Đang tải... (xem toàn văn)
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA PROTEIN Chương 1. THOÁI HÓA PROTEIN 1.1. Quá trình đồng hóa Tổng quát về đồng hóa được tóm lại như hình 6.22. Bản tóm tắt về việc sử dụng amino acid để tổng hợp các hợp chất không chứa nitơ và một số amin sinh học được chọn lọc, hoocmon và các chất điều hòa thần kinh được mô tả trong hình 6.23. Sử dụng amino acid cho việc tổng hợp xảy ra trong suốt cả ngày, nhưng đặc biệt sau khi ăn (thực phẩm chứa carbohydrate, chất béo và protein). Các acid amin từ chế độ ăn uống như cũng như những tế bào được tạo ra từ sự phân giải của các protein cơ thể được chuyển hóa cho các vai trò khác nhau trong các mô khác nhau và được sử dụng để tổng hợp các protein cơ thể khác nhau. Insulin tiết ra để đáp ứng với các chế độ ăn kiêng tinh bột (và protein) thúc đẩy việc hấp thu tế bào và sử dụng các acid amin để tổng hợp protein. Ví dụ, insulin ảnh hưởng (thường kích thích) chuyển động transcellular của các acid amin vận chuyển đến màng tế bào và hoạt động của một số acid amin vận chuyển bao gồm, ví dụ, hệ thống A, ASC, và N trong gan, cơ và các mô khác. Insulin cũng kích thích sự kích hoạt của một số enzyme chịu trách nhiệm cho quá trình oxy hóa acid amin. Phosphoryl hóa và do đó kích hoạt phenylalanine hydroxylase (phenylalanine hydroxylase làm giảm phenylalanine). Ví dụ: bị ức chế bởi insulin. Tuy nhiên, cần glucagon trong máu nồng độ chiếm ưu thế hơn insulin vì có thể xảy ra trong tình trạng nhịn ăn và với bệnh tiểu đường không được điều trị, một số các acid amin được ưu tiên sử dụng để tổng hợp glucose (gluconeogenesis). Vì vậy, thông thường ở người khỏe mạnh, tổng hợp protein tăng trong cơ thể và suy thoái protein trong cơ thể giảm. Các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tiêu hoá protein, tuy nhiên, cũng có thể ảnh hưởng đến tổng hợp protein. Ví dụ, sự tiêu hóa protein sữa làm cho acid amin trong huyết tương tăng cao nhanh hơn và với nồng độ cao hơn, nhưng cũng giảm nhanh hơn việc tiêu hóa lượng protein tương đương nhau. Whey được gọi là protein nhanh. Protein nhanh có thể được tiêu hóa nhanh, hấp thụ, và oxy hóa để có hiệu quả thúc đẩy tổng hợp protein. Ăn kiêng casein (một protein chậm) dẫn đến kéo dài hơn và thấp hơn nồng độ amino acid trong huyết tương hơn so với tiêu hóa whey. Hơn nữa, trong khi ăn phải cả hai protein kích thích protein tổng hợp trong cơ thể, nuốt phải casein (nhưng không whey) ức chế sự phân giải protein khoảng 30%. Sự ức chế phân hủy protein đã được quy cho với tăng trương lực tiểu trương cung với casein ăn uống. Ảnh hưởng của những chất nhanh và chậm các protein về tổng hợp protein có vẻ khác nhau. Một số nghiên cứu đề nghị những người trẻ tuổi có thể sử dụng các protein chậm hơn và người lớn tuổi sử dụng protein nhanh hơn; tuy nhiên, cần bổ sung thêm các nghiên cứu. Các acid amin Leucine cũng xuất hiện để đóng một vai trò quan trọng vai trò trong sự chuyển hóa protein. Leucine kích thích tiết insulin tiết ra tụy. Nó cũng thúc đẩy protein tổng hợp trong một số mô bao gồm gan, cơ và da thông qua việc thúc đẩy sự khởi đầu và sự kéo dài các giai đoạn của mRNA dịch. Hiệu quả của Leucine là được cho là trung gian bởi các con đường truyền tín hiệu nội bào. Cụ thể hơn, leucine được cho là thúc đẩy tổng hợp protein thông qua một chuỗi tín hiệu lần lượt kích thích rapamycin (mTOR) gây ra thay đổi phosphoryl hóa và cuối cùng là sự khởi đầu của mRNA dịch. Mục tiêu của mammalian rapamycin được cho là tích hợp thông tin từ cảm giác acid amin nội bào và insulin trung gian tín hiệu cascade để bắt đầu dịch. Các acid amin khác được cho là để thúc đẩy sự thay đổi trong khối lượng tế bào và thúc đẩy tổng hợp protein qua các tín hiệu nội bào khác các đường dẫn (như PHAS1 và p70S 6kinase). Insulin, trong khi thúc đẩy sự tổng hợp protein, cũng ức chế sự phân hủy protein. Mặc dù tổng hợp protein chủ yếu chiếm ưu thế hơn suy thoái protein sau khi ăn, điều ngược lại trở thành đúng khi không có thức ăn. Trong thời gian kéo dài không ăn, chẳng hạn như trong suốt đêm hoặc sự tổng hợp protein nhanh, vẫn xảy ra nhưng ở một tỷ lệ thấp hơn, và sự xuống cấp protein tăng lên. Sự suy thoái quá trình được kích thích bởi sự phóng thích cortisol và do tỷ lệ glucagon đến insulin trong máu cao hơn. Các acid amin tạo ra từ sự xuống cấp của protein có thể được tiếp tục phân giải để sử dụng cho các mục đích khác nhau của cơ thể. 1.2. Quá trình dị hóa. Tổng quát quá trình dị hóa được tóm lại như hình 6.34. Tế bào gan có khả năng hấp thụ và chuyển hóa cao các acid amin. Dị hóa acid amin xảy ra cả trong lúc nhịn ăn và sau khi ăn. Thực tế, sau bữa ăn, gan mất khoảng 50% đến 65% các acid amin từ cổng máu. Gan là nơi chính cho sự dị hóa các acid amin, ngoại trừ chuỗi phân nhánh acid amin. Tuy nhiên, tỷ lệ dị ứng gan đối với các acid amin khác nhau. Acid amin nhánh, ví dụ, được dị hóa ở gan chậm hơn nhiều so với trong cơ. Hơn nữa, không phải tất cả các acid amin đều được dị hóa trong cùng một vùng của gan. Tế bào gan tủy sống, ví dụ, dị hóa hầu hết các acid amin ngoại trừ glutamate và aspartate, được chuyển hóa bởi các tế bào gan hiếu động. Gan xuất hiện đến 50% năng lượng của nó (ATP) từ quá trình oxy hóa acid amin; năng lượng tạo ra có thể được sử dụng cho tổng hợp glucose hoặc tổng hợp urea, trong số các nhu cầu khác, tùy thuộc vào nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể. Các phản ứng xảy ra như acid amin được phân hủy trong tế bào gan, đầu tiên sự chuyển hóa và khử vi khuẩn của acid amin và sau đó chu kỳ urea. Thông thường, bước đầu tiên trong sự trao đổi chất của các acid amin không dùng để tổng hợp protein hoặc các hợp chất chứa nitơ. Amino acid có thể trải qua quá trình khử và chuyển hóa amin để loại bỏ các nhóm amin. Khử trùng phản ứng chỉ liên quan đến việc loại bỏ một nhóm amin, không chuyển trực tiếp vào hợp chất khác. Một số acid amin thường được khử amin bao gồm glutamate, histidine, serine, glycine, và threonine; tuy nhiên, nhiều acid amin tương tự cũng có thể được chuyển hóa. Các enzyme thực hiện các phản ứng khử là lyase, dehydratase, hoặc dehydrogenase. Hình 6.24 cho thấy sự khử amin của threonine acid amin bằng threonine dehydratase tạo thành αketobutyrate (một chất khác αketo acid) và ammonia amoni. Amoniac bây giờ được sử dụng dễ dàng bởi các tế bào gan tủy sống vùng dưới đồi để tổng hợp urea. Các phản ứng chuyển hoá bao gồm việc chuyển nhóm amino từ một amino acid với một amino acid trong khung cacbon hoặc acid αketo (một acid amin mà không có một nhóm amin). Bộ xương cacbon acid αketo thu được nhóm amino trở thành một acid amin, và acid amin mất nhóm amino của nó trở thành αketo acid. Những phản ứng này rất quan trọng cho sự tổng hợp của rất nhiều acid amin không thể giải phóng trong cơ thể. Chuyển hóa p......
Q TRÌNH CHUYỂN HĨA PROTEIN Chương THỐI HĨA PROTEIN 1.1 Q trình đồng hóa Tổng qt đồng hóa tóm lại hình 6.22 Bản tóm tắt việc sử dụng amino acid để tổng hợp hợp chất không chứa nitơ số amin sinh học chọn lọc, hoocmon chất điều hòa thần kinh mơ tả hình 6.23 Sử dụng amino acid cho việc tổng hợp xảy suốt ngày, đặc biệt sau ăn (thực phẩm chứa carbohydrate, chất béo protein) Các acid amin từ chế độ ăn uống như tế bào tạo từ phân giải protein thể chuyển hóa cho vai trò khác mô khác sử dụng để tổng hợp protein thể khác Insulin tiết để đáp ứng với chế độ ăn kiêng tinh bột (và protein) thúc đẩy việc hấp thu tế bào sử dụng acid amin để tổng hợp protein Ví dụ, insulin ảnh hưởng (thường kích thích) chuyển động transcellular acid amin vận chuyển đến màng tế bào hoạt động số acid amin vận chuyển bao gồm, ví dụ, hệ thống A, ASC, N gan, mô khác Insulin kích thích kích hoạt số enzyme chịu trách nhiệm cho q trình oxy hóa acid amin Phosphoryl hóa kích hoạt phenylalanine hydroxylase (phenylalanine hydroxylase làm giảm phenylalanine) Ví dụ: bị ức chế insulin Tuy nhiên, cần glucagon máu nồng độ chiếm ưu insulin xảy tình trạng nhịn ăn với bệnh tiểu đường không điều trị, số acid amin ưu tiên sử dụng để tổng hợp glucose (gluconeogenesis) Vì vậy, thơng thường người khỏe mạnh, tổng hợp protein tăng thể suy thoái protein thể giảm Các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tiêu hố protein, nhiên, ảnh hưởng đến tổng hợp protein Ví dụ, tiêu hóa protein sữa làm cho acid amin huyết tương tăng cao nhanh với nồng độ cao hơn, giảm nhanh việc tiêu hóa lượng protein tương đương Whey gọi protein "nhanh" Protein nhanh tiêu hóa nhanh, hấp thụ, oxy hóa để có hiệu thúc đẩy tổng hợp protein Ăn kiêng casein (một protein "chậm") dẫn đến kéo dài thấp nồng độ amino acid huyết tương so với tiêu hóa whey Hơn nữa, ăn phải hai protein kích thích protein tổng hợp thể, nuốt phải casein (nhưng không whey) ức chế phân giải protein khoảng 30% Sự ức chế phân hủy protein quy cho với tăng trương lực tiểu trương cung với casein ăn uống Ảnh hưởng chất "nhanh" "chậm" protein tổng hợp protein khác Một số nghiên cứu đề nghị người trẻ tuổi sử dụng protein chậm người lớn tuổi sử dụng protein nhanh hơn; nhiên, cần bổ sung thêm nghiên cứu Các acid amin Leucine xuất để đóng vai trò quan trọng vai trò chuyển hóa protein Leucine kích thích tiết insulin tiết tụy Nó thúc đẩy protein tổng hợp số mô bao gồm gan, da thông qua việc thúc đẩy khởi đầu kéo dài giai đoạn mRNA dịch Hiệu Leucine cho trung gian đường truyền tín hiệu nội bào Cụ thể hơn, leucine cho thúc đẩy tổng hợp protein thông qua chuỗi tín hiệu kích thích rapamycin (mTOR) gây thay đổi phosphoryl hóa cuối khởi đầu mRNA dịch Mục tiêu mammalian rapamycin cho tích hợp thơng tin từ cảm giác acid amin nội bào insulin trung gian tín hiệu cascade để bắt đầu dịch Các acid amin khác cho để thúc đẩy thay đổi khối lượng tế bào thúc đẩy tổng hợp protein qua tín hiệu nội bào khác đường dẫn (như PHAS-1 p70S 6-kinase) Insulin, thúc đẩy tổng hợp protein, ức chế phân hủy protein Mặc dù tổng hợp protein chủ yếu chiếm ưu suy thoái protein sau ăn, điều ngược lại trở thành khơng có thức ăn Trong thời gian kéo dài không ăn, chẳng hạn suốt đêm tổng hợp protein nhanh, xảy tỷ lệ thấp hơn, xuống cấp protein tăng lên Sự suy thối q trình kích thích phóng thích cortisol tỷ lệ glucagon đến insulin máu cao Các acid amin tạo từ xuống cấp protein tiếp tục phân giải để sử dụng cho mục đích khác thể 1.2 Q trình dị hóa Tổng qt q trình dị hóa tóm lại hình 6.34 Tế bào gan có khả hấp thụ chuyển hóa cao acid amin Dị hóa acid amin xảy lúc nhịn ăn sau ăn Thực tế, sau bữa ăn, gan khoảng 50% đến 65% acid amin từ cổng máu Gan nơi cho dị hóa acid amin, ngoại trừ chuỗi phân nhánh acid amin Tuy nhiên, tỷ lệ dị ứng gan acid amin khác Acid amin nhánh, ví dụ, dị hóa gan chậm nhiều so với Hơn nữa, tất acid amin dị hóa vùng gan Tế bào gan tủy sống, ví dụ, dị hóa hầu hết acid amin ngoại trừ glutamate aspartate, chuyển hóa tế bào gan hiếu động Gan xuất đến 50% lượng (ATP) từ q trình oxy hóa acid amin; lượng tạo sử dụng cho tổng hợp glucose tổng hợp urea, số nhu cầu khác, tùy thuộc vào nhu cầu dinh dưỡng thể Các phản ứng xảy acid amin phân hủy tế bào gan, chuyển hóa khử vi khuẩn acid amin sau chu kỳ urea Thơng thường, bước trao đổi chất acid amin không dùng để tổng hợp protein hợp chất chứa nitơ Amino acid trải qua q trình khử chuyển hóa amin để loại bỏ nhóm amin Khử trùng phản ứng liên quan đến việc loại bỏ nhóm amin, khơng chuyển trực tiếp vào hợp chất khác Một số acid amin thường khử amin bao gồm glutamate, histidine, serine, glycine, threonine; nhiên, nhiều acid amin tương tự chuyển hóa Các enzyme thực phản ứng khử lyase, dehydratase, dehydrogenase Hình 6.24 cho thấy khử amin threonine acid amin threonine dehydratase tạo thành α-ketobutyrate (một chất khác α-keto acid) ammonia / amoni Amoniac sử dụng dễ dàng tế bào gan tủy sống vùng đồi để tổng hợp urea Các phản ứng chuyển hoá bao gồm việc chuyển nhóm amino từ amino acid với amino acid khung cacbon acid α-keto (một acid amin mà khơng có nhóm amin) Bộ xương cacbon / acid α-keto thu nhóm amino trở thành acid amin, acid amin nhóm amino trở thành α-keto acid Những phản ứng quan trọng cho tổng hợp nhiều acid amin khơng thể giải phóng thể Chuyển hóa phản ứng xúc tác enzyme gọi aminotransferases Những loại enzym thường đòi hỏi vitamin B6 dạng coenzyme, pyridoxal phosphate (PLP) Một số ví dụ aminotransferases bao gồm tyrosine aminotransferase, aminotransferases nhánh, alanin aminotransferase (ALT, trước gọi glutamate pyruvate transaminase viết tắt GPT), aspartate aminotransferase (AST, trước gọi glutamate oxaloacetate transaminase viết tắt GOT) Những thứ sau hai aminotransferases (ALT AST) nằm số hoạt động tích cực aminotransferases liên quan đến ba acid amin: alanin, glutamate, aspartate Aminotransferases tìm thấy nồng độ khác mơ khác Ví dụ: AST tìm thấy mức cao nồng độ tim gan, cơ, mơ khác Ngược lại, ALT tìm thấy nồng độ cao gan tim tìm thấy mức vừa phải số lượng thận lượng nhỏ khác mô Nồng độ huyết bình thường enzym thấp; nhiên, với chấn thương bệnh tật đến quan, huyết nồng độ enzym tăng lên Vì vậy, với tổn thương gan, người ta thấy nồng độ AST cao ALT bình thường, enzym khác thường thấy gan alkaline phosphatase lactate dehydrogenase Tổn thương tim thường định nồng độ AST huyết tương cao dạng MB cụ thể creatine kinase (còn gọi creatine phosphokinase) Phản ứng xúc tác ALT AST hiển thị hình 6.25 ALT chuyển nhóm amino từ alanin sang acid α-keto (ví dụ, αketoglutarat), tạo thành pyruvate acid amin khác (ví dụ, glutamate), tương ứng AST chuyển nhóm amin từ aspartate sang nhóm acid α-keto (ví dụ, α-ketoglutarat), sản sinh oxaloacetat acid amin khác (ví dụ, glutamate) tương ứng Những phản ứng đảo ngược Bởi glutamate αketoglutarate dễ dàng chuyển nhận nhóm amino, hợp chất đóng vai trò trung tâm trao đổi amino acid Tóm lại, bước việc sử dụng acid amin, cho chức khác việc tổng hợp protein hợp chất chứa nitơ, đòi hỏi phải chuyển hóa amin pha lỗng Phản ứng chuyển hố tạo acid amin từ acid amin thiết yếu tạo acid amin tách từ acid amin khác Ngoại lệ lysine, histidine threonine, chất không tham gia vào phản ứng Amoniac sinh từ q trình oxy hóa phải loại bỏ an toàn khỏi hệ thống; điều thực hoạt động chu trình urea Amino acid sử dụng để tạo lượng thể chế độ ăn uống không đủ lượng Việc sản xuất glucose từ nguồn carbohydrate amino acid gọi gluconeogenesis Gluconeogenesis xảy chủ yếu gan thận Oxaloacetat (bộ xương carbon aspartate) pyruvate (bộ xương cacbonat alanin) sử dụng để sản xuất glucose tế bào thể thơng qua q trình gluconeogenesis Ngồi ra, xương carbon asparagine chuyển đổi thành oxaloacetate, xương cacbon glycine, serine, cysteine, tryptophan, threonine chuyển đổi thành pyruvate để sản xuất glucose gan Hình 6.27 cho thấy xương carbon cacbon amin liên quan đến chất trung gian q trình trao đổi chất Một số acid amin, phenylalanine tyrosine, bị phân hủy thành dạng fumarate (một chất trung gian chu trình TCA), sử dụng để hình thành glucose, acetoacetate sử dụng để tổng hợp ketone thể Vì vậy, hai acid amin glucogenic ketogenic Valine methionine xem glucogenic, sản sinh succinyl CoA Isoleucine phần glucogenic, tạo succinyl CoA, ketogenic dị hóa tạo acetyl CoA Threonine phần glucogenic, sản sinh succinyl CoA pyruvate tùy thuộc vào đường suy thối nó, phần ketogenic bị phân hủy đường khác để tạo acetyl CoA Do đó, isoleucine threonine, phenylalanine tyrosine, coi phần ketogenic Tryptophan coi phần tạo nhiễm sắc thể phần glucogenic Tryptophan sản sinh acetyl CoA pyruvate dị hóa Như vậy, để coi acid amin glucogenic, dị hoá acid amin phải tạo chất trung gian lựa chọn chu trình TCA Việc chuyển đổi acid amin thành glucose tăng tốc glucagon cao: tỷ lệ insulin glucocorticoids chẳng hạn cortisol Hormon nâng cao người ta không nhận đủ lượng carbohydrate chế độ ăn kiêng, thời gian bệnh tật xảy nhiễm trùng chấn thương, số trạng thái bệnh bệnh đái tháo đường bệnh gan Đối với acid amin coi ketogenic, dị hóa acid amin phải tạo không TCA chu kỳ trung gian acetyl CoA acetoacetat, dùng để tạo thành thân xeton Amino acid phân giải để tạo xeton không tiêu thụ đủ lượng carbohydrate Leucine lysine chất hoàn toàn acid amin ketogenic tạo dị hóa acetyl CoA Sơ đồ cấu tạo thành ruột nhung mao Thành ruột: - Lớp niêm mạc ruột non có nhiều nếp gấp hình van, bao phủ nhung mao (khoảng 20-40 nhung mao/ m ) (Vilius) - Mỗi nhung mao bao gồm nhiều vi nhung mao (Microvili) Diện tích hấp thu ruột non 500 - Ở đoạn tá tràng có ống tiết dịch tụy dịch mật đổ vào 13 Microvilli ( vi nhung mao) Thức ăn từ khoang miệng tới dày kích thích dày tiết pH acid , môi trường acid môi trường thuận lợi cho enzyme pepsin thuỷn phân liên kết peptide hoạt động cắt nhóm -NH acid amin nhân thơm Valin, Tryptophan,Tirosin, Phenyl Tạo thành đoạn peptide Tới tá tràng từ tụy tiết enzyme trypsin, chymotrypsin Các tiền enzyme chuyển hóa thành enzyme phân cắt thành đôi hai, đôi ba acid amin Tới ruột non, enzyme ruột tiết aminopeptidase, carboxylpeptidase thủy phân thành acid amin tự thấm qua thành ruột Hầu hết protein hấp thu qua màng ruột dạng dipeptid, tripeptid acid amin theo chế đồng vận chuyển với N Các phân tử peptid acid amin với ion N giúp protein mang đặc hiệu Năng lượng chênh lệch nồng độ ion Nsẽ giúp cho protein mạng thay đổi hình dạng để đưa Nvà peptid acid vào bên tế bào Có số nhỏ acid amin từ lòng ruột vào tế bào biểu mô theo chế khuếch tán protein mang Có số nhỏ acid amin từ lòng ruột vào tế bào biểu mô theo chế khuếch tán protein mang Có loại protein mang khác nhau, đặc biệt cho loại acid amin peptid Các acidamin vận chuyển tế bào máu theo chế khuếch tán protein mang Sự hấp thu acid amin xảy nhanh tá tràng hỗng tràng chậm hồi tràng Khoảng 15% protein ăn vào xuống ruột già tiêu hóa tác dụng vi khuẩn Các protein phân không 14 phải bắt nguồn từ thức ăn mà protein vi khuẩn, mảnh tế bào vào ruột non 2.2 Sự vận chuyển amino acid peptide Sơ đồ tóm tắt sơ lược q trình vận chuyển amino acid vào tế bào: Acid amin tự Niêm mạc ruột Tĩnh mạch cửa Gan Mô, tế bào Cơ chế vận chuyển acid amin tự do: - Đồng phân tự nhiên dạng L vận chuyển tích cực qua thành ruột vào máu, cần lượng ATP cung cấp - Đồng phân dạng D khuếch tán tự vào máu Cơ chế vận chuyển L-acid amin: 15 - Hệ thống vận chuyển phụ thuộc (vận chuyển acid amin vào) - Hệ thống vận chuyển không phụ thuộc (chỉ chuyển acid amin, khơng kèm ), nằm phía đối diện tế bào biểu mô ruột, luợng lấy từ gradien (thế chênh lệch ) Cơ chế vận chuyển dipeptide tripeptide: - Được vận chuyển vào tế bào bị cắt thành acid amin vận chuyển vào máu 2.3 Chuyển hóa protein: Chuyển hóa acid amin thể: Cơ thể không hấp thu protid chưa phân hủy qua ống tiêu hóa Acid amin phần nhỏ olygopeptid hấp thu theo máu tĩnh mạch cửa vào gan, chúng sử dụng tạm thời coi chất dự trữ Sau phần chuyển vào máu tới tế bào khác, acid amin tạo thành chất nguyên sinh Năng lượng cần cho tổng hợp ATP cung cấp Sự tổng hợp protid tế bào tiến hành liên tục suốt đời sống sinh vật Trong giai đoạn thể lớn 16 (ở nhi đồng thiếu nhi, gia súc non) tổng hợp protid diễn mạnh, già tổng hợp protid giảm Protid thể ln nhanh chóng bị phân hủy tổng hợp lại - Nếu thức ăn chứa acid amin nhiều lượng cần thiết đẻ trì chất nguyên sinh, enzyme gan tách nhóm amin khỏi acid amin đó, nghĩa xảy tượng khử amin (trong gan) Các enzyme khác kết hợp nhóm amin bị tách với khí tạo thành urea chất thải loại trao đổi chất, urea vận chuyển theo máu tới thận thải với nước tiểu Khi thể tăng mức oxy hóa acid amin để sản xuất lượng, mức urea máu tăng cao Cắt bỏ gan động vật, vật chết trúng độc Thận hoạt động yếu làm urea máu tăng cao - Phần acid amin sau khử amin acid hữu đơn giản gồm C, H, O gan chuyển thành glucose glycogen để sử dụng nguồn lượng mỡ dự trữ Những protein không giữ lại thể làm chất dự trữ, thể tiêu thụ protein sau dùng hết dự trữ glucid lipid, khơng phải protein dự trữ mà enzyme protein cấu trúc tế bào 17 Chương SỰ TỔNG HỢP VÀ ĐÀO THẢI AMINO ACID, PEPTIDE, PROTEIN 3.1 Sự tổng hợp amino acid, peptide protein Sinh tổng hợp amino acid Acid amin thành phần cấu tạo protein, hay nói cách khác protein hợp chất đại phân tử tạo thành từ nhiều đơn phân acid amin Bởi trình tổng hợp acid amin cần thiết dạng sống Tuy nhiên khả tổng hợp acid amin thể khác lại khác phụ thuộc vào dạng nitơ mà chúng sử dụng Muốn tổng hợp acid amin cần tổng hợp khung carbon chuyển hóa nitơ thành acid amin Trong đó, khung carbon acid amin chủ yếu bắt nguồn từ sản phẩm trung gian trình trao đổi chất trình đường phân, chu trình Canvil, Crebs,… Nhiều acid amin dễ tạo thành đường amin hóa cetoacid tương ứng tác động dehydrogenase (như glutamat, alanin, aspactat) Bên cạnh tổng hợp số acid amin không theo đường này, chúng tạo thành từ biến đổi tương hỗ từ acid amin khác khung carbon chúng tạo thành từ số sản phẩm trao đổi saccharide (3-phosphoglycerat, pyruvat, acetyl CoA) Acid amin cấu tạo ba thành phần: nhóm amin (-NH2), hai nhóm cacboxyl (-COOH) cuối nguyên tử cacbon trung tâm đính với ngun tử hyđro nhóm biến đổi R định tính chất acid amin Quá trình sinh tổng hợp số loại acid amin: 18 Sinh tổng hợp protein Như biết, Eucaryote, ADN nằm nhân Quá trình sinh tổng hợp protein lại diễn tế bào chất Nếu thông tin mã hóa ADN dùng để huy tổng hợp protein ribosome thơng tin phải chuyển từ nhân đến ribosome nhờ “chất chuyển trung gian” Khoa học chứng minh mARN “chất chuyển trung gian” huy gắn acid amin theo trình tự định, cho phép tổng hợp nên protein đặc thù Quá trình gọi trình dịch mã Như vậy, từ ADN đến protein gồm trình nối tiếp nhau: mã (transcription) dịch mã (translation) Sinh tổng hợp protein diễn chủ yếu ribosome Ribosome xem nhà máy nhỏ gồm tiểu đơn vị 19 Các tiểu đơn vị dễ dàng tách rời tập hợp lại cách nhanh chóng Khi diễn tổng hợp protein, ribosome hình thành hai khu chức khác Khu A (aminoacyl) nhận aminoacyl-tARN đưa vào Khu P (peptidyl) chứa peptidyl-tARN mang chuỗi polypeptide tổng hợp Cơ chế sinh tổng hợp protein: Sự giải mã mARN thành trình tự chuỗi polypeptide chia thành giai đoạn sau: - Giai đoạn hoạt hóa acid amin - Giai đoạn khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide - Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide - Giai đoạn kết thúc chuỗi polypeptide tách khỏi ribosome Giai đoạn hoạt hóa acid amin Trong tế bào chất, nhờ enzim đặc hiệu lượng ATP, acid amin hoạt hóa gắn với tARN tương ứng tạo phức hợp acid amin – tARN (aa-tARN) Giai đoạn khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide Tiểu đơn vị bé riboxom gắn mARN vị trí nhận biết đặc hiệu, nằm gần codon mở đầu Bộ ba đối mã phức hợp mở đầu Met – tARN (UAX) bổ sung với codon mở đầu (AUG) mARN Tiểu đơn vị lớn kết hợp tạo riboxom hoàn chỉnh sẵn sàng tổng hợp chuỗi polipeptit Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide 20 Codon thứ hai mARN bổ sung với anticodon phức hợp aa2tARN Riboxom có vai trò khung đỡ mARN phức hợp aatARN với nhau, đến Met aa2 tạo liên kết peptit chúng Riboxom dịch codon mARN để đỡ phức hợp codon-anticodon đến aa3 gắn với aa2 liên kết peptit Riboxom lại dịch codon đến cuối mARN Giai đoạn kết thúc tổng hợp polypeptide Khi riboxom tiếp xúc với mã kết thúc mARN q trình dịch mã hồn tất Nhờ loại enzim đặc hiệu, aa Met cắt khỏi chuỗi polipeptit vừa tổng hợp Chuỗi polipeptit tiếp tục hình thành cấu trúc bậc cao thành protein có hoạt tính sinh học Trong dịch mã, mARN thường khơng gắn với riboxom riêng rẽ mà gắn với nhóm riboxom gọi polixom để tăng hiệu suất tổng hợp protein 3.2 Sự đào thải amino acid, peptide protein Trong q trình chuyển hóa protein thể, urea N sản phẩm cuối trình chuyển hóa, dó việc ăn thịt, cá , trứng, sữa ngày không bổ sung chất đạm mà có urea Hai chất chất độc thể người, đặc biệt N.Vì vây, gan N chuyển hóa thành urea chất độc hơn, có vấn đề xảy với chức gan ảnh hưởng đến q trình chuyển hóa N thành urea, gây tích tụ N chất độc hệ thần kinh 21 Urea sản phẩm cuối q trình chuyển hóa chất đạm (protein) thể Urea tạo từ trình khử độc N gan Sau tạo ra, urea vào máu vận chuyển đến thận đào thải theo nước tiểu Urea dễ dàng hòa tan vào nước, nên nước tiểu đường loại bỏ lượng nitơ hữu hiệu khỏi thể lượng nhỏ tiết qua mồ 22 Chương ĐIỀU HỊA SỰ CHUYỂN HĨA PROTEIN Cơ thể sống có khả tự điều hòa ở: Mức tế bào (sự điều hòa chuyển hóa) Mức tồn thể (kiểm sốt chuyển hóa nhờ hormone, thần kinh) Mức tế bào Cơ chế điều hòa chủ yếu: - Đến hoạt tính enzyme - Hoặc đến sinh tổng hợp enzyme Điều hòa nhờ chế làm thay đổi hoạt tính enzyme Lượng enzyme khơng đổi hoạt tính enzyme thay đổi làm tốc độ chuyển hóa thay đổi Hoạt tính enzyme thay đổi do: - Nồng độ chất (coenzyme) - Cơ chế dị lập thể 23 Điều hòa nhờ chế ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme Thay đổi lượng enzyme làm cho hoạt độ enzyme thay đổi dẫn đến thay đổi tốc độ chuyển hóa Tổng qt chế kiểm sốt protein điều hòa chuyển mã tế bào nhân sơ ( theo giả thiết Operon) - Gen điều hòa R huy tổng hợp protein điều hòa Re ( protein chất kìm hãm R’ chất hoạt hóa A’); - Protein kìm hãm R’ hoạt động có tác dụng đóng gen ( gắn vào gen khởi động P, ngăn RNA polymerase bám vào P); - Protein hoạt hóa A’ hoạt động có tác dụng mở gen ( gắn vào P giúp cho ARN polymerase bám vào P); - Khi chất kết (ligand) gắn vào protein điều hòa Re ảnh hưởng tới đóng mở gen 24 Mức tồn thể Chuyển hóa protein điều hòa hệ thần kinh Tuy nhiên chuyển hóa điều hòa chủ yếu hormone tuyến nội tiết: - Insulin thúc đẩy tổng hợp protein qua tăng cường vận chuyển acid amin vào tế bào sử dụng glucose tế bào nhờ tiết kiệm acid amin việc lấy lượng Khi thiếu insulin, tổng hợp protein ngừng lại - Hormon tăng trưởng (GH) làm tăng tổng hợp protein tế bào, tăng protein mô - Testosteron (hormon nam) làm tăng tự động protein mơ, đặc biệt protein có thuộc tính co ngắn Estrogen (hormon nữ), làm tự động protein với mức độ thấp testosteron 25 - Glucocorticoid vỏ thượng thận làm giảm protein nhiều loại mô, tăng acid amin huyết tương - Thyroxin hormon giáp Khi thiếu glucid lipid thyroxin gây phân giải nhanh protein lấy lượng, đủ glucid, lipid dư acid amin thyroxin gây tăng tổng hợp protein, đặc biệt động vật lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO https://text.123doc.org/document/436452-sinh-tong-hop-acidamin.html https://www.slideshare.net/thinhtranngoc98/chuyn-ha-protein http://hoahocvasinhhoc.blogspot.com/2015/07/su-thoai-hoa-rieng-bietcua-cac-acid.html 26 https://text.123doc.org/document/3286693-tieu-hoa-hap-thu-chuyenhoa-protein.html 27 ... lệch ) Cơ chế vận chuyển dipeptide tripeptide: - Được vận chuyển vào tế bào bị cắt thành acid amin vận chuyển vào máu 2.3 Chuyển hóa protein: Chuyển hóa acid amin thể: Cơ thể không hấp thu protid... khuếch tán tự vào máu Cơ chế vận chuyển L-acid amin: 15 - Hệ thống vận chuyển phụ thuộc (vận chuyển acid amin vào) - Hệ thống vận chuyển không phụ thuộc (chỉ chuyển acid amin, khơng kèm ),... lượng protein tương đương Whey gọi protein "nhanh" Protein nhanh tiêu hóa nhanh, hấp thụ, oxy hóa để có hiệu thúc đẩy tổng hợp protein Ăn kiêng casein (một protein "chậm") dẫn đến kéo dài thấp