Bài 2 KHÁI NIỆM CHUYỂN hóa các CHẤT

KHÁI NIỆM CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT BS Trần Kim Cúc MỤC TIÊU • Trình bày khái niệm chuyển hóa chất chuyển hóa trung gian, qtrình đồng hóa q trình dị hóa • Phân tích phản ứng song biến hay phản ứng liên hợp • Trình bày gđ số đặc điểm chuyển hóa trung gian • Phân tích pp nghiên cứu chuyển hóa trung gian I CHUYỂN HĨA CÁC CHẤT VÀ CHUYỂN HĨA TRUNG GIAN • Chuyển hóa chất - Bao gồm tất qt HH xảy thể từ TĂ đưa vào thể đến chất cặn bã thải môi trường - Chất cặn bã sp qt biến đổi hh chất TĂ, nên qtrình chuyển hóa chất cịn gọi q trình trao đổi chất • Chuyển hóa trung gian: - Bao gồm pứ qt hóa học xảy tế bào - Là khâu qtrọng phức tạp chuyển hóa chất - Gọi chuyển hóa trung gian qt hh diễn qua nhiều khâu trung gian nhiều chất trung gian (= chất chuyển hóa = sp chuyển hóa) - CH chất bao hàm: qt tiêu hóa TĂ - hấp thu sp tiêu hóa - CH trung gian Thường dùng thuật ngữ chuyển hóa (Chuyển hóa chất, chuyển hóa G, chuyển hóa Lipid ) II ĐỒNG HĨA VÀ DỊ HÓA Là mặt mâu thuẫn thống chuyển hóa chất Q trình thối hóa chất cung cấp lượng Dị hóa • Là qt phân giải đại ptử thành sp đào thải • Thối hóa (hay thối biến) - qtrình phân giải chất hcơ thành ptử nhỏ kèm theo giải phóng E -Trong đó: - 50% tỏa dạng nhiệt - 50% tích trữ ATP (nhờ pứ tạo thành ATP từ ADP) * Khi ATP ADP + H3PO4 + E TB sử dụng E dạng: - Công học (co duỗi cơ) - Công thẩm thấu (vc tích cực chất qua màng tb) - Cơng hóa học (tổng hợp chất) hoạt động khác Đồng hóa • Là qt biến đổi đại ptử có tính đặc hiệu theo nguồn gốc TĂ thành đại ptử có tính đặc hiệu thể • Gồm bước: -Tiêu hóa: qt thủy phân đại ptử tinh bột, protein, có tính đặc hiệu TĂ thành đơn vị cấu tạo khơng có tính đặc hiệu (glucoz, aa, ) Sự tiêu hóa nhờ enzyme thủy phân có dịch tiêu hóa (amylaz, proteaz, ) -Hấp thu: sp tiêu hóa (gồm đơn vị cấu tạo glucid, protid, ) hấp thu qua niêm mạc RN vào máu nhờ qt vật lý (sự khuếch tán) hóa học (sự phosphoryl hố) - q trình vc tích cực qua màng tb Riêng tiêu hóa hấp thu lipid có số điểm đặc biệt (Hình 2) -Tổng hợp: - Các sp hấp thu theo máu đưa đến mô tb sử dụng để tổng hợp đại ptử có tính đặc hiệu thể (đặc hiệu lồi, mơ) - Các đại phân tử sử dụng để: Xây dựng tế bào mô (protein, PS tạp, PL) Dự trữ (glycogen, triglycerid) Cần cho hđ sống (AN, enzym pro c/năng) Hình 2: Tiêu hóa hấp thu chất Đồng hóa - Dị hóa liên quan chặt chẽ với Dị hóa cung cấp E cho TH Hình 3: Sự liên quan đồng hóa dị hóa III PHẢN ỨNG SONG BIẾN ( PHẢN ỨNG LIÊN HỢP) • Qtrình CH chất có loại pứ: - Tổng hợp cần NL - Thối hóa giải phóng NL Phản ứng liên hợp: ghép p/ứng tổng hợp thối hóa, nhờ mà p/ứng tổng hợp xảy Thí dụ: pứ tổng hợp glucoz phosphat (G6P) cần 3,3 Kcal xảy ghép với p/ứng thủy phân ATP giải phóng 7,3 Kcal IV BA GIAI ĐOẠN CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN Nhìn chung lipid, glucid, protid thối hóa theo gđ: - GĐ I: phân giải ptử lớn thành đơn vị cấu tạo tương ứng (polysaccarid, protein, lipid thành glucoz, aa, acid béo, ) - GĐ II: đơn vị cấu tạo biến đổi qua nhiều chất trung gian tới acetyl CoA - GĐ III: acetyl CoA vào chu trình Krebs, thối hóa thành CO H2O tạo E Qtrình tổng hợp diễn qua gđ, số tiền chất chu trình Krebs, ngược lại đường thối hóa Hình 5: Ba giai đoạn chuyển hóa trung gian Thối hóa (đường liền) TH (đường chấm); HHTB V MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN Các ĐK chuyển hóa trung gian Có trạng thái ổn định động chuyển hóa Có thống chuyển hóa giới sinh vật Các q trình chuyển hóa G, P, L, AN… có liên quan chặt chẽ với Bilăng chất Chuyển hóa trung gian - Xảy nhanh chóng pH gần trung tính, nhiệt độ vừa phải (khoảng 370C ) nhờ enzym xt pứ liên tiếp gồm nhiều chất trung gian, sp enzym chất enzym 2, E1 A E2 E3 En -> B ->C -> D -> Z - Các enzym xt chuỗi pứ thuộc hệ thống gọi hệ thống multienzym (thường gồm từ đến 20 enzym) Có trạng thái ổn định động chuyển hóa - Sự tổng hợp c/bằng với thối hóa (số ptử tạo thành = số ptử cũ bị thối hóa) - Ln có thay cũ đổi loại chất có vịng quay chuyển hóa tính theo nửa đời sống tức tgian cần thiết để nửa số ptử chất bị thối hóa thay ptử Thí dụ: chuột nửa đời sống protein gan 5-6 ngày, glycogen 0,5-1 ngày, TG não 16-75 ngày, PL não 200 ngày Có thống chuyển hóa giới sinh vật Thí dụ: thối hóa glucoz giống người nấm men, khác giai đoạn cuối (ở người sphẩm cuối CO2, H2O; nấm men alcol ethylic) Các q trình chuyển hóa G,P,L,AN… liên quan chặt chẽ với thể điều hòa chúng theo nhu cầu thể Sự điều hòa diễn mức phân tử tế bào (qua hệ thống enzym, AN, ) mức thể (qua thần kinh hệ thống nội tiết) Bilăng chất Là hiệu số lượng nhập lượng thải Có khả (TD: bilăng nitơ) + Lượng nhập > lượng thải: bilăng dương (+) thể thể phát triển hồi phục + Lượng nhập = lượng thải: bilăng không (c/bằng) + Lượng nhập < lượng thải: bilăng âm (-) thể thể suy giảm VI PP NGHIÊN CỨU CH TRUNG GIAN Mục đích: - Xác định qt hh xảy TB - Xác định chất trung gian, enzym phản ứng, chiết xuất xác định đặc tính enzym, chế điều hịa q trình chuyển hóa, - Nhờ có kỹ thuật đại (siêu ly tâm, điện di, sắc ký, kính hiển vi điện tử, quang phổ, huỳnh quang,… ) nên việc nghiên cứu có nhiều tiến với nhiều pp khác Phân tích sp chuyển hóa TG chuyển hóa cuối máu, nước tiểu dịch thể khác, nhằm: - Tìm hiểu thay đổi chất lượng - Thấy phần qt chuyển hóa thể, bilăng chất, RL chuyển hóa (góp phần vào việc chẩn đốn, phịng chữa bệnh) Thí dụ: + Phát CO2 thể ĐV xác định CO2 sp thối hóa cuối glucid ĐV + Đưa số aa (alnin, glutamat,…) vào thể BN tiểu đường thấy tăng lượng glucoz tiết nước tiểu, acid amin tiền chất glucoz, Dùng quan tách rời , lát cắt mô - Cơ quan tách rời (VD gan, thận): truyền dịch qua mạch máu quan tách rời, sau ptích TP hh dịch khỏi quan, nhờ biết tiền chất biến đổi quan tách rời Thí dụ: nhờ pp biết gan nơi tạo thể ceton, urê, tạo glucoz từ số aa,… - Lát cắt tươi (Warburg,1920): cắt mô ĐV thành lát cắt mỏng (dưới 0,4mm) cho đa số TB nguyên vẹn, đảm bảo tốc độ khuếch tán oxy chất chuyển hóa vào khỏi tế bào Nhờ mà n/cứu CH chất thành sp định (TD: glucoz biến thành a.lactic đkiện yếm khí) Sau đo tốc độ hấp thụ oxy lát cắt nhờ áp kế Warburg PP sdụng việc n/cứu chu trình Krebs, chu trình tạo thành urê, Hệ thống vơ bào • Có thể nghiền nhẹ nhàng mơ dd saccaroz đẳng trương (0,25M) khiến cho màng TB bị vỡ, bào quan (nhân, thể ty, lysosom, ribosom, ) cịn ngun vẹn phân lập nhờ phép ly tâm phân đoạn • Chọn bào quan bào dịch với chất định theo mơ hình n/cứu định xác định vai trò bào quan chuyển hóa chất Thí dụ: nhờ pp người ta nghiên cứu vai trò thể ty OXH-K sinh học với hệ thống enzym tương ứng, n/cứu chế STH protein vai trò ribosom chế Dùng chất đồng vị: Có loại: - Đồng vị nặng: deuterium D= 2H, 13C, 18O, 15N, - Đồng vị p/xạ: trilium T = 3H, 32P, 14C, 35S, 24Na, 55Fe, 131I, N/tắc dùng: đánh dấu chất định nghiên cứu = cách: thay the ngtử ngtố thường ngtử chất đồng vị Khi chất n/cứu gọi chất đánh dấu Đưa lượng định chất đánh dấu vào thể cho ko làm thay đổi ĐK sinh lý, sau theo dõi biến đổi chất đánh dấu - cách tìm chất đồng vị sp chuyển hóa (xác định đồng vị nặng quang phổ khối, đồng vị p/xạ máy đếm) Thí dụ: đánh dấu carbon acetat CH3COOH chất đồng vị 14C phân tử glucid, lipid, protid KL: acetat tiền chất chung G, L P Độ nhạy PP dùng chất đồng vị, đồng vị p/xạ cao, phát tới 10-17 gam Khuyết tật di truyền Thí dụ: thể đột biến gen huy STH enzym định, tích tụ tiết chất enzym bị thiếu Ở thể bình thường chất (một chất trung gian) ko bị tích tụ tiết Thí dụ: tiết bất thường acid homogentisic (trong bệnh alcapton niệu) tăng nuôi phenylalanin hay tyrosin (ko tăng dùng aa khác) dẫn đến kết luận acid homogentisic sp CH trung gian chuyển hóa phenylalanin tyrosin