Giáo trình hóa sinh (dùng cho sinh viên cao đẳng dược)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ GIÁO TRÌNH HÓA SINH (Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược) Chủ biên: ThS Huỳnh Ngọc Trung Dung DS Nguyễn Thanh Huy Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ GIÁO TRÌNH HÓA SINH (Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược) Chủ biên: ThS Huỳnh Ngọc Trung Dung DS Nguyễn Thanh Huy Năm 2016 LỜI MỞ ĐẦU Hóa sinh học khoa học nghiên cứu thành phần hóa học, cấu trúc tính chất hợp phần tế bào, nghiên cứu trình trao đổi chất lượng thể sinh vật, hay nói khác khoa học nghiên cứu sở hóa học sống Với mục tiêu cung cấp cho sinh viên kiến thức mức độ chế phân tử trình sống: cấu tạo hóa học tính chất sinh chất đường chuyển hóa chất thể sống như: chế xúc tác enzym; hô hấp mô bào; nguồn cung cấp dự trữ, đường chuyển hóa lượng; giai đoạn trung gian thoái hóa tổng hợp chất glucid, lipid, protein acid nucleic; bảo tồn truyền đạt thông tin di truyền Với kiến thức sinh viên dễ dàng tiếp thu hiểu sâu môn học sở khác môn chuyên ngành có liên quan Bên cạnh ý nghĩa thực tiễn đó, hóa sinh giúp tạo nên người học giới quan khoa học vật biện chứng Vì lần đầu biên soạn, cố gáng chắn nhiều thiếu sót, kinh mong quý thầy cô, bạn đồng nghiệp đóng góp, xây dựng ý kiến để giáo trình hoàn thiện Xin trân trọng cám ơn! MỤC LỤC MỤC LỤC i Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA SINH HỌC 1 ĐỊNH NGHĨA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU LỊCH SỬ NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CƠ THỂ SỐNG VAI TRÒ CỦA HOÁ SINH Chương CÁC CHẤT XÚC TÁC SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG 1.1 Phản ứng hóa sinh 1.2 Chất xúc tác sinh học VITAMIN 2.1 Vitamin tan nước 2.2 Vitamin tan dầu HORMON 10 3.1 Đại cương 10 3.2 Các hormon quan trọng 10 ENZYM 12 4.1 Đại cương 12 4.2 Cách gọi tên phân loại enzym 12 4.3 Bản chất hóa học enzym 14 4.4 Sự phân bố enzym 15 4.5 Liên quan enzym số bệnh lý 15 4.6 Ứng dụng enzym y học 16 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 17 Chương 3: CHUYỂN HÓA CHUNG CỦA CÁC CHẤT 19 CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA TRUNG GIAN 19 1.1 Khái niệm 19 1.2 Đặc điểm trình trao đổi chất 19 1.3 Ý nghĩa 20 CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG 20 2.1 Phản ứng oxy hóa - khử 20 2.2 Phosphoryl hóa khử phosphoryl hóa 21 SỰ HÔ HẤP TẾ BÀO 22 CHU TRÌNH KREBS 25 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 28 Chương HÓA HỌC VÀ CHUYỂN HÓA GLUCID 30 PHẦN HÓA HỌC GLUCID 30 ĐẠI CƯƠNG 30 1.1 Khái niệm 30 1.2 Vai trò 30 1.3 Phân loại 30 MONOSACCARID 31 2.1 Cấu tạo danh pháp 31 2.2 Tính chất monosaccarid 31 OLIGOSACCARID 33 POLYSACCARID 33 PHẦN CHUYỂN HÓA GLUCID 35 TIÊU HÓA, HẤP THU VÀ NHU CẦU 35 CHUYỂN HÓA GLUCID Ở TẾ BÀO VÀ MÔ 35 2.1 Con đường Hexose Diphosphat (HDP) 35 2.2 Con đường Pentose Monophosphat (Hexose monophotphat – HMP) 37 2.3 Ý nghĩa - Liên quan HDP HMP 38 TẠO ACID URONIC 38 SỰ TỔNG HỢP GLUCOSE 39 SINH TỔNG HỢP GLYCOGEN 40 5.1 Quá trình tổng hợp glycogen từ glucose 40 5.2 Tổng hợp glycogen từ ose khác 41 RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA GLUCID 41 6.1 Hệ thống điều hòa đường huyết 41 6.2 Rối loạn chuyển hóa glucid 42 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 43 Chương HÓA HỌC VÀ CHUYỂN HÓA LIPID 45 PHẦN HÓA HỌC LIPID 45 ĐẠI CƯƠNG 45 1.1 Phân loại 45 1.2 Vai trò lipid 45 HÓA HỌC LIPID 46 ii 2.1 Acid béo 46 2.2 Lipid 46 2.3 Lipid tạp 47 PHẦN CHUYỂN HÓA LIPID 48 TIÊU HÓA VÀ HẤP THU 48 THOÁI HÓA LIPID 48 2.1 Thoái hóa glycegol 48 2.2 Thoái hóa acid béo bão hòa 49 2.3 Thoái hóa acid béo không bão hòa 52 TỔNG HỢP LIPID 52 3.1 Tổng hợp acid béo bão hòa 52 3.2 Tổng hợp triglycerid 52 CHUYỂN HÓA CHOLESTEROL 53 4.1 Tổng hợp cholesterol 53 4.2 Sự thoái hóa cholesterol 54 RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA LIPID 54 5.1 Điều hòa chuyển hóa lipid 54 5.2 Rối loạn chuyển hóa lipid: 54 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 55 Chương 6: HÓA HỌC VÀ CHUYỂN HÓA ACID NUCLEIC 57 PHẦN HÓA HỌC ACID NUCLEIC 57 ĐẠI CƯƠNG 57 THÀNH PHẦN HÓA HỌC ACID NUCLEIC 57 DNA (DEOXYRIBONUCLEIC ACID) 59 3.1 Cấu trúc DNA 59 3.2 Vai trò DNA 59 RNA (RIBONUCLEIC ACID) 59 4.1 Cấu trúc RNA 59 4.2 Vai trò sinh học RNA 60 PHẦN CHUYỂN HÓA NUCLEOTID 60 QUÁ TRÌNH THOÁI HÓA 60 QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP 63 PHẦN CHUYỂN HÓA ACID NUCLEIC 64 THOÁI HÓA ACID NUCLEIC 64 1.1 Thoái hóa ADN 64 1.2 Thoái hóa ARN 64 TỔNG HỢP ACID NUCLEIC 64 iii 2.1 Tổng hợp DNA 64 2.2 Tổng hợp RNA 66 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 66 Chương 7: HÓA HỌC VÀ CHUYỂN HÓA PROTID 69 PHẦN HÓA HỌC PROTID 69 ĐẠI CƯƠNG 69 ACID AMIN 69 2.1 Cấu tạo 69 2.2 Phân loại acid amin 71 2.3 Tính chất acid amin 73 PEPTID 74 3.1 Định nghĩa 74 3.2 Cấu tạo 74 3.3 Cách gọi tên 75 3.4 Tính chất hóa học 75 3.5 Các peptid thường gặp thiên nhiên 76 PROTEIN 78 4.1 Định nghĩa 78 4.2 Phân loại 78 4.3 Cấu trúc protein 78 4.4 Tính chất protein 78 4.5 Chức sinh học Protein 80 4.6 Một số protein thường gặp 82 PHẦN CHUYỂN HÓA PROTID 82 ĐẠI CƯƠNG 82 1.1 Sơ đồ tổng quát 82 1.2 Nguồn gốc 82 1.3 Tiêu hóa 83 SỰ THOÁI HÓA ACID AMIN 84 TỔNG HỢP ACID AMIN 87 TỔNG HỢP PROTID 88 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 89 Chương HÓA SINH HỆ THỐNG GAN MẬT 91 ĐẠI CƯƠNG 91 THÀNH PHẦN HÓA HỌC 91 CHỨC NĂNG SINH HÓA CỦA GAN 91 iv NHỮNG XÉT NGHIỆM SINH HÓA HỆ THỐNG GAN MẬT 95 4.1 Hội chứng suy giảm chức gan 95 4.2 Hội chứng tổn thương tế bào gan 96 4.3 Hội chứng tắc mật 96 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 97 Chương 9: HÓA SINH THẬN VÀ NƯỚC TIỂU 100 ĐẠI CƯƠNG 100 CHỨC NĂNG CỦA THẬN 100 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA NƯỚC TIỂU 104 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC TIỂU 105 CÁC CHẤT BẤT THƯỜNG TRONG NƯỚC TIỂU 105 THĂM DÒ CHỨC NĂNG THẬN 106 6.1 Protein niệu 106 6.2 Urê 107 6.3 Creatinin 107 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 Tài liệu tiếng việt 109 Tài liệu tiếng nước 109 v Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA SINH HỌC Mục tiêu Trình bày định nghĩa hóa sinh Trình bày hóa sinh tĩnh, hóa sinh động Trình bày vai trò hóa sinh y dược học ĐỊNH NGHĨA Hóa sinh môn học nghiên cứu thành phần hóa học, cấu tạo, tính chất vật lý hóa học, chức sinh học chất thể trình chuyển hóa chúng thể sống, lĩnh vực nghiên cứu tượng sống phương pháp hóa học ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Môn học hóa sinh hình thành sở sinh học hoá học Nó liên quan mật thiết với tế bào học hầu hết phản ứng hoá học xảy tế bào Tế bào đơn vị hợp thành thể sống, có đặc điểm chung; tế bào thể khác nhau, tế bào loại mô thể có khác biệt cấu trúc chức Chính chuyên biệt tế bào trình tiến hoá tự nhiên dẫn đến khác biệt đa dạng tạo nên trình hoá sinh đặc hiệu Sự sống tượng trao đổi chất liên tục, tượng liên quan mật thiết với trình chuyển hoá vật chất Những trình điều chỉnh nhịp nhàng ăn khớp với nhau, bảo đảm cho nội môi thể trạng thái động, thể ổn định Hoá sinh học gồm phần: Hoá sinh tĩnh - Hoá sinh động Hóa sinh tĩnh: Nghiên cứu chất cấu tạo có thành phần thể sinh vật mức độ phân tử, nguyên tử dựa vào phương pháp hóa, lý đại Hóa sinh tĩnh gắn liền mật thiết với hoá hữu Đây hóa sinh mô tả Hóa sinh động: Nghiên cứu trình chuyển hoá, số phận chất vào thể, tính đặc hiệu phản ứng sinh học phản ứng enzym chất, hormon chất tiếp nhận, nghiên cứu mặt hoá học trao đổi chất mối liên quan với toàn thể môi trường xung quanh Hóa sinh tĩnh động liên quan với chặt chẽ - việc nghiên cứu trình hóa sinh học vô nghĩa nghiên cứu chất tham gia trình LỊCH SỬ 3.1 Trước kỷ XX Gắn liền với thành tựu lĩnh vực nghiên cứu hóa hữu cơ, sinh lý học, y học, số ngành khoa học khác, nghiên cứu hóa sinh kỷ XVIII Hàng loạt hợp chất hữu tách từ thực vật từ tổ chức động vật: acid citric, acid malic, acid tatric, acid oxalic, urea alkaloid Năm 1974, Lavoisier giải thích chế hoá học hô hấp cháy Tiếp theo công trình chiết xuất, tinh chế phân tích chất hữu công trình nghiên cứu tổng hợp chất hữu Năm 1828, Friedrich Wöhler điều chế carbamid (urea) phương pháp nhân tạo từ chất vô Cuối kỷ 19, tìm số liệu cấu trúc hóa học axit amin, saccarit, lipit, chất liên kết peptit, bắt đầu nghiên cứu axit nucleic Năm 1897, Eduard Buchner thành công việc lên men vô bào Năm 1886, Charles Alexander MacMunn tìm cytocrom tham gia hệ thống vận chuyển điện tử sinh vật Năm 1897, Eduard Buchner lần chiết enzym thô từ tế bào nấm men có khả thủy phân đường 3.2 Từ kỷ XX đến Nhiều phát minh ứng dụng hóa sinh công nhận, xác định chất enzym protein kết tinh thành công urease (1926), chiết xuất ATP (Fiske Subbarow, 1929), mô tả vai trò ATP trình dự trữ chuyển vận chuyển lượng (Lipmann, 1940), … Năm 1937, Hans Krebs tìm chu trình acid citric (chu trình Krebs), Lohmann Shuster tìm vitamin B1 coenzym pyruvat decarboxylase Năm 1944 Avery, Maclesa Mac Carty DNA sở di truyền, mở đầu cho môn hóa sinh di truyền Từ năm 1950, xác định tính chất chủ yếu cuả chất đường chuyển hoá chất thể, nghiên cứu cấu trúc phân tử protein, axit nucleic, liên quan cấu trúc – chức năng, tổng hợp insulin Năm 1961, tìm mô hình điều hòa gen tổng hợp protein, trình tổng hợp purin, acid amin, glicid, lipid làm rõ Từ 1970, bắt đầu nghiên cứu tổng hợp gen phương pháp hóa học tiếp tục nghiên cứu trình sinh tổng hợp acid nucleic, protein, liên quan biến đổi di truyền bệnh lý y học Năm 1980, nghiên cứu hóa sinh hệ thống miễn dịch học công bố (Snell, Bena Cerraf Dausset) giải thưởng Nobel cho công trình nghiên cứu gắn mẫu DNA Paul Berg Năm 1981 – 1982, tổng hợp thành công gen α-interferon gồn 514 cặp base thực hiên Leicester NHỮNG XÉT NGHIỆM SINH HÓA HỆ THỐNG GAN MẬT Có nhiều xét nghiệm hóa sinh gan Việc chọn lựa xét nghiệm hóa sinh bệnh lý hệ thống gan mật tùy thuộc vào chất giai đoạn tiến triển bệnh Các xét nghiệm hệ thống gan mật đa dạng, không xét nghiệm thăm dò hoàn chỉnh Do vậy, cần phối hợp xét nghiệm 4.1 Hội chứng suy giảm chức gan Bảng 8.1 Các xét nghiệm kết Các xét nghiệm Albumin huyết Lipid máu Cholesterol T.P huyết Fibrinogen huyết tương Bilirubin toàn phần huyết Giá trị bình thường Kết 35 – 45 g/l Giảm – g/l Tăng 1,5 – 2,2 g/l Tăng 2,5 – g/l Giảm – g/l Bình thường Các nghiệm pháp kết hợp - Nghiệm pháp tăng đường huyết: thời gian cố định glucose gan kéo dài - Nghiệm pháp BSP (+) Hiện nay, xét nghiệm thường làm enzym để đánh giá chức gan là: (1) GPT (Glutamat pyruvat transaminase): Đánh giá tình trạng tổn thương tế bào nhu mô gan (2) GGT (Gamma glutamyl transferase): GGT enzym màng tế bào, có nhiều thận, tụy, gan, lách, ruột non Hoạt độ GGT tế bào ống thận lớn gấp 12 lần tụy, 25 lần gan, có huyết tương Có giá trị đánh giá tình trạng ứ mật gan Hiện nay, nhiều nghiên cứu chứng minh GGT với GOT, GPT có tác dụng chẩn đoán sớm, theo dõi điều trị bệnh gan-mật, đánh giá mức độ tổn thương tế bào nhu mô gan (3) GOT: đánh giá mức độ tổn thương ty thể tế bào nhu mô gan Tăng cao viêm gan mạn tiến triển, nhiễm độc hóa chất (4) GLDH (Glutamat dehydrogenase): enzym hoạt động mạnh khu trú ty thể tế bào nhu mô gan., xúc tác phản ứng khử amin-oxy hóa trực tiếp acid glutamic tạo NH3 α-cetoglutarat GLDH đánh giá mức độ tổn thương nặng, hủy hoại lớn tế bào nhu mô gan (5) ALP (Alkaline phosphatase): đánh giá mức độ ứ mật gan Trong ứ mật, ALP tăng cao so với bình thường Bình thường: Hoạt độ ALP < 280 U/l (37OC) 95 (6) Một số xét nghiệm khác như: - Bilirubin TP, trực tiếp huyết tương - 10 tiêu nước tiểu - Định lượng amoniac, fibrinogen - Định lượng HBsAg , anti HBV, anti HCV… 4.2 Hội chứng tổn thương tế bào gan Giá trị bình thường Kết - Hoạt độ transaminase huyết Nam < 50 u/l Nữ < 35 u/l Cao - Hoạt độ 𝛾 glutamyltransferase (GGT) huyết Nam < 40 u/l Nữ < 35 u/l Cao - Glutamat dehydrogenase (GLDH) huyết Nam < 40 u/l Nữ < 35 u/l Cao - Bilirubin toàn phần huyết < 1mg/dl Có thể tăng - Sắc tố mật, muối mật, nước tiểu Không có Có thể (+) Các xét nghiệm 4.3 Hội chứng tắc mật Mật bị tắt sỏi mật, u chèn vào đường dẫn mật viêm gan có phù nề làm tắt ống vi mật Khi tắt mật, mật không xuống ruột xuống ứ lại tràn vào máu Giá trị bình thường Kết - Bilirubin huyết < mg/dl Tăng chủ yếu bilirubin LH - Hoạt độ phosphatase kiềm huyết (ALP: Alkalin phosphatase) 30 – 90 u/l Tăng - Cholesterol TP huyết 1,5 – 2,2 g/l Tăng - Sắc tố mật, muối mật, NT Không có (+) Các xét nghiệm 96 Tóm lại: Gan quan quan trọng thể, thể qua chức năng: a) Với chức chuyển hóa chất vai trò gan thể hiện: - Cơ quan tham gia điều hòa đường huyết - Sinh tổng hợp:  Toàn albumin huyết  Một phần globulin nhiều protein cho máu  Tổng hợp urê, chuyển hóa acid amin mạnh  Tổng hợp muối mật, nhũ tương hóa lipid b) Với chức khử độc Gan quan biến đổi chất độc nội sinh, ngoại sinh thành chất không độc, đào thải c) Các xét nghiệm hóa sinh hệ thông gan mật Rất đa dạng, phong phú Chúng có vai trò lớn trình chẩn đoán điều trị tiên lượng bệnh CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ Liên quan chức tạo mật gan: A Sắc tố mật giúp cho lipid thức ăn nhũ tương hoá B Muối mật sắc tố mật kết hợp với glycin taurin C Sắc tố mật Bilirubin tự D Tất câu Chuyển hoá glucid gan: A Nghiệm pháp hạ đường huyết dùng để đánh giá chức điều hoà đường huyết gan B Nghiệm pháp galactose thực để thăm dò chức gan C Galactose niệu thấp chứng tỏ gan suy D Câu A, B, C Liên quan chức điều hoà đường huyết: A Gan tham gia điều hoà đường huyết cách tổng hợp phân ly Glycogen B Khi nồng độ Glucose  0,7 g/l gan tổng hợp glycogen C Khi nồng độ Glucose  1, g/l gan giảm tổng hợp Glucose thành Glycogen dự trữ D Câu A, B 97 Chuyển hoá lipid gan: A Gan tổng hợp cholesterol từ acetyl CoA B Gan tổng hợp cholesterol vận chuyển mở khỏi gan C Giảm khả tổng hợp phospholipid dẫn đến giảm ứ đọng mỡ gan D Tất câu Liên quan chức khử độc gan: A Cố định thải trừ chế khử độc thường xuyên thể B Khử độc oxy hoá biến alcol etylic thành acid acetic C Nghiệm pháp BSP với BSP tăng máu chứng tỏ gan suy D Câu B, C Những enzyme sau giúp đánh giá tình trạng ứ mật: A Phosphatase kiềm, LDH, GT B Phosphatase kiềm, GOT, GPT C Phosphatase kiềm, GT, 5’ nucleotidase, LAP D Tất câu sai Đánh giá tình trạng hoại tử tế bào gan dựa vào enzym sau: A Phosphatase kiềm B GOT, GPT, GT C GOT, GPT, OCT, LDH D Tất câu Liên quan thử nghiệm gan mật: A Khi định lượng transaminase: GPT tăng biểu bệnh gan rượu B GPT tăng cao so với GOT gặp trường hợp viêm gan cấp C GOT, GPT chất điểm ung thư D Câu B, C Đặc điểm thành phần hoá học gan: A Tỉ lệ % nước tỉ lệ % chất khô B Cholesterol thành phần chủ yếu lipid gan C Gan chứa hệ thống enzyme hoàn chỉnh D Tất câu sai 10 Gan có chức sau : A Chức khử độc B Chức tiết mật 98 C Chức chuyển hoá glucid, lipid, protid D Tất câu 11 Chất sau muối mật : A Glycin B Taurin C Taurocholic D Cholesterol 12 Sắc tố mật : A Bilirubin tự B Urobilinogen C Stercobilinogen D Bilirubin liên hợp 13 Muối mật : A Làm giảm sức căng bề mặt nước tiểu B Làm tăng sức căng bề mặt nước tiểu C Là cholesterol este hoá D Là sản phẩm thoái hoá bilirubin 14 Định lượng enzyme SGOT , enzyme SGPT huyết : A Tăng cao trường hợp viêm gan cấp tính B Enzyme SGOT tăng cao nhồi máu tim C Enzyme SGPT tăng cao viê viêm gan mạn tính D Cả ba câu A, B, C 99 Chương 9: HÓA SINH THẬN VÀ NƯỚC TIỂU Mục tiêu Trình bày chức thận Trình bày tính chất chung nước tiểu Trình bày chất bất thường có nước tiểu ĐẠI CƯƠNG Hai thận người trưởng thành nặng khoảng 300g (0,5% khối lượng thể) Tuy khối lượng không lớn hoạt động thận mạnh Thận sử dụng 8-10% oxy thể Hàng ngày khoảng 1000-1500 lít máu qua thận, 10% làm nhiệm vụ cung cấp chất dinh dưỡng cho thận, 90% làm nhiệm vụ tiết Thận có chức năng: - Bài tiết chất cặn bã có hại không cần thiết trình chuyển hóa thể, chế lọc tái hấp thu - Tham gia điều hòa thăng acid – base nhờ chế tiết ion hydro giữ base dạng muối natri - Tham gia chuyển hóa chất - Chức nội tiết Đơn vị chức thận nephron, thận có khoảng 1-1,5 triệu nephron Mỗi nephron gồm: - Cầu thận: gồm bó bao mao động mạch hình cầu (quản cầu thận) bọc hai túi màng (bọc Bowman) - Ống thận: gồm ống lượn gần nói với bọc Bowman, quai Henlé ống lượn xa Ống lượn xa nối với ống góp cuối bể thận CHỨC NĂNG CỦA THẬN 2.1 Chức tiết Các chức thận gồm lọc, tái hấp thu tiết Thận kết hợp chức để trì điều hòa cân nội mô Sự hình thành nước tiểu tổng hợp trình: siêu lọc cầu thận; tái hấp thu tiết xảy ống thận 2.1.1 Quá trình siêu lọc Siêu lọc giai đoạn đầu trình tạo thành nước tiểu, hàng ngày có khoảng 180 lít nước tiểu ban đầu hình thành Màng cầu thận cho nước chất máu qua lại cách dễ dàng Nước phân tử nhỏ qua lại màng cầu thận sàng phân tử Các phần tử lớn protein có phân tử lớn 70.000 Da (Dalton) không qua Vì vây, nước tiểu ban đẩu có thành phần giống huyết tương trừ protein 100 Sự lọc màng cầu thận chất khác tùy thuộc vào: kích thước phân tử lọc, tích điện phân tử protein, hình dáng phân tử lọc tùy thuộc vào trình trạng huyết động cục hay lưu lượng máu 2.1.2 Quá trình tái hấp thu Quá trình tái hấp thu trình xảy liên tục ống thận Các chất tái hấp thụ ống thận với mức độ khác nhau: tái hấp thu hoàn toàn, tái hấp thu phần lớn, tái hấp thu phần không tái hấp thu Mặt khác, ống thận sản xuất số chất đào thải a) Tái hấp thu hoàn toàn Những chất có ngưỡng tái hấp thu cao glucose hầu hết tái hấp thụ hoàn toàn chủ yếu ống thận Trong điều kiện bình thường glucose lọc qua cầu thận với tốc độ 150 g/24 tái hấp thu hoàn toàn nên nước tiểu có mg/24 Nồng độ glucose 1,75 g/l gọi ngưỡng tái hấp thu thận Ở người bình thường, nồng độ glucose máu lớn 1,75g/l có đường niệu thận tái hấp thu không hoàn toàn Tuy nhiên, có số trường hợp ngưỡng tái hấp thu glucose thấp 1,75g/l đường niệu xuất mức đường huyết thấp Sự tái hấp thụ glucose kèm theo tái hấp thu natri tế bào ống thận b) Tái hấp thu hầu hết Rất nhiều chất tái hấp thu hầu hết để đảm bảo cân nội môi - Nước tái hấp thu khoảng 99% chủ yếu ống lượn gần, tái hấp thu nước thường kèm với tái hấp thu natri clo - Kali tái hấp thu khoảng 98% - Phosphat tái hấp thu khoảng 95% - Bicarbonat tái hấp thu 90% chủ yếu ống lượn gần - Các acid amin tái hấp thu gần hết c) Tái hấp thu phần lớn Natri, clor nhiều muối khác tái hấp thu phần lớn ống lượn gần Sự tái hấp thu Na+ liên quan đến tái hấp thu nước nhiều chất tan khác Thận tái hấp thu phần lớn protein lọc qua cầu thận Khoảng 99 % albumin lọc qua cầu thận tái hấp thu ống lượn gần Nhờ trình tái hấp thu ống thận mà hầu hết protein lọc qua cầu thận tái hấp thu Nước tiểu người khỏe mạnh lượng protein Các xét nghiệm thông thường không phát thường coi nước tiểu người khỏe mạnh protein d) Tái hấp thu phần Các chất urê, urat, vitamin C tái hấp thu khoảng 50 % ống thận 101 e) Không tái hấp thu Các chất lọc qua cầu thận không tái hấp thu ống thận inilin, mannitol natri hyposulfid Do đó, thường đo độ thải chất để khảo sát chức lọc cầu thận 2.1.3 Quá trình tiết Chức tiết thận nhằm loại bỏ sản phầm chuyển hóa cuối chất vô dư thừa chế độ ăn khỏi thể, trình chất từ huyết tương tế bào ống thận đào thải vào nước tiểu Các sản phẩm dư thừa tiết gồm: hợp chất urê có nitơ không phari protein, số acid hữu (gồm acid amin) tiết với số lượng nhỏ Các chất kali, acid uric, creatinin, H+, NH4+, … tiết vào ống thận nồng độ máu cao Ngoài ra, chất đưa vào thể để điều trị hay chẩn đoán P.S.P (phenyl sulfo phtalein), acid para amino hippuric (P.A.H), penicillin … tiết ống thận Qua chức thận, thấy nước tiểu cô đặc hình thành thông qua trình siêu lọc, tái hấp thu tiết Đây chế đào thải có chọn lọc thận 2.2 Chức chuyển hóa Thận tham gia chuyển hóa chất chủ yếu trình thoái hóa glucid, lipid để cung cấp lượng cho thận hoạt động Chuyển hóa glucid chiếm ưu thế, chu trình pentose xảy không mạnh mẽ chủ yếu đường đường phân - Chuyển hóa lipid lecithin khử phosphat nhờ glycerophosphatase Các chất cetonic đượcthoái hóa hoàn toàn - Chuyển hóa protid Thận có nhiều hệ thống emzym khử amin tạo acid cetonic, giải phóng NH3 dạng NH4+ thận 2.3 Chức điều hòa cân acid - base - Thận đóng vai trò việc trì thăng acid – base thông qua việc tái bicarbonat tiết NH4+, H+ Máu động mạch có pH định khoảng 7.38 - 7.42 Sự định bị thay đổi sản sinh hàng ngày khoảng mEq/kg ion H+ Thận quan bày tiết thừa acid, pH nước tiểu thấp so với pH máu Tuy nhiên, khả điều hòa thận bắt đầu có hiệu lực sau vài giờ, không nhanh hệ đệm máu Có ba chế để điều hòa thăng acid - base nhằm trì lượng bicarbonate có khu vực tế bào - Sự tái hấp thu bicarbonat: Gần 90% bicarbonat tái hấp thu ống lượng gần Trong tế bào ống thận CO2 H2O tạo thành trình chuyển hóa, 102 tác dụng carbonic anhydrase chuyển thành H2CO3, H2CO3 acid yếu phân ly thành H+ HCO3- Ion H+ tiết ống thận, HCO3- với Na+ hấp thu trở lại máu - Sự tái tạo lại ion bicarbonat cách đào thải ion H+: Ở ống lượn xa ion H+ đào thải chỗ cho Na+ tái hấp thu với HCO3- Các muối phosphate di-natri trở thành muối phosphat mononatri nước tiểu, pH giảm - Sự tái tạo lại ion bicarbonat cách xuất NH4+: tế bào ống thận tiết ion H+ dạng muối amoni xảy ống lượn xa Ở tế bào ống thận amoniac tạo chủ yếu thủy phân glutamin tác dụng glutaminase Amoniac khuếch tán thụ động nước tiểu, với H+ đào thải dạng NH4+ - Đào thải acid không bay acid lactic, thể cetonic, acid sulfuric (sản phẩm chuyển hóa protid), acid phosphoric (sản phẩm chuyển hóa phospholipid) Các acid kết hợp với cation mà chủ yếu Na+ Các cation tái hấp thu tế bào ống thận chỗ cho H+ đào thải 2.4 Chức nội tiết thận 2.4.1 Hệ thống Renin – angiotensin – aldosterone Hệ thống bên cạnh cầu thận tổng hợp tiết emzym thủy phân protein renin Renin có phân tử lượng 40.000 Da Renin đổ vào tĩnh mạch thận Trong máu, renin có tác dụng đặc hiệu protein angiotensinogen tổng hợp từ gan Cơ chế tác dụng renin: renin thủy phân chặt liên kết petid acid amin 10 11 giải phóng angiotensin I tác dụng sinh học Một enzym khác máu (enzym chuyển) cắt hai acid amin đầu C tận angiotensin I tạo thành angiotensin II có tác dụng sinh học mạnh Angiotensin II có tác dụng: co mạch, tăng huyết áp, co trơn, tăng tiết aldosterone vỏ thượng thận 2.4.2 Sự tiết yếu tố tạo hồng cầu Lượng hemoglobin lưu thông phụ thuộc chủ yếu vào cung cấp oxy tế bào, thiếu oxy tổ chức kích thích tạo hồng cầu Năm 1950, xác định mối liên quan trực tiếp tình trạng thiếu oxy nồng độ hormon huyết tương, chất tạo hồng cầu (erythropoietin – Ep) 2.4.3 Prostaglandin Ba dạng prostaglandin tìm thấy thận PGE2, PGI2, TXA2, PGE2, PGI2 có tác dụng giống angiotensin II, làm đào thải natri lợi tiểu nhẹ PGE2 có tác dụng lên tổng hợp REF thông qua hoạt hóa adenylat cyclase (AC) để tạo AMPv TXA2 yếu tố co mạch 2.4.4 Vitamin D Vitamin D3, (cholecalciferol) tiền hormon phụ thuộc vào tia tử ngoại, tạo thành da đến huyết tương nhờ vận chuyển D3-binding protein, oxy hóa thành 25-OH-D3 gan 1, 25-(OH)2-D3 hay calcitriol thận Calcitriol có tác dụng tăng cường hấp thu calci ruột tái hấp thu calci thận 103 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA NƯỚC TIỂU 3.1 Thể tích nước tiểu Thể tích nước tiểu trung bình người lớn 24 h khoảng 1000 - 1400 ml, tương đương với thể tích từ 18 - 20 ml/kg trọng lượng thể Thể tích nước tiểu thay đổi theo điều kiện sinh lý bệnh lý 3.2 Màu sắc nước tiểu Nước tiểu bình thường có màu từ vàng nhạc tới màu hổ phách tùy vào lượng nước tiểu xuất đậm độ nước tiểu 3.3 Độ suốt Nước tiểu bình thường, lấy điều kiện quy cách, thường suốt Nước tiểu sau thời gian ngắn để lắng tạo thành đám mây vẩn đục lơ lửng hay ống đựng nước tiểu tùy thuộc vào tỷ trọng nước tiểu Những vẩn đục tế bào bình thường nội mô đường tiết niệu chất nhày urosomucoid Nước tiểu bình thường để lọ để chỗ mát hay lạnh có tủa lắng xuống, cặn acid uric, muối urat natri phosphate 3.4 Độ sánh Nước tiểu bình thường có độ sánh cao nước chút Trong số trường hợp bệnh lý, tính chất nước tiểu thay đổi có mặt số chất mủ máu, protein, mucoprotein, dưỡng chất v.v… sánh có nhiều bọt 3.5 Mùi Nước tiểu bình thường có mùi đặc biệt Để không khí có mùi khai biến đổi urê thành ammoniac Trong số trường hợp bệnh lý nước tiểu có mùi aceton, mùi hôi (sốt cao, ung thư thận, ung thư bang quang) 3.6 Sức căng bề mặt Nước tiểu bình thường có sức căng bề mặt 64- 69 dynes/cm2 (thấp nước nước, 72) Một số thuốc có acol, ether, chloroform làm giảm sức căng bề mặt nước tiểu Trong trường hợp bệnh lý viêm gan tắc mật nước tiểu có muối mật thì sức căng bề mặt nước tiểu giảm 3.7 Tỷ trọng Tỷ trọng nước tiểu thay đổi ngày Nước tiểu 24h người lớn bình thường, chế độ ăn hỗn hợp, điều kiện nhiệt độ 15oC, có tỷ trọng trung bình khoảng 1,018 ± 0,22 Trong số trường hợp bệnh lý, đái tháo đường tụy, tỷ trọng nước tiểu có tới 1,030 – 1,040 Trong trường hợp đái nhạt tỷ trọng nước tiểu lại thấp 3.8 pH nước tiểu Nước tiểu 24h người bình thường có pH acid, khoảng 5-6 ttrung bình khoảng 5,8 Độ acid nước tiểu có mặt nước tiểu acid tự pH nước tiểu thay đổi theo chế độ ăn Trong trường hợp bệnh lý như: viêm bể thận, viêm bàng quang, pH nước tiểu thường kiềm phản ứng lên men ammoniac; bệnh đái tháo đường nặng thể cetonic niệu, pH nước tiểu acid 104 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC TIỂU 4.1 Các chất vô Clo: xuất clo phụ thuộc vào chế độ ăn Trong số bệnh lý viêm thận, bệnh nhiễm trùng viêm phổi clo nước tiểu giảm Phosphat: phần lớn phosphat nước tiểu phosphat mono kim loại Phosphat nước tiểu có hai nguồn gốc: thức ăn dự thoái hóa hợp chất có photsphat tăng số bệnh xương, ưu tuyến cận giáp giảm thiểu tuyến cận giáp 4.2 Các chất hữu Urê: Urê thành phần có nhiều nước tiểu Sự xuất urê phụ thuộc vào chế độ ăn, tỷ lệ thuận với chế độ ăn giàu đạm Sự xuất urê tăng trường hợp sốt cao, đái tháo đường, ưu tuyến thượng thận, nhiễm độc v.v… Sự xuất urê giảm viêm thận cấp, viêm thận nhiễm độc chì, thủy ngân Creatinin: xuất creatin trung bình người trưởng thành nam giới khoảng 2025mg/kg thân trọng, nữ giới 15-20mg/kg thể trọng Lượng creatinin nước tiểu tăng trường hợp bệnh teo kèm thoái hóa cơ, ưu tuyến cận giáp Acid uric: Lượng acid uric xuất nước tiểu thay đổi theo chế độ ăn, tăng chế độ ăn có nhiều đạm, trường hợp bệnh lý thận viêm thận, bệnh lý chuyển hóa nucleoprotein tế bào Acid amin: Nước tiểu có chứa tất acid amin có protein Ở số bệnh lý lượng acid amin cao nước tiểu Các hormon, vitamin enzym: Trong nước tiểu có chứa enzym amylase, vitamin B1, PP, C dạng dẫn xuất chúng; hormon sinh dục nam, sinh dục nữ, vỏ thượng thận dạng dẫn xuất glucuronic liên hợp CÁC CHẤT BẤT THƯỜNG TRONG NƯỚC TIỂU Các chất gọi bất thường chất xuất nước tiểu trường hợp bệnh lý 5.1 Glucid Nước tiểu bình thường có chưa lượng nhỏ ose glucose, fructose, arabinose, galactose, ribose Ose bất thường xuất nước tiểu glucose, gọi glucose niệu Glucose niệu thường gặp bệnh đái tháo đường tụy thiếu insulin Ở số trường hợp bệnh lý, nước tiểu xuất số ose khác fructose, galactose rối loạn enzym bẩm sinh 5.2 Protein Trong nước tiểu người bình thường có khoảng 50 – 150mg protein/24h Với nồng độ xét nghiệm thông thường không phát vậy, người ta coi protein nước tiểu 105 Lượng protein đào thải ngày phụ thuộc vào tuổi, giới, tư đứng lâu, phụ thuộc vào hoạt động Trong trường hợp lao động nặng, phụ nữ có thai lượng protein nước tiểu tăng bình thường albumin Bằng xét nghiệm thông thường phát có protein nước tiểu niệu bệnh lý Protein niệu bệnh lý xuất trường hợp: sốt cao, đái đường, bệnh tim mạch (suy tim, huyết áp cao), bệnh thận 5.3 Các chất Ketonic Nước tiểu bình thường chứa khoảng vài mg acetic/1 lít vài trăm mg acid beta hydroxybutyric Các chất cetonic nước tiểu tăng rối loạn chuyển hóa glucid, bệnh đái đường, đói lâu ngày, tăng chuyển hóa glucid, sau trường hợp dùng thuốc gây mê 5.4 Sắc tố mật, muối mật Trong số trường hợp tổn thương gan đường mật, vàng da viêm gan, vàng da tắc mật, bilirubin liên hợp có nước tiểu ( gọi sắc tố mật) 5.5 Hồng cầu hemoglobin Nước tiểu có hồng cầu viêm thận cấp, lao thận, ung thư thận Nước tiểu có hemoglobin trường hợp sốt rét ác tính, vàng da tiêu huyết, bỏng nặng 5.6 Porphyrin Người bình thường xuất khoảng 50-200mg porphyrin/24h Có hai loại porphyrin niệu: - Porphyrin niệu vô di truyền thiếu enzym trình tổng hợp hem tủy xương gan - Rối loạn porphyrin niệu thứ phát nhiễm độc, chất độc ức chế tổng hợp hem 5.7 Dưỡng chấp Nước tiểu có dưỡng chấp trường hợp bệnh giun có tổn thương hệ bạch huyết chổ liên quan tới đường xuất nước tiểu THĂM DÒ CHỨC NĂNG THẬN 6.1 Protein niệu Protein niệu xét nghiệm hàng loạt việc kiểm tra sức khỏe thường kỳ Bằng xét nghiệm thông thường không phát protein niệu người bình thường Protein niệu 150mg /24h coi khởi đầu bệnh lý Protein niệu vừa: lượng protein nước tiểu < 0,2g/l, thường gặp viêm thận cấp, viêm bể thận cấp mạn - Protein niệu nặng: lượng protein nước tiểu > 0,25g/l, thường gặp hội chứng thận nhiễm mỡ - 106 Việc định tính protein nước tiểu phương pháp điện di giúp ta đánh giá mức độ tổn thương thận đồng thời xác định tổn thương cầu thận hay ống thận 6.2 Urê Định lượng urê máu xét nghiệm Ở người bình thường nồng độ urê máu từ 1,7-8,3 mmol/l Nồng độ urê nước tiểu khoảng 333 – 583mmol/24h Nồng độ urê máu coi bệnh lý > 8,3mmol/l Nồng độ urê máu giảm gặp Thường gặp urê máu cao thể thiểu thận 6.3 Creatinin Khi bị tổn thương, nồng độ creatinin máu tăng sớm so với urê Ở người bình thường, nồng độ creatinin huyết 53-97mmol/l (nam giới) 44-80 mmol/l (nữ giới) Các xét nghiệm nước tiểu máu sơ đánh giá chức thận Các xét nghiệm protein niệu, soi cặn để xác định hồng cầu trụ hạt hai xét nghiệm đơn giản để nghĩ đến thận có bệnh lý hay không Sự tăng nồng độ urê hay creatinin máu dấu hiệu hóa sinh để nghi vấn chức lọc thân Theo dõi biến đổi urê hay creatinin máu tiên lượng tiến triển bệnh đặc biệt viêm thận mạn tính Tuy nhiên, xét nghiệm không hoàn toàn đặc hiệu cho thận, mà chúng phụ thuộc vào chế độ ăn, dùng thuốc số bệnh khác Để dánh giá chức thận cách xác cụ thể cần phải tiến hành nghiệm pháp thăm dò chức độ thải, nghiệm pháp Zimnisky (nghiệm pháp cốc), nghiệm pháp PSP (phenol sulphophtalein) Ngoài ra, sở chuyên khoa thăm dò phức tạp thăm dò cân acid – base thận, định lượng hoạt độ renin huyết tương Ngoài xét nghiệm trên, để đánh giá mức độ suy thận, người ta làm thêm xét nghiệm nồng độ kali huyết thanh, kali huyết cao phải cho chạy thận nhân tạo Cần xét nghiệm ion đồ huyết nước tiểu, thông số pH, pO2, pCO2 v.v… CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ Các phân tử lọc qua cầu thận dễ dàng: A Protein có trọng lượng phân tử  70000 B Các phân tử mang điện dương C Các phân tử có kích thước nhỏ D Câu B, C Chất lọc qua cầu thận tái hấp thu hoàn toàn: A Na Cl B Acid Uric Creatinin C Glucose D Tất chất Nước tái hấp thu thận: A 10 % B 20 % C 50 % D 99 % 107 Thận điều hoà thăng acid base: A Bài tiết Na+ giữ lại H+ B Bài tiết Na+ tiết H+ C Giữ lại Na+ tiết H+ D Giữ lại Na+ giữ lại H+ Bicarbonat tái hấp thu trở lại máu với: A Ion H+ B Ion Na+ C Muối amon NH4+ D Muối phosphat dinatri Renin: A Là enzyme thuỷ phân protein B Trong máu renin tác dụng lên Angiotensinogen tổng hợp từ gan C Renin có trọng lượng phân tử 40000 D Tất câu Angiotensin II: A Có hoạt tính sinh học mạnh B Có đời sống ngắn C Tác dụng co mạch, tăng huyết áp, co trơn, tăng tiết Aldosteron D Câu A, C Sự tiết Renin tăng khi: A Huyết áp hạ B Huyết áp tăng C Tăng nồng độ Natri máu D Giảm nồng độ Kali máu Sự tổng hợp Aldosteron tăng khi: A Tăng Kali máu B Hạ Natri máu C Huyết áp hạ D Tất câu 10 Erythropoietin: A Là chất tạo hồng cầu B Được tổng hợp từ 1 globulin C Được tổng hợp từ thận D Câu A, C 11 Tiền REF chuyển thành REF hoạt động tác động trực tiếp của: A Prostaglandin B Proteinkinase (+) C AMP vòng D Adenylcyclase E Tất câu sai 12 Prostaglandin E2: A Được tìm thấy tổ chức cạnh cầu thận với PGI2 TXA2 B Tham gia vào tổng hợp REF C Có tác dụng co mạch D Biến đổi tiền Erythropoietin thành Erythropoietin 13 Thể tích nước tiểu phụ thuộc vào: A Tuổi B Chế độ ăn C Chế độ làm việc D Tất câu 14 pH nước tiểu bình thường: A Hơi acid, khoảng – B Có tính kiềm mạnh C Không phụ thuộc chế độ ăn D Không phụ thuộc vào tình trạng bệnh lý 15 Các chất có mặt nước tiểu bình thường: A Ure, Creatinin, Glucose B Acid uric, Ure, Creatinin C Ure, Cetonic D Tất câu 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Trần Thị Ân, Đái Duy Ban, Nguyễn Hữu Chấn, Đỗ Đình Hồ, Lê Trình, Hoá sinh học, NXB Y học, Hà Nội, 1980 Đức Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng, Hóa sinh học, NXB Giáo dục, HN, 2004 Hồ Huỳnh Thuỳ Dương, Sinh học phân tử, NXB Giáo dục, Hà Nội, 1998 Đỗ Quý Hai, Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài liệu lưu hành nội Trường ĐHKH Huế, 2004 Bộ môn Hóa sinh, Đại học Y – Dược TPHCM, Hóa sinh y học, NXB Y học TPHCM, 2003 Đỗ Đình Hồ, Đông Thị Hoài An, Nguyễn Thị Hảo, Đỗ Đình Hồ, Phạm Thị Mai, Trần Thanh Lan Phương, Đỗ Thị Thanh Thủy, Lê Xuân Trường, Hóa sinh y học, NXB Y học, Hồ Chí Minh, 2005 Nguyễn Tiến Thắng, Nguyễn Đình Huyên, Giáo trình sinh hóa đại, NXB Giáo dục, Hà Nội, 1998 Nguyễn Xuân Thắng, Đào Kim Chi, Phạm Quang Tùng, Nguyễn Văn Đồng, Hóa sinh học, NXB Y học, Hà Nội, 2004 Nguyễn Xuân Thắng, Đào Kim Chi, Phạm Quang Tùng, Nguyễn Văn Đồng, Hóa sinh học, NXB Y học, Hà Nội, 2004 10 Phạm Thị Minh Thư, Lê Thị Thủy, Hóa sinh, NXB Giáo dục VN, Bộ Y tế, 2010 Tài liệu tiếng nước F Percheron, R Perlès, M J Foglietti, Biochimie structurale et métabolique, Tom et 2, Masson, 1992 Peter N Campbell, Antony D Smith, Biochemistry Illustrated, 4th edition, Harwal publishing, 2001 Lehninger A L., Principle of Biochemistry, 4th edition, W.H Freeman, 2004 Nelson D L., Cox M M., Lehninger Principles of Biochemistry, 4th edition, Freeman and Company, New York, USA, 2005 R K Murray, D.K Granner, V.W Rodwell, Harper’s Illustrated Biochemistry, 27th edition – Lange Medical Books/Mcgraw – Hill, 2006 109 ... CƯƠNG VỀ HÓA SINH HỌC Mục tiêu Trình bày định nghĩa hóa sinh Trình bày hóa sinh tĩnh, hóa sinh động Trình bày vai trò hóa sinh y dược học ĐỊNH NGHĨA Hóa sinh môn học nghiên cứu thành phần hóa học,...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ GIÁO TRÌNH HÓA SINH (Dùng cho sinh viên Cao đẳng Dược) Chủ biên: ThS Huỳnh Ngọc Trung Dung DS Nguyễn Thanh Huy Năm 2016 LỜI MỞ ĐẦU Hóa sinh học... Quá trình đồng hóa trình đòi hỏi lượng đồng thời phải xảy trình dị hóa để cung cấp lượng cho trình đồng hóa 1.2 Đặc điểm trình trao đổi chất Trao đổi chất trao đổi lượng chất hoạt động sống sinh