CHUYỂN HÓA GLUXÍT -Bác Sĩ Gia đình TP.HCM

Nội dung bài viết ẩn 1. 1.Nguồn gốc của gluxit và vai trò của gluxit máu 1.1. 1.1 Nguồn gốc ngoại sinh 1.2. 1.2.Nguồn gốc nội sinh 2. 2. Sự vận chuyển glucoz bào và sự phosphoryl hóa glocoz 2.1. 2.1. Sự vận chuyển glucoz qua màng tế bào 2.2. 2.2. Sự phosphoryl hóa glucoz 3. 3.Sự sử dụng glucoz để cho ra năng lượng 3.1. 3.1.Bằng quá trình đường phân (glyco- lytic) theo con đường hexoz diphosphat: xảy ra nhiều ở cơ. 3.1.1. 3.1.1.Giai đoạn 1 3.1.2. 3.1.2.Giai đoạn 2 3.1.2.1. 3.1.2.1.Trong điều kiện hiếu khí: 3.1.2.2. 3.1.2.2.Trong điều kiện yếm khí 3.2. 3.2.Quá trình thoái hóa glucoz theo con đường pentoz – phosphat (hay đường phosphogluconat) 3.3. 3.2.2.Ý nghĩa của chu trình pentoz 4. 4.Sự sử dụng glucoz để tổng hợp gly-cogen và hiện tượng thủy phân gly-cogen dự trực (glycogenolysis) 4.1. 4.1.Tổng hợp glycogen từ glucoz 4.2. 4.2. Ảnh hưởng của glycogen trên chức năng gan 4.3. 4.3.Kho dự trữ đường của cơ thể 4.4. 4.4.Sự thủy phân glycogen dự trữ thành glucoz 5. 5.Sự sử dụng glucoz để tổng hợp mỡ 6. 6.Hiện tượng tân tạo đường từ pro- tein và lipít 6.1. 6.1.Ảnh hưởng của ACTH và glucocorti- coít trên hiện tượng tân tạo đường 6.2. 6.2.Ảnh hưởng của thyroxin 1.Nguồn gốc của gluxit và vai trò của gluxit máu

Đường trong cơ thể có hai nguồn gốc: ngoại và nội sinh. Nguồn gốc ngoại sinh quan trọng hơn.

1.1 Nguồn gốc ngoại sinh

Đường hấp thụ từ ruột vào máu có ba dạng: glucoz, fructoz, galactoz. Sau đó phần lớn fructoz và hầu như tất cả galactoz được biến đổi thành glucoz để được chuyên chở trong máu tới các tế bào trong cơ thể.

Ở tế bào gan có các enzym để biến đổi galactoz và fructoz thành glucoz. Như vậy 95 phần trăm monosaccharit lưu hành trong máu là glucoz.

1.2.Nguồn gốc nội sinh

• Do hiện tượng tân tạo đường glucoz từ một số axít amin và glycerol của gluxít xẩy ra ở gan.
• Từ axít lactic theo chu trình Cori cho ra glucoz, glycogen xảy ra ở gan.
• Từ glycogen, do hiện tượng thủy phân glycogen cho ra glucoz.

Lượng đường trong máu (glucoz) tĩnh mạch ở người bình thường lúc đói là 90mg/dl.Sau khi ăn một bữa ăn có một lượng lớn carbohydrat, lượng đường trong máu tăng lên, nhưng nhỏ hơn 140mg/dl, trừ khi bị bệnh đái tháo đường.Glucoz trong máu có nồng độ cô định Glucoz cần cho sự sống của nhiều mô,nhất là não. Lượng đường trong máu được xác định bởi sự cân bằng giữa lượng đường glucoz vào trong máu và lượng glucoz ra khỏi máu để vào các mô, và bình thường được giữ hằng định. Sự điều hòa nồng độ glucoz trong máu do một số hormon đảm nhiệm.

2. Sự vận chuyển glucoz bào và sự phosphoryl hóa glocoz

2.1. Sự vận chuyển glucoz qua màng tế bào

Muốn khuếch tán qua các lỗ của màng tế bào thì trọng lượng phân tử tối đa của một chất là 100, nhiftig glucoz, galactoz, fructoz có trọng lượng phân tử là 180 thế mà vẫn đi qua màng tế bào khá tự do nhờ cơ chế khuếch tán được hỗ trợ (facilitated diffusion). Glucoz gắn với một chất protein chuyên chở ở màng tế bào, nhưng chỉ đi theo bậc thang nồng độ và không cần năng lượng.

Đặc biệt ở màng tế bào niêm mạc tiêu hóa và tế bào biểu mô ống thận glucoz được vận chuyển bằng cơ chế đồng vận chuyển natri – glucoz: sự vận chuyển chủ động natri vào tế bào biểu mô cung cấp năng lượng cho sự hấp thụ của glucoz vào tế bào, đi ngược với bậc thang nồng độ của glucoz.

Khi có insulin, lượng glucoz và các monosaccharit khác đi vào phần lớn các tế bào trong cơ thể tăng lên nhiều: lượng lớn insulin làm tốc độ chuyên chở glucoz, galac- toz, fructoz tăng gấp 10 lần hơn khi không có insulin.

Ngược lại nếu không có insulin thì lượng glucoz đi vào các tế bào trong cơ thể (trừ não) rất ít, không đủ cung ứng cho sự tạo năng lượng của tế bào.

2.2. Sự phosphoryl hóa glucoz

Khi vào tế bào, glucoz lập tức bị phos- phoryl hóa thành glucoz 6 phosphat theo phản ứng sau:

Phản ứng này chỉ có một chiều, trừ tế bào gan, tế bào biểu mô ống thận và tế bào niêm mạc ruột có chứa enzym glucoz phosphataz xúc tác phản ứng trên theo chiều ngược lại.

Glucoz được giữ trong tế bào dưới dạng glucoz 6 phosphat ở phần lớn các tế bào trong cơ thể.

Sau khi vào tế bào glucoz có thể được sử dụng để cho ra năng lượng, hoặc được dự trữ dưới dạng glycogen ở gan và cơ, hay là dạng lipít ở tế bào gan và tế bào mỡ.

3.Sự sử dụng glucoz để cho ra năng lượng

3.1.Bằng quá trình đường phân (glyco- lytic) theo con đường hexoz diphosphat: xảy ra nhiều ở cơ.

3.1.1.Giai đoạn 1

Xảy ra trong bào tương nhằm mục đích biến đổi glucoz thành 2 phân tử axít pyruvic qua 10 bước sau đây của chu trình Embden Meyerhoff. Tóm lại:

Glucoz + 2 ADP + 2P043- –> 2 Pyruvic axít + 2 ATP + 4H

3.1.2.Giai đoạn 2

3.1.2.1.Trong điều kiện hiếu khí:

có đầy đủ oxy thì hai phân tử axít pyruvic được biến đổi thành 2 phân tử Acetylcoenzym A (Acetyl.CoA) theo phản ứng sau:

Các electron được vận chuyển tiếp bởi một loạt các chất chuyển vận electron hợp thành chuỗi hô hấp tế bào nằm trên màng ngăn (màng trong) của ty thể gồm cố: flavoprotein (FAD), vài protein có chứa sulfit sắt (FeS), ubiquinon (Q), các cytochrom B, Cj, c, A và Ay cuối cùng chuyển hai electron cho nguyên tử oxygen biến nguyên tử oxygen thành ion O2-. Sau đó có sự thành lập H20 theo phản ứng sau: 2 H+ + O2- –> H20.

Khi hai electron được vận chuyển dọc theo chuỗi các chất chuyển vận electron, sẽ có một năng lượng lớn được giải phóng, năng lượng này được sử dụng để bơm các lon H+ từ trong màng trong của ty thể ra phần chính giữa màng ngoài và màng trong của ty thể, điều này tạo ra một nồng độ cao của ion H+ trong phần này và điện thế âm cao ở bào tương phía trong màng của ty thể.

Sự thành lập ATP: có một enzym tên gọi là ATP synthetaz là một protein nằm xuyên qua màng trong của ty thể. Các ion H+ di chuyển theo bậc thang nồng độ và điện thế từ phần giữa của hai màng trong và ngoài của ty thể vào bào tương trong màng trong của ty thể xuyên qua cấu tạo của phân tử ATP synthetaz, năng lượng của dòng di chuyển được ATPase sử dụng để biến đổi ADP thành ATP là một phân tử giàu năng lượng.

ATP di chuyển qua màng trong ty thể để ra ngoài thèo cơ chế khuếch tán được hỗ trợ và sau đó khuếch tán qua màng ngoài ty thể (có tính thấm rất cao) để vào bào tương. ADP được vận chuyển theo cùng một cách như ATP từ ngoài tế bào chất vào phần trong của màng trong ty thể.

Cứ mỗi hai electron đi hết chuỗi thì có 3 phân tử ATP được tổng hợp theo hình vẽ sau đây (khi CoEnzym là NAD+).

Riêng 4 nguyên tử hydrogen được tách ra bởi enzym có Coenzym là FAD thì vào chuỗi chỉ cho 2 phân tử ATP.

Tóm lại, trong điều kiện hiếu khí thì ta được:

2 ATP ở giai đoạn 1+2 ATP ở giai đoạn Acetyl CoA vào chu trình Krebs +

Khi oxít hóa hoàn toàn 1 gram phân tử glucoz, năng lượng được giải phóng là 686.000calories, thì có 12.000 X 38 ATP = 456.000calories được dự trữ dưới dạng ATP (66%), phần còn lại ở dạng nhiệt năng (34%) thải ra ngoài cơ thể.

3.1.2.2.Trong điều kiện yếm khí

Nếu cơ thể thiếu oxy thì giai đoạn 1 vẫn xảy ra và cho ra khoảng 56.000 calories, calories được dự trữ dưới dạng 2 ATP, phần còn lại dưới dạng nhiệt năng, tuy nhiên năng lượng của giai đoạn 1 cần cho việc cứu sinh mạng trong vài phút.

Khi số lượng axít pyruvic và nguyên tử hydrogen dưới dạng kết hợp với NAD+ tăng lên trong bào tương thì phản ứng sau đây xảy ra để thành lập axít lactic.

Axit lactic khuếch tán ra khỏi tế bào vào dịch ngoại bào. Phản ứng tạo axít lactic giúp cho giai đoạn 1 có thể tiến hành tiếp trong vài phút, khi thiếu oxygen để cung cấp ATP cần chọ cơ thể. Nếu không có sự thành lập axít lactic, thì sự ứ lại của axít pyruvic và nguyên tử hydrogen sẽ làm các phản ứng của giai đoạn 1 ngừng lại sau vài giây.

Khi cơ thể đang thiếu oxy được tiếp tế oxy thì phản ứng theo chiều ngược lại xảy ra: axít lactic —> axít pyruvic + NADH + H+. Phần lớn axít pyruvic và NADH + H+ được oxyt hóa lập tức để cho ra lượng lớn ATP, lượng ATP dư thừa sẽ làm ba phần tư lượng axít pyruvic thừa ra biến đổi trở lại thành glucoz (phần lớn xảy ra ở gan).

Tế bào cơ tim có khả năng biến đổi axít lactic thành axít pyruvic và sử dụng cho ra năng lượng, điều này xảy ra khi cơ thể lao động vận cơ nhiều quá, làm sinh ra nhiều axít lactic trong máu.

3.2.Quá trình thoái hóa glucoz theo con đường pentoz – phosphat (hay đường phosphogluconat)

3.1.1.30% glucoz được thoái hóa theo đường này ở gan, và có thể nhiều hơn nữa ở mô mỡ, tuyến vú đang tạo sữa, vỏ thượng thận.

Ta có chu trình Pentoz

Tóm lại: Glucoz + 12 NADP+ 6H20 -> 6H20 + 12H + 12 NADPH Trong chu trình Pentoz, cứ 6 phân tử glu- COZ tham dự vào chu trình này thì một phân tử bị oxy hóa hoàn toàn cho ra C02 và hy- drogen, và hydrogen sau đó sẽ được oxít hóa để cho ra nước và thành lập ATP. Còn 5 phân tử glucoz được tái sinh từ các đường có 3C, 4C, 5C, 7C theo đường ngược lại của chu trình Pentoz.

Sự oxít hóa hoàn toàn 1 phân tử glucoz trong trường hợp này tạo ra 12 NADPH và 12H và 6C02.

3.2.2.Ý nghĩa của chu trình pentoz

• NADPH có thể được sử dụng để tổng hợp axít béo từ gluxít, tổng hợp steroít. Khi tế bào không hoạt động thì ATP không được sử dụng; lượng ATP nhiều ở tế bào sẽ làm ức chế quá trình đường phân theo con đường hexoz diphosphat bằng cách ức chế men phosphofructokinaz. Tuy nhiên chu trình pentoz vẫn tiếp tục hoạt động để thoái hóa các glucoz dư và sinh ra nhiều NADPH dùng để biến đổi gốc acetyl thành axít béo có chuỗi c dài.
• Đây cũng là con đường cung cấp nguyên liệu pentoz cho việc tổng hợp nucle- otit và axít nucleic.

4.Sự sử dụng glucoz để tổng hợp gly-cogen và hiện tượng thủy phân gly-cogen dự trực (glycogenolysis)

4.1.Tổng hợp glycogen từ glucoz

Gan và cơ có khả năng dự trữ glycogen, nhưng ở người gan là cơ quan mà tỉ lệ glyco-gen so với trọng lượng gan là cao nhất: 5-8 phần trăm, sau đó đến cơ, tỉ lệ này là từ 1 – 3 phần trăm.

Ở gan, khi dư đường, glucoz được tổng hợp thành glycogen trước, sau đó khi còn dư nữa mới được tổng hợp thành lipít.

Phân tử glycogen có nhiều trọng lượng phân tử khác nhau, trung bình là 5.000.000 hoặc lớn hơn, phần lớn glycogen kết tụ lại thành những hạt rắn, điều này giúp cho gan tích trữ lượng lớn đường trong tế bào mà không thay đổi áp suất thẩm thấu của dịch nội bấo.

Các phản ứng tổng hợp glycogen được mô tả bằng hình 32.7.

Bất cứ monosaccharit nào có thể biến thành glucoz đều có thể tham gia tổng hợp glycogen.

Các chất khác như axít lactic, glycerol, axít pyruvic và một vài axít amin đã được khử gốc amin (NH2) biến đổi thành glucoz hoặc những chất liên quan mật thiết tới glucoz đều có thể tổng hợp thành glycogen.

4.2. Ảnh hưởng của glycogen trên chức năng gan

• Khi glycogen trong gan cao, tốc độ khử amin của các axít amin giảm xuống và các axít amin được sử dụng vào việc khác. Sự thoái hóa protein cũng giảm nếu cho glucoz vào, như vậy để dành được protein.

• Sự tạo thành thể ceton cũng giảm khi lượng glycogen trong gan cao, để dành được mỡ.
• Các phản ứng gắn acetyl và glucuronit để thải các chất, khả năng chông các chất độc và chống các yếu tố bệnh lý của gan cũng tăng, nếu lượng glycogen trong gan cao.

Điều này cần biết để duy trì lượng đường cho vào cơ thể cao khi điều trị bệnh gan.

4.3.Kho dự trữ đường của cơ thể

Ở người đàn ông nặng 70kg: tổng lượng dự trữ của đường là 1.900 kilocalories, 350gram glycogen ở cơ,85gram glycogen ở gan, 20gram glucoz ở dịch ngoại bào.

Tổng lượng dự trữ dưới dạng mỡ là 140.000kilocalo, và phần còn lại là protein.

4.4.Sự thủy phân glycogen dự trữ thành glucoz

Muốn thủy phân glycogen cần có phos- phorylaz dạng hoạt động: phosphorylaz a chỉ cắt liên kết oc-1,4 glucosit của chuỗi thẳng glycogen, còn enzym khác cắt liên kết cc-1,6 glucosit của phần nhánh của glycogen.

Men phosphorylaz được hoạt hóa bởi các hormon chủ yếu là epinephrin và glucagon theo cơ chế sau.

Epinephrin tác dụng trên cả tế bào gan và cơ.

Glucagon chỉ tác dụng trên tế bào gan.Ngoài ra các catecholamin còn có thể gắn với thụ thể a adrenergic ở gan, sau đó hoạt hóa men phosphorylaz nhờ Ca2+ ở nội bào theo một cơ chế khác hẵn với cơ chế tạo cy- clic AMP. Một lượng lớn Vasopressin và An- giotensin II có thể làm thủy phân glycogen theo cơ chế này.

Ta có phản ứng thủy phân glycogen xảy ra như sau:

Gan, biểu mô ống thận, niêm mạc ruột có men glucoz 6 phosphataz nên có thể biến đổi glucoz 6 phosphat thành glucoz đi ra ngoài tế bào vào máu, để làm tăng glucoz trong máu.

Ở các mô khác như cơ, thì glucoz 6 phos- phat được chuyển hóa theo chu trình Emb- den Meyerhoff và chu trình pentoz.

5.Sự sử dụng glucoz để tổng hợp mỡ

Nếu cơ thể có dư đường thì được ưu tiên dự trữ dưới dạng glycogen, khi glycogen ở gan và cơ đã bão hòa thì glucoz còn dư nữa sẽ được biến đổi thành lipít ở gan và mô mỡ, sau đó được dự trữ ở mô mỡ dưới dạng tri- glycerit.

Phân phối glucoz ăn vào:

• 5 phần trăm lập tức biến thành glyco- gen ở gan.
• 30-40 phần trăm thành mỡ ở mô mỡ
• 55 phần trăm được chuyển hóa ở cơ và các mô khác.

6.Hiện tượng tân tạo đường từ pro- tein và lipít

Khi dự trữ đường trong cơ thể giầm dưới mức bình thường và giảm lượng đường trong máu thì có hiện tượng tân tạo đường tức là hiện tượng tổng hợp ra glucoz từ các axít amin và glycerol của lipít.

Vào khoảng 60 phần trăm axít amin trong cơ thể được biến đổi dễ dàng thành chất đường, 40 phần trăm axít amin còn lại có cấu trúc hóa học khó được biến đổi hơn. Mỗi axít amin được biến đổi thành glucoz theo một cách hơi khác nhau

Thí dụ: Alanin được khử amin thành axít pyruvic, axít pyruvic sau đó được biến thành glucoz nhờ đi ngược lại các phản ứng trong chu trình Embden Meyerhoff.

Một vài axít amin biến thành các đường khác nhau chứa 3,4, 5 hay 7 nguyên tử car- bon, các đường này sẽ vào chu trình pentoz để cuối cùng cho ra glucoz. Dihyxroxy aceton phosphat vào chu trình Embden Meyerhoff đi ngược lại để cho glucoz.

6.1.Ảnh hưởng của ACTH và glucocorti- coít trên hiện tượng tân tạo đường

Khi lượng đường cần cho cơ thể bị giảm dưới mức bình thường, thì tuyến yên sẽ tăng tiết Corticotropin (ACTH) kích thích tuyến thượng thận tiết ra glucocorticoít, đặc biệt là cortisol. Cortisol huy động protein trong tất cả các tế bào trừ gan, thành axít amin trong máu. Một số lớn axít amin lập tức được tách nhóm amin ở gan và sãn sàng được biến đổi thành glucoz.

6.2.Ảnh hưởng của thyroxin

Do tuyến giáp tiết ra, làm tăng tốc độ tân tạo đường bằng cách huy động protein từ các tế bào để cho axít amin, và có thể huy động mỡ từ mô mỡ dự trữ để tạo glucoz.