1. 5/26/2018
1
Chương 1
CHUYÊN HÓA
GLUCID
Nội dung
Đại cương
❖Thoải hóa glucose
❖Tổng hợp
❖Chuyển hóa cảc monosaccarid khảc
❖Sự chuyển hóa glucose ở một số trạng thải
❖Liên quan chuyển hóa của glucose
❖Vận chuyển glucose qua màng tế bào ❖Điều
hòa chuyển hóa glucose và glycogen ❖Rối
loạn chuyển hóa glucid
2. 5/26/2018
2
1. ĐẠI CƯƠNG
Chuyển hóa glucid
❖là một trong những quá trình chuyển hóa quan
trọng’ trong cơ thể sống
■ cung cấp năng lượng
■ cung cấp nhiều sản phẩm chuyển hóa trung gian
quan trọng
❖liên quan chặt chẽ với các quá trình chuyển hóa
lipid, acid amin và acid nucleic
❖trong cơ thể người và động vật cao cấp, glucid
tồn tại ở 3 dạng:
■ dạng dự trữ là glycogen (ở gan và cơ)
■ dạng vận chuyển là glucose tự do trong máu và các
dịch của cơ thể
■ dạng tham gia cấu tạo trong tổ chức cơ thể
3. 5/26/2018
3
Nguồn glucose của cơ thể
❖ngoại sinh: (từ thức ăn)
■ Tinh bột (hạt ngũ cốc, củ)
■ Glycogen(các tổ chức và cơ động vật)
■ Cellulose (rau và quả)
■ Disaccarid (saccarose-mía đường; lactose-
đường sữa; maltose-mạch nha)
■ Monosaccarid (glucose-nho; fructose-trái cây;
mannose; ribose)
I Nguồn glucose của cơ thể
❖Ngoại sinh
■ Sự tiêu hóa và hấp thu
glucid: quá trình thủy
phân các polysaccaride
và disaccaride
monosaccaride (nhờ
enzyme ở đường tiêu
hóa)
Dextrin + nH2 o -------------- > n D-glucose
dextrũiase
Maltose+H2O —-—> 2D-glucose maltose
Lactose + H2 o ----------> D-galactose + D-glucose
lactase
Sucrose + H2O ----------ỉ- D-fructose + D-glucose
4. 5/26/2018
4
Nguồn glucose của cơ thể
❖ Ngoại sinh
■ Hấp thu glucid: Tất cả monosaccaride đều
được hấp thụ hoàn toàn ở ruột non
Galactose Glucose Fructose Mannose Xylose Arabinose
110 100 43 19 15 9
5. 5/26/2018
5
Nguồn glucose của cơ thể
❖Ngoại sinh
■ Cơ chế hấp thu
• Glucose và galactose
được hấp thụ theo cơ
chế vận chuyển tích
cực phụ thuộc Na+
• Fructose được h hấp
thụ theo cơ chế
khuếch tán dễ dàng
(Facilitated diffusion)
• Pentose được hấp thụ
theo cơ chế khuếch
tán đơn giản (simple
diffusion)
Brush Basolateral
border membrane
Fructose— GLUTS—*- Fructose— ? —
Koeppen s Stanton; Bane and levy Physiology,
&th Edition.
Copyright a 2008 Dy Mosby, an imprint of
Elsevier, UK. All ngtiu raavM
6. 5/26/2018
6
Nguồn glucose của cơ thể
< nội sinh
■ glycogencủa gan
■ nguồn carbohydrate nhỏ là galactose, mannose
và pentose có khả năng chuyển thành glucose
■ thành phần không phải carbohydrate có khả
năng tạo glucose:
• acid amine
• lipid, các acid béo (phần glycerol)
7. 5/26/2018
7
2. THOÁI HÓA GLUCOSE
Thoái hóa glucose
❖Glucose đi vào con đường thoái hóa khi nó ở
dạng glucose-6-phosphate
❖Từ glucose-6-phosphate đi theo các con
đường thoái hóa:
■ Con đường đường phân (glycolysis)
■ Con đường hexose monophosphate (chu trình
pentose phosphate)
■ Con đường Uronic acid
8. 5/26/2018
8
HC=O
HC-OH
HO-CH
HC-OH
HỘ-OH
Hexokinase,
glucokinase ị Phosphohexose
ATP ADP
HC-O isomerase CH2OH
G-n
HO-CH
HỎ-OH
HỘ-OH
CH2o(p
Phosphofructokinase I CHpOff 0=0
HO-ỘH HC-OH HC-OH
CH2O(?
I Aldolase^
9=0
CH2OH
Dihydroxyacetone ■Ị
phosphate __________
I Triose
phosphate '
isomerase
Glucose 6-phosphate
o
phospho-
iructokinase-1
I JL
II triose phosphate
II isomerase
Con đường đường phân (Glycolysis)
Glycogen
Glucose-1 -phosphate
ATP ADP
HO-GH
HỌ-OH
HỘ-OH
Glucose-6-phosphate Fructose-6-phosphate Fructose 1,6-bisphosphate
H3PO4
(a) Preparatory phase
first priming reaction
Fructose 6-phosphate
ATP
second priming reaction
aldolase
Glyceraldehyde 3-phosphate
Glyceraldehyde- 3-
phosphate
dehydrogenase
Phosphorylation of glucose and its
conversion to glyceraldehyde 3-
phosphate
Glucose 6-
phosphatase
cleavage of 6-carbon sugar
phosphate to two 3-carbon sugar
phosphates
CH2OHM
H0-OI~I
HC=O
Glyceraldehyde- 3-
phosphate
o
phosphohexose
isomerase
Di hydroxyacetone phosphate
V H3PO4
Fructose
bisphosphatase
10. 5/26/2018
10
Con đường đường phân (Glycolysis)
< (3) Phosphoryl hóa
CH
=-°H
ATP ADP
Q|—I phosphof ructokinase-1
(PFK-1)
Fructose 6-phosphate
OH H
H HO
H L/
OH H
12. 5/26/2018
12
Con đường đường phân (Glycolysis)
< (4) Phân đôi
Fructose 1,6-bisphosphate
(1) CH2OPO^“
(2) C=O +
1.. .
(3) CH2OH
Dihydroxyacetone
phosphate
AG'°= 23.8 kJ/mol ______ 2_
Con đường đường phân (Glycolysis)
< (5) Isomer hóa
ru nu °%/H
CH2OH C
c=o triose phosphate HCOH
I isomerase I
CH2OPO|" CH2OPO^“
Dihydroxyacetone Glyceraldehyde
phosphate 3-phosphate
AG'° = 7.5 kJ/moi
o, H
V
(4) C
ĩ
(5) CHOH
(6) CH2O
PO|“
Glyceraldehyde
3-phosphate
13. 5/26/2018
13
Con đường đường phân (Glycolysis)
< (6) Oxy hóa và phosphoryl hóa
HCOH + HO—P—O’ I . ' _2-
i-
CH2OPO3 0"
Glyceraldehyde
3-phosphate
o
ĩ
O. p—P—0~
HCOH
r' ^2-
CH2OPO|
1,3-Bisphosphoglycerate
Inorganic
phosphate
NAD+
NADH 4- H +
glyceraldehyde
3-phosphate
dehydrogenase
AG'° = 6.3 kJ/mol
15. 5/26/2018
15
Con đường đường phân (Glycolysis)
< (8) Isomer hóa
ĩ Mg2+
HC—OH
phosphoglycerate
mutase
7—
HC—0—PO^
CH2—0—pof- CH2—OH
3-Phosphoglycerate 2-Phosphoglycerate
AG'° = 4.4 kJ/mol
FCon đường đường phân (Glycolysis)
< (9) Dehydrat hóa
o. p~ Q. p_
HnO
c 2 c
H—Ọ—OPO^- . C—OPO|“
enolase II
HO—CH2 CH2
2-Phosphoglycerate Phosphoenolpyruvate
AG'° = 7.5 kJ/mol
16. 5/26/2018
16
hy poxic or
anaerobic
conditions
4CO2 + 4H2O
gly colysis (10
successive
reactions)
hy poxic or
anaerobic
conditions
2 Ethanol + 2CO
aerobic
conditions
2 Lactate
2 Acety l-CoA
Animal,plant, and
many microbial
cellsunder aerobic
conditions
19. 5/26/2018
19
Con đường đường phân (Glycolysis)
❖ Năng lượng tạo ra
Pathway
Pi l/nrJ/Q i Q
Source
9 ATP
ATP
9
Glycolysis 2 nlr
2 NADH
2
6
Oxydative decarboxylation 2 NADH 6
Krebs Cycle 6 NADH 18
2 FADH2 4
Total
2 ATP 2
38
21. 5/26/2018
21
H — C —o •<------------------Glucose
I
H —c —OH CH2-O-(P)
Glyceraldehyde 3-phosphate
Con đường hexose monophosphate
(Pentose phosphate)
❖Con đường oxi hóa glucose thay thế
❖Xảy ra trong tế bào chất
❖Gồm 2 phase: oxi hóa và không oxi hóa
❖Tạo NADPH cung cấp tổng hợp acid béo
❖Tạo pentose phosphate cho tổng hợp
nucleotide ^ DNA vàARN
NAD’
NADH + H1
Glyceraldehyde 3-phosphate
dehydrogenase
3-Phosphoglycerate
L
-----------------Pyruvate
26. 5/26/2018
26
Con đường hexose monophosphate
(Pentose phosphate)
Nonoxidative Oxidative
phase phase
Nucleotides, coenzy mes,
DNA, RNA
Con đường hexose monophosphate
_________(Pentose phosphate)
Phase oxy hóa
OH
HỌOH
HOỘH
HC -------------
CH2OPO|”
NADP
ĩ ---- ~------
0=0
ĩ ,,
HỘOH
, I, , o
HOCH
wrnH 6-Phospho-
|U
glucono-ổ-lactone
H
I -----------------
CH2OPOi“
HỌOH
Glucose 6-
phosphate
glucose 6-phosphate
dehydrogenase
Mg2
*
NADPH + H
1 f
Ribose 5-phosphate
27. 5/26/2018
27
Con đường hexose monophosphate
_________(Pentose phosphate)
Phase oxy hóa
1 HỌOH ' I.. HOCH
6-Phospho-
H
C
HC c
6-phosphogJuconate
dehydrogenase
gluconate :OH
:OH
:H2OPO|_
- NADP +
Mg2
*
NADPH + H +
c
<
H
C
co2
:H2OH
:=o
:OH D-Ribulose
HỌDH
5-phosphate
CH2OPOi~
28. 5/26/2018
28
Con đường hexose monophosphate
_________(Pentose phosphate)
❖Phase oxy hóa
c
c
HC
HC
c
phosphopentose
isomerase
:H2OH
:=o
:OH
:OH
:H2opoj_
D-Ribulose 5-
phosphate
CHO r
HCOH
F
HCOH
JL
HCOH
CH2OPO|“
D-Ribose 5-
phosphate
Con đường hexose monophosphate
_________(Pentose phosphate)
Pha không oxy hóa
CH2OH
1
CH2OH
C=O c=0
H—c—OH
*
: HO—c—H
ribulose
H—c—OH 5-phosphate H —c—OH
epimerase
CH2OPO|~ CH2OPOj"
Ribuiose Xylulose 5-phosphate
5-phosphate
29. 5/26/2018
29
Con đường hexose monophosphate (Pentose phosphate)
* Pha k;hông oxy hóa
CH2OH
1
Y
CH2OH
C=O
1
HO—c—H
1
1
C=O
1
HO—c—H
H—c —OH
1
H-C-OH Tpp V
H—c—OH 1
H—c—OH
1
H—c—OH
+ I 1 '--------- —----------
H—c—OH transketolase
+
H—c—OH
1
H—c—OH
CH2OPOj CH2OPO|" CH2OPOj- CH2OPOj-
Xylulose Ribose Glyceraldehyde Sedoheptulose
5-phosphate 5-phosphate 3-phosphate 7-phosphate
Con đường hexose monophosphate
________ (Pentose phosphate)
Pha không oxy hóa
CH2OH 1 z
c=o CH2OH
1 L
HO—C—H c=0
1 0, ,H
1
1 1
H—c—OH
c HO—c—H
1 Ch H 1 1
1
/ 1 1
H —c—OH
c H—c—OH H—c—OH
1 +
-----------------------
=- 1 +
H —c—OH
1
H—c—OH
1
transaldolase H —c—OH
1
H—c—OH
1
CH2OPO5 1
,„„2
—
CHJOPO^
CH2OPO^
J,
CH2OPO^
Sedoheptulose Glyceraldehyde Erythrose Fructose
7-phosphate 3*phosphate 4-phosphate 6-phosphate
30. 5/26/2018
30
Con đường hexose monophosphate
_____(Pentose phosphate)
CHjOH
1 c=o
c=o 1
HO—c—H
vz
c
I °V/H
H—C—OH TPP
1
HO—C—H
1
H—c—OH
1 H—c—OH + 1 ««—--——-------
|_|—Q—OH transketolase |-Ị—c—QH
+
H—c—OH
CH2OPO|~ CH2OPO|* CH2opoi" CH2OPO|’
Xylulose Erythrose Glyceraldehyde Fructose
5-phosphate 4-phosphate 3-phosphate 6-phosphate
Con đường hexose monophosphate
(Pentose phosphate)
oxidative reactions of
pentose phosphate pathway
Xylulose
5-phosphate
Glyceraldehyde Erythrose Fructose
3-phosphate 4-phosphate 6-phosphate
' f ructose 1.6"
jZ bisphosphatase
SL aldolase
/transketolase^X,, f rjose phosphate
Xylulose isomerase
5-phosphate Glyceraldehyde
3-phosphate
31. 5/26/2018
31
OXIDATIVE
PHASE
3 Glucose
.... silk
6 NADPH mr
3 Ribulose-
5-phosphate
MĨĨ
Ribose-5-
phosphate
Nucleotides 3 f iv e-carbon
3 co2
Stage 1: G6P oxidized to
Ribu(ose-5-P + CO2, with
production of NADPH
Stage 2: Ribulose-5-P
conv erted to ribose-5-P
and other 5C sugars
Stage 3: 3 5C sugars
conv erted to 2 6C
sugars + 1 3C sugar
NONOXIDATIVE
PHASE
2 six-carbon
sugars
1 three-carbon
sugar
Stage 4: Production of
G6P f rom 3C and6C
sugars and repeat of
cy cle
32. 5/26/2018
32
■> Glutathione reduction
Glucose 6-
phosphate
r Fatty acid synthesis
Other reactions, such
as detoxification
Ribulose
5-phosphate
Fructose
6-phosphate
Non-I
ị
Glyceraldehyde
3-phosphate
Xylulose
5-phosphate
Ribose I 5-
phosphate
Nucleotide
biosynthesis
Pyruvate
Glycolysis The pentose phosphatepathway
33. 5/26/2018
33
Con đường uronic acid
Con đường oxy hóa glucose, xảy ra ở gan
Không tạo ra năng lượng
Chức năng chính là tạo ra D-glucuronic acid
để khử độc
35. 5/26/2018
35
Thoái hóa glycogen (glycogenolysis)
< (1) phosphorylase thủy phân liên kết a-1,4
hoái hóa glycogen
(2) các PƯ cắt nhánh và
cắt liên kết a-1,6
■ Glucose được tạo ra từ
glycogen
glycogen
phosphorylase
• 90% glucose-1 -
phosphate
• 10% glucose
Glucose 1-phosphate
molecules
transferase
activity of
debranching
enzyme
glucosidase
activity of
debranching
enzyme
Unbranched (Q1—»4)
poly mer;
substrate f or f urther
phosphory lase action
Nonreducing end
Nonreducing end
Glucose 1-phosphate Glycogen shortened
by one residue (glucose)n-i
Gly cogen
(cd—>6)
linkage
Nonreducing
ends
36. 5/26/2018
36
Phosphoglucomutase
❖(4) Glucose-6-phosphatase chuyển glucose- 6-
phosphat thành glucose
Debranching enzyme:
6)-glucosidase
(b) The glycogen chain following
transferase activity by the
debranching enzyme. The three
remaining glucose residues with
a(1—*4) linkage have been
transferred to a nearby
nonreducing end.
(c) The glycogen chain following a(1
— 6)-glucosidase activity by the
debranching enzyme, which has
removed the last remaining
glucose residue of the branch?
Phosphorylase will cleave offall
but four glucose units of the
newly elongated branch,
beginning the debranching
process again.The new cleavage
points are indicated by wedges.
________________
Thoái hóa glycogen
(3) phosphoglucomutase chuyển glucose-1-
phosphat thành glucose-6-phosphat
Glycogen chain after action of
phosphorylase
(a) A glycogen chain following activity
by phosphorylase, 6' which cleaves
off glucose residues to within four
residues of the branch point.
Debranching
enzyme:
transferase
Glycogen chain ready for continued
action of phosphorylase
38. 5/26/2018
38
FIGURE 12.9
Sy nthesis anduse of glucose in thehumanbody. Liver and kidney cortex are
the primary gluconeogenic tissues. Brain, skeletal muscle, kidney medulla,
ery throcytes, and testes useglucose as their sole or primary energy source,
but they lack the enzymatic machinery to synthesize it.
40. 5/26/2018
40
Tổng hợp glycogen
Hình thành glycogen từ glucose
< Xảy ra ở gan và cơ
FIGURE 15-26 Glycogen granules in a hepatocyte. Glycogen granulesappear aselectron-dense
particles, often in aggregatesor rosettes associated with tubulesof the smooth endoplasmic reticulum. Five
mitochondriaare also evident inthismicrograph.
[Source: BCC MicroimaainE.Reproduced withpermission.!
41. 5/26/2018
41
Tổng hợp glycogen
TABLE 18-1 Storage of Carbohydrate in a 70-kg Human
Being
Percentage of
Tissue Weight Tissue
Weight Body Content(g)
Liver glycogen 5.0 1.8 kg 90
Muscle glycogen 0.7 35 kg 245
Extracellular glucose 0.1 10L 10
/A
42. 5/26/2018
42
Tổng hợp glycogen
(1) Glucose được phosphoryl hóa bởi
Glucokinase (hay hexokinase)
I Glucokinase I
I Hexokinase
Vlg**
ATP ADP
❖(2) Glucose-6-phosphate ^ glucose-1-
phosphate bởi phosphoglucomutase
Glucose Glucose-6-P
Giucose-6-P
Phosphogluco-
mutase
Mg-”"
Glucose-1-P
43. 5/26/2018
43
Tống hợp glycogen
(3) Glucose-1-P phản ứng với uridine triphosphate (UTP)
hình thành uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) bởi
UDP-Glc pyrophosphorylase
H OH 0 0
Tống hợp glycogen
(4) Glycogen synthase xúc tác hình thành liên kết glycosid
giữa C1 glucose của UDP-Glc với C4 của nhóm glucose cuối
cùng của glycogen primer (Glycogenin)
44. 5/26/2018
44
Tổng hợp glycogen
❖(5) Khi chuỗi có độ dài khoảng 11 nhóm glucose,
enzyme phân nhánh (Amylo-1,4^1,6- transglucosidase)
hoạt động và chuyển một đoạn khoảng 6 nhóm glucose
để hình thành liên kết 1^6 để tạo nhánh
47. 5/26/2018
47
5. SỰ CHUYÊN HÓA GLUCOSE
Ở
MỘT SỐ TRẠNG THÁI
I Phosphorylase I
Galactose- galactosemia 1-
phosphate
Galactose- 1-phosphate
uridyl transferase
■■ NAD+
I Uridine diphosphogalactose
4-epimerase
Glucose- 6-
phosphatase
Glucose-
1-phosphate
B
Glucose-6-phosphate Glucose-1-phosphate Glucose
FIGURE 20“6 Pathway of conversion of (A) galactose to glucose in the liver and (B) glucose to lactose in the
lactating mammary gland.
UDPGIc
pyrophosphorylase PPÌ Lactose
synthase
diphospnogalactose 4-
epimerase
51. 5/26/2018
51
F Vận chuyển glucose qua màng tế bào
Tác nhân
vận chuyển
Phân bố
GLUT1 Hồng cầu, não
GLUT2 Gan, ruột, tụy
GLUT3 Tế bào thần kinh, bào thai
GLUT4 Cơ xương, cơ tim, mô mỡ
GLUT5 Màng ruột, tinh dịch, cơ xương, mô mỡ
■^95
52. 5/26/2018
52
Insulin c
Insulin receptor
Glucose
transporter
When insulin level drops, glucose
transporters are removed from
the plasma membrane by
endocytosis, forming small
vesicles.
When insulin interacts with its receptor, vesicles move to
the surface and fuse with the plasma membrane,
increasing the number ofglucose transporters in the
plasma membrane.
Q The smaller vesicles fuse
with a larger endosome.
56. 5/26/2018
56
Bệnh tiểu đường tụy
❖Type 1 và Type 2
❖Đặc điểm
■ Nồng độ glucose trong máu tăng
■ Tăng thể keton và acid béo tự do trong máu
■ Mất muối
■ Tăng lượng nước tiểu, tăng ure
■ Mô và tế bào đói năng lượng
58. 5/26/2018
58
Bệnh tiêu đường tụy
Type 1: là type trẻ em
(vì xảy ra ở trẻ em) và
người nhỏ tuổi
■ Tế bào p đảo
Langerhans tụy không
có khả năng tiết insulin
■ do hệ thống miễn dịch
của cơ thê tự tạo kháng
thê tấn công tế bào p
■ Điều trị: bổ sung insulin
❖Type 2: xảy ra ở người
lớn tuổi và đặc biệt có
thê trạng mập
■ Insulin được tiết ra
nhưng không duy trì
được nồng độ glucose ở
mức bình thường
■ do tế bào đích không
đáp ứng với insulin
■ Điều trị: điều chỉnh chế
độ ăn thích hợp và dùng
dược phẩm kích thích
tăng tiết insulin
59. 5/26/2018
59
Galactose
_ Blockin
Galactose- galactosemia
1-phosphate ■*—
Galactose-
1-phosphate
uridyl transferase
Glucose- 1-phosphate
* "
Glucose-1-phosphate
I Phosphoglucomutase I
Glucose-
6-phosphatase
Glucose-6-phosphate Glucose
I Bệnh galactose huyết bẩm sinh (Galactosemia)
Bệnh có tính di truyền
Do thiếu galactose-1-phosphate uridyl transferase
nên galactose không chuyển thành glucose ứ trong gan
gây suy gan có thể gây tử vong
Điều trị: cho trẻ ngưng sữa mẹ thay thế bằng sữa không
có lactose
I Galactokinase I
UDPGIc
UDPGal
Uridine
drphosphogalactose 4-
epimerase
Glycogen
I Phosphorylase I
60. 5/26/2018
60
I PHẦN SINH VIÊN TỰ HỌC
1. ĐƯỜNG PHÂN Ở CƠ - CHU TRÌNH CORI
2. ĐƯỜNG PHÂN Ở HỒNG CẦU (Chu trình 2,3
diphosphoglyerate)
3. TỔNG HỢP LACTOSE
4. CHUYÊN HÓA CÁC MONOSACCARID
KHÁC (Galactose, Mannose, Fructose)
THANK YOU!