chuyển hóa protein

1. CHUYỂN HOÁ PROTEIN

2. - Thoái hoá protein và nitơ của acid amin
- Thoái hoá bộ khung carbon của acid amin
- Tổng hợp acid amin
- Chuyển acid amin thành các sản phẩm chuyên
biệt
CHUYỂN HOÁ PROTEIN

3. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CHUYỂN HOÁ PROTID
Protein thức ăn
Acid amin
Protein cơ thể Các sản phẩm
chứa nitơ khác
Bộ khung carbon
NH4+
Urea
Bài tiết
Acetyl CoA Pyruvate, sản phẩm
trung gian chu trình
acid citric
ATP Glucose

4. THOÁI HOÁ PROTEIN

5. NHU CẦU PROTEIN CỦA CƠ THỂ
- Cơ thể cần 30 – 60 g/ngày (khoảng 1g/kg/ngày)
- Vai trò:
• Tổng hợp protein cấu trúc và chức năng: collagen,
myosin…
• Tổng hợp protein có hoạt tính sinh học: enzym,
hormon…
• Tổng hợp chất có hoạt tính sinh học: histamin,
serotonin…
• Cung cấp 12% tổng năng lượng cơ thể (ở động vật ăn
thịt 90%)
- Acid amin dư thừa (từ thức ăn) không được dự trữ

6. Suy dinh dưỡng năng lượng protein:
-Thể marasmus: suy kiệt tổng quát do thiếu cả năng lượng
và protein.
-Thể kwashiorkor: đặc trưng bằng phù, năng lượng nhập
vào đủ nhưng thiếu cả chất và lượng protein.
Thực tế thường gặp dạng trung gian của 2 thể này.

7. NGUỒN GỐC ACID AMIN TRONG CƠ THỂ
Acid amin ngoại sinh Acid amin nội sinh

8. TIÊU HOÁ VÀ HẤP THU PROTEIN
Tiêu hoá:
Proteinase (protease): là các peptidase thuỷ phân protein thành
peptid rồi thành acid amin tự do:
-Endopeptidase: cắt các liên kết peptid bên trong chuỗi: pepsin,
trypsin, chymotrypsin…, thường đặc hiệu cho acid amin
- Exopeptidase: cắt liên kết peptid ở đầu tận
• Aminopeptidase: đầu N tận
• Carboxypeptidase: đầu C tận
Hấp thu: Acid amin tự do
Niêm mạc ruột non
Tĩnh mạch cửa
Gan
Mô, tế bào

9. Tiêu hoá protein
Enzym tiêu hóa được tiết ra dưới dạng tiền enzym
(proenzym) không hoạt động. Khi được đưa vào ống
tiêu hoá, các tiền enzym sẽ được hoạt hóa thành
dạng hoạt động.

10. Tiêu hoá protein
Enzym có tính đặc hiệu, chỉ cắt những liên kết nhất
định
Trypsin: Cắt liên kết peptid trước Arg hay Lys.
Chymotrypsin : Cắt liên kết peptid sau Phe, Trp, Tyr.
Cắt chậm hơn sau Asn, His, Met hay Leu.
Elastase: Cắt LK peptid sau Ala, Gly, Ser, hoặc Val.
Tại đường tiêu hoá:
-Protein cầu (động vật) được thủy phân hoàn toàn.
- Protein sợi (collagen, keratin) được tiêu hóa một phần.
- Protein ngũ cốc được tiêu hóa không hoàn toàn (do lớp
cellulose).

11. VÒNG LUÂN CHUYỂN PROTEIN
Protein cơ thể
Thoái hoá
protein
Tái sử dụng để
tổng hợp protein
Acid amin
Thoái hoá
Ở người lớn, 1-2% tổng lượng protein cơ thể thoái hoá
mỗi ngày (chủ yếu từ cơ), tạo acid amin tự do:
- 75-80% được tái sử dụng để tổng hợp protein mới
- 20-25% tạo urea
Protein tế bào luôn được đổi mới. Quá trình thoái hoá
protein tế bào nhờ enzym catepsin A, B, C… trong
lysosom của tế bào

12. Cân bằng nitơ (nitrogen balance)
Ở người trưởng thành, khối protein ổn
định do lượng protein tổng hợp và protein
thoái hoá liên tục và cân bằng.

13. CÂN BẰNG NITƠ
Là sự khác biệt giữa tổng lượng nitơ nhập và tổng
lượng nitơ mất qua phân, nước tiểu và mồ hôi.
-Dương: nhập > xuất. VD: trẻ nhỏ đang phát triển, phụ
nữ có thai, người bệnh hồi phục.
-Âm: nhập < xuất. VD: người già, sau phẫu thuật, ung
thư tiến triển, ăn không đủ.
Người lớn bình thường: nhập = xuất

14. THOÁI HOÁ NITƠ CỦA ACIDAMIN

15. SẢN PHẨM CỦA THOÁI HOÁ NITƠ Ở
ĐỘNG VẬT
- ammonia
- acid uric
- urea
Ưu thế ammonia: cá xương (Teleostei) (thải nhờ trao đổi
liên tục với môi trường nước)
Ưu thế acid uric: chim (cần giữ nước, giữ trọng lượng
thấp)
Ưu thế urea: người (tan nhiều trong nước, không độc)

16. Acid α-amin Acid α-ceto
α-Cetoglutarate L-Glutamate
NH3 CO2
Dòng di chuyển của nitơ trong dị hoá acid amin
(Sinh tổng hợp urea)
Chuyển amin
Khử amin
oxi hoá
Chu trình urea
Urea

17. CHUYỂN AMIN
trans
↔aminase
(vitamin B6)
Pyruvate Glutamate Oxaloacetate
Mô động vật: 2 enzyme phổ biến nhất và hoạt động mạnh nhất là
glutamate oxaloacetate transaminase (GOT) và glutamate pyruvate
transaminase (GPT)
Alanine α-Cetoglutarate Aspartate
GPT GOT

18. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN
Pyridoxal phosphate đóng vai trò giữ gốc amin tạm thời cho cơ chất kế tiếp (acid ceto)
(vit B6)

19. GPT, GOT
GPT
GOT
GPT=glutamate pyruvate transaminase=ALT=alanine transaminase
GOT=glutamate oxaloacetate transaminase=AST=aspartate transaminase

20. GOT, GPT - Ứng dụng lâm sàng
Xác định hoạt độ transaminase SGOT (AST) và
SGPT (ALT) và chỉ số GOT/GPT (De Ritis) trong
các bệnh lý tim, gan hay cơ vân…
GOT và GPT là các enzym nội bào, bình thường
trong huyết thanh < 40 UI/l.
Xét nghiệm tránh vỡ hồng cầu.
Nhồi máu cơ tim: chủ yếu tăng GOT, chỉ số
GOT/GPT > 1, tăng gấp 2-25 lần, tăng sớm, cao
nhất từ 16-48 giờ.
Viêm gan siêu vi: tăng cả GPT và GOT; GPT
tăng nhiều GOT/GPT < 1, tăng gấp trăm lần,
sớm trước vàng da, tăng kéo dài, chuyển thành
mạn tính.

21. KHỬ AMIN OXY HOÁ
NAD(P)+
NAD(P)H,H+
L-Glutamate α-Cetoglutarat
L-glutamate
NH3
dehydrogenase
L-glutamate dehydrogenase: trung tâm của chuyển hoá nitơ, 75% nitơ của
protein ăn vào chuyển hoá theo con đường glutamate

22. Amino acid oxidase: mô gan, thận
H2O2 O2
1/2O2
H2O
NH3
Amino acid oxidase
Flavin Flavin+H2
Catalase
KHỬ AMIN OXY HOÁ
Acid α-amin
CH−NH2
[Acid α-imin]
C=NH
Acid α-ceto
C=O
H2O
Tách nhóm amin ra khỏi aa dưới dạnh NH3
Ở pH 7,3, duy nhất chỉ có L glutamate dehydrogenase (L.glu. DH) có CoE là
NAD+ có khả năng khử amin trực tiếp của L. Glutamate một cách dễ dàng.
Gồm 2 giai đoạn xảy ra ở ty thể * Giai đoạn 1: Khử hydro nhờ dehydrogenase (DH)
* Giai đoạn 2: Thủy phân tự phát

23. Khử amin oxy hoá
DH

24. CHUYỂN – KHỬ AMIN
Hầu hết các transaminase có cùng cơ chất và sản phẩm (glutamate
và cetoglutarate) với glutamine dehydrogenase →phối hợp giữa
phản ứng chuyển và khử amin để bài tiết nitơ cho từng acid amin.
Quá trình này cho thấy vai trò trung tâm của glutamate trong kiểm
soát chuyển hoá nitơ.

25. LIÊN QUAN GIỮA KHỬ AMIN VÀ CHUYỂN
AMIN :
-Các enzym khử amin oxyhóa của các acid amin hoạt
động yếu ở pH 7,3 ngọai trừ L glutamate dehydrogenase
(L.glu. DH) có CoE là NAD+ .
-Các enzym Transaminase của các acid amin lại phổ
biến và hoạt động mạnh đặc biệt Glutamate amin
Transferase.
- Nên hầu hết các aa được khử amin gián tiếp thông qua
hệ thống chuyển amin nhờ α CG làm chất trung gian.

26. Chuyển amin – Khử amin

27. Khử carboxyl tạo amin
Phổ biến ở vi sinh vật
Các amin khi hết tác dụng, sẽ bị
khử amin và oxy hoá:

28. Khử carboxyl tạo amin

29. Chuyên chở NH3
NH3:
➢ Nội sinh: Khử amin oxy hoá các acid amin
Thoái hoá base nitơ
➢ Ngoại sinh: vi khuẩn có enzym thuỷ phân protein trong
ruột (NH3/TM cứa > NH3/tuần hoàn 5-10 lần)
glutamine:
✓ Không độc, không mang điện tích, nên dễ vận chuyển
qua màng.
✓ Là chất vận chuyển NH4 chủ yếu/máu+
✓ Nguồn cung cấp nhóm amin cho tổng hợp acid amin

30. TỔNG HỢP glutamine
-Chuyên chở NH3 trong máu. NH3 tự do trong máu: 1-2 mg/l
-Là cơ chế khử độc NH3 chủ yếu của não (tạo urea không
đóng vai trò quan trọng). Nhưng nếu NH3 máu cao → không
đủ glutamate → não tổng hợp glutamate từ α-cetoglutarat
→ kiệt quệ các chất trung gian trong chu trình acid citric.
Glutamine
synthetase

31. VẬN CHUYỂN glutamine TRONG MÁU
NH3
NH tự do3
(1-2 mg/l)
Acid
glutamicNH3 NH3
Urea NH4Cl
Nước tiểu
Acid amin
MÔ
MÁU glutamine
(60-100 mg/l)
GAN THẬN

32. Tại gan và thận
❖Tại gan, NH + phóng thích từ glutamin sẽ được tổng hợp thành urea và đào4
thải ra nước tiểu.
❖Tại thận, thuỷ phân glutamine cho NH + tạo muối amon và đào thải theo nước
tiểu, giúp thải H+
4
thăng bằng acid-base.
Thuỷ phân glutamine/thận tăng trong
toan máu
Thuỷ phân glutamine/thận giảm trong
kiềm máu

33. Alanin vận chuyển NH + ở mô có cường độ hoạt động mạnh là cơ về gan4
(chu trình Glucose-Alanin)

34. Alanine đóng vai trò là acid amin quan trọng trong tân tạo đường.

35. ỨNG DỤNG
NH3 tăng trong máu gây :
❖ Giảm pH máu.
❖ Tổn thương tế bào thần kinh
NH3 qua hàng rào máu não, kết hợp glutamate tạo glutamine
gây giảm α keto glutarat của não, dẫn tới giảm oxaloacetat, ảnh
hưởng đến chu trình Krebs, thiếu năng lượng cho não, tổn
thương tế bào.
Tăng glutamine trong não, giảm dự trữ glutamate (glu cần thiết
cho tạo các neurotransmitter như γ-aminobutyrat (GABA)).
Tăng glutamine não, thay đổi chất gây thẩm thấu trong tế bào
hạch glial, gây phù não.

36. NH3 tăng trong trường hợp:
-Suy tế bào gan nặng: xơ gan giai đoạn
cuối, nhiễm độc, nhiễm virus gây hoại tử
cấp..
- Nối thông cửa chủ
- Di truyền do thiếu enzym của chu trình
urea

37. Chu trình Urea
Chu trình Ornithin
1932, Hans Krebs
Chủ yếu xảy ra ở gan
5 giai đoạn (1, 2: xảy ra trong ty thể
3, 4, 5: trong bào tương)
N-acetyl glutamate có vai trò điều hoà dị
lập thể dương.

38. Chu trình Urea
3
2
1
4
5

39. Chu trình Urea

40. Chu
trình
Urea
CPS I: carbamyl
phosphat synthetase
OTC: ornithin
transcarbamylase

41. CHU TRÌNH UREA
1: carbamoyl phosphate
synthetase
2: ornithine transcarbamoylase
3: arginosuccinate synthetase
4: arginosuccinase
5: arginase

42. Phương trình tổng quát:
CO2 + NH4 + 3ATP + Asp + 2H2O → Urea + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + fumarate+

43. RỐI LOẠN CHUYỂN HOÁ LIÊN QUAN ĐẾN
CHU TRÌNH UREA
Tăng ammonia máu type 1: thiếu carbamoyl phosphate synthetase
Tăng ammonia máu type 2: thiếu ornithine transcarbamoylase
Tăng citrulline máu: thiếu arginosuccinate synthetase
Tăng acid arginosuccinic máu và nước tiểu: thiếu arginosuccinase
Tăng arginine máu: thiếu arginase trong hồng cầu
Triệu chứng của các bệnh lý di truyền do khiếm khuyết một trong các
enzym của chu trình urea thường xuất hiện ngay sau sinh gồm co giật,
rối loạn vận động, lơ mơ, bú kém, thậm chí hôn mê hay tử vong nếu
không được phát hiện. Nặng nhất là khiếm khuyết carbamoyl
phosphate synthetase.

44. Urea cycle defects (UCDs)

45. Điều hoà chu trình Urea
Dài hạn: thay đổi chế độ ăn protein
Lượng protein cao, nồng độ enzym tăng.
Khi chế độ ăn protein cân bằng, lượng enzym giảm.
Khi đói kéo dài, tăng phân huỷ protein, enzym lại tăng
Ngắn hạn: N-acetylglutamate là chất dị lập thể dương của
CPS I.
N-acetylglutamate ổn định là nhờ acetyl CoA, glutamate, và
arginin
N-acetylglutamate synthetase
Acetyl CoA + glutamate → N-acetylglutamate + CoA
(Arginin là chất dị lập thể (+) của N-acetylglutamate
synthetase)

46. Urea-ứng dụng lâm sàng
Urea là sản phầm thoái hoá chủ yếu từ protein, được tạo
thành từ NH3 và chủ yếu ở gan.
Khả năng tạo urea của gan rất lớn (tổn thương 2/3, khả
năng tạo urea vẫn bình thường).
Urea được tạo ra, vào máu, lọc ở thận và thải ra nước tiểu.
Bình thường:
Urea máu: 3,5 – 7 mmol/l
(0,2 - 0,4 g/l)
BUN (blood urea nitrogen)
Tăng hay giảm urea có liên quan một số tình trạng bệnh lý.

47. Liên quan giữa chu trình Urea và chu trình Krebs

48. Liên quan giữa chu trình Urea và chu trình Krebs