›
›

Sinh hóa học - Chương II: Biến dưỡng glucid

pdf 18 trang vanle 3070
Download
Bạn đang xem tài liệu "Sinh hóa học - Chương II: Biến dưỡng glucid", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfsinh_hoa_hoc_chuong_ii_bien_duong_glucid.pdf

Nội dung text: Sinh hóa học - Chương II: Biến dưỡng glucid

  1. Chöông II BAØI GIAÛNG SINH HOÙA HOÏC SÖÏ BIEÁN DÖÔÕNG GLUCID 1. Vai troø cuûa bieán döôõng glucid Phaàn II 2. Söï tieâu hoùa vaø haáp thu TRAO ÑOÅI CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG SINH HOÏC 3. Bieán döôõng glycogen 4. Söï ñöôøng phaân Chöông II- BIEÁN DÖÔÕNG GLUCID 5. Chu trình Krebs 6. Chu trình pentose phosphate 7. Söï taân sinh ñöôøng TP.HCM - 2007 8. Ñieàu hoøa bieán döôõng glucid 2 1. VAI TROØ CUÛA SÖÏ BIEÁN DÖÔÕNG GLUCID 2.TIEÂU HOÙA  Nguoàn goác :  TIEÂU HOÙA TINH BOÄT - Ngoaïi sinh : thöùc aên tinh boät, ñöôøng ñoâi, cellulose. (thuù daï daøy ñôn – moät tuùi)  TIEÂU HOÙA CELLULOSE - Noäi sinh : thoaùi bieán glycogen döï tröõ , (thuù daï daøy keùp – boán tuùi) taân sinh ñöôøng töø amino acid, glycerol, lactate.  Vai troø : - Cung caáp 70 – 80% nhu caàu naêng löôïng, - Caáu taïo moâ baøo (glycoprotein) - Khöû ñoäc (acid glucuronic) 3 4 1
  2. TIEÂU HOÙA CELLULOSE TIEÂU HOÙA TINH BOÄT  Cellulose laø thöùc aên glucid quan troïng cuûa thuù nhai - Chuû yeáu xaåy ra ôû ruoät non. li daï daøy keùp (4 tuùi): - Caùc enzyme vaø taùc ñoäng : daï coû, (1) ααα-amylase (nöôùc boït, dòch ruoät, dòch tuïy) daï toå ong, daï daøy tröôùc daï laù saùch (α 1→ 4 glucan hydrolase ) thuûy phaân taát caû caùc lieân keát αα vaø daï muùi kheá (daï daøy tuyeán) glycosidic ααα (1 4) cuûa amylose vaø AP  Söï tieâu hoùa xaåy ra chuû yeáu ôû daï coû nhôø heä vi sinh vaät TINH BOÄT oligosaccharide + maltose + kyù sinh ôû ñoù (protozoa, naám vaø vi khuaån). Keát quaû glucose vaø dextrin (chöùa LK 1 → 6) trong moät ngaøy ñeâm taïo ra khoaûng 4 kg caùc acid beùo (2) ααα 1→ 6 glucosidase (dòch ruoät) : caét lieân keát 1→ 6 bay hôi , trong ñoù : (3) Maltase : thuûy phaân maltose → 2 glucose - Acid acetic : 75% - Acid propionic : 15% (4) βββ-amylase (thöïc vaät): p/giaûi tinh boät → maltose 5 - Acid butyric : 10% 6  Vi sinh vaät daï coû phaân huûy cellulose vaø chaát boät ñöôøng ôû ngoaøi teá baøo vi sinh vaät → oligosaccharide  SF chuoãi C ngaén ñöôïc ñöa vaøo teá baøo vi sinh vaät → thuûy phaân hoaëc phosphoryl phaân thaønh caùc phaân töû ñöôøng ñôn (glucose).  Glucose ñöôïc leân men taïo ra pyruvate → bieán ñoåi thaønh Hình 4.1 . acid beùo bay hôi (acetate, propionate, butyrate), CO2, CH 4 1. Receptor khoang mieäng 2. Ñöôøng daãn töø receptor khoang mieäng (hình 2.1) 3. Trung khu thaàn kinh haønh tuûy 4. Sôïi ly taâm ñi vaøo thaàn kinh meâ taåu 5. Thöïc quaûn 6. Daï coû 7. Raõnh thöïc quaûn 8. Daï toå ong 9. Daï laù saùch 10. Daï muùi kheá 11. Voû naõo 7 8 2
  3. (1) (3) (2) OOE 9 10 Hình 2.1 : Sô ñoà phaân giaûi glucid trong daï coû 3. SÖÏ BIEÁN DÖÔÕNG GLYCOGEN 3.1. SÖÏ THOAÙI BIEÁN GLYCOGEN (Glycogenphosphorolysis) Caùc enzyme : - Phosphorylase : caét laàn löôït caùc lieân keát ααα (1 → 4)- glycosidic ôû ñaàu khoâng khöû → G-1-P. - Glucantransferase : chuyeån 3 goác glucose sang maïch beân -> laûm boäc loä lieân keát ααα (1 → 6). - Amylose (1 →6) glucosidase : caét lieân keát ααα (1 → 6) → laøm maát nhaùnh cuûa amylopectin. - Phosphorylase tieáp tuïc caét caùc goác G cuûa amylose → G-1-P → G-6-P → G vaøo maùu, hoaëc oh → NL 11 12 3
  4. Caáu truùc phaân töû glycogen 13 Hình 2.2 : Sô ñoà thoaùi bieán glycogen 14 Phosphorylase (C 6H10 O5)n (C 6H10 O5)n-1 + n(Glu-1-P) Pi Glycogen - Glucantransferase (n-1)Pi - Amylose (1 →6) glucosidase P.glucomutase Glu-1-P Glu-6-P Phosphatase  ÔÛ gan : Glu-6-P Glucose (taêng - Pi ñöôøng huyeát)  ÔÛ cô : Glu-6-P tham gia quùa trình ñöôøng phaân ñeå giaûi phoùng naêng löôïng. 15 16 4
  5. 3.2. TOÅNG HÔÏP GLYCOGEN ÔÛ GAN VAØ CÔ (Glycogenesis) (1) Hoaït hoùa glucose G-6-P Glu -1-P 6 CH 2O- P (1) Glucose + ATPHexokinase Glucose-6-P + ADP P.glucomutase CH OH Glucose- 6-P Glucose 1- P 2 1 (2) Glucose 1-P + UTP UDP-glucose + H P O OH 4 2 7 Hexokinase OH OH H4P2O7 + H 2O 2 H 3PO 4 OH ATP.Mg 2+ OH (3) UDP-Glu + Glycogen primer Glycogen- (C H O ) + UDP OH OH Glucose 6-P synthetase 6 10 5 n +1 ADP.Mg 2+ (mch amylose) OH CH O- UDP + ATP UTP + ADP Glucose 2 (4) T/lp chu i amylopectin – amylose (1,4 →→→1,6) transglucosidase P.glucomutase OH 1 Glucose 6-P O- Moät heä thoáng hoaøn chænh cho söï toång hôïp glycogen trong cô theå ñoøi OH P hoûi: G-1-P + UTP + glycogen primer + glycogen synthetase vaø OH 17 18 amylo(1,4 →→→ 1,6) transglucosidase Glucose 1-P (2) Thaønh laäp chaát trung gian UDP-Glu CH 2O- (3)TL maïch amylose (1 → 4): goác Glu taùch khoûi UDP-Glu vaø gaén vaøo ñaàu khoâng khöû cuûa moät ñoaïn glycogen moài (primer) + Uridine triphosphate OH (UTP) vôùi söï thaønh laäp lieân keát glycodidic ααα (1 → 4) : OH O- P O UDP OH 4 Glycogen synthetase HN UDP-Glu + (C 6H10 O5)nprimer (C 6H10 O5)n+ 1 Glucose 1-P - 2Pi 3 5 CH 2O- 2 6 O 1 CH OH CH OH CH 2OH N 2 2 O O 5 5 5 OH 5’ 4 O-P– O- P -O-CH 4 OH 1 4 OH 1 OH 1 OH 2 O O O-R(n+1) OH OH OH 4’ 1’ HO OH OH OH Uridine diphosphoglucose H 3’ 2’ H (UDP-Glu) 19 Mch amylose vi liêeân kt glycodidic ααα(1 → 4) 20 OH OH 5
  6. (4) Taïo nhaùnh : E amylo(1,4 → 1,6)transglucosidase chuyeån 1 phaàn chuoãi 1→4 (toái thieåu 6 goác Glu) sang chuoãi beân, taïo ñieåm phaân nhaùnh vôùi LK(1 →6) Amylopectin 21 22 23 24 6
  7. 4. SÖÏ ÑÖÔØNG PHAÂN (Glycolysis) (Sô ñoà Embden-Mayehoff – EM) 4.1. MUÏC ÑÍCH : oxy hoùa glucose ñeå laáy naêng löôïng trong ñieàu kieän kî khí (ngheøo hoaëc vaéng O2) • - Xaûy ra trong moâ baøo ngheøo O2 → söï ñöôøng phaân. • - Xaåy ra ôû VSV → söï leân men • - ATP ñöôïc thaønh laäp khoâng ñi qua chuoãi hoâ haáp maø do söï phosphoryl hoùa tröïc tieáp cô chaát. • - Hieäu quûa khai thaùc naêng löôïng töø glucose chæ khoaûng 2-3% 25 26 4.2. NAÊM GIAI ÑOAÏN ÑÖÔØNG PHAÂN : GÑI : Hoaït hoùa glucose → G-6-P (pö1 – toán 1 ATP ) GÑII : Bieán ñoåi G-6-P (C6) → 2 SF C3 coù khaû naêng bò oxy hoùa (pö 2-3-4-5, toán 1 ATP ) GÑIII : O.h 2Glyceraldehyde-3-P →2 Glycerate-3-P (pö 6-7, TL 2ATP + 2 NADH + H +)  GÑIV : B/ñoåi 2 Glycerate-3-P → 2 Pyruvate (pö 8-9-10, TL 2 ATP )  GÑ V : Khöû 2 Pyruvate → 2 Lactae (pö 11) + 27 (söï duïng 2 NADH+H töø GÑIII 28 Hình 2.5 : Sô ñoà quaù trình ñöôøng phaân Embden-Mayehoff (EM) 7
  8. CAÙC PHAÛN ÖÙNG ÑÖÔØNG PHAÂN EM  GÑII : Bieán ñoåi G-6-P (C6) -> 2 SF C3 coù khaû naêng bò oxy hoùa (pö 2-3-4-5 , toán 1 ATP ) GÑI : Hoaït hoùa glucose → G-6-P ( toán 1 ATP ) (2) Ñoàng phaân hoùa G-6-P → Fructose-6-P. Enzyme (1)Hoaït hoùa glucose -> G-6-P vôùi enzyme xuùc taùc phosphoglucose isomerase hexokinase. Pö naøy khoâng thuaän nghòch OH CH O- 6 1 2 P CH OH CH OH CH 2O-P=O P -O-CH 2 2 2 OH Phosphoglucose 5 2 Hexokinase isomerase OH OH OH OH ATP.Mg 2+ OH OH OH H 4 3 OH OH OH OH ADP.Mg 2+ OH OH OH OH Glucose 6-P Glucose Glucose 6-P Fructose 6-P 29 30 (3)Phosphoryl hoùa laàn 2 → Fru-1,6-diP (4) Phaân caét phaân töû C6 thaønh 2 phaân töû C3 vôùi söï xuùc taùc cuûa aldolase Enzyme xt phosphofructokinase , tieâu toán ATP laàn CH 2- O- P thöù 2. Phaûn öùng khoâng thuaän nghòch , quyeát ñònh toác ñoä C=O ñöôøng phaân. CH 2OH CH 2-O- P 6 1 6 1 C=O Dihydroxyacetone CH OH -O-CH CH O- P Aldolase P -O-CH 2 2 P 2 2 HO -C- H phosphate H- C- OH O OH OH H OH H OH H- C- OH C H P.fructokinase P CH 2O- CH - OH OH ATP.Mg 2+ OH Fructose 1,6- di P CH - O- ADP.Mg 2+ 2 P Fructose 6-P Fructose 1,6- di P Glyceraldehyde 31 3 phosphate 32 8
  9. (5) 2 triose chuyeån hoùa laãn nhau , chuû yeáu taïo thaønh GÑIII : O.h 2Glyceraldehyde-3-P → 2 Glycerate-3-P glyceraldehyde-3-P laø saûn phaåm ñöôïc oxy hoùa. (pö 6-7, TL 2ATP + 2 NADH + H +) Enzyme xt laø triosephosphate isomerase (6) oxy hoùa glyceraldehyde-3-P nhôø enzyme glyceraldehyde Nhö vaäy sau 5 pö : 1p/töû Glu söû duïng 2 ATP → 3-phosptate dehydrogenase (tetramer) → hình thaønh noái (~ P) trong SP 1,3 BPG vaø NADH+ H + 2 pt glyceraldehyde-3-P O Triophosphate O O CH 2- O- P C H Glyceraldehyde 3-P isomerase C H dehydrogenase C O ~ P C=O CH - OH + NAD + + CH - OH CH - OH + NADH + H +Pi CH 2OH CH 2- O- P CH 2- O- P CH 2- O- P Dihydroxyacetone Glyceraldehyde Glyceraldehyde 1,3-Biphospho- phosphate (ketose) 3 phosphate (aldose) 3 phosphate (aldose) glycerate (5%) (95%) 33 34 (7) Söû duïng tröïc tieáp goác (~P) cuûa cô chaát ñeå TL ATP GÑIV : B/ñoåi 2 Glycerate-3-P → 2 Pyruvate (pö 8-9-10, TL 2 ATP ) (phosphoryl hoùa ôû möùc cô chaát, khoâng qua chuoãi HH) (8) Phaûn öùng ñoàng phaân hoùa chuyeån goác P töø C3 leân C2. Enzyme xt laø phosphoglycerate kinase → 2 ATP Enzyme xuùc taùc laø phosphoglycerate mutase . (9) Pö khöû nöôùc vôùi söï xuùc taùc cuûa enolase → coù söï saép xeáp laïi maïch noái trong noäi boä ph/töû → taïo (~ P) O O Phosphoglycerate C O - C O ~ P kinase O O O CH - OH + ATP - P-glycerate - - + ADP C O C O H2O C O CH - OH mutase CH 2- O- P CH – OH CH –O- CH 2- O- P P CH - O~ P 3-Phospho- Enolase 1,3-Diphospho- CH - O- P CH - OH CH glycerate 2 2 2 glycerate 3-Phospho- 2-Phospho- P.enol- 35 36 glycerate glycerate pyruvate 9
  10. (10) Pö thaønh laäp ATP laàn thöù hai trong ñöôøng phaân GÑ V : Khöû 2 Pyruvate → 2 Lactae (pö 11) vôùi söï xuùc taùc cuûa pyruvatekinase → SFTG quan troïng (söï duïng 2 NADH+H + töø GÑIII PYRUVATE (ngheøo O2) O O O + + O - ADP ATP C O - NAD H + H NAD C O C O - C O - C = O CH - O~ P Pyruvate kinase C = O Lactatedehydrogenase CH -OH CH 3 CH 2 CH CH Pyruvate 3 NADH + H + NAD + 3 Phosphoenol- Pyruvate Lactate pyruvate (ñuû O2) 37 38 e 39 40 10
  11. Ba ûng 3.1: NL gia ûi pho ùng töø tie án tr ình ÑFEM P/ö Enzyme xuùc taùc Phöông thöùc taïo noái ~P Soá ATP (6) Glyceraldehyde Qua chuoãi HH moâ baøo oxy 6 3-P dehhdrogenase hoùa 2NADH + H + (7) P-glyceratekinase oxy hoùa ôû möùc cô chaát 2 (10) Pyruvate kinase oxy hoùa ôû möùc cô chaát 2 Soá ATP ñöôïc thaønh laäp 10 (1) Hexokinase Tieâu hao ATP 1 (3) P-fructokinase Tieâu hao ATP 1 Soá ATP coøn laïi 8 Ghi chuù: trong ñieàu kieän moâ baøo ngheøo oxygen , pyruvate seõ söû + 41 duïng NADH + H cuûa p/ö (6) ñeå hoàn nguyeân thaønh lactate, do 42 ñoù soá ATP coøn laïi seõ laø 2. 5. SÖÏ OXY HOÙA HAÛO KHÍ GLUCOSE (TRICARBOXYLIC ACID CYCLE, KREBS CYCLE) - Ñaây laø con ñöôøng chung cuûa söï oxy hoùa caùc chaát höõu cô ñeå taïo ra ATP cung caáp cho caùc hoaït ñoäng cuûa cô theå, bôûi vì glucose (töø glucid), acid beùo (töø lipid) vaø amino acid (töø protein) khi thoaùi bieán ñeàu daãn ñeán ACETYL CoA. - Chu trình naøy xaåy ra trong phaàn khuoân ty theå nhaèm oxy hoùa ACETYL CoA thaønh CO 2 + H 2O + giaûi phoùng toaøn boä naêng löôïng döï tröõ. 43 44 11
  12. 5.1. SÖÏ KHÖÛ CARBOXYL-OXY HOÙA PYRUVATE → ACETYL CoA O Phaûn öùng toång quaùt : O CH -C ~S-L-SH CoASH CH -C-COO - TPP 3 O 3 S-acetyl lipoate Pyruvate C O - NAD + NADH + H + E1 E2 O O S SH C = O OH CH -C ~S-CoA Pyruvatedehydrogenase CH -C ~S-CoA + CO L L 3 3 2 CO 2 SH ACETYL CoA CH 3 Complex (E1, E2 ,E3), CH -C –TPP S ACETYL CoA 3 Pyruvate CoASH H E3 FAD H2 FAD Pyruvate dehydrogenase complex : + E1: pyruvate decarboxylase (vit.B1) NAD NAD H + H + E2: Dihydrolipoyl transacetylase (lipoic acid) E3: Dihydrolipoyl dehydrogenase (FP5-FAD) (vaøo chu i hoâ haáp) 45 46 Taùc ñoäng cuûa moät soá loaïi thuoác öùc cheá caùc enzyme Mepacrin cuûa chu trình Streptomycin Fluoarocetate Krebs Cocain Salicylate Morphin Salicylate Morphin Thuoác teâ Thuoác nguû Tetracyclin Aureomycin Salicylate 47 48 Hình 2.8 : CHU TRÌNH KREBS 12
  13. 49 50 (1) Ph n ng kt hp ca acetyl CoA (sn ph m s b oxy hoùa) vi oxaloacetate ñeå thaønh lp citrate vôùi söï xuùc (2) Citrate bieán ñoåi thaønh isocitrate qua trung gian cis- aconitate : taùc cuûa citrate synthetase Citrate synthetase Cis-aconitase 51 52 13
  14. (3) (4). Söï oxy hoùa isocitrate, sau ñoù laø söï khöû carboxyl (5) Phaûn öùng khöû carboxyl -oxy hoùa ααα-ketoglutarate vôùi söï xuùc taùc cuûa ααα-ketoglutarate dehydrogenase complex (töông ñeà thaønh laäp ααα-ketoglutarate, enzyme xuùc taùc laø töï nhö ñoái vôùi pyruvate) : caàn söï tham gia cuûa TPP, isocitrate dehydrogenase vaø decarboxylase lipoate, NAD + vaø CoA.SH (3)(3ATP) (4) (3ATP) (3) (4) + NAD + 53 54 (6) Söï khöû noái thioester cuûa succinyl -CoA, naêng löôïng (7) Phaûn öùng oxy hoùa succinate bôûi FP – succinate giaûi phoùng ñöôïc ñöa vaøo moät noái phosphate cao naêng 2 dehydrogenase , vôùi CoE laø FAD : cuûa GTP ñeå sau ñoù thaønh laäp 1 ATP . ATP (2ATP) 55 56 14
  15. (8), (9) Phaûn öùng hydrate hoùa fumarate ñeå thaønh laäp Baûng 2-2 : Số ATP ñöôïc giaûi phoùng töø chu trình Krebs malate vaø tieáp theo laø söï oxy hoùa malate ñeå cho ra saûn STT Enzyme xuùc taùc Phöông thöùc sinh noái Soá ATP phaåm oxaloacetate : (~P) t/laäp. P/ö Isocitrate oxy hoùa NADH + H + 3 3 dehydrogenase trong chuoãi hoâ haáp + (8) P/ö P/hp ααα-ketoglutarate oxy hoùa NADH + H 3 (9) (3ATP) 5 dehydrogenase trong chuoãi hoâ haáp P/ö Succinate thiokinase Phosphoryl hoùa ôû möùc 1 6 cô chaát -> GTP P/ö Succinate oxy hoùa FADH 2 trong 2 Malate 7 dehydrogenase chuoãi hoâ haáp Fumarase dehydrogenase P/ö Malate dehydrogenase oxy hoùa NADH + H + 3 9 trong chuoãi hoâ haáp 57 Toång coäng 12 58 6. CON ÑÖÔØNG HEXOSE MONOPHOSPHATE Phaûn öùng toång quaùt : (HMP pathway, Pentose phosphate cycle) 3 Glu-6-P + 6 NADP + 2Glu-6-P + Gly-3-P + Muïc ñích : + 3CO 2 + 6 (NADPH + H )  Oxy hoùa tröïc tieáp Glu-6-P (khoâng phosphoryl hoùa laàn thöù Hai giai ñoaïn phaûn öùng : hai → goïi laø con ñöôøng HMP).  G oxy hoùa tröïc tieáp 3 phaân töû Glu-6-P →  NADPH+H + : cung caáp caùc caëp H cho caùc phaûn öùng toång hôïp chaát caàn H ( toång hôïp acid beùo, cholesterol, caùc 6(NADPH+H + ) va ø + 3 p/töû ribulose-5-P (Ru5P), hormone steroid ). (P/ö 1-2 &3)  Saûn phaåm pentose-5-P ñöôïc söû duïng ñeå toång hôïp caùc  G bieán ñoåi 3 p/t Ru5P → 2 Fructose-6-P (F6P) + nucleotide → acid nucleic . Neáu khoâng söû duïng thì caùc pentose 5-P seõ bieán ñoåi ñeå toång hôïp trôû laïi Fru-6-P → Glu- Glyceraldehyde-3-P (GAP )(P/ö 4-5-6-7&8) 6-P → teân goïi “chu trình pentose phosphate”. 59 60 15
  16. 61 62  GIAI ÑOAÏN OXY HOÙA P 2 : khöû voøng taïo phaân töû daïng thaúng P 1 : oxy hoaù tr c ti p glucose 6-phosphate : 6-phosphogluconate Moãi voøng chu kyø pentose söû duïng ñoàng thôøi 3 pt Glu-6P : O H+ CH O- P C- OH + NADP H+H + 2 H O CH O- CH 2O- P 2 H- C- OH 2 P + NADP + =O HO-C- H H OH 1 1 1 =O 6-Phosphoglucono- H- C- OH OH OH OH OH OH Glucose 6-P OH lactonase H- C- OH OH CH O- dehydrogenase OH 2 P OH 6-Phosphoglucono- 6-Phospho- Glucose 6-P 6-Phosphoglucono- δδδ lactone gluconate δδδ lactone 63 64 16
  17. OEoeoeei P 3 :phaûn öùng khöû carboxyl (C1) vaø oxy hoùa (C3) → thaønh laäp pentose 5-phosphate (Ru5P)  oe aaeeo aioai ai i oioae O NADP H+H + C1-OH CH 2- OH  oeo ơ i o +NADP + H- C- OH + CO 2 C = O ơ a HO-C3- H H- C- OH i i o H- C- OH H- C- OH 6-Phosphogluconate-  ơ i mô phỏng theo các p/ư đi ngược H- C- OH CH 2O- P dehydrogenase đường phân EM i CH O- P Ribulose-5- 2 i i i eo 6-Phospho- phosphate gluconate (Ru5P) 65 66 3 iai o i eo a (1) PYRUVATE PHOSPHO ENOL PYRUVATE (2) FRUCTOSE 1,6 - BIPHOSPHATE FRUCTOSE 6-P (3) GLUCOSE 6-PHOSPHATE GLUCOSE 67 68 17
  18. Hình 2.12 : SƠ IU HOØA TRAO I NG 69 18