slide chuyển hóa GLUCID

NGUỒN GLUCOSE CỦA CƠ THỂ • Nguồn glucose ngoại sinh ✓ Là nguồn glucid từ thức ăn, bao gồm: Tinh bột, Glycogen, Cellulose, các disaccarid, các monosaccarid ✓ Sự tiêu hóa glucid: là quá t

CHUYỂN HÓA GLUCID

ĐẠI CƯƠNG

• Là một chuyển hóa quan trọng:

cung cấp năng lượng, sản phẩm

trong chuyển hóa cung cấp cho các quá trình khác

• Liên quan chặt chẽ với sự chuyển hóa lipid, acid amin và acid nucleic.

• Nhu cầu glucid 300 – 500g trong 24h

• Tồn tại của glucid dưới 3 dạng: dạng

dự trữ , dạng glucose tự do , dạng tham gia cấu tạo

NGUỒN GLUCOSE CỦA CƠ THỂ

• Nguồn glucose ngoại sinh

✓ Là nguồn glucid từ thức ăn, bao gồm: Tinh bột, Glycogen, Cellulose, các disaccarid, các monosaccarid

✓ Sự tiêu hóa glucid: là quá trình thủy phân các

polysaccarid và disaccarid dưới tác dụng của các enzym ở đường tiêu hóa thành các monosccarid

✓ Cho sản phẩm cuối cùng là các monosaccarid chủ yếu là

glucose và một số ít fructose và galactose

✓ Hấp thu hoàn toàn ở ruột non, tốt nhất ở phần đầu

của ruột non Tốc độ hấp thu: galactose(110) > glucose (100)

> fructose (43) > mannose (19) > pentose (15-19) Theo 2 cơ chế (1) sự khuếch tán đơn giản (2) sự vận chuyển tích cực xảy

ra đối với glucose và galactose.

NGUỒN GLUCOSE CỦA CƠ THỂ

• Nguồn glucose nội sinh

✓ Glycogen của gan

✓ Nguồn carbohydrat nhỏ là galactose, mannose và pentose , những chất này có khả năng chuyển thành glucose.

✓ Các acid amin

✓ Phần glycerol của lipid

SỬ DỤNG GLUCOSE CỦA CƠ THỂ

- Ribose và deoxyribose cần cho tổng hợp acid nucleic

(thành phần của các mucopolysaccharid và glycoprotein)

- Glucuronic acid (tham gia khử độc ở gan -detoxication)

- Galactose (trong thành phần của glycolipid và lactose)

THOÁI HÓA GLUCOSE

• Glucose chỉ có thể đi vào con

đường thoái hóa khi nó ở dạng

glucose-6-phosphat

• Theo nhiều con đường thoái hóa: (1)

Con đường đường phân (glycolysis), (2) Con đường Hexose monophosphat

hay chu trình pentose phosphat, (3) Con đường Uronic acid.

THOÁI HÓA GLUCOSE THEO CON ĐƯỜNG ĐƯỜNG PHÂN-

GLYCOLYSIS

• Glycolysis là quá trình oxi hóa

glucose đến pyruvat o

OH HO OH OH

CH 2 OH

o CH2OH OH OH HO OCH2P

CH 2 OH

CH2O C=O

P

C=O P CHOH

CH 2 O H

D Glucose _

OHOHHO OH

OH

P

o

OH HO OCH 2

CH 2 O H

CH2OH P COO-

CH O

P COO-O C

CH 2

P CHOH

CH 2 O

C O P O

C=O

CH3COO-

P CHOH

CH2O COO-

Chuyển hóa tiếp tục của acid

pyruvic

• Trong điều kiện hiếu khí acid pyruvic được

chuển vào trong ty thể và bị khử carboxyl oxy hóa thành acetyl CoA

H

S S Lipoic CH3CO

S S

Lipoic H H

S S Lipoic

FAD

FADH2 NAD

NADH2

• Trong điều kiện yếm khí

- Co cơ yếm khí khi cơ vận động cường độ cao

hay ở những vi khuẩn lactic sống trong điều kiện không có oxy, acid pyruvic bị khử

thành acid lactic

- Quá trình lên men rượu acid pyruvic bị khử

thành etanol

COO H C

CH3O

COO H C

CH3

OH H NADH H+ NAD+

Lactico dehydrogenase

CO OH C

CH3

CH3O

alcol dehydrogenase

acid pyruvic

Năng lượng tạo ra trong quá trình

đường phân

•

Glucose

Fructose-6- Fructose-1,6-di

Đường phân (glycolysis) ở cơ - Chu

trình cori

• Cơ xương lấy năng lượng chủ yếu từ quá trình

thoái hoá glucose theo glycolysis

• Khi cơ hoạt động gắng sức hay với cường độ

nhanh, hệ hô hấp và tuần hoàn không cung

cấp đủ oxy cho cơ để oxi hoá Do đó một phần pyruvat sẽ không bị oxy hoá tiếp tục mà bị

khử bởi lactat dehydrogenase của cơ cho lactat

Lactat được phóng thích vào máu và được gan sử dụng để Gan Má u Cơtân tạo glucose

Glucose

Lactat

CO2

H2O Lactat

GAN

Glucose

Pyruvat 2

Lactat

Pyruvat 2

Glucose

NAD+

NADH NADH

NAD+

ATP 2

6 ATP

NAD+NADH

NAD+

NADH

Đường phân (glycolysis) ở hồng cầu

• Vì ở hồng cầu không có ty thể , NADH được tạo

ra không thể bị oxy hóa trong chuổi hô hấp

và do đó tiếp tục phản ứng với pyruvat tạo

lactat và NAD + NAD + tiếp tục dược sử dụng

trong con đường đường phân

• Ơû hồng cầu sản phẩm cuối cùng của con

đường đường phân là lactat.

1 , 3_

Lactat

NAD+NADH

+ NAD

+ H + NAD

P yruvat

Phosphoglycerat kinase

Diphosphoglycerat mutase

2,3 Diphosphoglycerat phosphatase

THOÁI HOÁ GLUCOSE THEO CON

(PENTOSE PHOSPHAT)

béo và steroid và (2) tổng hợp ribose cung cấp cho quá trình

tổng hợp nucleotid và acid nucleic

ở gan, mô mỡ, vỏ thượng thận, tuyến giáp, hồng cầu, tinh hoàn và tuyến sữa trong thời kỳ hoạt động Ơû những mô mà chu trình pentose phosphat hoạt động cao sẽ sử dụng

NADPH do chu trình này tạo ra để tham gia khử trong quá trình

tổng hợp acid béo, steroid, acid amin và gluthathion

khử glutathion ở dạng oxy hoá tạo glutathion dạng khử

giảm thời gian sống và gây tổng hại màng tế bào hồng cầu dẫn đến tiêu huyết) Bệnh có tính chất di truyền do

• 3 phân tử glucose-6-phosphat đi vào

tử pentose phosphat

2 glucose-6-phosphat và 1

phosphoglyceraldehyd

tục theo con đường đường phân tạo

acid pyruvic hoặc sau khi đồng phân

hóa thành PDA thì tiếp tục kết

hợp với một phân tử PGA để tạo

fructose 1-6 diphosphat, sau đó

thành fructose-6-phosphat.

• Glucose-6-phosphat và tiếp tục đi

vào chu trình pentose hay đi vào con

đường glycolysis

C COH CH COH C

CH 2 O

OH H

O P

H O H HO

H

C COH CH COH C

CH 2 O O P

H O H HO

H

COOH COH CH COH C

CH 2 O O P

H

H HO

H OH

COOH COH C COH C

CH 2 OH C COH C

COH C COH C

CH 2 O OH

H OH

O P H

CH 2 OH C CH C

CH 2 O

O

OH HO

O P

H H

C COH C

CH 2 O

C OHH OH H O

O P

HC

CH 2 O

C O OH H

O P H

CH 2 OH C CH C

CH 2 O

O

OH HO ( )2

HO

O P

H H

C COH C

CH 2 O

C

CH 2 OH OH H O

O P H

C CH C

CH 2 O

O

OH OH H

H

Glucose-6-phosphat

6-phosphoglucono-lacton 6-phosphogluconic acid

Endiol Ribulose-5-phosphat 3-Keto-6-phosphogluconic acid

Transketolase

Trasnsaldolase

NADP+ NADPH H+

NADPH H+NADP+

CO 2

DP

G-6-• Mối liên quan giữa con đường Đường

phân với chu trình Pentose

- Giữa 2 con đường này có một số sản phẩm

chung

- Sự thoái hóa tiếp những sản phẩm này

không phân biệt chúng có nguồn gốc từ con đường thoái hóa nào

Xylulose 5 P Ribulose 5 P

Pentose phosphat Glycolysis

F-6- O P

F-6- O P

THOÁI HÓA GLUCOSE THEO CON

ĐƯỜNG URONIC ACID

• Con đường thoái hóa này không cho

ATP

• Ơû gan glucose thoái hóa theo con

đường này cho acid glucuronic , acid

ascorbic và pentose

• UDP-Glucuronat là dạng hoạt động của

glucuronat sẽ tiếp tục tham gia tổng

hợp proteoglycan , các hormon steroid,

bilirubin hay liên hợp với một số thuốc

để đào thải qua nước tiểu hay mật.

• Ơû động vật có khả năng tổng hợp

vitamin, L-gulonat tiếp tục chuyển hóa

cho ascorbat, riêng ở người và linh

trưởng vì thiếu L-gulonolacton oxidase

nên không thể tổng hợp ascorbic

• L-gulonat có thể chuyển hóa cho

D-xylulose 5-phosphat , D-xylulose 5-phosphat

có thể thoái hóa tiếp tục trong chu

trình pentose

O H OH OH H

CH2O

H OH H HO

CH2OH

H OH H

HO O P

O H O OH H

CH2OH

H OH H HO

O H O OH H

COOH

H OH H HO

O H OH OH H

COOH

H OH H HO HO

COOH

OH H

CH2OH

H OH H

C C C CH

CH2OH

C O

O HO

H HO

HO

O P

H

CH2OH C CH C

CH2O

O

OH HO

Glucosemutase

pyrophosphorylase

UDP-glu-UTP OP O P

UDP-glucose dehydrogenase

NAD+

NADH2

UDP NADP NADPH2

THỦY PHÂN GLYCOGEN

(GLYCOGENOLYSIS)

• Trong quá trình thủy phân glycogen , cả liên kết α1-4 và

α1-6 đều được thủy giải

• Có 4 phản ứng với sự tham gia của enzym: (1)

phosphorylase tủy phân liên kết α1-4 (2) các phản ứng cắt nhánh và cắt liên kết α1-6, (3) phosphoglucomutase

chuyển glucose 1-phosphat thành glucose 6-phosphat, (4)

glucose 6-phosphatase chuyển glucose 6-phosphat thành

Phophorylase Glucano transferase 1 ,6_glucosidase

Glycogen

Phosphoglucomutase

_phosphat 6

TỔNG HỢP

- Để tạo năng lượng phần lớn các tổ chức có thể

chuyển hóa các nguồn carbon khác ngoài glucose như

các đường khác glucose, triacylglycerol, acid amin, pyruvat…

- Tuy nhiên nguồn carbon căn bản và duy nhất mà não

và hệ thống thần kinh trung ương sử dụng là glucose

Một số mô khác cũng sử dụng glucose là nguồn căn bản như cơ, phần tủy thận, tinh hoàn và hồng cầu

- Tế bào phải có khả năng tự tổng hợp glucose từ

những nguyên liệu khác để duy trì nồng độ glucose máu nằm trong giới hạn và giới hạn này ở người tương đối hẹp

- Lượng glucose máu này nhằm duy trì hoạt động cơ thể

đặc biệt là não và hệ thần kinh trung ương và cung

cấp cho quá trình tổng hợp glycogen dự trữ

• Nhu cầu glucose của não người tương đối lớn

khoảng 120g/ngày so với tổng lượng glucose sử dụng của toàn bộ cơ thể là 160g/ngày

• Tổng lượng glucose có trong glycogen dự trữ của toàn

bộ cơ thể ở bất kỳ thời điểm nào là 190g và

lượng glucose trong toàn bộ dịch cơ thể là 20g

• Do đó lượng glucose dự trữ của cơ thể chỉ đủ cung

cấp cho nhu cầu glucose trong một ngày

• Nhịn đói kéo dài trên một ngày hay khi cơ thể phải

hoạt động ở cường độ cao (ví dụ như một cuộc chạy marathon) lượng glucose dự trữ gần như cạn kiệt và glucose phải được tổng hợp mới ( từ các nguyên

liệu khác), quá trình tổng hợp mới glucose được gọi là tân tạo glucose (gluconeogenesis).

• Các thành phần chính tham gia tân tạo glucose là

- lactat , sản phẩm từ quá trình đường phân xảy

ra ở cơ xương và hồng cầu;

- acid amin, từ nguồn thức ăn hay từ quá trình

phân giải protein của cơ trong thời gian đói và xa bữa ăn, trong 20 acid amin ở protein trừ lysin và leusin cacù acid amin còn lại đều sẳn sàng tham

gia quá trình tổng hợp cho glucose;

- alanin, từ chu trình gluose-alanin ở cơ;

- propionat , sản phẩm từ quá trình thoái hóa acid béo hay acid amin;

- glycerol , sản phẩm trong quá trình thoái hoá lipid

của tế bào

• Glucose phosphat _ 6 _

_ _

Glucose

Dihydroxyaceton phosphat

các acid amin

Propionyl CoA

Fructose_1,6_diphosphat

Glycerol _ _ 3 phosphat

Glyceraldehyd _ 3_phosphat

• Quá trrình tân tạo glucose (gluconeogenesis) xảy ra chính ở gan , ngoài ra còn có một con đường phụ xảy ra ở phần vỏ thận

• Glucose được tạo mới chủ yếu cung cấp cho

não, mô thần kinh và cơ xương Ngoài ra một phần sẽ cung cấp cho quá trình tổng hợp các hexoamin, các polysaccarid phức tạp

và các glycoprotein hay glycolipid.

Tổng hợp Glycogen

lượng cơ lớn nên tổng lượng glycogen của cơ là nhiều nhất

• Ơû cơ xương , glycogen là nguồn năng lượng chính cung cấp

và vận chuyển đến các mô khác để thoái hoá tạo

glucose của cơ thể với vai trò điều hoà lượng glucose máu

glycogen bằng enzym glycogen synthase và phosphorylase

• Ơû gan mức tối đa của quá trình tổng hợp glycogen và

của quá trình phân giải glycogen tương đương nhau, nhưng

ở cơ thì của quá trình phân giải glycogen có thể gấp 300 lần quá trình tổng hợp glycogen

• Các enzym của quá trình tổng hợp và phân giải glycogen

ở gan và cơ như nhau nhưng nội tiết tố điều khiển lại

khác nhau

• Các tổ chức lấy glucose từ máu tuần hoàn ,

• Gan ngoài lượng glucose do máu đưa đến (sau khi ăn) còn một lượng lớn glucose do tế bào gan tự tổng hợp từ các monosaccarid ngoài glucose, các acid amin, glycerol, acid

lactic……… ( khi ăn thức ăn chứa nhiều các monosaccarid khác, khi đói, khi vận cơ nhiều …)

• Glucose tự do ở máu tuần hoàn, sau khi qua màng tế bào

bị phosphoryl hóa thành glucose 6 phosphat , sau đó được

đồng phân hóa thành glucose 1 phosphat để tham gi tổng hợp glycogen.

• Tổng hợp mạch thẳng

- Là quá trình taọ các liên kết 1-4 glucosid

P P

_ _ 6 Glucose phosphat

_ _

Glucose phosphat 1

Glycogen Glcn +1

Glucose

UDP_ Glc

• Tổng hợp mạch nhánh

- Là quá trình tạo các liên kết α 1-6 glucosid trong

phân tử glycogen

- Trong quá trình chuỗi thẳng, khi chuỗi thẳng đã

khá dài enzym amylose (1-4 1-6) transglucosesidase sẽ cắt một đoạn đầu của mạch thẳng (ít nhất là 6 phân tử glucose) sau đó chuyển đến gắn vào OH của C 6 của phân tử glucose của cùng chuỗi hoặc chuỗi khác Sau đó mạch nhánh mới tạo thành lại được kéo dài

Tổng hợp Lactose

• Disaccarid duy nhất được tổng hợp ở cơ thể người và động vật cao cấp là lactose Lactose được tổng hợp ở tuyến sữa của phụ nữ ở thời kỳ có thai và cho con bú.

• Nguyên liệu để tổng hợp lactose là glucose từ máu

hoặc do phân hủy Glucose glycogen

UDP glucose pyrophosphorylase

Glucose

Tổng hợp Glycoprotein

• Giai đoạn đầu tiên là

tổng hợp chuổi

oligosaccarid gắn với

lipid Phần lipid tham gia

là dolichol phosphat

Quá trình trên xảy ra

ở lưới nội chất

• Bước kế tiếp chuổi

oligosaccarid của

oligosaccarid-DPP sẽ

được chuyển sang liên

kết với một polypeptid

GDP 4

Dol 3

4 Dol

Man

GDP 5

Man

P

Dol 3

4 Dol P

UDP 3

CHUYỂN HÓA CỦA CÁC

MONOSACCARID KHÁC

• Trong thức ăn có ba hexose chính khác ngoài

glucose được cơ thể hấp thu và sử dụng là

galactose, fructose và manose

Carbohydrat từ thức ăn

Carbohydrat trong tế bào

Chuyển hóa lipid

Glycerol

Glycerol phosphat

3

_ phosphat

1 Fructose

6 Mannose phosphat

_

Glucose

Glu UDP _

UDP Gal _

Sự sử dụng Galactose

• Con đường chính để sử dụng galactose là quá trình

chuyển thành glucose-6-phosphat để tiếp tục thoái

hóa bằng con đường đường phân

• Quá trình chuyển galactose thành glucose-6-phosphat

gồm 4 phản ứng theo sơ đồ hình

• Ơû tuyến vú trong thời kỳ hoạt động các enzym tham

gia trong quá trình trên cũng có mặt trong quá trình

tổng hợp lactose Lactose được tạo từ sự kết hợp galactose và glucose dưói tác dụng của lactose

UDP-synthase

Galactose

UDP_Gal UDP_Glu

ATP ADP

Galactokinase UDP_Glu_Gal phosphat uridyltransferase

Phospho glucomutase UDP_Gal

epimerase

• Trong cơ thể galactose còn tham gia vào quá

trình tổng hợp glycolipid, glycoprotein và proteoglycan.

• Ơû người bệnh có tính di truyền là galactose

huyết bẩm sinh (galactosemia) do thiếu enzym UDP-glucose-galactose- uridyltransferase, bệnh gây sự tích tụ galactose và galactose-1-phosphat trong máu và mô với triệu chứng lâm sàng như chậm phát triển trí não, đục thủy tinh thể, gan to… Bệnh gặp ở trẻ sơ sinh khi bắt đầu dùng sữa có lactose Phải cho trẻ ngưng sữa.

Sự sử dụng Fructose

fructose-1-phosphat bởi enzym fructokinase có nhiều

ở gan, thận và ruột , fructose-1-phosphat tiếp tục

tổng hợp glycerol ) và D-glyceraldehyd dưới tác

dụng của aldolase B

cho nhiều fructose (như trái cây, đường mía, bia…)

Sự sử dụng Manose

• Manose có nhiều trong sản phẩm tiêu hoá

của các loại thức ăn có chứa nhiều

polysaccarid hay glycoprotein

• Sau khi được hấp thu manose phosphoryl hóa

cho manose-6-phosphat và sau đó tiếp tục được isome hóa cho fructose-6-phosphat

SỰ CHUYỂN HÓA CỦA GLUCOSE

Ở MỘT SỐ TRẠNG THÁI

• Ở trạng thái sau khi hấp thu glucose từ hệ thống tiêu hóa (Fed state)

CO2

Ruột

Não Gan

Mô mỡ

Cơ

Glucose Lipid

Cacbohydrat Chất béo

Sau bữa ăn

• Ở trạng thái đói (Fasting state)

- Khi cơ thể động vật thiếu thức ăn , cơ thể có

nhu cầu cấp thiết về sự duy trì nồng độ glucose trong máu vì nồng độ glucose đang giảm dưới giới hạn ( khoảng 2,5 mM ở người) và gây rối loạn hệ thần kinh trung ương

- Ơû người là biểu lộ của triệu chứng của hạ

đường huyết trong máu như hoạt động cơ yếu và không phối hợp, rối loạn nhận thức và đổ mồ hôi Nếu nồng độ glucose tiếp tục giảm sẽ dẫn đến tình trạng hôn mê.

• Nguồn cung cấp glucose máu

tiếp cung cấp glucose cho máu

hợp mới glucose từ acid amin

của cơ ( acid amin được phóng

thích từ cơ và chuyển tới gan

để tổng hợp glucose)- quá trình

gluconeogenesis

bắt đầu, quá trình này xảy ra

ở gan và chuyển acid cid béo

được phóng thích từ mô mỡ

cho các mô nhằm tránh quá

trình sử dụng quá mức glucose

CO2

Glycogen dự trữ

Trạng thái đói