Languages
Pages
Legal
LIÊN QUAN VÀ
ĐIỀU HOÀ CHUYỂN HOÁ
Mục tiêu
• Trình bày được sự liên quan giữa chuyển hoá
các chất G, L, P, AN.
• Giải thích được sự điều hoà chuyển hoá ở mức
tế bào.
Đại cương:
• Các chất đều có con đường chuyển hoá riêng. • Con đường chuyển hoá của các chất có những
điểm chung, liên quan chặt chẽ tạo nên mạng
lưới chuyển hoá chung rất phức tạp của cơ thể
Sự liên quan
giữa các con
đường chuyển
hoá các chất
www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html
Đại cương
• Quá trình chuyển hoá các chất được kiểm soát
chặt chẽ nhờ cơ chế điều hoà ở mức cơ thể
hoặc tế bào.
• Sự điều hoà chuyển hoá các chất theo nhu cầu
của cơ thể.
1. LIÊN QUAN CHUYỂN HÓA
PROTID
ACID AMIN
Ala
Leu, Ile
ACID NUCLEIC
NUCLEOTID NUCLEEZID
RIBOSE5P
GPT
GLUCID LIPID
GLUCOSE GLYCEROL ACID BÉO
G6P HMP ↓ NADPHH + β oxh
PGA HDP ↓
PYRUVAT ↓
ACETYL CoA 2H
½ O2
Asp
HEM
Glu
GOT
CT
Urê
OXALO ACETAT
TCA FUMARAT
SUCCINAT CO2 α CETO
GLUTARAT
CITRAT
2H 2H 2H 2H
CO2
HÔ
HẤP ⇒ATP
TẾ BÀO
H2O
Liên quan giữa chuyển hóa các chất glucid, lipid, protid và acid nucleic
Liên quan chuyển hoá
• Thống nhất chuyển hoá
• Biến đổi qua lại giữa glucid, lipid, protid
• Liên hợp phản ứng, quá trình
• Quan hệ chuyển hoá giữa các bào quan
• Quan hệ chuyển hoá giữa các mô
1.1. Sự thống nhất chuyển hóa
Thể hiện ở: • Chu trình ACID CITRIC AcetylCoA →CO2, H2O + Q
• HÔ HẤP TẾ BÀO: “ĐỐT CHÁY” G, L, P theo những cơ chế chung, hệ thống enzym chung →
tạo H2O, ATP • HOẠT HÓA, TÍCH TRỮ VÀ SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG: nhờ quá trình phosphoryl hóa, hệ thống ADP-ATP.
Các giai đoạn của quá trình
thoái hoá
1.2. Sự biến đổi qua lại giữa G, L, P: thông qua các chất ngã ba đường •
Chất ngã ba đường : sản phẩm thoái hóa chung : tiền chất chung
GLUCID
LIPID Chất ngã 3 đường
PROTID TD: PYRUVAT, ACETYLCoA, OAA, GLYCEROL
COOH
COOH
COOH
COOH l
l
l
l H2N- CH C=O GPT
l l
CH3 + CH2
l CH2
l COOH Ala α CETO GLUTARAT
C=O H2N- CH l l
CH3 + CH2
l CH2
l COOH PYRUVAT Glu
Pyruvat → tân tạo glucid
→ acetyl CoA → AB
Alanin
αceto glutarat
Aspartat ALAT GPT
GOT ASAT Pyruvat
L Glutamat
Oxalo acetat
CH2OH
CH2OH
NAD+
NADHH+
CH2OH
ATP
ADP l
CHOH l CH2OH
Glycerol
kinase
l l CHOH C=O
Dehydrogenase l l
CH2O- P CH2O- P
PDA
PGA → tân tạo glucid
pyruvat → Ala
Tuy nhiên các chất không thể thay thế nhau hoàn toàn được vì:
- Glucid là nguồn năng lượng chủ yếu của cơ thể - Lipid: các AB cần thiết cơ thể không tổng hợp được - Protid: các AA cần thiết cơ thể không tổng hợp được
chế độ dinh dưỡng hợp lý, đủ chất với tỷ lệ nhất định.
TỶ LỆ KHẨU PHẦN THỨC ĂN THÍCH HỢP
Năm
Tổng Q
%
P
L
G
1972
2300
12
13
75 Kcal
1997
2700
10-12
15 - 20
65 - 75 Kcal
1.3. Sự liên hợp giữa các phản ứng và quá trình
Sự liên quan chuyển hoá còn là sự liên hợp giữa các phản ứng và quá
trình.
Phản ứng liên hợp: sự kết hợp 2 phản ứng: phản ứng thoái hoá giải
phóng năng lượng và phản ứng tổng hợp thu năng lượng.
Sự liên hợp giữa các phản ứng và quá trình
• Quá trình chuyển hoá này liên quan đến quá trình chuyển hoá kia qua
các sản phẩm chuyển hoá
+ HMP → NADPHH+ → tổng hợp AB
Ribose 5 P→ tổng hợp AN + HDP → Oxalo acetat + Acetyl CoA ←βoxh
CTAC
+ CTAC → Succinyl CoA → → HEM + glycin
+ CTAC + CT urê
Citrulin
Aspartat
Oxalo acetat
Arginosuccinat
malat
Arginin
Fumarat
1.4. Quan hệ chuyển hóa giữa các bào quan
BÀO DỊCH NHÂN
• TỔNG HỢP
ADN
ARN NAD+
RIBOSOM
ATP
Tổng hợp protein
• Đường phân • HMP • Tổng hợp AB
ATP
TY THỂ
• CHHTB • βOxh AB • CTAC • Tạo thể ceton
PO
TY THỂ VÀ BÀO DỊCH
• Tân tạo G • CT urê • Tạo Hem
THỂ TY
: nơi chuyển hóa năng lượng (ATP) NHÂN
: tổng hợp ADN, ARN, NAD+
RIBOSOM : STH Protein
1.5. Quan hệ chuyển hóa giữa các mô
Mỗi mô có đặc điểm và chức năng chuyển hóa riêng, ngoài những quá trình chuyển hóa chung mà mô nào cũng có (chuyển hóa năng lượng, STH Protein)
GAN : chức năng glycogen và nơi xảy ra βoxh Acid béo
Glycogen
AcetylCoA
CTAC
Glucose
Thể ceton
MÁU
Glucose
Thể ceton
MÔ KHÁC (cơ) Glucose
Glycogen
G6P
AcetylCoA
OA
K
Hầu như GAN đóng vai trò trung tâm trong mối liên quan chuyển hoá giữa các mô.
Gan
Máu
Cơ AcylCoA
AB
AcylCoA G
G
ActCoA
ActCoA
Thể ceton
Thể ceton
Thể ceton CTAC
CTAC
Täøng håüp glucose tæì lactat.
Chu trçnh acid lactic (Cori)
Cơ sử dụng glycogen như một
nguồn năng lượng, tạo lactate thông
qua con đường đường phân. Lactate
được chuyển tới gan và chuyển
thành glucose thông qua quá trình
tân tạo đường.
Glucose này được phóng thích vào
máu trở về cơ để bổ sung dự trữ
glycogen của cơ. Toàn bộ con
đường này (glucose →
lactate → glucose) tạo thành chu
trình Cori.
Chu trình Glucose-alanine
Alanin đóng vai trò như một chất
mang ammonia và bộ khung carbon
của pyruvate từ cơ đến gan.
Ammonia được bài tiết và pyruvat
được dùng để tạo glucose, glucose
lại quay trở lại cơ
NÃO:
Nguồn năng lượng chủ yếu là con đường HDP từ glucose
→ não cần được cung cấp thường xuyên glucose và oxy.
Khi đói, các thể ceton thay thế glucose
MÔ MỠ là nơi dự trữ TG, nơi xảy ra quá trình tổng hợp và phân giải TG.
Glucose
Glycerol P
TG
VLDL (TG)
AB AcylCoA
TG
AB
AB
-albumin
AB
Glycerol
Glycerol
Gan
M
ỡ
2. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÕA CHUYỂN HÓA
Cơ thể có khả năng tự điều hòa - Mức toàn cơ thể: Hormon, thần kinh - Mức tế bào: ĐH chuyển hóa
Cơ chế:
- Ảnh hưởng đến hoạt tính của ENZYM - Ảnh hưởng đến STH ENZYM
2.1 Cơ chế làm thay đổi hoạt tính ENZYM (lượng enzym không đổi)
Hoạt tính enzym thay đổi do: - Nồng độ cơ chất hoặc coenzym (vit) - Cơ chế điều hòa dị lập thể TT. Dị lập thể
TTHĐ
Cơ chất
Chất tác dụng Enzym dị lập thể
a) Cơ chế DLT dương: sự hoạt hóa DLTchất tác dụng: chất hoạt hóa, làm TTHĐ dễ tiếp nhận cơ chất và hoạt độ enzym tăng lên (activator)
ATP ADP UTP
G G6P
+
b) Cơ chế DLT âm: sự ức chế DLT
PP
UDPG + Glycogen
glycogen synthase (GS)
UDP Glycogen-G
Chất tác dụng: chất ức chế (inhibitor) TTHĐ khó tiếp nhận cơ chất E1
E2
E3
A → B → C → D… → Z -
Ức chế ngược E1: enzym DLT
Z : sản phẩm của 1 quá trình đồng thời là chất ức chế DLT
TD: E. coli
-
L-ThreoninTD→ → → L.Isoleucin
(TD: threonin dehydratase)
• Cơ chế phân tử cho mỗi mô hình điều hòa hoàn toàn khác
nhau, nhưng thường theo một trong hai kiểu chính: - Điều hòa âm tính: protein ức chế gắn vào vùng điều hòa của
DNA (gọi là operator) ngăn cản quá trình phiên mã. - Điều hòa dương tính: protein hoạt hoá gắn vào DNA làm
tăng quá trình phiên mã. • OPERON (đơn vị phiên mã) là cơ sở thiết yếu cho sự điều hòa
biểu hiện gen ở TB Prokaryote.
2.2 Cơ chế ảnh hưởng STH ENZYM (lượng enzym thay đổi)
- Operon bao gồm các gen cấu trúc, vùng khởi động (promoter), operator và gen điều hòa.
- Các gen cấu trúc mã hóa cho 1 hoặc vài chuỗi polypeptid
- Promoter kiểm soát sự phiên mã của các gen cấu trúc
- Operator là vùng mà protein ức chế sẽ gắn vào. Operator
nằm giữa Promotor và các gen cấu trúc.
- Gen điều hòa mã hóa cho protein ức chế
- mARN của Prokaryote là Polycistron, mã hóa ra nhiều chuỗi polypeptide
Other requlatory
sequence Operator
Promoter Structural gene
Cấu trúc của Operon:
Điều hòa âm tính
Có 2 loại Operon: operon điều hòa cảm ứng và
ức chế
Operon ức chế
• Các gen cấu trúc ban đầu được phiên mã.
• Xảy ra ở quá trình đồng hóa.
• Sản phẩm phản ứng sẽ ức chế phiên mã các gen tổng hợp chúng.
• Hệ Tryptophan operon
Operon cảm ứng
• Các gen cấu trúc ban đầu
không được phiên mã.
• Xảy ra ở quá trình dị hóa.
• Cơ chất được sử dụng trong phản ứng dị hóa sẽ kích thích phiên mã các gen cấu trúc.
• Hệ lactose operon của E.Coli
AYZOPI
permease
operator
promoter
transacetylase
Cấu trúc của lac operon
I. Lactose operon
Vùng điều hòa Ba gen cấu trúc
Gen điều hòa
Vị trí gắn CAP
Βeta Galactosidase
Cơ chế hoạt động Lactose operon ở E.coli:
- Vi khuẩn E.coli mẫn cảm với đường lactose
- Trong môi trường có đường lactose, E.coli tiết ra enzym β galactosidase, có 2 chức năng:
+ Phân giải lactose thành Glucose và galactose.
+ Chuyển liên kết 1-4 glucoside của glucose và galactose trong lactose thành liên kết 1-6, hình thành đường allolactose
Allolactose là chất cảm ứng của lac operon.
AYZOPI
mRNA
RNA pol
Tình huống 1
- Khi môi trường không có lactose, gen điều hòa I tổng hợp
protein ức chế gắn vào Operator nên ARN polymerase
không đọc được operator và các gen cấu trúc không được
phiên mã.
Không phiên mã
AYZOPI
repressor
mRNA
lactoseallolactose
RNA pol
galactosidase
Tình huống 2
Khi môi trường có lactose, một vài phân tử lactose biến đổi thành
allolactose nhờ β galactosidase. Allolactose gắn vào protein ức chế, làm
thay đổi cấu hình của chất ức chế và protein (-) không gắn vào operator,
như vậy ARN polymerase có thể đọc operator để phiên mã ba gen cấu
trúc trên operon, tạo β galactosidase và permease tham gia phân giải
lactose.
Phiên mã
ABCDEOPR
regulatory regions
structuralgene
Trp
Trp mRNA
Trp operon
Protein (-) kh
chức năng
II. Tryptophan operon
-Tryptophane trong tế bào được tổng hợp bởi sự tham gia của 5 loại enzyme xúc tác. Các gen mã hóa cho 5 enzym này nằm trên một operon.
- Gen điều hòa cho hệ thống luôn sản sinh protein ức chế không có chức năng.
- Nếu tế bào được nuôi trong môi trường có tryptophan thì tryptophane trở thành một chất đồng ức chế, gắn vào protein (-) tạo phức hợp gắn vào operator trp, ngăn cản quá trình phiên mã tạo các enzyme để tổng hợp tryptophane.
- Khi trong tế bào thiếu tryptophane thì protein ức chế trở nên bất hoạt, quá trình phiên mã diễn ra, các enzyme xúc tác quá trình tổng hợp tryptophan được tổng hợp.
b. Cơ chế kìm hãm tổng hợp enzym (đối với enzym của 1 quá trình tổng hợp)
TD: Nuôi Salmonella typhi trong môi trường có histidin thì sự tổng hợp các enzym xúc tác
tổng hợp histidin ngừng
R
P
O
S1
S2
S3
S4
…..
S9
…..
↓ ARNm
↓
R’ (Aporepressor)
Không hoạt động
R’
E1 E 2
PRPP
ARNm
E9
E3 E 4
His
-
Phức hợp R-CR: R’
CR Chất đồng kìm hãm
(Corepressor): His
Hoạt động
PRPP: Phosphoribosylpyrophosphate
Top Related