 16. Chất ađrênalin gây đáp ứng ở tế bào gan bằng phản ứng phân giải glicôgen thành glucôzơ, nhưng khi tiêm adrênalin vào tế bào gan thì không gây được đáp ứng đó. a. Tại sao có hiện tượng trên? b. Trong con đường truyền tín hiệu từ adrênalin đến phản ứng phân giải glicôgen, chất AMP vòng (cAMP) có vai trò gì? c. Vẽ sơ đồ con đường truyền tín hiệu từ adrênalin đến phản ứng phân giải glicôgen. Hướng dẫn: a. Adrênalin tác động lên tế bào gan bằng cách liên kết đặc thù với thụ thể màng, phức hệ adrênalin – thụ thể hoạt hóa prôtêin G, prôtêin G hoạt hóa enzim adelylcyclaza, enzim này phân giải ATP thành AMP vòng (cAMP), cAMP hoạt hóa các enzim kinaza, các enzim này chuyển nhóm photphat và hoạt hóa enzim glicôgen photphorylaza là enzim xúc tác phân giải glicôgen thành glucôzơ. Tiêm adrênalin trực tiếp vào trong tế bào không gây đáp ứng do thiếu thụ thể màng. b. CAMP có vai trò là chất truyền tin thứ 2 có chức năng hoạt hóa enzim photphorylaza phân giải glicôgen thành glucôzơ, đồng thời có vai trò khuếch đại thông tin: 1 phân tử adrênalin → 104 phân tử cAMP → 108 phân tử glucôzơ. c. Adrênalin → thụ thể màng → prôtêin G → enzim adelylcyclaza → cAMP → các enzim kinaza → glicôgen photphorylaza → (glicôgen thành glucôzơ). Phần III. KẾT LUẬN Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật là chuyên đề bao quát nhiều nội dung có liên quan đến các hoạt động sống của cơ thể như tiêu hóa, hô hấp, tuần hoàn, bài tiết, được điều hòa bởi các cơ chế thần kinh, cơ chế thể dịch. Có thể nói đây là nội dung quan trọng xuyên suốt phần sinh lý động vật. Vì vậy, 29 người viết chuyên đề chỉ giới hạn trong phạm vi nội dung chuyển hóa các hợp chất hữu cơ quan trọng là cacbohidrat, lipit và prôtêin trong cơ thể người. Bằng cách hệ thống hóa kiến thức, đưa ra các câu hỏi vận dụng có liên quan đến vấn đề thực tiễn bảo vệ sức khỏe con người, giáo viên đã giúp học sinh nắm bắt, hiểu sâu kiến thức và vận dụng tốt hơn để trả lời các câu hỏi và bài tập. 30 [...]... phân giải prôtêin T3, T4 (thời kỳ trưởng thành) Tuyến vỏ trên thận Tuyến giáp triển cơ bắp ở nam giới - Tăng phân giải prôtêin ở tế bào đồng thời làm chậm quá trình sinh tổng hợp prôtêin - Tăng phân giải prôtêin và giải phóng axitamin vào máu 3.3.4 Rối loạn chuyển hóa prôtêin Rối loạn phổ biến nhất của chuyển hóa prôtêin là tình trạng thiếu prôtêin Phản ứng của cơ thể với tình trạng thiếu prôtêin thay... trữ Khi cơ thể suy kiệt prôtêin vì một lý do nào đó, các prôtêin của huyết tương được đưa vào mô nhờ cơ chế ẩm bào của các đại thực bào, các prôtêin được phân giải thành các axitamin được đưa trở lại máu và được đưa đến các tế bào để sử dụng 3.3.3 Điều hoà chuyển hóa prôtêin - Cơ chế thần kinh: tác động đến chuyển hóa prôtêin cũng giống như đối với chuyển hóa cacbohiđrat và lipit là tác động đến vùng... vận chuyển của dòng máu, vận chuyển vật chất qua màng v.v Động năng gặp ở những nơi đang có sự chuyển động, như sự chuyển động của cơ thể, máu chuyển động trong hệ thống tuần hoàn, khí chuyển động trong đường dẫn khí, thức ăn chuyển động trong ống tiêu hóa, vật chất vận chuyển qua màng, tất cả các sự chuyển động của vật chất như vừa nêu ở trên thực hiện được là nhờ có động năng và năng lượng cho sự chuyển. .. dụng điều hòa chuyển hóa năng lượng, đặc biệt là hệ thần kinh giao cảm Kích thích thần kinh giao cảm làm tăng chuyển hóa năng lượng Vùng dưới đồi là trung tâm của thần kinh giao cảm, do đó cũng có ảnh hưởng đến điều hoà chuyển hóa năng lượng Các phần khác của hệ thần kinh cũng có ảnh hưởng tới chuyển hóa năng lượng - Cơ chế thể dịch: + Hoocmôn tuyến giáp: hoocmôn T3 - T4 thúc đẩy sự oxy hóa ở các ty thể,... trình đồng hóa và các hoạt động sống khác của tế bào ADP + PVC Hình 4: Quá trình tổng hợp và phân giải ATP 4 Tiêu hao năng lượng của cơ thể - Năng lượng tiêu hao để duy trì cơ thể: chuyển hóa cơ sở, vận động cơ, điều nhiệt, tiêu hóa, - Năng lượng cần thiết cho phát triển cơ thể: tăng trưởng trọng lượng và chiều cao, sinh sản, 5 Điều hoà chuyển hóa năng lượng 5.1 Điều hoà chuyển hóa năng lượng ở mức độ... cơ thể → ứ Ađrênalin hợp lipit trên thận - Tăng tổng hợp axit béo và vận 2 Hooc môn làm tăng tổng Tuyến tủy đọng ở mặt, ngực, bụng - Tăng phân giải lipit ở các mô mỡ dự trữ Insulin Tuyến tụy nội tiết chuyển axit béo đến các mô mỡ - Tăng tổng hợp triglixêrit từ axit béo để tăng dự trữ lipit ở mô mỡ, 3.2.4 Rối loạn chuyển hóa lipit - Bệnh béo phì (Obesity): do ứ đọng quá nhiều lipit trong cơ thể, nguyên... động sống của cơ thể như tiêu hóa, hô hấp, tuần hoàn, bài tiết, được điều hòa bởi các cơ chế thần kinh, cơ chế thể dịch Có thể nói đây là nội dung quan trọng xuyên suốt phần sinh lý động vật Vì vậy, 29 người viết chuyên đề chỉ giới hạn trong phạm vi nội dung chuyển hóa các hợp chất hữu cơ quan trọng là cacbohidrat, lipit và prôtêin trong cơ thể người Bằng cách hệ thống hóa kiến thức, đưa ra các câu... Tuyến yên làm tăng phân mỡ dự trữ → tăng nồng độ axit béo trong máu - Tăng phân giải lipit ở các mô mỡ dự giải lipit trữ → cũng làm tăng nồng độ axit béo T3 – T4 Tuyến giáp trong máu - Giảm lượng colesterôn, phôtpholipit, triglixêrit ở huyết tương - Tăng phân giải lipit ở các mô mỡ dự trữ - Tăng ôxy hóa axit béo tự do ở TB để Cooctizôn Tuyến vỏ trên thận tạo năng lượng - Nếu cooctizôn được bài tiết quá... không mạnh bằng hoocmôn sinh dục nam Prôgestêron của tuyến sinh dục nữ cũng làm tăng chuyển hóa năng lượng 5.2 Điều hoà chuyển hóa năng lượng ở mức tế bào Ở mức độ tế bào, chuyển hóa năng lượng được điều hoà bằng cơ chế điều hoà ngược Yếu tố điều hoà là ADP Khi hàm lượng ADP trong tế bào càng tăng thì phản ứng dị hóa sinh năng lượng càng tăng và khi hàm lượng ADP giảm thì phản ứng sinh năng lượng cũng... của cơ thể - Prôtêin dự trữ Prôtêin không có dạng dự trữ riêng giống như cacbohiđrat và lipit Prôtêin được dự trữ ở trong tất cả các tế bào Khi thiếu hụt axitamin trong huyết tương, các prôtêin trong tế bào phân giải ra các axitamin, các axitamin này được vận chuyển ra ngoài tế bào để ổn định nồng độ axit amin của huyết tương Kho dự trữ axitamin trong tế bào chính là prôtêin dự trữ Các prôtêin của huyết ... đường chuyển hóa riêng, đường chuyển hóa chuỗi phản ứng hóa học có enzim xúc tác dẫn đến hình thành sản phẩm định Sự chuyển hóa chất thể phân chia thành chuyển hóa cacbohidrat, chuyển hóa lipit, chuyển. .. sinh trưởng, cảm ứng sinh sản Chuyển hóa vật chất kèm theo chuyển hóa lượng Trong thể sống hai trình chuyển hóa chất chuyển hóa lượng liên quan chặt chẽ với tuân thủ nguyên lý chung chuyển hóa Quá... bào chuyển hóa theo đường phụ thành chất độc gây nên triệu chứng bệnh lý Các bệnh người gọi bệnh rối loạn chuyển hóa Chuyển hóa vật chất thể 3.1 Chuyển hóa cacbohidrat (đường) 3.1.1 Vai trò cacbohidrat