- Bơm Na+/K + adenosin triphosphatase (ATPase).
Hoá sinh lâm sμng về Glucid (Arbohybrat)
1.1 Tiêu hoá hấp thu và vận chuyển:
Glucid lμ chất hữu cơ có khối l−ợng lớn nhất trong tự nhiên vμ có nguồn gốc thực vật, đ−ợc sử dụng lμm thức ăn. Khi vμo cơ thể, sau khi đ−ợc tiêu hoá nhờ hệ thống men tiêu hoá glucid (amylase n−ớc bọt vμ tuỳ, thuỷ phân tinh bột, maltase lactase, saccharase thuỷ phân maltose, lactose, saccharose) thμnh các đ−ờng đơn glucose, fructose, galactose vμ đ−ợc niêm mạc ruột hấp thụ vμo máu để cơ thể sử dụng. Dạng hấp thụ chủ yếu lμ glucose. Sự thấp thu theo cơ chế khuyếch tán đơn thuần, khuyếch tán đ−ợc trợ giúp hoặc vận chuyển tích cực với sự tham gia của chất vận chuyển, có quan hệ với sự vận chuyển natri, có ATP tham gia. (Ngoμ ra có một l−ợng rất nhỏ disacecrid lọt qua).
Lòng ruột màng t−ơng bào bào t−ơng Adp + p tap ayp + asc Bơm Na+ Glu Chất vận chuyển Tiêu hóa Na+ Na+ Glu Glu Chất vận chuyển
Sự hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực với D glucose, D galactose ở hồi trμng vμ hỗng trμng có tốc độ cao gấp 10 đến 20 lần sự hấp thu theo khuyếch tán đơn thuần. Ruột có khả năng hấp thu tới 99,5% l−ợng glucid ăn uống vμo (ở đoạn cuối tá trμng, hồng trμng, hồi trμng)
Tốc độ hấp thu của các đ−ờng đơn có sự khác nhau: Galarose > glucose > frucfose > mannodse.
Tốc độ khuyếch tán giữa các pentose cũng có sự khác nhau. Theo thứ tự: D Xylose, Dribose, Lxylose, D arabirose, L arabinose.
- Về sự vận chuyển glucose qua mμng tế bμo:
Glucose ở máu, định gian bμo muốn vμo trong các tế bμo cần phải qua đ−ợc mμng tế bμo. Mμng tế bμo lμ
một loại mμng sinh học có bề dμy từ 5-10mm. Đặc điểm của mμng lμ có cấu tạo 2 lớp lipid theo mô hình khảm lỏng (Singer vμ Nicolson 1972), có các protein đ−ợc xen cμi gắn chắc vμo mμng hoặc kết hợp treo lỏng lẻo vμo mμng dễ bị tách ra khi có xử lý.
Các protein ở mμng có các tác dụng:
- Lμ các protein kháng nguyên hoặc hoμ hợp tổ chức vμ đặc hiệu của lympho bμo số l−ợng 105 phân tử trong mμng đối với các Ig.
Tạo khả năng nhận biết kháng nguyên, nhận diện nhiều loại, trong đó loại nhận diện lectin có tới 107 phân tử trên mặt mμng đóng vai trò thụ thể (receptor) của các cơ quan truyền thông tin hoá học (nh− các hormon).
- Lμ các protein enzym của nhiều enzym gắn vμo mμng nh− adenyl - cyclase, APT ase... quan truyệng đối với nhiều chuyển hoá.
Mμng cấu tạo 2 lớp lipid tác dụng không cho thấm qua các phân tử −a n−ớc nh− glucose đ−ợc tự do mμ
phải qua hoặc sự thấm chọn lọc của mμng hoặc phải vận chuyển tích cực cần năng l−ợng của ATP hoặc phải có các protein vận chuyển (các pemease, các transportor), giúp cho vận chuyển đặc hiệu vμ nhanh quan mμng (Ví dụ: D hexose permease)
Nh− đã đề cập ở trên, có thể gặp 3 kiểu vận chuyển qua mμng đối với glucose:
1. Vận chuyển thụ động theo cách khuyếch tán đơn thuần, phụ thuộc vμo mức chênh nồng độ vμ tính kỵ n−ớc.
2. Vận chuyển đ−ợc trợ giúp theo khuyếch tán đ−ợc trợ giúp, cần đ−ợc các protein vận chuyển giúp đỡ, có sự vận chuyển nhanh, đặc hiệu, có tốc độ vận chuyển tối đa.
3. Vận chuyển tích cực: Đây lμ sự vận chuyển qua mμng đi ng−ợc với bậc thang nồng độ vμ cần năng l−ợng do s− thuỷ phân ATP
Thêm vμo có hình thức phối hợp: đồng vận chuyển Cotrunsport)
Sự đồng vận chuyển nói chung có thể xảy ra trong quá trình khuyếch tán đ−ợc trợ giúp hay trong khi vận chuyển tích cực;
Với glucose có thể lμ khuyếch tán trợ giúp symport. Đồng vận chuyển symport lμ sự vận chuyển đồng thời của 2 yếu tố đ−ợc vận chuyển theo cùng một h−ớng. ở đây glucose đ−ợc vận chuyển qua mμng theo cơ chế symport, phụ thuộc Na+.
Sơ qua vè các chất vận chuyển glucose (Ghicose transporker - GLUT - ):
Glucose ở máu, dịch gian bμo muốn vμo đ−ợc trong các tế bμo cần phải qua đ−ợc mμng tế bμo. Đặc điểm của mμng tế bμo lμ có cấu tạo 2 lớp lipid theo mo hình khảm lỏng không cho thấm qua các phân tử của n−ớc nh−
glucose vμ để qua đ−ợc mμng đòi hỏi phải có các protein vận chuyển, khác với sự vận chuyển tích cực, một sự vận chuyển glucose nhờ các chất vận chuyển không phụ thuộc năng l−ợng (glucose tranporte - GLUT -), không đòi hỏi sự tham gia của ATP, giúp cho dễ dμng khuyếch tán glucose từ nơi có nồng độ cao hơn sang nơi có nồng độ thấp hơn qua các mμng tế bμo. Tới nay đã biết đ−ợc ít nhất lμ đã có 5 chất vận chuyển đ−ợc mô tả vμ chúng có sự khác nhau về ái lực đối với glucose lμ GLUT 1, GLUT 2, GLUT 3, GLUT 4 vμ GLUT 5.
- GLUT1: có mặt ở tất cả các tổ chức. Nó có ái lực rất cao đối với glucose, có tác dụng với sự trung gian trong việc tiếp thu vận chuyển của glucose, tr−ớc hết lμ có khả năng vận chuyển glucose từ các nồng độ t−ơng đối thấp nh− đã thấy trong trạng thái cơ sở. Vì vậy, nó lμ cấu tử quan trọng của hệ thống huyết quản não (hμng rμo máu - não), bảo đảm lẫn cho việc vận chuyển glucose huyết t−ơng vμo hệ thống thần kinh trung −ơng.
- GLUT 3: cũng có ở tất cả các tổ chức, lμ chất vận chuyển glucose chính ở bề mặt các nơron. Nó cũng có ái lực rất cao đối với glucose vμ cần thiết với sự vận chuyển glucose dịch não tuỷ vμo các tế bμo nơron.
- GLUT 2: lμ chất vận chuyển có ái lực rất thấp với glucose, d−ờng nh− chỉ có tác dụng khi mức glucose huyết t−ơng t−ơng đối cao nh− sau khi ăn. Nó lμ chất vận chuyển chính glucose ở tế bμo ... tuỵ đảo vμ các tế bμo gan, giúp dễ dμng cho việc khuyếch tán glucose vμo các tế bμo nói trên chỉ khi có xuất hiện tăng đ−ờng máu. Nó ngăn chặn việc lấy glucose của gan hoặc việc tiết ra insulin không hợp lý trong khi ở trạng thái cơ sở hoặc khi đang đói.
- GLUT 4: có chủ yếu ở 2 tổ chức đích của insulin lμ cơ trơn vμ tổ chức mỡ - Nó ẩn ở trong nội bμo của các tế bμo nói trên, không hoạt động đ−ợc vμ chỉ khi có tín hiệu từ insulin GLUT 4 chuyển ra mμng tế bμo, ở đó nó giúp cho glucose vμo trong tế bμo các tổ chức dự trữ đ−ợc dễ dμng sau các bữa ăn.
- GLUT 5: thấy ở các điểm bμn chai các tế bμo ruột non vμ những đặc tính hoá sinh của nó nói lên GLUT 5 lμ chất vận chuyển đ−ờng frucfose lμ chính có ái lực t−ơng đối cao của chất vận chuyển, có quan hệ với sự hấp thu cũng nh− sự lấy nhập fructose bởi các tế bμo gan vμ tinh trùng lμ nơi cũng thấy nó khá nhiều mμ phần lớn năng l−ợng cần dùng lμ do từ các dẫn xuất của fructose.
Mμng tế bμo chứa khoảng 5-10% protein chất mang tải gồm khoảng 30 loại protein khác nhau. Trong phân tử các loại protein nμy không có cystein dễ ít tạo liên kết ngang -s-s-, mỗi chất mang tải có một số tiểu đơn vị. Trong quá trình vận chuyển, chất mang tải đòi hỏi các điều kiện hoạt động nh− enzym, cơ chất đặc hiệu, đủ nồng độ cơ chất... Hoạt động của chất mang tải th−ờng theo 2 kiểu, di chuyển quay vòng gồm 4 b−ớc:
- Nhận diện cơ chất vμ dính kết.
- Quay tròn chất mang tải ở vị trí dính kết vμo bề mặt thứ 2 của mμng. - Giải phóng cơ chất.
- Chất mang tải quay lại vị trí ban đầu, loại chất mang tạo thμnh kênh vμ mở ra khi cơ chất đi qua vμ đóng lại khi không vận chuyển nữa. (Xem thêm: Nói riêng về sự vận chuyển glucose ở d−ới).
Ba kiểu vận chuyển qua mμng có thê th−ờng thấy: khuyếch tán thụ động, vận chuyển khuyếch tán đ−ợc trợ giúp, Vận chuyển tích cực. Đề phân biệt ba kiểu vận chuyển nμy, ta dựa trên các yếu tố ở bảng sau:
Phân biệt 3 kiểu vận chuyển qua màng:
Yếu tố để phân biệt Khuyếch tán thụ động
V/c khuyếch tán đ−ợc trợ giúp
Vận chuyển tích cực
- Sự lệ thuộc theo tỷ lệ thuận của tốc độ vận chuyển vμo gradient nồng độ
+ - -
- Tính đặc hiệu dị không gian - + +
- Sự cạnh tranh của các chất giống nhau
cùng vận chuyển. - + +
- Cần chất mang (phân tử vận chuyển). - + +
- Cần năng l−ợng. - - +
- H−ớng vận chuyển teo gradient nồng độ + + -
+ Các yếu tố ảnh h−ởng đến tốc độ khuyếch tán các chất qua mμng: Đó lμ:
- Bản chất cấu tạo của mμng - Tính thấm của mμng
- Sự chênh lệch về nồng độ chất ở 2 phía của mμng - Sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu
- Sự chênh lệch về điện thế (với các ion)
- ảnh h−ởng của diện tích, của kích th−ớc (khi hydat hoá)...
Các đ−ờng đơn (ose) đ−ợc hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực cần có các điều kiện: - Tạo đ−ợc vòng pyranose (6 cạnh).
- Phải có nhóm hydroxyl ở vị trí C2 - Nếu nhóm OH nμy bị thay thế bởi -H hoặc -CH3 thì không vận chuyển tích cực đ−ợc.
- ở dạng D hình thái
- Có nhóm methyc hoặc nhóm thế ở vị trí C5.
Nh− vậy chỉ có luxo - aldose dạng D vμ dẫn xuất mới đ−ợc vận chuyển tích cực.
Quá trình vận chuyển tích cực các đ−ờng phải qua 4 giai đoạn qua mμng đỉnh, nguyên sinh chất, nμng đáy vμ mμng bên, mμng tế bμo vi huyết quản. ở mỗi giai đoạn lại cần có chất tải, hệ chất tải (có tính đặc hiệu t−ơng đối), hoạt động có liên quan đến pH ropot môi tr−ờng (ở một từ 7-9), đến năng l−ợng, đến vai trò của ion Na "bơm Na K" vμ những yếu tố liên quan ảnh h−ởng tới hấp thu glucid (ăn nhiều đạm, hấp thụ glucid tăng 8-10%, nếu thiếu các vitamin B1, B5, B4 thì giảm hấp thụ glucid...)
... ở đại trμng cũng có khả năng thấp thu một l−ợng glucose nμo đó. Vì vậy ng−ời ta có thể nuôi d−ỡng tạm thời ng−ời bệnh khi cần bằng ph−ơng pháp thụt giữ.
glucose 6 phosphat ngay rồi tuỳ theo nhu cầu của cơ thể mμ đi tiếp theo 5 con đ−ờng khác nhau.
1. D−ới tác dụng của glucose 6 phosphatase (phong phú ở tế bμo gan) glucose 6 phosphat bị thuỷ phân thμnh glucose vμ phosphat - glucose vμo máu vμ tới nuôi d−ỡng các tế bμo của các cơ quan khác.
2. Phần nhỏ đ−ợc tế bμo gan chuyển hoá cung cấp năng l−ợng.
3. Thoái biến theo con đ−ờng pentose phosphat (đ−ờng 5 cacbon) để cung cấp NAOPH2 (dùng cho tổng hợp cholestenol, acid béo tạo acid glycuronia.
4. Ng−ng tụ thμnh glycogen vμ đ−ợc dự trữ ở các tế bμo gan để khi cần thì cung cấp glucose trở lại. Một phần tử glycogen cho cùng một áp lực thẩm thấu nh− một phần tử glucose.
5. Khi các con đ−ờng trên bão hoμ, thì sẽ đ−ợc chuyển hoá tạo thμnh lipid (qua các mẫu 2 C metyl - coenggon A)
Sự luân l−u glucose từ gan tới các cơ quan khác lμ liên tục vμ chỉ có gan mới có glucose 6 phosphatase sẽ biến glucose & phosphat thμnh glucose tự do trở lại đ−ợc (vμ glucose 6 phosphat không có khả năng đi qua đ−ợc mμng bμo t−ơng)
Mô hình mμng (Singer và Nicolson 1972)
Cấu trúc mô hình khảm lỏng màng tế bào.
Sự di chuyển của protein màng trong mô hình khảm linh động của màng sinh học
T1 và T2: những thời điểm khác nhau. Clycoprotein màng: GP2 di chuyển ngang dễ dàng;
GP1 bị hạn chế di chuyển