TIÊU HOÁ – HẤP THỤ CHUYỂN HOÁ PROTEIN

CHỦ ĐỀ THUYẾT TRÌNHTIÊU HOÁ – HẤP THỤ CHUYỂN HOÁ PROTEINI.Khái niệm, chức năng và phận loại protein1.Khái niệmProtein là một chất hữu cơ hay còn được gọi là “ chất đạm” là thành phần quan trong trong cơ thể của một cơ thể sốngProtein được hình thành từ các acid amin với nhau bằng liên kết piptid.Protein là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống.Thiếu protein thường đi kèm với thiếu năng lượng cho cơ thể.2.Chức năngLoại proteinChức năngVí dụProtein cấu trúcCấu trúc, nâng đỡCollagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kénProtein EnzymeXúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóaCác Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, EnzymePepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân giải LipidProtein HormoneĐiều hòa các hoạt động sinh lýHormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sốngProtein vận chuyểnVận chuyển các chấtHuyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bàoProtein vận độngTham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thểActinin, Myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bàoProtein thụ quanCảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trườngThụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệuProtein dự trữDự trữ chất dinh dưỡngAlbumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amincho con. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm3.Phân loại Protid vào cơ thể theo thức ăn, về mặt sinh học chia làm 2 loại: toàn diện và khiếm diện. Protid toàn diện về mặt sinh học là những protid chứa đủ tất cả các axit amin cần thiết cho tổng hợp các protid của cơ thể sống. Các axit amin này cơ thể không tổng hợp được đủ cho nhu cầu, không thể lấy a.amin khác thay thế được, phải được cung cấp theo thức ăn. Trong thành phần protid toàn diện cần cho cơ thể đang lớn lên có tám axit amin cần thiết sau: valin, leucin, isoleucin, threonin, methionin, phenylalanin, tryptophan và lysin. Ngoài ra còn histidin và arginin, bình thường cơ thể tổng hợp đủ dùng nhưng khi nhu cầu cao như đang lớn thì cần phải cung cấp thêm theo thức ăn nên có tác giả coi là cần thiết. Từ các axit amin ấy có thể tổng hợp các axit amin khác, các kích thích tố ...Ví dụ: từ phenylalanin có thể tổng hợp tyrosin; từ tyrosin có thể tổng hợp các kích thích tố như kích giáp tố, adrenalin (epinephrin). Protid khiếm diện về mặt sinh học là những protid thiếu một trong những axit amin mà cơ thể không tổng hợp được. Protid nguồn gốc động vật chứa trong thịt, trứng và sữa là toàn diện nhất (7095%), protid có nguồn gốc thực vật không có giá trị bằng, chẳng hạn bánh mì, ngô (60%). Có vài a.amin có thể thay thế lẫn nhau, ví dụ: phenylalanin có thể thay thế tyrosin, hai protid khiếm diện cộng lại có thể tạo thành protid toàn diện.Một vài loại đậu có thể cho protid hoàn hảo.II.Tiêu hoá proteinCẤU TRÚC CỦA HỆ TIÊU HÓA Ở NGƯỜI Hình 1. Hệ thống tiêu hóa của ngườiỞ người trưỡng thành, ống tiêu hóa là một ống dài khoảng 9m. Suốt chiều dài, thành ống được tạo thành bởi 4 lớp mô: một lớp màng nhầy ở trong cùng; một lớp dưới màng nhầy gồm các mô liên kết có nhiều mạch máu; một lớp cơ ; một lớp mô liên kết mỏng ở ngoài cùng tiếp giáp với các lớp màng trong xoang cơ thể (Hình 2). Mặc dù 4 lớp nầy đều hiện diện suốt chiều dài của ống nhưng chúng bị biến đổi ở những phần khác nhau. Hình 2. Bốn lớp mô của ống tiêu hóa ở động vật có xương sống1.Khoang miệngNgăn đầu tiên của ống tiêu hóa là xoang miệng. Trong xoang miệng có các răng giữ nhiệm vụ tiêu hóa cơ học bằng cách nghiền thức ăn. Răng người có nhiều loại khác nhau, mỗi loại thích nghi với một chức năng riêng. Phía trước là các răng cửa dùng để cắn thức ăn, nằm ở hai bên là các răng nanh được chuyên hóa để xé nhỏ thức ăn. Tiếp theo là các răng tiền hàm và các răng hàm. Chúng có bể mặt rộng, nhiều nếp gấp để nghiền thức ăn (Hình 3) Bên cạnh chức năng của răng, xoang miệng còn có những chức năng khác. Ở đây, hương vị của thức ăn được nhận cảm (hoạt động rất quan trọng trong việc chọn lọc thức ăn). Ðồng thời, thức ăn cũng được trộn với nước bọt do các tuyến nước bọt tiết ra. Nước bọt hòa tan một vài loại thức ăn và tác động như một chất bôi trơn, giúp thức ăn đi qua các phần khác của ống tiêu hóa. Nước bọt của người có các enzim tiêu hóa tinh bột. Nó cũng có chứa các tác nhân kháng khuẩn (ion thiocyanate) giúp tiêu diệt các vi khuẩn có hại xâm nhập theo đường miệng. Các cơ lưỡi sẽ điều khiển thức ăn trong quá trình nhai và làm cho nó trở thành một khối, gọi là viên thức ăn (bolus). Sau đó viên thức ăn được nuốt vào yết hầu, qua thực quản. 2.Thực quản và dạ dàyThực quản là một ống dài chạy từ miệng xuống phía dưới qua cổ họng và nối với dạ dày trong phần trên của xoang bụng.Thức ăn được đẩy dọc theo thực quản bởi sóng co cơ của quá trình nhu động (peristalsis). Các cơ vòng trong thành thực quản ngay phía trên viên thức ăn co bóp, dồn thức ăn về phía trước. Khi viên thức ăn di chuyển, các cơ ở vùng phía sau viên thức ăn co lại và thường xuyên đẩy nó về phía trước (Hình 4). Tại chỗ nối giữa thực quản và dạ dày là một cơ vòng đặc biệt gọi là cơ thắt tâm vị. Khi cơ co lại, nó sẽ làm đóng tâm vị (đường vào dạ dày).Bình thường tâm vị đóng lại để ngăn không cho thức ăn trong dạ dày di chuyển ngược về thực quản khi dạ dày co bóp trong quá trình tiêu hóa. Tâm vị sẽ mở ra khi có một sóng nhu động đến từ thực quản chạm vào cơ thắt. Dạ dầy nằm hơi lệch về phía trái ở phần trên của bụng, ngay dưới xương sườn cuối.Cấu trúc một phần nhỏ của thành dạ dày được minh họa trong hình 5.Trên bề mặt biểu mô có nhiều chỗ lõm sâu vào bên trong tạo ra rất nhiều tuyến ống gọi là các phễu dạ dày.Trong các phễu này có các tế bào viền sản xuất ra acid chlohydric và các ter61 bào chính sản xuất ra pepsinogen.Ngoài ra thành dạ dày còn có các tế bào nội tiết sản sinh hormone gastrin có tác dụng kích thích sự tiết dịch của dạ dày.Ngoài chức năng là một cơ quan dự trữ thức ăn dạ dày cũng có các nhiệm vụ khác. Khi dạ dày chứa thức ăn, các cơ của nó co bóp sẽ khấy, trộn và phá vỡ các mãnh lớn của thức ăn. Bằng cách nầy, chúng bổ sung cho hoạt động của răng trong việc tiêu hóa cơ học. Các tuyến trên màng lót dạ dày gồm nhiều loại: một số tiết ra chất nhày bao phủ bên trong dạ dày, một số khác tiết ra dịch vị là một hỗn hợp của HCl và các enzim tiêu hóa. Vì vậy, sự tiêu hóa thức ăn bằng các enzim là chức năng quan trọng thứ ba của dạ dày. Ngoài ra HCl còn giúp bảo vệ cơ thể bằng cách giết chết nhiều loại vi khuẩn trong thức ăn. Hình 5.Sơ đồ sắp xếp các tế bào ở phễu dạ dày 3. Ruột nonThức ăn rời khỏi dạ dầy, đi qua môn vị vào ruột non. Ðây là nơi mà hầu hết các hoạt động tiêu hóa và hấp thu xảy ra. Ðoạn đầu tiên của ruột non nối với dạ dầy được gọi là tá tràng.Theo sau là một đoạn rất dài, cuộn lại và nằm ở phần dưới của xoang bụng. (1) Lớp màng nhầy lót ở thành ruột được sắp xếp thành nhiều nếp gấp. (2) bề mặt màng nhầy được bao phủ bởi các nhung mao (villi). (3) Bản thân các tế bào biểu mô và các nhung mao lại có các cấu trúc gọi là gờ bàn chải (brush border) chứa vô số các vi nhung mao (microvilli). Các nếp gấp, các nhung mao và các vi nhung mao làm cho tổng bề mặt của ruột non tăng lên rất lớn (Hình 6). 4.Ruột giàRuột già thường được nối với ruột non tại một đoạn có hình chữ T, mằm bên phải ở phần dưới xoang bụng.Tại đây có một cơ thắt hoạt động như một van kiểm soát sự chuyển động của thức ăn.Ở một nhánh của đoạn chữ T có một túi bịt đầu gọi là manh tràng (caecum). Người có manh tràng nhỏ, hình ngón tay, gọi là ruột thừa (appendix).Từ manh tràng, ruột già của người đi lên trên đến vùng giữa xoang bụng sang phía bên trái rồi đi xuống. Bề mặt của ruột già nhỏ hơn ruột non vì màng lót của chúng không có các nếp gấp và các nhung mao.Một trong những chức năng chính của ruột già là tái hấp thu nước được sử dụng trong quá trình tiêu hóa. Phần lớn sự hấp thu nước xảy ra cùng với sự hấp thu các chất dinh dưỡng ở ruột non.Một chức năng thứ hai của ruột già là bài tiết các muối như Ca, Fe khi nồng độ của chúng trong máu quá cao. Muối từ máu đi vào ruột già và được thải ra ngoài theo phân. Một số lượng lớn vi khuẩn thường sống trong ruột già, sự hiện diện của chúng rất cần cho các chức năng bình thường của ruột. Ðôi khi việc điều trị bằng các chất kháng sinh sẽ giết chết các vi khuẩn này, làm rối loạn hoạt động tiêu hóa gây ra tiêu chảy.Chức năng thứ ba của ruột già là dự trử phân cho đến khi chúng được thải ra ngoài.Sự co bóp của ruột già sẽ đẩy khối vật liệu di chuyển từ từ (8 12 giờ) qua phần đầu của ruột già đi vào trực tràng (rectum).Tại đây phân được trử lại cho đến khi được thải ra ngoài qua hậu môn (anus).Sự tiêu hoá proteinSự tiêu hóa protein bắt đầu trong dạ dầy và kết thúc trong ruột non. Enzim chính của dịch vị là pepsin sẽ tiêu hóa protein.Pepsin chỉ có tác dụng trong một môi trường acid mạnh không thể thủy phân toàn bộ protein thành acid amin.Nó chỉ cắt các liên kết peptide giữa một số acid amin chuyên biệt, đặc biệt là tyrosine và phenylalanin, làm cho chuỗi polypeptid dài bị cắt thành nhiều sợi ngắn hơn. Như vậy tại sao thành của ống tiêu hóa cấu tạo bởi protein lại không bị tiêu hóa bởi enzim nầy? Có hai lý do. Một là do lớp màng nhầy lót bên trong thành ống tiêu hóa bảo vệ ống tránh khỏi tác động của enzim. Khi lớp màng bảo vệ nầy bị phá hủy, enzim bắt đầu ăn lan ra một phần của lớp màng lót, gây ra bệnh loét dạ dầy (ulcer). Ða số trường hợp, sự loét phát sinh và phát triển do nhiễm một loài vi khuẩn đặc biệt là Helicobacter pylori. Hai là, tuyến dạ dày không tiết ra enzim pepsin hoạt động mà tiết ra một tiền chất bất hoạt là pepsinogen. Tiền chất bất hoạt của enzim thường được gọi chung là các zymogen. HCl trong dịch vị sẽ biến đổi pepsinogen thành pepsin bằng cách cắt bỏ 42 acid amin từ một đầu của phân tử pepsinogen làm bộc lộ vị trí hoạt động của enzim.Vì acid và pepsinogen được tiết bởi hai loại tế bào khác nhau nên chúng không thể hòa trộn với nhau trước khi được tiết vào xoang vị.Khi pepsinogen được biến đổi thành pepsin hoạt động, chính pepsin lại có thể hoạt hóa các pepsinogen được thêm vào. Khi thức ăn có tính acid đến ruột non, tụy tạng phóng thích các enzim khác cũng tác động trong sự tiêu hóa protein. Giống như pepsin, trypsin và chymotrypsin (hai enzim tiêu hóa protein của tuyến tụy) chỉ cắt đứt các liên kết peptid giữa một số acid amin chuyên biệt.Trypsin và Chymotrypsin cũng được tiết ra dưới dạng bất hoạt (zymogen) là trypsinogen và chymotrypsinogen. Trong ruột non, trypsinogen được biến đổi thành trypsin hoạt động (bằng cách cắt bỏ 6 acid amin tận cùng của chuỗi polypeptid) nhờ enzim enterokinaz do tuyến ruột tiết ra. Trypsin được tạo thành sẽ cắt bỏ hai đoạn ngắn bên trong chuỗi polypeptid của chymotrypsinogen.Phân tử còn lại là chymotrypsin hoạt động gồm ba chuỗi polypeptide riêng biệt được nối với nhau bằng các liên kết disulfid. Tóm lại, hoạt động của pepsin trong dạ dày và của trypsin cùng chymotrypsin từ tụy tạng chỉ cắt protein thành những đoạn có chiều dài khác nhau, nhưng chưa tạo ra các acid amin tự do. Những enzim nầy được gọi là endopeptidaz tức là các enzim xúc tác sự thủy phân các liên kết peptid giữa các acid amin chuyên biệt bên trong protein, không phải là các liên kết nối với acid amin ở đầu tận cùng của chuỗi.Một nhóm enzim khác, gọi là exopeptidaz, xúc tác sự tách các acid amin từ các đầu tận cùng của chuỗi nhờ đó hoàn tất quá trình tiêu hóa.Có một số lượng lớn các exopeptidaz, mỗi loại có tính chuyên biệt cao trong tác động. Thí dụ: carboxypeptidaz phá vỡ liên kết peptide của acid amin tận cùng ở đầu tự do có nhóm carboxyl, aminopeptidaz phá vỡ liên kết peptide của acid amin tận cùng ở đầu tự do có nhóm amino. Một số exopeptidaz được sản xuất trong tụy tạng nhưng một số khác (giống như các enzim thủy phân đường đôi) là những protein ngoại vi nhô ra từ bề mặt của màng tế bào biểu mô. Các protein được tiêu hóa khi chúng tiếp xúc với các enzim. Các sản phẩm của sự tiêu hóa protein là các acid amin tự do, các dipeptide (hai acid amin nối với nhau) và các tripeptid (ba acid amin nối với nhau). Giống như các đường đơn, các dipeptid, tripeptid và các acid amin được hấp thu qua màng tế bào ruột bằng cách vận chuyển tích cực. Có nhiều phân tử vận chuyển khác nhau tham gia vào quá trình nầy, với năng lượng do ATP cung cấp. Các dipeptide và tripepetide được thủy phân thành acid amin tự do trong các tế bào ruột. Chỉ có các acid amin tự do được chuyên chở vào các mao mạch.III. HẤP THỤ PROTEINHầu hết protein được hấp thu qua màng ruột dưới dạng dipeptid, tripeptid hoặc axit amin theo cơ chế đồng vận chuyển với Na+. Các phân tử peptid hoặc axit amin cùng với ion Na+ sẽ giúp protein mang đặc hiệu. Năng lượng do sự chênh lệch nồng độ ion Na+ sẽ giúp cho protein mạng thay đổi hình dạng để đưa cả Na+ và peptid hoặc axit vào bên trong tế bào. Có một số nhỏ axit amin đi từ lòng ruột vào tế bào biểu mô theo cơ chế khuếch tán do protein mang. Có một số nhỏ axit amin đi từ lòng ruột vào tế bào biểu mô theo cơ chế khuếch tán do protein mang. Có 5 loại protein mang khác nhau, đặc biệt cho từng loại axit amin và peptid. Các axitamin được vận chuyển bằng tế bào máu theo cơ chế khuếch tán do protein mang.Sự hấp thu axit amin xảy ra rất nhanh ở tá tràng và hỗng tràng nhưng chậm ở hồi tràng. Khoảng 15% protein ăn vào sẽ đi xuống ruột già và được tiêu hóa dưới tác dụng của vi khuẩn. Các protein trong phân không phải bắt nguồn từ thức ăn mà là protein của vi khuẩn, và các mảnh tế bào bong vào ruột nonSản phẩm tiêu hóa protein là các acid amin, được hấpthụ vào máu tới gan.ở gan, một phần aa được giữ lại và được tổng hợp thành protein huyết tương nhu albumin, globumin và fribrinogen. Phần lớn các aa được chuyển tới tế bào để tổng hợp các protein đặc trưng như hemoglobin, các hoocmon của tuyến nội tiết, protein của các mô cỏ, của các kháng thể và các enzyme …Trong 20aa có 10 aa thiết yếu là leusine, izoleusine, valyne, methionine, threonine, phenylalanine, histidine, arginine, lysine và trytophane cỏ thể không tự tổng hợp được phải lấy từ thức ăn. Khi cơ thể thiếu 1 hoặc 1 số aa thiết yếu thig quá trình tổng hợp protein bị rối loạnProtein được phân giải ở gan, tế bào và các mô thành cac aa. Tất cả các aa ở tế bào sẽ được chuyển tới gan để tiếp tục phân giải thành NH3 đi vào chu trình ornithine tạo thành ure, acid uric, hoặc oxy hóa thành CO2, H2O và giải phóng ATP. IV. CHUYỂN HÓA PROTEIN1.Chuyển hoá các axit amin trong cơ thể Cơ thể không hấp thu được protid nếu chưa được phân huỷ qua ống tiêu hoá. Acid amin và phần nhỏ olygopeptid được hấp thu sẽ theo máu tĩnh mạch cửa vào gan, ở đây chúng được sử dụng ngay hoặc tạm thời coi như chất dự trữ. Sau đó một phần chuyển vào máu đi tới các tế bào khác, ở đó axit amin sẽ tạo thành chất nguyên sinh mới. Năng lượng cần cho sự tổng hợp do ATP cung cấp. Sự tổng hợp protid ở các tế bào tiến hành liên tục trong suốt đời sống của sinh vật. Trong giai đoạn cơ thể đang lớn (ở nhi đồng và thiếu nhi, gia súc non) sự tổng hợp protid diễn ra rất mạnh, càng về già tổng hợp protid càng giảm. Nhờ phương pháp dùng axit amin đánh dấu bằng đồng vị N, đã chứng minh được rằng protid trong cơ thể luôn nhanh chóng bị phân huỷ và được tổng hợp lại. Nếu thức ăn chứa axit amin nhiều hơn lượng cần thiết để duy trì chất nguyên sinh, các enzyme của gan sẽ tách nhóm amin khỏi các a.amin đó, nghĩa là xảy ra hiện tượng khử amin (trong gan sẽ xảy ra hiện tượng khử amin). Các enzyme khác kết hợp nhóm amin đã bị tách với khí CO2 tạo thành urea là chất thải loại của trao đổi chất, urea sẽ chuyển theo máu tới thận và thải ra ngoài cùng với nước tiểu. Khi cơ thể tăng mức oxy hóa các axit amin để sản xuất năng lượng, mức urea máu sẽ tăng cao. Cắt bỏ gan trên động vật, con vật sẽ chết vì trúng độc NH3. Thận hoạt động yếu cũng làm urea máu tăng cao. Phần axit amin sau khi đã khử amin là những acid hữu cơ đơn giản gồm C, H, O được gan chuyển thành glucose hoặc thành glycogen để sử dụng như nguồn năng lượng hoặc mỡ dự trữ. Prôtêin không được giữ lại hoặc hầu như không được giữ lại trong cơ thể làm chất dự trữ, cơ thể sẽ tiêu thụ prôtêin sau khi đã dùng hết dự trữ gluxit và lipit, đó không phải là prôtêin dự trữ mà là các enzyme và prôtêin cấu trúc của chính tế bào.2. Thăng bằng Nitrogen Bình thường cơ thể có thăng bằng nitrogen. Nitrogen vào chủ yếu là do prôtêin ăn vào (95%), còn ra chủ yếu theo đường nước tiểu và phân. Khi N vào nhiều hơn ra gọi là cân bằng nitrogen dương, ngược lại là cân bằng nitrogen âm. Muốn duy trì cân bằng nitrogen thì cần cung cấp một lượng tối thiểu prôtêin hoặc axit amin tương đương, trong đó các axit amin theo tỷ lệ thích hợp và có đủ các axit amin cần thiết.3. Nhu cầu prôtêin Cơ thể cần prôtêin ăn vào để sinh trưởng hoặc để duy trì trọng lượng và thành phần prôtêin của mình. Về giá trị nhiệt lượng, 1 gam prôtêin cho 4,1kcalo. Một người ăn uống đầy đủ một ngày thải ra 12 16 gam nitrogen tương đương với 74 90g prôtêin (vì 1g N tương đương 6,25g P). Khi nhịn đói hoàn toàn vẫn dị hóa prôtêin và cơ thể vẫn thải N nhưng ngày càng thải ít dần đi. Khi ăn chế độ có đủ nhiệt lượng, chỉ thiếu prôtêin thì cơ thể cần dị hóa tối thiểu lượng prôtêin để tổng hợp các kích tố và các chất cần thiết khác (như creatin) nên phân hủy ít prôtêin, mỗi ngày chỉ thải 1,75 3,9g N tương đương 10 23g Prôtêin. Nhu cầu sinh lý tối thiểu về prôtêin là lượng prôtêin nhỏ nhất đủ duy trì thăng bằng nitrogen trong điều kiện ăn chế độ đủ nhiệt lượng do có gluxit và lipit. Định mức prôtêin hàng ngày đến nay vẫn chưa có ý kiến thống nhất. Người ta cho rằng trong điều kiện bình thường, lượng prôtêin cần thiết trong một ngày cho người trưởng thành là 1,5 2,0g trên 1kg thể trọng, còn trong điều kiện lao động thể lực nặng nhọc là 3,0 3,5g trên 1kg thể trọng. Tăng lượng prôtêin trên 3,0 3,5g trên 1kg thể trọng, sẽ gây rối loạn chức năng của hệ thần kinh, của gan và của thận. 4. Điều hoà chuyển hoá prôtêin Phá huỷ một số nhân trong vùng dưới đồi có thể làm tăng mạnh quá trình bài xuất nitơ theo nước tiểu, chứng tỏ có sự tăng phân giải prôtêin trong cơ thể. Điều này nói lên rằng có sự điều hoà chuyển hoá prôtêin từ phía hệ thần kinh.Tuy nhiên chuyển hoá prôtêin được điều hoà chủ yếu bởi các hormon của các tuyến nội tiết. Insulin có tác dụng thúc đẩy quá trình tổng hợp prôtêin qua tăng cường vận chuyển axit amin vào tế bào, tăng cường sử dụng glucose ở tế bào, nhờ đó tiết kiệm được sự sử dụng các axit amin trong cung cấp năng lượng cho cơ thể. Khi thiếu insulin, sự tổng hợp prôtêin hầu như bị ngừng lại.Hormone tăng trưởng GH làm tăng tổng hợp prôtêin trong tế bào, tăng tích trữ prôtêin trong mô. Testosteron và estrogen làm tăng tích trữ prôtêin ở mô, đặc biệt là các prôtêin co cơ. Glucocorticoid làm giảm mạnh prôtêin ở nhiều loại mô, huy động các axit amin vào quá trình chuyển hoá tạo ra gluxit và năng lượng.Thyroxin gây phân giải nhanh prôtêin để lấy năng lượng trong trường hợp cơ thể thiếu gluxit và lipit.Nếu thừa gluxit, lipit và cả các axit amin, thì thyroxin có thể giúp chúng tăng tổng hợp prôtêin, đặc biệt là ở các cơ thể đang lớn. Bảng chấm điểm các thành viên trong nhómĐoàn Duy Tiến: tổng hợp tài liệu, chỉnh sửa, làm bài thuyết trình và tiến hành bổ sung các thông tin cần thiết sau khi thuyết trình.Võ Thị Long Nhân: tham gia tích cực trong việc sửa bài, thuyết trình ( chưa cộng 1 điểm thuyết trình)Đào Thị Xuân Hảo: tích cực tìm kiếm tài liệu, điều chỉnh máy khi thuyết trình.Trần Thị Kim Thy:tích cực tham gia trong quá trình tìm kiếm tài liệu.Nguyễn Tấn Đạt: tích cực tham gia trong quá trình tìm kiếm tài liệu và chỉnh sửa bàiTrần Hồng Thái: không tích cực tham gia trong quá trình làm bài và vắng mặt trong buổi thuyết trình.

CHỦ ĐỀ THUYẾT TRÌNH TIÊU HOÁ – HẤP THỤ - CHUYỂN HOÁ PROTEIN

I. Khái niệm, chức năng và phận loại protein

1. Khái niệm

Protein là một chất hữu cơ hay còn được gọi là “ chất đạm” là thành phần quan trong trong

cơ thể của một cơ thể sống

Protein được hình thành từ các acid amin với nhau bằng liên kết piptid

Protein là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống Thiếu protein thường đi kèm với thiếu năng lượng cho cơ thể

2. Chức năng

Loại

Protein

cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ

Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén

Protein

Enzyme

Xúc tác sinh học:

tăng nhanh, chọn

lọc các phản ứng

sinh hóa

Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức

ăn, Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, EnzymePepsin phân giải Protein,

Enzyme Lipase phân giải Lipid

Protein

Hormone

Điều hòa các hoạt

động sinh lý

Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống

Protein

vận

chuyển

Vận chuyển các

chất

Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận

chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào

Protein

vận động

Tham gia vào chức

năng vận động của

tế bào và cơ thể

Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào

Protein

thụ quan

Cảm nhận, đáp ứng

các kích thích của

môi trường

Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu

Protein

dự trữ

Dự trữ chất dinh

dưỡng

Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amincho con Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm

3. Phân loại

Protid vào cơ thể theo thức ăn, về mặt sinh học chia làm 2 loại: toàn diện và khiếm diện

- Protid toàn diện về mặt sinh học là những protid chứa đủ tất cả các axit amin cần thiết cho tổng hợp các protid của cơ thể sống Các axit amin này cơ thể không tổng hợp được đủ cho nhu cầu, không thể lấy a.amin khác thay thế được, phải được cung cấp theo thức ăn Trong thành phần protid toàn diện cần cho cơ thể đang lớn lên có tám axit amin cần thiết sau: valin, leucin, isoleucin, threonin, methionin, phenylalanin, tryptophan và lysin Ngoài ra còn histidin và arginin, bình thường cơ thể tổng hợp đủ dùng nhưng khi nhu cầu cao như đang lớn thì cần phải cung cấp thêm theo thức ăn nên có tác giả coi là cần thiết Từ các axit amin

ấy có thể tổng hợp các axit amin khác, các kích thích tố Ví dụ: từ phenylalanin có thể tổng hợp tyrosin; từ tyrosin có thể tổng hợp các kích thích tố như kích giáp tố, adrenalin

(epinephrin)

- Protid khiếm diện về mặt sinh học là những protid thiếu một trong những axit amin mà cơ thể không tổng hợp được

Protid nguồn gốc động vật chứa trong thịt, trứng và sữa là toàn diện nhất (70-95%), protid

có nguồn gốc thực vật không có giá trị bằng, chẳng hạn bánh mì, ngô (60%) Có vài a.amin

có thể thay thế lẫn nhau, ví dụ: phenylalanin có thể thay thế tyrosin, hai protid khiếm diện cộng lại có thể tạo thành protid toàn diện.Một vài loại đậu có thể cho protid hoàn hảo

II. Tiêu hoá protein

CẤU TRÚC CỦA HỆ TIÊU HÓA Ở NGƯỜI

Hình 1 Hệ thống tiêu hóa của người

Ở người trưỡng thành, ống tiêu hóa là một ống dài khoảng 9m Suốt chiều dài, thành ống được tạo thành bởi 4 lớp mô: một lớp màng nhầy ở trong cùng; một lớp dưới màng nhầy gồm các mô liên kết có nhiều mạch máu; một lớp cơ ; một lớp mô liên kết mỏng ở ngoài cùng tiếp giáp với các lớp màng trong xoang cơ thể (Hình 2) Mặc dù 4 lớp nầy đều hiện diện suốt chiều dài của ống nhưng chúng bị biến đổi ở những phần khác nhau

Hình 2 Bốn lớp mô của ống tiêu hóa ở động vật có xương sống

1. Khoang miệng

Ngăn đầu tiên của ống tiêu hóa là xoang miệng Trong xoang miệng có các răng giữ nhiệm

vụ tiêu hóa cơ học bằng cách nghiền thức ăn Răng người có nhiều loại khác nhau, mỗi loại thích nghi với một chức năng riêng Phía trước là các răng cửa dùng để cắn thức ăn, nằm ở hai bên là các răng nanh được chuyên hóa để xé nhỏ thức ăn Tiếp theo là các răng tiền hàm

và các răng hàm Chúng có bể mặt rộng, nhiều nếp gấp để nghiền thức ăn (Hình 3)

Bên cạnh chức năng của răng, xoang miệng còn có những chức năng khác Ở đây, hương vị của thức ăn được nhận cảm (hoạt động rất quan trọng trong việc chọn lọc thức ăn) Ðồng thời, thức

ăn cũng được trộn với nước bọt do các tuyến nước bọt tiết ra Nước bọt hòa tan một vài loại thức ăn

và tác động như một chất bôi trơn, giúp thức ăn đi qua các phần khác của ống tiêu hóa Nước bọt của người có các enzim tiêu hóa tinh bột Nó cũng có chứa các tác nhân kháng khuẩn (ion thiocyanate) giúp tiêu diệt các vi khuẩn có hại xâm nhập theo đường miệng

Các cơ lưỡi sẽ điều khiển thức ăn trong quá trình nhai và làm cho nó trở thành một khối, gọi là viên thức ăn (bolus) Sau đó viên thức ăn được nuốt vào yết hầu, qua thực quản

2. Thực quản và dạ dày

Thực quản là một ống dài chạy từ miệng xuống phía dưới qua cổ họng và nối với dạ dày trong phần trên của xoang bụng

Thức ăn được đẩy dọc theo thực quản bởi sóng co cơ của quá trình nhu động (peristalsis) Các cơ vòng trong thành thực quản ngay phía trên viên thức ăn co bóp, dồn thức ăn về

phía trước Khi viên thức ăn di chuyển, các cơ ở vùng phía sau viên thức ăn co lại và thường xuyên đẩy nó về phía trước (Hình 4) Tại chỗ nối giữa thực quản và dạ dày là một cơ vòng

đặc biệt gọi là cơ thắt tâm vị Khi cơ co lại, nó sẽ làm đóng tâm vị (đường vào dạ dày)

Bình thường tâm vị đóng lại để ngăn không cho thức ăn trong dạ dày di chuyển ngược về thực quản khi dạ dày

co bóp trong quá trình tiêu hóa Tâm vị

sẽ mở ra khi có một sóng nhu động đến

từ thực quản chạm vào cơ thắt

Dạ dầy nằm hơi lệch về phía trái

ở phần trên của bụng, ngay dưới xương sườn cuối Cấu trúc một phần nhỏ của thành dạ dày được minh họa trong hình

5 Trên bề mặt biểu mô có nhiều chỗ lõm sâu vào bên trong tạo ra rất nhiều tuyến ống gọi là các phễu dạ dày Trong các phễu này có các tế bào viền sản xuất ra acid chlohydric và các ter61 bào chính sản xuất ra pepsinogen Ngoài ra thành dạ dày còn có các

tế bào nội tiết sản sinh hormone gastrin có tác dụng kích thích sự tiết dịch của dạ dày

Ngoài chức năng là một cơ quan dự trữ thức ăn dạ dày cũng có các nhiệm vụ khác Khi dạ dày chứa thức ăn, các cơ của nó co bóp sẽ khấy, trộn và phá vỡ các mãnh lớn của thức ăn Bằng cách nầy, chúng bổ sung cho hoạt động của răng trong việc tiêu hóa cơ học Các tuyến trên màng lót dạ dày gồm nhiều loại: một số tiết ra chất nhày bao phủ bên trong dạ dày, một

số khác tiết ra dịch vị là một hỗn hợp của HCl và các enzim tiêu hóa Vì vậy, sự tiêu hóa thức

ăn bằng các enzim là chức năng quan trọng thứ ba của dạ dày Ngoài ra HCl còn giúp bảo vệ

cơ thể bằng cách giết chết nhiều loại vi khuẩn trong thức ăn

Hình 5 Sơ đồ sắp xếp các tế bào ở phễu dạ dày

3. Ruột non

Thức ăn rời khỏi dạ dầy, đi qua môn vị vào ruột non Ðây là nơi mà hầu hết các hoạt động tiêu hóa và hấp thu xảy ra Ðoạn đầu tiên của ruột non nối với dạ dầy được gọi là tá tràng Theo sau là một đoạn rất dài, cuộn lại và nằm ở phần dưới của xoang bụng

(1) Lớp màng nhầy lót ở thành ruột được sắp xếp thành nhiều nếp gấp (2) bề mặt màng nhầy được bao phủ bởi các nhung mao (villi) (3) Bản thân các tế bào biểu mô và các nhung mao lại có các cấu trúc gọi là gờ bàn chải (brush border) chứa vô số các vi nhung

mao (microvilli) Các nếp gấp, các nhung mao và các vi nhung mao làm cho tổng bề mặt của

ruột non tăng lên rất lớn (Hình 6)

4. Ruột già

Ruột già thường được nối với ruột non tại một đoạn có hình chữ T, mằm bên phải ở phần dưới xoang bụng Tại đây có một cơ thắt hoạt động như một van kiểm soát sự chuyển động của thức ăn Ở một nhánh của đoạn chữ T có một túi bịt đầu gọi là manh tràng (caecum)

Người có manh tràng nhỏ, hình ngón tay, gọi là ruột thừa (appendix).

Từ manh tràng, ruột già của người đi lên trên đến vùng giữa xoang bụng sang phía bên trái rồi đi xuống Bề mặt của ruột già nhỏ hơn ruột non vì màng lót của chúng không có các nếp gấp và các nhung mao

Một trong những chức năng chính của ruột già là tái hấp thu nước được sử dụng trong quá trình tiêu hóa Phần lớn sự hấp thu nước xảy ra cùng với sự hấp thu các chất dinh dưỡng ở ruột non

Một chức năng thứ hai của ruột già là bài tiết các muối như Ca, Fe khi nồng độ của chúng trong máu quá cao Muối từ máu đi vào ruột già và được thải ra ngoài theo phân Một số lượng lớn vi khuẩn thường sống trong ruột già, sự hiện diện của chúng rất cần cho các chức năng bình thường của ruột Ðôi khi việc điều trị bằng các chất kháng sinh sẽ giết chết các vi khuẩn này, làm rối loạn hoạt động tiêu hóa gây ra tiêu chảy

Chức năng thứ ba của ruột già là dự trử phân cho đến khi chúng được thải ra ngoài Sự co bóp của ruột già sẽ đẩy khối vật liệu di chuyển từ từ (8 - 12 giờ) qua phần đầu của ruột già đi vào trực tràng (rectum) Tại đây phân được trử lại cho đến khi được thải ra ngoài qua hậu môn (anus)

Sự tiêu hoá protein

Sự tiêu hóa protein bắt đầu trong dạ dầy và kết thúc trong ruột non Enzim chính của dịch

vị là pepsin sẽ tiêu hóa protein Pepsin chỉ có tác dụng trong một môi trường acid mạnh không thể thủy phân toàn bộ protein thành acid amin Nó chỉ cắt các liên kết peptide giữa một số acid amin chuyên biệt, đặc biệt là tyrosine và phenylalanin, làm cho chuỗi polypeptid dài bị cắt thành nhiều sợi ngắn hơn

Như vậy tại sao thành của ống tiêu hóa cấu tạo bởi protein lại không bị tiêu hóa bởi enzim nầy? Có hai lý do

Một là do lớp màng nhầy lót bên trong thành ống tiêu hóa bảo vệ ống tránh khỏi tác động của enzim Khi lớp màng bảo vệ nầy bị phá hủy, enzim bắt đầu ăn lan ra một phần của lớp màng lót, gây ra bệnh loét dạ dầy (ulcer) Ða số trường hợp, sự loét phát sinh và phát triển do nhiễm một loài vi khuẩn đặc biệt là Helicobacter pylori

Hai là, tuyến dạ dày không tiết ra enzim pepsin hoạt động mà tiết ra một tiền chất bất hoạt là pepsinogen Tiền chất bất hoạt của enzim thường được gọi chung là các zymogen HCl trong dịch vị sẽ biến đổi pepsinogen thành pepsin bằng cách cắt bỏ 42 acid amin từ một đầu của

phân tử pepsinogen làm bộc lộ vị trí hoạt động của enzim Vì acid và pepsinogen được tiết bởi hai loại tế bào khác nhau nên chúng không thể hòa trộn với nhau trước khi được tiết vào xoang

vị Khi pepsinogen được biến đổi thành pepsin hoạt động, chính pepsin lại có thể hoạt hóa các pepsinogen được thêm vào

Khi thức ăn có tính acid đến ruột non, tụy tạng phóng thích các enzim khác cũng tác động trong sự tiêu hóa protein Giống như pepsin, trypsin và chymotrypsin (hai enzim tiêu hóa protein của tuyến tụy) chỉ cắt đứt các liên kết peptid giữa một số acid amin chuyên biệt Trypsin và Chymotrypsin cũng được tiết ra dưới dạng bất hoạt (zymogen) là trypsinogen và chymotrypsinogen Trong ruột non, trypsinogen được biến đổi thành trypsin hoạt động (bằng cách cắt bỏ 6 acid amin tận cùng của chuỗi polypeptid) nhờ enzim enterokinaz do tuyến ruột tiết

ra Trypsin được tạo thành sẽ cắt bỏ hai đoạn ngắn bên trong chuỗi polypeptid của chymotrypsinogen Phân tử còn lại là chymotrypsin hoạt động gồm ba chuỗi polypeptide riêng biệt được nối với nhau bằng các liên kết disulfid

Tóm lại, hoạt động của pepsin trong dạ dày và của trypsin cùng chymotrypsin từ tụy tạng chỉ cắt protein thành những đoạn có chiều dài khác nhau, nhưng chưa tạo ra các acid amin tự do Những enzim nầy được gọi là endopeptidaz tức là các enzim xúc tác sự thủy phân các liên kết peptid giữa các acid amin chuyên biệt bên trong protein, không phải là các liên kết nối với acid amin ở đầu tận cùng của chuỗi Một nhóm enzim khác, gọi là exopeptidaz, xúc tác sự tách các acid amin từ các đầu tận cùng của chuỗi nhờ đó hoàn tất quá trình tiêu hóa Có một số lượng lớn các exopeptidaz, mỗi loại có tính chuyên biệt cao trong tác động Thí dụ: carboxypeptidaz phá

vỡ liên kết peptide của acid amin tận cùng ở đầu tự do có nhóm carboxyl, aminopeptidaz phá vỡ liên kết peptide của acid amin tận cùng ở đầu tự do có nhóm amino Một số exopeptidaz được sản xuất trong tụy tạng nhưng một số khác (giống như các enzim thủy phân đường đôi) là những protein ngoại vi nhô ra từ bề mặt của màng tế bào biểu mô Các protein được tiêu hóa khi chúng tiếp xúc với các enzim Các sản phẩm của sự tiêu hóa protein là các acid amin tự do, các dipeptide (hai acid amin nối với nhau) và các tripeptid (ba acid amin nối với nhau)

Giống như các đường đơn, các dipeptid, tripeptid và các acid amin được hấp thu qua màng tế bào ruột bằng cách vận chuyển tích cực Có nhiều phân tử vận chuyển khác nhau tham gia vào quá trình nầy, với năng lượng do ATP cung cấp Các dipeptide và tripepetide được thủy phân thành acid amin tự do trong các tế bào ruột Chỉ có các acid amin tự do được chuyên chở vào các mao mạch

III HẤP THỤ PROTEIN

Hầu hết protein được hấp thu qua màng ruột dưới dạng dipeptid, tripeptid hoặc axit amin theo cơ chế đồng vận chuyển với Na+ Các phân tử peptid hoặc axit amin cùng với ion Na+ sẽ giúp protein mang đặc hiệu Năng lượng do sự chênh lệch nồng độ ion Na+ sẽ giúp cho protein mạng thay đổi hình dạng để đưa cả Na+ và peptid hoặc axit vào bên trong tế bào Có một số nhỏ axit amin đi từ lòng ruột vào tế bào biểu mô theo cơ chế khuếch tán do protein mang Có một số nhỏ axit amin đi từ lòng ruột vào tế bào biểu mô theo cơ chế khuếch tán do protein mang Có 5 loại

protein mang khác nhau, đặc biệt cho từng loại axit amin và peptid Các axitamin được vận chuyển bằng tế bào máu theo cơ chế khuếch tán do protein mang

Sự hấp thu axit amin xảy ra rất nhanh ở tá tràng và hỗng tràng nhưng chậm ở hồi tràng Khoảng 15% protein ăn vào sẽ đi xuống ruột già và được tiêu hóa dưới tác dụng của vi khuẩn Các protein trong phân không phải bắt nguồn từ thức ăn mà là protein của vi khuẩn, và các mảnh tế bào bong vào ruột non

Sản phẩm tiêu hóa protein là các acid amin, được hấpthụ vào máu tới gan ở gan, một phần aa được giữ lại và được tổng hợp thành protein huyết tương nhu albumin, globumin và fribrinogen Phần lớn các aa được chuyển tới tế bào để tổng hợp các protein đặc trưng như hemoglobin, các hoocmon của tuyến nội tiết, protein của các mô cỏ, của các kháng thể và các enzyme …

Trong 20aa có 10 aa thiết yếu là leusine, izoleusine, valyne, methionine, threonine,

phenylalanine, histidine, arginine, lysine và trytophane cỏ thể không tự tổng hợp được phải lấy

từ thức ăn Khi cơ thể thiếu 1 hoặc 1 số aa thiết yếu thig quá trình tổng hợp protein bị rối loạn Protein được phân giải ở gan, tế bào và các mô thành cac aa Tất cả các aa ở tế bào sẽ được chuyển tới gan để tiếp tục phân giải thành NH3 đi vào chu trình ornithine tạo thành ure, acid uric, hoặc oxy hóa thành CO2, H2O và giải phóng ATP

IV CHUYỂN HÓA PROTEIN

1.Chuyển hoá các axit amin trong cơ thể

Cơ thể không hấp thu được protid nếu chưa được phân huỷ qua ống tiêu hoá Acid amin và phần nhỏ olygopeptid được hấp thu sẽ theo máu tĩnh mạch cửa vào gan, ở đây chúng được sử dụng ngay hoặc tạm thời coi như chất dự trữ Sau đó một phần chuyển vào máu đi tới các tế bào khác,

ở đó axit amin sẽ tạo thành chất nguyên sinh mới Năng lượng cần cho sự tổng hợp do ATP cung cấp Sự tổng hợp protid ở các tế bào tiến hành liên tục trong suốt đời sống của sinh vật Trong giai đoạn cơ thể đang lớn (ở nhi đồng và thiếu nhi, gia súc non) sự tổng hợp protid diễn ra rất mạnh, càng về già tổng hợp protid càng giảm

Nhờ phương pháp dùng axit amin đánh dấu bằng đồng vị N, đã chứng minh được rằng protid trong cơ thể luôn nhanh chóng bị phân huỷ và được tổng hợp lại

- Nếu thức ăn chứa axit amin nhiều hơn lượng cần thiết để duy trì chất nguyên sinh, các enzyme của gan sẽ tách nhóm amin khỏi các a.amin đó, nghĩa là xảy ra hiện tượng khử amin (trong gan

sẽ xảy ra hiện tượng khử amin) Các enzyme khác kết hợp nhóm amin đã bị tách với khí CO2 tạo thành urea là chất thải loại của trao đổi chất, urea sẽ chuyển theo máu tới thận và thải ra ngoài cùng với nước tiểu Khi cơ thể tăng mức oxy hóa các axit amin để sản xuất năng lượng, mức urea máu sẽ tăng cao Cắt bỏ gan trên động vật, con vật sẽ chết vì trúng độc NH3 Thận hoạt động yếu cũng làm urea máu tăng cao

- Phần axit amin sau khi đã khử amin là những acid hữu cơ đơn giản gồm C, H, O được gan chuyển thành glucose hoặc thành glycogen để sử dụng như nguồn năng lượng hoặc mỡ dự trữ Prôtêin không được giữ lại hoặc hầu như không được giữ lại trong cơ thể làm chất dự trữ, cơ thể

sẽ tiêu thụ prôtêin sau khi đã dùng hết dự trữ gluxit và lipit, đó không phải là prôtêin dự trữ mà là các enzyme và prôtêin cấu trúc của chính tế bào

2 Thăng bằng Nitrogen

Bình thường cơ thể có thăng bằng nitrogen Nitrogen vào chủ yếu là do prôtêin ăn vào (95%), còn ra chủ yếu theo đường nước tiểu và phân Khi N vào nhiều hơn ra gọi là cân bằng nitrogen dương, ngược lại là cân bằng nitrogen âm Muốn duy trì cân bằng nitrogen thì cần cung cấp một