Bài giảng liên quan và điều hòa chuyển hóa

LIÊN QUAN ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA TS BS Đông Thị Hoài An MỤC TIÊU Trình bày liên quan chuyển hóa glucid, lipid, protid acid nucleic (G, L, P, AN) Chứng minh thống chuyển hóa, biến đổi qua lại G, L, P, AN, thay hoàn toàn Giải thích điều hòa chuyển hóa mức tế bào chế ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme DÀN BÀI LIÊN QUAN CHUYỂN HÓA KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA Chuyển hóa Glucid ATP Sự đường phân (glycolysis) Sự đường phân (Glycolysis ) Chuỗi hô hấp tế bào (respiratory chain, electron transport chain) NADHH+ FADH2 ATP ATP Chuyển hóa Lipid - oxi hóa acid béo ( - oxidation) Sự tạo thể ceton từ acetyl CoA 10 31 32 2.2 Điều hòa nhờ chế ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme Thay đổi lượng enzyme thay đổi hoạt độ enzyme thay đổi tốc độ chuyển hóa 2.2.1 Giả thuyết operon Monod Jacob: nghiên cứu hấp thụ sử dụng lactose E.coli Có enzyme: - galactosidase galactosid permease galactosid transacetylase Nuôi cấy E coli: - môi trường có glucose: enzyme có lượng nhỏ - môi trường có lactose: enzyme tăng hàm lượng rõ rệt - môi trường có glucose: enzyme giảm rõ rệt Vậy lactose: chất cảm ứng enzyme trên: enzyme cảm ứng Cơ chế: cảm ứng tổng hợp enzyme 33 Giả thuyết operon : R, Re: Regulator P: Promotor O: Operator S: Structural gene 34 2.2.2 Tổng quát chế kiểm soát protein điều hòa chuyển mã tế bào nhân sơ Gen điều hòa R huy tổng hợp protein điều hòa Re (protein chất kìm hãm R' chất hoạt hóa A') Protein kìm hãm R' hoạt động có tác dụng đóng gen (nó gắn vào gen khởi động P, ngăn ARN polymerase bám vào P) Protein hoạt hóa A' hoạt động có tác dụng mở gen (nó gắn vào P giúp cho ARN polymerase bám vào P) Khi chất kết (ligand) gắn vào protein điều hòa Re ảnh hưởng tới đóng mở gen 35 Loại I II Điều hòa âm (R’ gắn vào P ngăn cản chuyển mã) - R’ gắn vào P; gen đóng - Chất kết gắn vào R’ thành phức hợp không bám vào P: gen mở - Chất kết gắn vào R’ thành phức hợp bám vào P: gen đóng - Loại bỏ chất kết R’ tách khỏi P: gen mở Điều hòa dương (A’ gắn vào P khởi động chuyển mã) - A’ gắn vào P; gen mở - Chất kết gắn vào A’ thành phức hợp gắn vào P: gen đóng - Chất kết gắn vào A’ thành phức hợp gắn vào P: gen mở - Loại bỏ chất kết A’ tách khỏi P: gen đóng Cơ chế điều hòa hoạt động gen 36 2.2.3 Cơ chế kìm hãm tổng hợp enzyme (đối với enzyme tổng hợp) Ví dụ: Sự tổng hợp tryptophan E coli ứng với operon tryptophan Sự điều hòa tổng hợp enzyme tổng hợp tryptophan điều hòa âm Trp-operon có gen cấu trúc ứng với enzyme trình tổng hợp tryptophan 37 Đóng mở gen Trp-operon Apol: ARN polymerase; L: ligand, chất kết 38 • Gen điều hòa Trp-operon huy tổng hợp protein điều hòa chất kìm hãm R’ không hoạt động (gọi aporepressor) Khi R’ kết hợp với chất kết (gọi chất đồng kìm hãm co-repressor) phức hợp tạo thành dạng hoạt động (bám vào O ngăn không cho ARN polymerase bám vào P, chuyển mã không xảy ra) • Khi nồng độ Trp tế bào vi khuẩn thấp (tế bào có nhu cầu Trp), chất kết trp không gắn vào R’ R’ trạng thái không hoạt động, gen mở ARN polymerase bám vào P chuyển mã xảy • Khi nồng độ Trp tế bào cao (tế bào nhu cầu tổng hợp trp), chất kết Trp bám vào R’ tạo nên phức hợp hoạt động bám vào O ngăn không cho ARN Polymerase bám vào P, gen đóng, chuyển mã không xảy Sự tổng hợp enzyme tổng hợp Trp bị kìm hãm 39 2.2.4 Cơ chế cảm ứng tổng hợp enzyme (đối với enzyme thoái hóa) Lac-operon (operon lactose) E coli kết hợp chế điều hòa âm dương  Điều hòa âm: theo chế cảm ứng tổng hợp enzyme Trước cảm ứng, β galactosidase Lactose galactose + glucose galactose + glucose allolactose (có liên kết 1,6-glycosid) Allolactose chất cảm ứng mở lac-operon cách kết hợp với chất kìm hãm để làm bất hoạt chất 40 Lac-operon với gen cấu trúc lac-z, lac-y lac-a; chất kìm hãm Lac-R’ (A) Không có chất cảm ứng, chất kìm hãm đóng gen (B) Có chất cảm ứng: phức hợp chất cảm ứng - chất kìm hãm không hoạt động, gen mở lac-ARNm tổng hợp (ARNm polycistronic) enzyme tương ứng tổng hợp Z: β galactosidase; Y: permease; A: transacetylase 41  Điều hòa dương: protein điều hòa hoạt động chất hoạt hóa chuyển hóa (A’) hay protein hoạt hóa gen Ví dụ CAP (catabolite activator protein) vi khuẩn E coli hoạt hóa gen khiến E coli sử dụng nguồn carbon khác glucose mặt glucose(glucose nguồn carbon thông thường ưa thích E coli) Khi nồng độ glucose giảm mạnh có cảm ứng, làm tăng AMPv nội bào, chất bám vào CAP khiến cho CAP bám vào đoạn ADN đặc hiệu gần đoạn khởi động P mở gen tương ứng (chỉ huy tổng hợp enzyme xúc tác thoái hóa chất tạo nguồn carbon khác glucose) 42 Kiểm soát kép lac-operon 43 Cơ chế tăng đường huyết adrenalin 44 • Đối với động vật bậc cao, điều hòa nhờ chế thần kinh (qua chất trung gian hóa học) hormon (ví dụ adrenalin gây tăng đường huyết nhờ loạt phản ứng nội bào dẫn đến hoạt hóa enzyme phosphorylase b thành phosphorylase a hoạt động phân giải glycogen thành glucose ức chế glycogen synthase) • Sự điều hòa chuyển hóa mức thể, mức tế bào (ví dụ vận chuyển tích cực chất qua màng) mức phân tử (chuyển mã, giải mã ) phức tạp • Tốc độ phản ứng nhanh, oxy hóa xảy 10-4 giây, tổng hợp chuỗi 150 aa cần 1,5 phút, nói lên tính chất phức tạp phong phú điều hòa chuyển hóa • Sự điều hòa chuyển hóa kết vận động mặt đối lập (hệ thần kinh giao cảm phó giao cảm; hormon tăng đường huyết giảm đường huyết; ức chế hoạt hóa )./ 45 ... Arginin 24 1.5 Quan hệ chuyển hóa bào quan tế bào 25 1.6 Quan hệ chuyển hóa mô 26 27 28 2.KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA Cơ thể sống có khả tự điều hòa - mức tế bào (sự điều hòa chuyển hóa) - mức... hưởng đến hoạt tính enzyme ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme DÀN BÀI LIÊN QUAN CHUYỂN HÓA KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA CHUYỂN HÓA Chuyển hóa Glucid ATP Sự đường phân (glycolysis) Sự đường phân (Glycolysis... Trình bày liên quan chuyển hóa glucid, lipid, protid acid nucleic (G, L, P, AN) Chứng minh thống chuyển hóa, biến đổi qua lại G, L, P, AN, thay hoàn toàn Giải thích điều hòa chuyển hóa mức tế