Bài giảng: Chuyển hoá và điều nhiệt

CHUYỂN HOÁ VÀ ĐIỀU NHIỆT CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT Một đặc trưng cơ bản cuả cơ thể sống là sự trao đổi chất không ngừng với môi trường xung quanh. Muốn tồn tại và phát triển cơ thể phải tiếp nhận các vật chất khác nhau từ môi trường bên ngoài vào, hấp thụ và biến đổi chúng thành vật chất của cơ thể. Đồng thời trong cơ thể luôn phân huỷ vật chất để tạo năng lượng cho hoạt động sống của mình là bài xuất ra môi trường các sản phẩm không cần thiết cho cơ thể. Do đó chuyển hoá vật chất và chuyển hoá năng lượng trong cơ thể luôn gắn liền với nhau. Trong cơ thể có một quá trình chuyển hoá thống nhất, sự chuyển hoá các chất diễn ra cùng một lúc và có liên quan tác động lẫn nhau. Giới thiệu toàn bộ các bước diễn biến của quá trình chuyển hoá là thuộc giáo trình của bộ môn hoá sinh. Trong chương này chỉ trình bày những nét cơ bản về vai trò và số phận của các chất dinh dưỡng chủ yếu trong cơ thể, cũng như ý nghĩa sinh lý của các quá trình chuyển hoá chúng. 1. CHUYỂN HOÁ GLUCID 1.1. Ý NGHĨA SINH HỌC CỦA GLUCID TRONG CƠ THỂ - Ý nghĩa của glucid trong hoạt động sống của cơ thể được xác định trước hết bởi việc sử dụng chúng để tạo ra năng lượng. Glucid cung cấp cho cơ thể tới 2/3 tổng năng lượng cần thiết. Glucose máu là nguồn cung cấp năng lượng trực tiếp trong cơ thể, chúng được huy động và phân huỷ một cách nhanh chóng khi yêu cầu nhiều năng lượng, đặc biệt khi vân cơ mạnh, hay căng thẳng cảm xúc. Lượng đường máu tương đối hằng định, dao động từ 80-120mg%, đó là điều kiện đảm bảo cho hoạt động bình thường của tổ chức, đặc biệt là tổ chức não. Khi đường máu giảm, gây ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt động của cơ thể: giảm thân nhiệt, nhược cơ, mệt lả, toát mồ hôi lạnh, hoa mắt chóng mặt và có thể dẫn đến hôn mê, co giật. - Glucid cũng có vai trò tạo hình. Trong thành phần màng tế bào có khoảng 10% là glucid, gồm polysaccharid, glycolipid và glycoprotein. Glycogen là thành phần của tế bào gan và cơ, galactose có trong thành phần xerebrozid của tổ chức thần kinh, glucoprotein và mucopolysaccharid là thành phần của màng nhầy ống tiêu hoá và tổ chức liên kết v.v... - Glucid còn là thành phần cấu tạo của một số chất đặc biệt như pentose thành phần của acid nhân, fucose và galactose thành phần của Nitơ acetylneuraminic acid (NANA)- là một glycoporotein có vai trò quyết định tính kháng nguyên nhóm máu trên màng hồng cầu.v.v... 1.2. NGUỒN GỐC GLUCID TRONG CƠ THỂ Nguồn cung cấp glucid cho cơ thể chủ yếu là từ thức ăn, đặc biệt là thức ăn thực vật (chủ yếu là ngũ cốc, rau quả, củ) đó là glucid ngoại sinh. Glucid ăn vào phần lớn là các polysaccharid dưới dạng tinh bột và glycogen, disaccharid (sacarose, lactose, maltose). Trong ống tiêu hoá, glucid được thuỷ phân thành các monosaccharid, phần lớn là glucose và phần ít hơn là galactose, và fructose, đều ở dạng D-đồng phân (hình 7.1). Hình 7.1. Cấu trúc ba loại hexose thường gặp Ở ruột số các monosaccharid sẽ được hấp thu vào tế bào niêm mạc ruột, rồi vào máu, theo tĩnh mạch cửa về gan. Trong cơ thể glucid còn được tân tạo từ acid amin, glycerol và acid lactic theo chu trình cori, đó là glucid nội sinh. 1.3. SỐ PHẬN GLUCID TRONG CƠ THỂ Sau khi các monosaccharid theo hệ tĩnh mạch của về gan, phần lớn được tế bào gan thu nhận và chuyển hóa, phần còn lại được đưa vào máu và vận chuyển đến các mô khắp cở thể. 1.3.1. Sự vận chuyển glucose vào trong tế bào Từ trong máu glucose được vận chuyển vào trong tế bào bằng cơ chế khuyếch tán tăng cường (facilitated diffusion). Insulin làm tăng quá trình vận chuyển glucose và các đường đơn khác vào tế bào. Ngược lại, nếu thiếu insulin thì lượng glucose sẽ đi vào tế bào rất ít (trừ tế bào não). Không đủ cho sự tạo năng lượng ở tế bào. Sau khi vào tế bào, glucose lập tức bị phosphoryl hoá thành glucose 6 phosphat theo phản ứng sau : Hexokinase hoặc glucokinase Glucose Gluco 6-phosphat + ATP Men hexokinase có ở mọi tế bào của cơ thể, còn glucokinase chỉ có ở tế bào gan. Phản ứng này chỉ có một chiều, trừ tế bào gan và một phần nhỏ tế bào ống thận, tế bào niêm mạc ruột có men glucose 6 phosphatase xúc tác cho phản ứng theo ciều ngược lại. Gluco 6-phosphatase Gluco 6-phosphatase Glucose P Trong tế bào, glucose có thể được oxy hoá cho năng lượng, dữ trữ dưới dạng glucogen hoặc dạng lipid, hay kết hợp với các chất khác để tạo nên các thành phần của tế bào. 1.3.2. oxy hoá glucose để cho năng lượng Chất glucid chủ yếu của cơ thể là glucose. Nếu glucose được oxy hoá hoàn toàn thành CO2 và H2O, sẽ giải phóng ra nhiều năng lượng, chừng 686 Kcal/mol. C6H12O6 + 6O2 ® 6 CO2 + 6H2O + 686 Kcal/mol. Trong cơ thể, glucose được oxy hoá để cho năng lượng theo quá trình đường phân (glycolytic) còn gọi đường hexose diphosphat, gồm 2 giai đoạn: 1.3.2.1. Giai đoạn 1: Chu trình Emlbdem Meyerhoff, diễn ra trong bào tương, đây là giai đoạn yếm khí làm biến đổi glucose qua 10 giai đoạn để tạo thành 2 phần tử acid pyruvic (hình 7.2). ATP Glucose ADP Glucose 6-phosphat ATP Fructo 6-phosphat ADP Fructo 1- 6-diphosphat 3 phospho Dihydroxy NAD glyceraldehyt acetonphosphat NADH2 Pi ATP 1,3-diphosphoglyceric ADP acid 3-phosphoglyceric acid 2-phosphoglyceric H2O ATP Phosphoenolpyruvat ADP Acid pyruvic Hình 7.2. Chu trình đường phân Như vậy ở giai đoạn này từ một phân tử glucose sẽ biến đổi thành 2 acid pyruvic, giải phóng 4H+ và tổng hợp được 2 ATP. Sau đó cứ 2 phân tử H+ đốt cháy qua chuỗi hô hấp tế bào sẽ tổng hợp được 3 ATP. 4 H+ chu trình sẽ tạo nên được 6 ATP, tổng cộng ở giai đoạn 1 có 8 ATP được tạo thành. 1.3.2.2- Giai đoạn 2: Sẽ diễn ra theo 2 hướng tuỳ thuộc vào điều kiện cung cấp oxy của cơ thể. * Nếu đầy đủ oxy, acid pyruvic sẽ được biến đổi theo đường đường phân hiếu khí (aerobic glycolysis). 2 acid pyruvic sẽ được vận chuyển vào ty lạp thể và bị khử carboxyl oxy hoá với sự có mặt của coenzyem A để tạo nên 2 phân tử acetylcoenzym A (acetyl - CoA). Giải phóng 2 phân tử CO2 và 2 nguyên tử H+. 2 phân tử acetyl - CoA này sẽ được biến đổi qua chu trình Krebs với sự tham gia của một hệ thống men phức tạp, để cuối cùng giải phóng ra 12H+ (trong coenzym NAD+), 4 H+ (trong coenzym FAD+) và 2 ATP. Có thể tóm tắt sản phẩm của chu trình Krebs như sau: 2acetyl - CoA + 6H2O + 2ADP ® NADh2 + FADH2 + FADH2 + ACO2 + 2ATP Các nguyên tử hydro sẽ được chuyển vào chuỗi hô hấp tế bào qua phản ứng phosphoryl oxy hoá tổng hợp ATP giải phóng H2O. Cứ mỗi đôi nguyên tử hydro (một cặp điện tử) chuyển qua chuỗi sẽ tổng hợp được 3ATP nếu vật mang là coenzym NAD+; được 2ATP, nếu vật mang là coenzym FAD+. Như vậy, phân giải một acid pyruvic qua chu trình Krebs sẽ tổng hợp được 15 ATP. Từ một phân tử glucose phân giải đến 2 acid pyruvic sẽ cho năng lượng tổng hợp được 8 ATP, tiếp đó 2 phân tử acid pyruvic qua chu trình Krebs sẽ cho năng lượng tổng hợp 30ATP, tổng cộng là 38 ATP được tổng hợp. Mỗi phân tử ATP được tổng hợp từ ADP nhận 12.000 Calo. Như đã nêu, một phân tử glucose bị oxy hoá hoàn toàn thành CO2O và H2O sẽ giải phóng 686.000 Calo, có 38ATP x 12.000 Calo = 456 000Calo dự trữ dưới dạng hoá năng (66%), phần năng lượng còn lại (34%) ở dạng nhiệt năng. * Nếu thiếu oxy, acid pyruvic sẽ bị khử hoá thành acid lactic, quá trình này sẽ sử dụng coenzym NADH2. Lactatdehydrrogenase CH3- CO- COOH + NADH + H+ CH3CHOH-COOH + NAD Acid pyruvic Acid lactic Theo con đường tạo thành acid lactic từ một phân tử glucose chỉ tổng hợp được 2ATP. Tuy nhiên con đường này có ý nghĩa rất quan trọng cung cấp năng lượng cho cơ khi nợ oxy trong lao động nặng. Nếu không có con đường này, khi thiếu oxy sẽ làm ứ đọng acid pyruvic gây ức chế các phản ứng của giai đoạn 1. Acid lactic sau đó sẽ được chuyển tới gan sẽ được oxy hoá, được tận tạo thành glucose hay glycogen theo chu trình Cori. 1.3.3. Oxy hoá glucose theo đường pentose - phosphat Thoái biến glucose theo đường pentosephosphat còn gọi là đường phosphogluconat hay đường hexose monophosphat. Theo đường này ở cơ chỉ khoảng 10%, còn ở gan khoảng 30% glucose, ở mô mỡ có thể nhiều hơn. Các glucose phosphat bị oxy hoá trực tiếp ở ngay phản ứng đầu tiên để giải phóng CO2. Theo đường này cứ 6 phân tử glucose tham gia vào chu trình, có 1 phân tử glucose bị oxy hoá hoàn toàn thành CO2 và hydrogen trong NADPH2, và 5 pentose. Các NADPH2 sẽ được oxy hoá tạo thành nước và cho năng lượng (ATP) hoặc đi vào tổng hợp các acid béo, lipid, steroid và acid amin. 5 pentose có thể được tái tạo thành 5 phân tử glucose hoặc đi vào quá trình tổng hợp các acid nhân (nucleotid và acid nucleic). Thực tế con đưòng pentose phosphat oxy hoá glucose không tạo ra năng lượng, mà ý nghĩa quan trọng của nó là cung cấp các nguyên liệu NADPH2 và các pentose cho quá trình sinh tổng hợp nhiều vật chất quan trọng cho cơ thể. 1.3.4. Tổng hợp và phân ly glycogen Ý nghĩa sinh lý rất to lớn của glucid đối với cơ thể sống đó là quá trình tổng hợp glycogen để dự trữ khi dư thừa glucid và phân ly glycogen thành glucose để sử dụng khi cần thiết. * Tổng hợp glycogen từ glucose. Tất cả tế bào trong cơ thể đều có khả năng dự trữ glycogen, nhưng nhiều nhất là gan, rồi đến cơ. Tỷ lệ glycogen ở gan chiếm khoảng 5-6%, tổng lượng đạt 80-110g; ở cơ tỷ lệ này khoảng 1-2% (tổng lượng là 500-750g). Khi cơ thể dư đường, trước hết glucose được tổng hợp thành glycogen sau đó nếu còn dư nữa, sẽ tổng hợp thành lipid dự trữ. Quá trình tổng hợp glycogen từ glucose diễn ra qua 3 giai đoạn: - Glucose được phosphoryl hoá thành glucose -6-phosphat nhờ sự xúc tác của men hexokinase (hoặc glucokinase chỉ có ở gan). - Tiếp đó glucose-6-phosphat được đồng phân hoá thành glucose-1-phosphat dưới tác dụng của men phospho glucomutase. - Từ glucose -1-phosphat biến thành glycogen theo 2 con đường: + Glucose-1-phosphat với sự xúc tác của men phosphorylase tạo nên liên kết 1-4-glucozid. Con đường này xảy ra ít hơn. + Đường thứ 2 phổ biến hơn, từ glucose-1-phosphat biến đổi qua giai đoạn trung gian uridin diphosphat glucose (UDPG) dưới sự xúc tác của men uridin diphosphat glucose pyrophosphorylase, rồi UDPG chuyển thành glycogen nhờ tác dụng của men tổng hợp glycogen synthetase, tạo nên các dây nối glucozid 1-4. Cứ sau khoảng 10 dây nối 1-4, thì lại có một dây nối nhánh glucozid 1-6, nhờ tác dụng của men nối nhánh amylo 1-4®1-6 trans- glucozidase. Các phản ứng tổng hợp glycogen có thể tóm tắt ở sơ đồ dưới đây. Glucokinase Glucose Glucose 6-phosphat Glucose-1-phosphat Uridin diphostpho Phosphatase glucose Glycolysis Glycogen Tất cả các chất có thể biến thành glucose đều có thể tham gia tổng hợp glycogen ở gan; glycogen còn được tổng hợp từ galactose và fructose. Quá trình tổng hợp glycogen diễn ra khá nhanh chóng, do đó khi ta đưa một lượng glucose không nhiều lắm vào máu, thì lượng đường máu không tăng đáng kể. * Sự phân ly glycogen. Khi hàm lượng đường máu giảm, theo nhu cầu cơ thể glycogen sẽ được phân ly thành glucose. Quá trình này diễn ra không hoàn toàn ngược lại với quá trình tổng hợp glycogen, nó phụ thuộc vào hoạt động của men phosphorylase. Men này được hoạt hoá dưới tác động bởi kích thích của các hormon adrenalin, glucagon và phần nào của glucocorticoid, theo cơ chế thông qua chất truyền tin thứ hai AMP vòng (xem bài cơ chế tác dụng của hormon). Ở cơ và các mô khác (ngoài gan), glycogen chủ yếu chuyển thành glucose - 6-phosphat rồi biến đổi theo chu trình đường phân để cho năng lượng. Riêng ở tế bào gan, một phần ở biểu mô ống thận và ruột có men glucose-6-phosphatase nên có thể biến glucose 6-phosphat thành glucose và chuyển vào máu. Chính vì vậy gan là cơ quan có vai trò chủ đạo trong điều hoà đường máu. 1.3.5 -Chuyển hoá các đường đơn khác Ngoài glucose, cơ thể còn tiếp nhận một lượng đáng kể galactose và fructose. Hai chất này được sử dụng chủ yếu phải được chuyển thành glucose hoặc glycogen. Quá trình biến đổi này chủ yếu diễn ra ở gan. * Với galactose: Trước hết galactose chịu tác dụng của men galactokinase để tạo thành galactose - 1-phosphat. Tiếp đó chất này sẽ được biến đổi qua 3 giai đoạn sẽ chuyển thành glucose, hay glycogen hoặc uridin diphospho glucuronic acid cho quá trình tổng hợp bilirubin glucuronic. * Với fructose, dưới tác dụng của men fructokinase chuyển thành fructose -1-phosphat. Tiếp đó chất này được tách thành 2 triose (D-glyceraldehyt và phosphodihydroxy aceton) nhờ men aldolase. Sau đó 2 triose biến đổi tiếp theo chu trình đường phân để thành acid pyruvic, hoặc acid lactic, hoặc đi ngược chu trình đường phân mà tạo thành glucose hay glycogen. 1.3.6. Chuyển hoá glucose thành mỡ dự trữ Người ta đã tính toán đựơc rằng, glucose sau khi hấp thu vào cơ thể, chỉ có 3-5% được tổng hợp thành glycogen gan để dự trữ, 30-40% biến thành mỡ được đến dự trữ ở các mô mỡ dưới dạng triglycerid. Quá trình chuyển hoá glucose thành mỡ bắt đầu từ sản phẩm là acid pyruvic (chuyển thành acid lactic) sản phẩm của chu trình đường phân yếm khí. 1.4. TÂN TẠO ĐƯỜNG TỪ PROTEIN VÀ LIPID Ở người glycogen chiếm khoảng 5-6% trọng lượng gan, tức khoảng 80-110g. Mỗi phút gan đưa vào máu khoảng 3,5g glucose trên 1kg thể trọng. Như vậy lượng glycogen chỉ đủ cung cấp cho cơ thể hoạt động trong vài giờ. Gan có khả năng tổng hợp glucose và glycogen từ các acid amin sinh đường (như alanin, arginin, asparagin, cystein, glutamic, glycin, histidin, methionin, prolin, serin. v.v...), từ acid lactic và một số sản phẩm lipid (như glycerol và acid béo).Tất cả các chất nêu trên đều có khả năng biến thành glucose-6-phosphat ngược con đường đường phân, rồi chuyển thành glucose hay glycogen. ACTH, glucocorticoid đặc biệt là cortisol và thyoxin làm tăng tốc độ tân tạo đường bằng cách huy động protein trong tất cả các tế bào thành acid amin và huy động mỡ từ các mô mỡ đưa vào máu để chuyển về gan cho quá trình tân tạo glucid 1.5. ĐIỀU HOÀ CHUYỂN HOÁ GLUCID Điều hoà chuyển hoá glucid chính là điều hoà hàm lượng glucose máu. Bình thường lượng đường máu ở nước 80-120 mg/dl (hay 4,4-4,6 mol/l). Khi nồng độ glucose vượt quá 120mg/dl gọi là tăng đường máu, còn khi giảm thấp hơn 80mg/dl là hạ đường máu. Trong cơ thể có ba yếu tố chính điều hoà đường máu, đó là gan, thần kinh và hormon. - Khi lượng đường máu biến đổi sẽ kích thích trước hết vào các gluco- receptor ở tế bào gan, ở mạch máu, ở các tế bào thuộc vùng giữa của vùng dưới đồi (Hypothalamus) và các tế bào tuyến tuỵ nội tiết. Khi lượng đường máu giảm sẽ kích thích các nhân ở hypothalamus và sàn não thất IV, ngang hành não. Từ đây xung động sẽ truyền theo hệ thần kinh giao cảm trực tiếp tới tế bào gan; tới tuỷ thượng thận làm tăng tiết adrenalin, dẫn đến tăng phân ly glycogen thành glucose và chuyển glucose vào máu. Ngoài ra, khi đường máu giảm còn kích thích làm tăng tiết các chất hormon glucagon (của tuỵ) cortisol (của tuỷ thượng thận), thyroxin (của tuyến giáp). Các hormon này ở mức độ yếu hơn cũng làm tăng phân ly glycogen, tăng tân tạo đường, tăng hấp thu glucose ở một và giảm sử dụng glucose ở ngoại vi, do đó có tác dụng làm tăng đường máu. - Điều hoà làm giảm đường máu, trong cơ thể duy nhất chỉ có một loại hormon của tuyến tuỵ nội tiết đó là insulin. Tác dụng chính của insulin là làm tăng thâm nhập glucose vào trong tế bào, tăng chuyển glucose sang dạng dự trữ glycogen và lipid, ức chế sự phân ly glycogen và tăng sử dụng glucose ở ngoại vi. Khi đường máu tăng sẽ kích thích trực tiếp tế bào b của tuyến tuỵ nội tiết làm tăng tiết insulin và insulin sẽ làm cho lượng đường máu giảm xuống. 2. CHUYỂN HOÁ PROTEIN Protein và các acid nucleic có vai trò quan trọng bậc nhất trong quá trình trao đổi chất. Có thể nói rằng tất cả các biểu hiện của sự sống đều gắn liền với các chất này. 2.1 CÁC DẠNG PROTEIN TRONG CƠ THỂ Protein trong cơ thể có hai dạng: đơn giản (chỉ cấu tạo bởi các acid amin) và dạng phức tạp (ngoài acid amin còn có các chất hữu cơ khác như glucoprotein, lipoprotein, phosphoprotein...). Các protein đơn giản: albumin và globulin có mặt trong khắp các tế bào (ở nguyên sinh chất) và trong huyết tương. Trong tế bào chúng ở dạng hoà tan hoặc dạng gel. Histon - một loại protein kiềm, là thành phần của các nucleic, gồm ADN và ARN. Các acid này chủ yếu có ở trong nhân tế bào, ở bào tương chỉ có một lượng nhỏ các ARN. Lipoproptein là thành phần cấu tạo của màng tế bào và màng bào quan, cũng là dạng vận chuyển lipid trong máu. Glycoprotein là thành phần chất nhầy của ống tiêu hoá có tác dụng bảo vệ niêm mạc khỏi tác động cảu acid HCl và các men tiêu hoá. Nó còn là chất keo trong mô liên kết gắn kết giữa các tế bào, trong mô sụn, mô xương, gân. Chromoprotein là các protein có chứa các nhóm prosthetic là nhóm có màu, như hemoglobin, myoglobin, các cytocrom, flavoprotein, v.v... 2.2. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA PROTEIN TRONG CƠ THỂ - Vai trò tạo hình: Protein là thành phần cơ bản cấu tạo nên tế bào, tạo nên các mô, các cơ quan - chúng chiếm hơn 50% trọng lượng khô của cơ thể. Khi đói protein kéo dài sẽ dẫn đến tình trạng suy thoái các tổ chức tế bào: teo cơ, suy gan, thoái hoá niêm mạc ruột, thoái hoá hạch bạch huyết.v.v... - Vai trò chuyển hoá. Phần lớn protein trong cơ thể là các enzym, chúng là chất xúc tác sinh học cho nhiều quá trình phân huỷ và tổng hợp các chất hữu cơ trong cơ thể. Nhiều chất hormon có bản chất protein, cùng với các enzym, hai loại chất này có tác dụng điều chỉnh tốc độ của nhiều quá trình chuyển hoá trong các tế bào. - Các acid nhân: acid deoxyribonucleic (ADN) và acid ribonucleic (ARN) là các protid phức tạp, nắm giữ mật mã thông tin di truyền, quyết định tính di truyền, tính đặc hiệu của loài, giống, của từng cá thể và từng cơ quan, chúng cũng quyết định sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể. - Nhiều loại protein đặc chuyên không chỉ có vai trò tạo hình, mà còn đảm nhận một số chức năng chuyên biệt nào đó. Như các sợi actin và myosin của cơ đảm nhiệm chức năng co cơ, hemoglobin của hồng cầu đảm nhận chức năng hô hấp của máu, các yếu tố đông máu . v.v... - Khi phân huỷ protein cũng tạo ra một năng lượng nhất định. Tuy nhiên trong điều kiện bình thường, phần protein oxy hoá với mục đích cung cấp năng lượng là không đang kể. - Vai trò các protein huyết tương: Protein huyết tương có 3 loại chiếm hàm lượng lớn nhất đó là albumin, globulin và fibrinogen. Gan sản xuất toàn bộ albumin, khoảng 80% globulin và fibrinogen, (globulin-g do các mô bạch huyết tạo nên). Chức năng chủ yếu của albumin là tạo áp suất keo (colloid osotic pressure) hay còn gọi tắt là áp suất oncotic, có tác dụng giữ nước trong mạch máu. Globulin có chức năng như một enzym của huyết tương và chức năng miễn dịch, fibrinogen có vai trò đông máu. Protein huyết tương còn được sử dụng để chuyển vào các mô bị thiếu protein - đó là vai trò dự trữ của protein huyết tương. 2.3 NGUỒN GỐC PROTEIN TRONG CƠ THỂ Protein được cấu tạo từ các acid amin, chủ yếu do thức ăn cung cấp. Trong số 20 acid amin đã biết cấu tạo nên protein, có 10 acid amin cơ thể không tổng hợp được, mà phải tiếp nhận từ thức ăn, gọi là các acid amin không thay thế hay acid amin cần thiết, gồm phenylalamin, valin, lysin, tryptophan, threonin, methionin, leucin, isoleucin, arginin và histidin. Khi thiếu một trong các acid amin này sẽ gây rối loạn tổng hợp protein và cân bằng nitơ, đồng thời với một số rối loạn đặc biệt phụ thuộc vào từng acid amin cần thiết. Ví dụ thiếu valin trong thức ăn sẽ rối laọi thăng bằng và tổn thương thần kinh ở chuột. Thiếu lysin cơ thể chậm phát triển và giảm trọng lượng... Các acid amin còn lại (glycin, alanin, serin, cystein, acid aspartic, acid glutamic, asparagin, glutamin, tyrosin, prolin) cơ thể có thể tổng hợp được từ các sản phẩm protein, từ sự chuyển amin, hoặc từ các sản phẩm glucid và lipid. Do vậy các acid amin này còn được gọi là các acid amin có thể thay thế, hay các acid amin không cần thiết. Thành phần acid amin trong các protein của các loại thực phẩm là không giống nhau, nên khả năng sử dụng các protein cho nhu cầu của cơ thể cũng khác nhau. Từ đó người ta đưa ra khái niệm giá trị sinh học của protein. Protein chứa đủ tất cả các acid amin cần thiết với tỷ lệ đủ đảm bảo quá trình tổng hợp bình thường protein của người, được gọi là protein có giá trị sinh học cao. Ngược lại, protein thiếu một hay một số acid amin cần thiết, hoặc có tỷ lệ các acid amin rất chênh lệch nhau, gọi là protein có giá trị sinh học thấp. Như vậy, người ta không chỉ cần ăn đủ protein, mà phải ăn đủ lượng protein có giá trị sinh học cao (khoảng 30% trở lên). 2.4. SỐ PHẬN PROTEIN TRONG CƠ THỂ Protein ở các mô luôn được thủy phân thành các amino acid, rồi lại được tái tạo liên tục. Các acid amin sau khi được hấp thu qua niêm mạc ruột vào máu tĩnh mạch cửa về gan, phần lớn được tổng hợp thành các protein của máu (albumin, globulin, fibrinogen v.v...) ngay tại gan. Phần còn lại được đưa vào máu và tới các tế bào để tổng hợp nên các thành phần cấu trúc tế bào, tổng hợp các enzym, các hormon và phần nhỏ acid amin bị oxy hoá để cho năng lượng. Chuyển hoá acid amin là trung tâm của chuyển hoá protein. 2.4.1. Chuyển hoá acid amin Chuyển hoá acid amin trong cơ thể gồm 3 quá trình: Chuyển amin, khử amin và khử casboxyl. 2.4.1.1. Chuyển amin Chuyển amin là quá trình quan trọng nhất để tổng hợp các acid amin nội sinh và tổng hợp protein trong cơ thể. Đây là quá trình chuyển nhóm amin (-NH2) của một acid amin sang cho acid cetonic để sinh ra một acid amin mới nhờ tác dụng của các men chuyển amin transaminase. Các men này có trong mọi tế bào, nhưng nhiều nhất ở tế bào gan, tim, thận và cơ vân; có lượng nhiều và hoạt tính Acid glutamic Acid pyruvic Alanin acid µ-cetoglutaric mạnh nhất là enzym glutamat pyruvat transaminase (GPT) và glutamat oxaloacetat transaminase (GOT). Enzym GPT có tác dụng chuyển nhóm amin của acid glutamic sang cho aic pyruvic để tạo nên acid amin mới là alamin. Enzym GOT có tác dụng chuyển nhóm amin của acid glutamic sang cho acid oxaloacetic để tạo nên acid amin mới là aspartic, như sau: Acid glutamic Acid oxloacetic Acid µ-cetoglutaric Acid aspartic Hai aicd amin alanin và aspartic là rất cần thiết cho các quá trình chuyển hoá trung gian các chất. Từ acid cetoglutaric gan có thể tổng hợp nhiều acid amin khác như alanin, arginin, cystein, glycin, prolin, serin, tyrosin... theo nhu cầu của cơ thể. Các men transaminase cũng có mặt trong máu và chúng sẽ tăng lên khi bị huỷ hoại tế bào gan (chủ yêú tăng GPT), hay nhồi máu cơ tim (chủ yếu tăng GOT). 2.4.1.2. Khử amin Khử amin là quá trình oxy hoá khử tách nhóm amin ra khỏi acid amin, giải phóng ammonia và acid cetonic dưới tác dụng của men desaminase có coenzym NAD (hay NADP). Acid amin Acid imin Acid cetonic Đây là phản ứng oxy hoá mạnh diễn ra ở nhiều mô khác nhau, nhưng mạnh nhất ở gan, ống tiêu hoá và não. Hai quá trình chuyển amin và khử amin liên quan mật thiết với nhau và dẫn đến khử amin của tất cả các acid amin. Mặt khác sự trao đổi amin và amin hoá dẫn tới tổng hợp được nhiều acid amin mới, mà acid a-cetonic tương ứng là sản phẩm thoái hoá glucid trong vòng Krebs. Ammonia là chất độc, sau khi tách khỏi acid amin chúng được vận chuyển trong máu chủ yếu dưới dạng glutamin. NH3 + acid a - cetoglutaric Õ acid glutamic NH3 + acid glutamic Õ glutmin Glutamin là dạng vận chuyển amnonia trong máu để chuyển tới gan và thận, để rồi ở hai cơ quan này ammonia lại được giải phóng nhờ sự xúc tác của men glutaminase. Ở gan, NH3 được tổng hợp thành chất urê ít độc hơn và sau đó chất này đào thải qua thận (xem bài chức năng gan). Ở thận, NH3 được đào thải theo nước tiểu dưới dạng muối amon - NH4Cl (xem bài sinh lý thận). Bình thường hàm lượng NH3 trong máu là 6- 30mmol/l, còn hàm lượng ure là 2,5-7 mmol/l. Khi suy chức năng gan sẽ gây tăng NH3, còpn khi suy thận sẽ làm tăng urê máu. Nếu NH3 và urê tăng cao đến mức nào đó sẽ gây nhiễm độc, có thể dẫn tới hôn mê. Các acid cetomic, sản phẩm của quá trình khử amin, có thể đi vào phản ứng chuyển amin hoặc amin hoá để tạo nên các acid amin mới, hoặc theo con đường tổng hợp glucid và lipid khi cần thiết. 2.4.1.3. Khử carboxyl Khử caroxyl là quá trình phổ biến trong các mô với sự xúc tác của các enzym decarboxylase, làm giải phóng CO2 và tạo nên các amin tương ứng. Decarboxylase R - CH - COOH R - CH2 + CO2 NH2 NH2 Acid amin Amin Các amin có thể được sử dụng để sinh tổng hợp các acid amin mà không phải qua quá trình carboxyl hoá hoặc oxy hoá. 2.4.2. Chuyển hoá một số protein đặc biệt Trong số các protein đặc biệt, ba chất có vai trò quan trọng khi chuyển hoá đó là creatin, base purin và pyrimidin. 2.4.2.1. Chuyển hoá và ý nghĩa của creatin Creatin là hợp chất hữu cơ cấu tạo từ acid amin, nó có nhiều ở mô cơ và có khả năng kết hợp với ATP để tạo nên creatin -phosphat có chứa một liên kết cao năng và là nguồn dự trữ năng lượng của cơ. Khi cơ hoạt động, creatin-phosphat sẽ phân ly, giải phóng năng lượng cho cơ và creatin chuyển thành creatinin rồi bài tiết qua nước tiểu. Mức creatinin niệu tương đối hằng định, khoảng 8-18 mmol/24 giờ, đây là một chỉ tiêu đánh giá chuyển hoá protein. Khi đói protein hoặc khi bị ung thư, sẽ bị tăng thoái hoá cơ, lượng creatinin niệu sẽ tăng. 2.4.2.2. Chuyển hoá và ý nghĩa của pyrin và pyrimidin Base purin và pyrimidin tham gia cấu tạo các acid nhân (ADN , ARN và một số coenzym quan trọng của nhiều quá trình chuyển hoá, như NAD+, NADP, UDPG, v.v... Khi thoái biến, purin sẽ bị khử amin và hydrogen để tạo thành acid uric, rồi được đào thải ra ngoài qua đường thận. Trong máu hàm lượng acid uric bình thường khoảng 120- 400 mmol/l và ít thay đổi. Khi bị mợt số bệnh, như bệnh Goutte, mức acid uric tăng cao. ACTH và cortisol làm tăng lượng acid uric niệu. 2.4.3. Sự thoái hoá bắt buộc của protein Một người dù không ăn protein và ăn dư giật glucid , lipid, thì hàng ngày vẫn có 20-30 g protein của cơ thể bị phân giải, được gọi là “sự mất bắt buộc của protein”. Như vậy, muốn duy trì sự chuyển hoá protein bình thường thì ít nhất mỗi ngày một người phải ăn tối thiểu 30g protein .Thực tế để đảm bảo bù đắp đầy đủ protein và acid amin đã bị chuyển hoá, hàng ngày nên dùng 60-70 gram protein thì sẽ an toàn. 2.4.4. Cân bằng nitơ Để đánh giá tình trạng chuyển hoá protein trong cơ thể, các nhà sinh lý học thường đề cập tới trị số cân bằng nitơ, đó là tương quan giữa lượng nitơ thu nhập từ thức ăn và lượng nitơ do cơ thể bài xuất ra ngoài theo nước tiểu và mồ hôi. Vì sự thải của protein cùng dẫn xuất qua mồ hôi và theo phân là rất ít, nên người ta xem lượng nitơ trong nước tiểu là chỉ số đánh giá lượng protein và acid amin bị phân huỷ. Vì lượng nitơ trong các loại protein khác nhau đạt từ 14-19% (trung bình là 16%) nghĩa là trong 100g protein có chứa 16g nitơ, hay 1g nitơ tương ứng với 6,25g protein). Do đó ta có thể nhân lượng nitơ với 6,25 sẽ biết được lượng protein bị phân huỷ. Nếu lượng nitơ được cơ thể hấp thu từ thức ăn bằng lượng nitơ trong nước tiểu gọi là sự cân bằng nitơ dương, thường gặp ở người đang trưởng thành, ở phụ nữ có thai, người đang hồi phục sức khoẻ sau đợt ốm, khi dùng các steroid có tác dụng tăng đồng hoá đạm như testosteron. Nếu lượng nitơ trong nước tiểu lớn hơn lượng nitơ được cơ thể hấp thu, gọi là cân bằng nitơ âm, hay gặp ở người bị đói protein, khi bất động kéo dài, khi tăng tiết hormon vỏ thượng thận, hoặc bài tiết insulin giảm. 2.5. ĐIỀU HOÀ CHUYỂN HOÁ PROTEIN Chuyển hoá protein được điều hoà chủ yếu bởi cơ chế thể dịch với sự tham gia của các hormon thuộc tuyến yên, tuyến giáp, tuyến tuỵ, tuyến thượng thận. Hormon tăng trưởng (GH) làm tăng tổng hợp protein có lẽ do tăng vận chuyển acid amin vào tế bào, do đó làm tăng khối lượng của tất cả các mô, các cơ quan. Insulin làm tăng cường thâm nhập acid amin vào tế bào, làn tăng tổng hợp protein. Đồng thời insulin làm tăng sử dụng glucose ở ngoại vi do đó mà tiết kiệm acid amin để tổng hợp protein. Testosteron là hormon sinh dục nam làm tăng hàm lượng protein ở tất cả các mô, đặc biệt là ở cơ vân. Hormon sinh dục nữ estrogen cũng làm tăng dự trữ protein ở các mô, nhưng mức độ thấp hơn so với testosteron. ACTH và glycocorticoid của vỏ thượng thận làm tăng phân giải protein ở các mô ngoài gan, chuyển các acid amin vào máu; nhưng lại làm tăng chuyển acid amin từ máu vào gan và tăng tổng hợp protein ở gan. Đồng thời glycocorticoid cũng làm tăng tân tạo glucid từ acid amin. Thyroxin là hormon tuyến giáp có tác dụng tăng tổng hợp protein ở các mô giúp cơ thể phát triển và biệt hoá tổ chức ở cơ thể đang phát triển. Ơ cơ thể đã trưởng thành, nếu thiếu glucid và lipid để cung cấp năng lượng hoặc thừa thyroxin, thì chất này sẽ làm tăng thoái hoá protein cho năng lượng. Cũng có những dữ liệu chứng minh vai trò của hệ thần kinh tham gia điều hoà chuyển hoá protein. Nếu phá huỷ một số nhân của vùng dưới đồi sẽ làm tăng sự đào thải nitơ theo nước tiểu. 3. CHUYỂN HOÁ LIPID 3.1. CÁC DẠNG LIPID TRONG CƠ THỂ VÀ VAI TRÒ SINH HỌC CỦA CHÚNG Lipid trong cơ thể gồm những loại chính là: triglycerid (mỡ trung tính), phospholipid, cholesterol và một số chất khác ít quang trọng hơn. Các chất lipid có mặt ở hầu khắp mọi tế bào và chúng có các vai trò chính sau đây. 3.1.1 Vai trò tạo hình Lipid là thành phần không thể thiếu của mọi tế bào, nó tham gia cấu tạo màng tế bào, màng ty lạp thể và các bào quan, lipoprotein của bào tương và của huyết tương. -Phần lớn lipid trong cơ thể ở dạng triglycerid, đó là hợp chất của glycerol gắn với 3 acid béo và chúng được dự trữ ở tổ chức mỡ dưới da, mỡ mạc treo ruột, mỡ đệm đỡ của các cơ quan. Ba loại acid béo thường gặp tạo nên triglycerid là acid palmitic (acid béo no, có 16 cacbon) acid stearic (acid béo no,có 18 cacbon) và acid oleic (acid béo không no, có 18 cacbon). Công thức cấu tạo tổng quát của triglycerid như sau: CH2OH HOOC-R CH2-OO-R CHOH + HOOC-R' CH -OOR' + 3 H2O CH2OH HOOC-R'' CH2-OO-R'' Glycerol Acid béo Triglycerid -Phospholipid cấu tạo gồm một hay nhiều acid béo, một gốc acid phosphoric và một base nitơ. Trong cơ thể có ba loại phospholipid chính là lecithin, cephalin và sphyngomyelin, chúng là thành phần quan trọng của các màng tế bào và các bào quan, đặc biệt có nhiều ở tổ chức thần kinh. 3.1.2. Vai trò cung cấp năng lượng Lipid là nguồn năng lượng lớn của cơ thể, chủ yếu là chất triglycerid (mỡ trung tính). 1g mỡ trung tính oxy hoá hoàn toàn giải phóng 9,3 Kcal, gấp hai lần so với năng lượng oxy hoá glucid và protein ở cùng đơn vi khối lượng. 3.1.3. Vai trò cung cấp các chất có hoạt tính sinh học cao - Lipid cung cấp các acid béo cần thiết, gồm acid linolenic, linoleic và arachidonic là những acid có vai trò quan trọng cho nhiều quá trình chuyển hoá chất mà cơ thể không thể tự tổng hợp được. - Dẫn chất của cholesterol và phospholipid tạo nên nhiều chất có hoạt tính sinh học cao như các hormon steroid, acid mật, các chất prostagladin v..v.. Ngoài ra, lớp mỡ dưới da và mỡ bao quanh các cơ quan còn có vai trò đệm đỡ, bảo vệ về cơ học, cũng như tạo lớp cách nhiệt cao cho cơ thể. Nguồn gốc lipid của cơ thể chủ yếu từ thức ăn đưa vào và một phần được tổng hợp trong cơ thể từ nguyên liệu là glucid và protein. 3.2 SỐ PHẬN LIPID TRONG CƠ THỂ 3.2.1 Chuyên chở lipid trong huyết tương Các chất lipid được hấp thụ từ đường tiêu hoá vào máu chủ yếu dưới dạng chylomicron, được chuyển tới các kho dự trữ mỡ. Lượng mỡ dự trữ chỉ là tạm thời chúng luôn được huy động vào máu, chuyển tới gan, chịu quá trình biến đổi và cuối cùng tổng hợp thành các lipoprotein, lại đưa trở về máu. Lipoprotein là hợp chất gồm một “lõi kị nước” (triglycerid và cholesterol), bao quanh là phospholipid và protein. Thành phần lipid trong liprotein càng nhiều thì tỷ trọng của lipoprotein càng nhỏ. Dựa vào tỷ trọng, người ta chia lipoprotein làm 5 loại (bảng 7.1 ) Bảng 7.1.Thành phần của các loại protein Loại lipoprotein Kích thước (nm) Thành phần (%) Nguồn gốc Protein Cholesterol tự do Cholestorol este Trigly-cerid Phospho-lipid Chylomicron 75-100 2 2 3 90 3 Ruột VLDL 30-80 8 4 16 55 17 Gan và ruột IDL 25-40 10 5 25 40 20 VLDL LDL 20 20 7 46 6 21 VLDL HDL 7,5-10 50 4 16 5 25 Gan và ruột VLDL: Very low density lipoprotein (lipoprotein tỷ trọng rất thấp) IDL : Intermediate density lipoprotein (lipoprotein tỷ trọng trung gian) LDL: Low density lipoprotein ((lipoprotein tỷ trọng thấp) HDL: High density lipoprotein (lipoprotein tỷ trọng cao) Protein của lipoprotein được gọi là apoprotein, chúng khác nhau theo từng loại lipoprotein. 3.2.1.1. Chylomicron Chylomicron được tạo thành ở niêm mạc ruột, từ các sản phẩm tiêu hoá lipid, là loại lipoprotein có tỷ trọng thấp nhất nó còn được gọi là lipid ngoại sinh, thành phần có tới 90% là triglycerid và có apoprotein B48. Sau khi vào tuần hoàn, chylomicron chủ yếu được đưa tới các mô mỡ dự trữ và phần nhỏ tới gan. Dưới tác dụng của men lipoprotein lipase ở mô mao mạch gan và mô mỡ, triglycerid và phospholipid của chylomicron bị thuỷ phân thành glycerol và acid béo. Các chất này khuếch tán vào tế bào gan và mô mỡ, rồi được tái tổng hợp thành triglycerid. Một phần chylomicron chưa bị thuỷ phân hết cũng được tế bào gan thu nhận theo cơ chế ẩm bào. 3.2.1.2. Các lipoprotein Có 4 loại lipoprotein chuyên chở lipid trong máu gọi là lipid nội sinh được phân loại theo tỷ trọng, gồm lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL), lipoprotein tỷ trọng trung gian (IDL), lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) và lipoprotein tỷ trọng cao (HDL) . VLDL được tổng hợp từ gan, khi chất này đi qua tế bào nội mô mạch máu sẽ bị tách phần lớn triglycerid và một phần apoprotein C, tạo nên IDL. Một nửa IDL được tế bào gan thu nhận lại, phần IDL còn ở trong máu lại tiếp tục bị tách gần hết triglycerid và một phần apoprotein E, làm cho hàm lượng cholestrerol tăng cao tạo nên LDL. LDL là dạng chủ yếu chuyên chở cholesterol trong máu có apoprotein B100,. LDL nhập vào tế bào các mô ngoài gan và phần nhỏ vào tế bào gan theo cơ chế ẩm bào sau khi gắn vào receptor đặc hiệu ở màng tế bào. Trong tế bào, cholesterol este bị men cholesterol este hydrolase thuỷ phân thành cholesterol tự do và acid béo theo nhu cầu của tế bào. LDL cũng được các đại thực bào thu nhận. Khi nồng độ LDL trong máu tăng cao, các đại thực bào chứa đầy cholesterol este sẽ tạo thành tế bào bọt (foam cell). Trong bệnh vữa xơ động mạch thường liên quan tới tăng hàm lượng cholesterol este trong lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL-C) và rất thấp (VLDL-C). HDL- lipoprotein tỷ trọng cao chủ yếu do gan và một phần do ruột sản xuất, nó có chức năng chủ yếu là chuyển cholesterol từ HDL sang IDL để đưa về gan. Ngoài ra HDL còn có khả năng hấp thụ các tinh thể cholesterol bám đọng trên thành mạch máu, do đó phòng ngừa sự xơ vữa động mạch do tích tụ cholesterol . Quá trình chuyên chở lipid dưới dạng các lipoprotein máu có thể minh hoạ bởi sơ đồ dưới đây (hình 7.3). Hình 7.3 Sơ đồ hệ thống các lipoprotein trong máu 3.2.2. Chuyển hoá triglycerid 3.2.2.1. Phân giải triglycerid để cung cấp năng lượng Triglycerid là nguồn năng lượng lớn của cơ thể, trong tế bào chúng được các lipase nhạy cảm với hormon thuỷ phân thành acid béo và glycerol. Glycerol sẽ được chuyển thành glycero phosphat, rồi biến đổi theo con đường đường phân, qua chu trình Krebs để cho năng lượng, hoặc biến đổi ngược con đường đường phân để tân tạo glucose. Oxy hoá acid béo: Các acid béo được oxy hoá theo chu trình b của Knoop. Theo chu trình này, acid béo được gắn với coenzym A ở ngoài ty thể, tạo nên các phần tử acyl-CoA. Tiếp đó các acyl-CoA được vận chuyển qua màng vào trong ty thể. Sự b-oxy hoá các phân tử acyl-CoA trong ty thể qua 4 bước và acid béo sẽ bị tách ra một phân tử acetyl-CoA, còn lại gốc acyl-CoA ngắn hơn 2C. Qua nhiều vòng b -oxy hoá, acid béo sẽ biến thành các phân tử acetyl-CoA (hình 7.4) Các phân tử acetyl-CoA tiếp tục biến đổi theo các con đường sau: -Vào vòng Krebs khi có đủ acid oxaloacetic để cho năng lượng. HSCoA FAD FAD FADH2 AMP+PP ATP b-ceto-acyl-thiolase NADH2 NAD H2O -Tổng hợp các chất khác: acid béo, acid mật, cholesterol, steroid, tiền vitamin D. -Khi thiếu acid oxaloacetic chúng bị ngưng tụ tạo nên aceto-acetyl-CoA và thuỷ phân thành acid b -hydroxybutyric và aceton là các thể cetonic chúng được đào thải qua nước tiểu. Trong máu bình thường lượng ceton khoảng 0,16- 0,85mmol/l. Trong bệnh đái tháo đường tuỵ cơ thể không sử dụng được glucose để cho năng lượng, nên thiếu acid pyruric dẫn đến thiếu acid oxaloacetic. Các mẫu acetyl-CoA không được vào hết vòng Krebs, sẽ chuyển thành các thể cetonic gây tình trạng nhiễm toan và có thể gây ra hôn mê. Acid béo + HS-CoA Thiokinase Axyl-CoA [có nC] Acyldehydrogenase b-dehydroxyacyl-CoA Enolhydrase b-hydroxyacyl-CoA b-hydroxyacyl dehydrogenase b-aceto-acetyl-CoA Acyl-CoA Acetyl-CoA [có (n-2)C] Hình 7.4. Vòng b-oxy hoá acid béo Khi oxy hoá hoàn toàn acid béo thành CO2 và H2O sẽ giải phóng năng lượng rất lớn. Ví dụ: acid stearic có 18 cacbon, qua 8 vòng b oxy hoá và tạo nên 9 phân tử acetyl-CoA. Các phân tử này qua vòng Krebs, cuối cùng tổng hợp được 146 ATP. 3.2.2.2. Tổng hợp triglycerid * Tổng hợp acid béo là khâu đầu tiên tổng hợp triglycerid. Sinh tổng hợp acid béo có hai hệ thống: trong ty thể và ngoài ty thể. - Hệ thống ngoài ty thể tổng hợp nên các acid béo mạch carbon ngắn từ các mẫu acetyl-CoA qua một dây chuyền phản ứng rất phức tạp, cần có sự xúc tác của phức hợp đa enzym. -Tuỳ nhu cầu cơ thể, các acid béo mạch ngắn được đưa vào trong ty thể để tổng hợp thành các acid béo mạch dài đi ngược (không hoàn toàn) với quá trình b oxy hoá, gọi là vòng xoắn Lynen. * Sinh tổng hợp triglycerid. Trong cơ thể triglycerid được tổng hợp chủ yếu ở gan, sau đó ỏ mô mỡ, từ nguyên liệu là glycerol và acid béo. Khởi đầu là sự phosphoryl hoá glycerol tạo nên a-glycerophosphat. Tiếp đó chất này sẽ este hoá với acyl-CoA tạo nên acid phosphatidic, acid phosphatidic bị mất phospho biến thành D-1,2-diglycerid. Sau đó diglycerid este hoá với acyl-CoA thứ ba tạo nên triglycerid (hình 7.5). 3.2.1. Sinh tổng hợp phospholipid Như ở trên đã nêu, phospholipid trong cơ thể có ba loại chính là lecithin, cephalin và sphyngonyelin, chúng được tổng hợp nhiều nhất ở gan, sau đó đến mô não và ống tiêu hoá. Giai đoạn đầu, phospholipid cũng được tổng hợp từ nguyên liệu là glycerol và acid béo tạo nên diglycerid. Tiếp đó diglycerid kết hợp với một base nitơ để tạo nên chất lecithin) (hình 7.5). Glycerol L-a- glycero phosphat NADH2 Glycerol kinase 2-acyl-CoA NAD+ Dehydrogenase a-glyceraldehyt Acid phosphatidic H3PO4 phosphatase D-1,2-diglycerid XDP-cholin Acyl-CoA Lecithin Triglycerid Hình 7.5. Tổng hợp triglycerid và phospholipid Trong quá trình tổng hợp Phospholipid, chất cholin đóng vai trò cực kỳ quan trọng, còn a-glycero phosphat là sản phẩm của quá trình đường phân. 3.2.4. Chuyển hoá cholesterol Cholesterol là chất lipid rất cần thiết cho cơ thể, nó có mặt trong mọi tế bào, là thành phần của mọi lipoprotein và là nguyên liệu tổng hợp các hormon steroid, acid mật và một số chất khác. Cholesterol của cơ thể có hai nguồn gốc, ngoại sinh do thức ăn đưa vào và nội sinh do cơ thể tổng hợp. Nhiều cơ quan có thể tổng hợp được cholesterol, nhưng mạnh nhất là gan, rồi đến tuyến thượng thận, ruột, da. Phản ứng cơ bản trong quá trình tổng hợp cholesterol là chuyển acetat thành acid mevalonic, sau đó thành squalen, rồi cholesterol. Quá trình tổng hợp cholesterol có thể tóm tắt như sau: Acetyl-CoA + acetocacetyl-CoA ® b-hydroxy-b-metylglutaryl-CoA® acid mevalonic-CoA® đơn vị isoprenoid ®squalen®cholesterol. Ở gan cholesterol còn được kết hợp với acyl-CoA tạo thành cholesterol este. Bình thường trong máu, hàm lượng cholesterol toàn phần là 5,2- 6,18 mmol/l (200-239 mg/l), trong đó 2/3 là dạng este. Khi suy chức năng gan, hàm lượng cholesterol este giảm làm tăng lượng cholesterol tự do, chất này dễ bám đọng ở thành mạch máu, dần dần hình thành mảng xơ vữa. Hai dạng chuyên chở cholesterol máu chính là LDL và VLDL. Sự tăng hàm lượng chất LDL là yếu tố quan trọng gây vữa xơ động mạch. 3.3. ĐIỀU HOÀ CHUYỂN HOÁ LIPID Lipid trong cơ thể không cố định mà luôn đổi mới, chịu sự điều hoà của nhiều yếu tố, trong đó có các chất nội tiết, thần kinh và gan. Insulin của tuyến tuỵ có tác dụng tăng dự trữ mỡ, tăng tổng hợp lipid từ glucid. GH, ACTH của tuyến yên, cũng như corticoid vỏ thượng thận có tác dụng huy động lipid ở các mô mỡ dự trữ, do đó làm tăng lipid máu. Thyroxin làm tăng sử dụng lipid, tăng thụ thể LDL ở màng tế bào do đó làm giảm lượng cholesterol máu. Estrogen làm giảm LDL và tăng HDL, do đó làm giảm hàm lượng cholesterol máu và như vậy hàm lượng cholesterol máu ở nữ thường thấp hơn ở nam. Một số nhân ở vùng dưới đồi có ảnh hưởng lên chuyển hoá lipid. Nếu làm tổn thương nhân bụng giữa (n.ventromedialis) của hypothalamus, con vật trở nên béo phì. Còn phá huỷ nhân bên (n.lateralis) của vùng dưới đồi con vật sẽ bị gầy còm. Ở người một số trường hợp bị béo bệu, cũng phát hiện thấy có tổn thương chất xám của vùng dưới đồi. Người ta cho rằng ảnh hưởng của hệ thần kinh lên chuyển hoá lipid có lẽ thông qua hoạt động của các tuyến nội tiết như tuyến yên, tuyến giáp, tuyến thượng thận, tuyến sinh dục. Còn ảnh hưởng của các chất hormon lên chuyển hoá lipid ở nhiều tổ chức khác nhau của cơ thể, nhưng chủ yếu lên các tế bào gan. 3.4. LIÊN QUAN CHUYỂN HOÁ LIPID, GLUCID VÀ PROTEIN Ba loại chất hữu cơ glucid, lipid và protein có liên quan chặt chẽ với nhau trong quá trình chuyển hoá (phân giải và tổng hợp) cũng như cung cấp năng lượng cho cơ thể. Chu trình Krebs là chu trình oxy hoá các phân tử acetyl - CoA, chất được tạo nên qua quá trình chuyển hoá glucid, lipid và protein (phần lớn là do thoái biến glucid). Song acetyl-CoA muốn vào chu trình Krebs cần có đủ acid oxaloacetic (chất tạo nên từ acid pyruvic và phosphoenol pyruvat, các sản phẩm trung gian của quá trình đường phân) để cùng kết hợp tạo nên acid xitric. Nếu thiếu acid oxloacetic, acetyl-CoA không vào hết chu trình Krebs, chúng sẽ chuyển sang tổng hợp acid béo và cholesterol. Chất quan trọng của chu trình Krebs là acid a-cetoglutaric (khi chất này kết hợp với nhóm amin (NH2) sẽ tạo nên acid glutamic) và từ đây có thể tổng hợp nên nhiều acid amin khác nhau. Cũng qua sự biến thành acid a-cetoglutraic và acid pyruvic mà các acid amin sinh đường chuyển sang tân tạo đường khi cần thiết. Từ các sản phẩm thoái biến glucose của đường phân, như dioxyaceton và glyceraldehyt-3-phosphat có thể tạo nên chất a-glycero phosphat. Chất này kết hợp với các acid béo mà tạo nên triglycerid hay phospholipid.