Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Hoá Sinh
175 Chương 10 Trao đổi Lipid 10.1 Sự phân giải lipid 10.1.1 Phân giải glycerid Glycerid dễ dàng bị thủy phân xúc tác loại lipase H2COOCR1 lipase R1COOH H2COH HCOOCR2 + 3H2O HCOH H2COOCR3 + H2COH R2COOH R3COOH Ở động vật thủy phân glycerid xảy nhanh chóng nhờ tác động muối acid mật làm nhũ tương hóa glycerid nên dễ bị thủy phân 10.1.2 Sự oxi hóa acid béo Acid béo bị phân giải nhiều đường: - α oxi hóa - β oxi hóa - ω oxi hóa Trong đường phổ biến quan trọng β.oxi hóa 10.1.2.1 β.oxi hóa acid béo Sự phân giải acid béo cách cắt dần cặp C, tức vị trí Cα chuỗi carbon Các acid béo có mạch carbon chẵn acid béo có mạch carbon lẻ có chế β.oxi hóa khác giai đoạn cuối Acid béo no acid béo không no có khác giai đoạn sau * Đối với acid béo no có mạch C chẵn: Quá trình β.oxi hóa xảy qua nhiều phản ứng phức tạp: 176 γ β α R - CH2 – CH2 – CH2 – COOH ∼ A CoA-SH (Acid béo) ATP AMP +(P-P) R.CH2 – CH2 – CH2 – CO ∼ SCoA (Acyl-CoA) FAD FADH2 R-CH2 – CH = CH – CO ∼ SCoA (Enoyl-CoA) H2O R-CH2 – CHOH – CH2 – CO ∼ SCoA (β-Hydroxy-acyl-CoA) NAD NADH2 R-CH2 – CO – CH2 – CO ∼ SCoA (β-Ceto-acyl-CoA) CoASH R - CH3- CO ∼ SCoA (Acyl-CoA) CH3CO ∼ SCoA (Acetyl-CoA) 177 Các enzyme tham gia xúc tác phản ứng là: Acyl-CoA-Synthetase Acyl-CoA-Dehydrogenase Enoyl-CoA-Hydratase Hydroxy-acyl-Thiolase Qua chu kỳ phân cắt, phân tử acid béo ngắn bớt carbon, kết cuối chu kỳ phân cắt β.oxi hóa acid béo phân tử acetyl-CoA Nếu phân tử acid béo có n nguyên tử C tạo n/2 phân tử acetyl-CoA Các phân tử acetyl-CoA tiếp tục bị phân giải qua chu trình Krebs để tạo CO2 H2O Về mặt lượng, q trình β.oxi hóa tạo nên nguồn lượng lớn cung cấp cho họat động sống tế bào Mỗi lần phân cắt bớt 2C tạo nên NADH2, 1FADH2, qua chuỗi hô hấp tổng hợp ATP Đồng thời phân tử Acetyl-CoA bị phân giải thơng qua chu trình Krebs tạo 12ATP Từ người ta tính tổng số ATP tạo phân giải phân tử acid béo no, mạch cacbon chẵn có n nguyên tử C là: ⎡ ⎛ n ⎞ ⎤ ⎡n ⎤ ⎢5 ⎜ − 1⎟ − 1⎥ + ⎢ 12⎥ ATP ⎠ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎝ * Đối với acid béo no có mạch C lẻ Đối với acid béo no có mạch C lẻ, q trình phân giải theo phương thức β.oxi hóa xảy giống với acid béo no có mạch carbon chẵn nói sau lần phân cắt cuối tạo phân tử Acetyl-CoA mà cho ta phân tử Acetyl-CoA phân tử propionyl-CoA Từ propionyl-CoA lại tiếp tục biến đổi thêm chu kỳ β.oxi hóa để tạo phân tử CO2 phân tử Acetyl-CoA 178 CH3 – CH2 – CO ∼SCoA FAD FADH2 CH2 = CH – CO∼SCoA H2O CH2OH – CH2 –CO∼SCoA CoA-SH CH2OH – CH2 – COOH NAD NADH2 CHO – CH2 –COOH CoASH CO2 NAD NADH2 CH3CO ∼SCoA Các enzyme xúc tác giống chu trình trước * Đối với acid béo không no 179 Với acid béo khơng no, q trình phân giải xảy tùy vị trí nối đơi - Nếu vị trí nối đơi vào vị trí β q trình xảy giống acid béo no không xảy phản ứng - Nếu vị trí nối đơi vị trí khác trước phân giải, acid béo không no bị khử để thành acid béo no tương ứng tiếp tục phân giải theo đường β.oxi hóa Acid béo no Acid béo khơng no FADH2 FAD 10.1.2.2 α.oxi hóa Phương thức α.oxi hóa phân giải acid béo xảy vị trí Cα, lần phân giải mạch C bị cắt ngắn nguyên tử C tạo CO2 R – CH2 – CH2 - COOH H2O2 CO2 R – CH2 – CHO NAD NADH2 R – CH2 – COOH 180 10.1.3 Phân giải glycerin Sau giải phóng khỏi lipid đơn giản, glycerin tiếp tục biến đổi nhiều cách để tạo nên sản phẩm khác CH2OH ATP ADP CH2OH NAD NADH2 CHO CHOH CHOH CHOH CH2OH CH2O P Glycerin Glycerol-P CH2OP Aldehyde phospho glycerol (ALPG) Từ ALPG biến đổi thành pyruvic acid trình đường phân, sau pyruvic acid bị phân giải tiếp thơng qua chu trình Krebs để tạo CO2 H2O Như phân giải glycerin xảy qua trình đường phân qua chu trình Krebs để tạo sản phẩm cuối CO2 H2O Năng lượng giải phóng trình phân giải dùng để tổng hợp ATP cung cấp cho họat động sống tế bào 10.1.4 Phân giải glycero phospho lipide Các glycero phospholipide bị phân giải qua nhiều giai đoạn tạo nhiều sản phẩm trung gian tham gia vào nhiều trình trao đổi chất Quá trình phân giải nhiều enzyme thủy phân xúc tác - Phospholipase A1 thuỷ phân liên kết glycerin acid béo thứ - Phospholipase A2 thủy phân liên kết glycerin acid béo thứ hai - Phospholipasse B thủy phân hai loại liên kết - Phospholipase C thủy phân liên kết glycerin H3PO4 - Phospholipase D thủy phân liên kết H3PO4 với choline, ethanolamine hay serine Phối hợp tác dụng tất loại enzyme nói trên, phân tử glycero phospholipid bị phân giải thành glycerin, acid béo, H3PO4 choline (hay ethanolamine, serine) 181 A1 R1CO O – CH2 A2 R2CO O – CH O H2 C O C D P CH2 – CH2 N – (CH3)3 OH 10.2 Tổng hợp lipid 10.2.1 Tổng hợp acid béo Acid béo tổng hợp từ acetyl-CoA Sự tổng hợp acid béo no không no giai đoạn đầu giống Trước hết acid béo no tổng hợp sau hình thành acid béo khơng no cách oxi hóa acid béo tương ứng Quá trình tổng hợp acid béo từ acetyl-CoA xảy ngược với q trình β.oxi hóa Từ acetyl-CoA nối dần lại với thành chuỗi trung bình dẫn đến việc tạo thành Stearic acid (có 18C) loại acid béo no chủ yếu mô Từ Stearic acid tiếp tục kéo dài thêm chuỗi carbon tạo nên acid béo có mạch C dài Trước hết từ acetyl-CoA CO2 kết hợp với để tạo nên malonyl-CoA Quá trình xúc tác acetyl-CoA-carboxylase H2O CH3COCoA Acetyl-CoA COOH – CH2 – CO SCoA CO2 ATP ADP Malonyl - CoA Để tiến hành phản ứng ngưng tụ acetyl-CoA với malonylCoA cần có tham gia loại protein có vai trị vận chuyển nhóm acyl, protein vận chuyển gốc acyl-ACP COOH – CH2 – CO ~ SCoA Malonyl - CoA COOH – CH2 – CO ~ SACP ACPSH CoASH Malonyl - ACP 182 Tiếp theo acetyl-SACP malonyl-SACP ngưng tụ với với xúc tác enzyme acyl-synthetase Khi phân tử acetyl-ACP malonyl-ACP tác dụng với enzyme acyl-synthetase xảy chuyển gốc acetyl malonyl từ nhóm SH ACP sang nhóm SH enzyme đồng thời CO2 giải phóng COOH – CH2 – CO ~ SACP + COOH – CO ~ SACP CH3CO CH2 – CO ~ SACP + CO2 + ACP - SH Từ CH3COCH2CO ~ SACP (aceto acetyl-ACP) bị khử thành β.hydroxy-butyryl-ACP CH3CO CH2 CO ~ SACP NADH2 CH3CHOHCH2CO ~ SACP β.hydroxy butyryl - ACP NAD Phản ứng β.hydroxy butyryl-ACP bị khử nước để tạo nên crotonyl-ACP CH3CHOHCH2CO ~ SACP CH3CH = CHCO ~ SACP (Crotonyl-ACP) Crotonyl-ACP bị khử tạo nên butyryl-ACP CH3CH = CHCO ~ SACP CH3CH2CH2CO ~ SACP Butyryl-ACP NADH2 NAD Từ butyryl-ACP tiếp tục chu kỳ ngưng tụ với malonylACP ta phântử có nguyên tử C Quá trình tiếp diễn tạo đủ số C cần thiết acid béo, sau Acyl-ACP biến đổi trở lại thành Acyl-CoA cuối tạo acid béo no cách cắt bỏ CoA-SH 183 Như acid béo có mạch cacbon chẵn với n nguyên tử C ⎛n ⎞ trình diễn ⎜ − 1⎟ chu kỳ ⎝2 ⎠ Nếu acid béo có mạch C lẻ lần nối dài mạch C nói trên, lần phản ứng xảy từ Acetyl CoA mà xảy từ Acetyl-CoA propionyl-CoA để tạo acyl-CoA có nguyên tử C Từ chu kỳ lại nối thêm phân tử Acetyl-CoA làm cho phân tử acid béo dài thêm nguyên tử cacbon để cuối tạo nên phân tử acid béo có số nguyên tử cacbon lẻ Các acid béo không no tạo từ acid béo no tương ứng cách bị oxy hóa bới FAD Acid béo no Acid béo không no FAD FADH2 10.2.2 Tổng hợp glycerin Glycerin tổng hợp nhiều đường Con đường phổ biến từ sản phẩm trung gian trình trao đổi glucose AlPG PDA biến đổi thành AlPG Glycero-P NADH2 NAD PDA Glycero-P NADH2 Glycerin + H3PO4 Glycerin + H3PO4 NAD 10.2.3 Tổng hợp glyceride Từ acid béo glycerin tổng hợp tạo thành glyceride theo phản ứng sau đây: 184 R1-CO-SCoA Glycerin Phosphatidic acid + 2CoA-SH Glycero-P ATP ADP R2-CO-SCoA R3-CO-SCoA Photphatidic acid Diglyceride Triglyceride H3PO4 10.2.4 Tổng hợp glycero phospholipid Từ photphatidic acid tạo nên loại phospho lipid khác 185 Photphatic acid CTP CDP-diacyl-glyceride Glycero - P Serine Phosphatidyl serine Phosphatidyl inosid Phosphatidyl Glycero-P CO2 H3PO4 Phosphatidyl ethanolamine 3CH3 Phosphatidyl Glycerin Phosphatidyl - choline 10.2.5 Tổng hợp sterid Sterid tạo nên sterol acid béo Nguyên liệu để tổng hợp sterol acetyl-CoA Q trình sinh tổng hợp sterol chia làm giai đoạn với nhiều phản ứng phức tạp - Giai đoạn chuyển acetyl-CoA thành mevalonic acid - Giai đoạn tổng hợp squalen - Giai đoạn chuyển squalen thành cholesterol 186 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Thị Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh đại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 2000 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội Tài liệu dịch Musil J.G., Kurz K., Novakava O 1982 Sinh hóa học đại theo sơ đồ Nxb Y học Hà Nội Tài liệu tiếng nước Farkas G 1984 Nưvényi anyagcserlettan Akadémiai Kiadó Budapest Lehninger A L., 2004 Principle of Biochemistry, 4th Edition W.H Freeman ... Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh đại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 2000 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội Tài liệu... thành pyruvic acid q trình đường phân, sau pyruvic acid bị phân giải tiếp thơng qua chu trình Krebs để tạo CO2 H2O Như phân giải glycerin xảy qua trình đường phân qua chu trình Krebs để tạo sản... enzyme xúc tác giống chu trình trước * Đối với acid béo không no 179 Với acid béo khơng no, q trình phân giải xảy tùy vị trí nối đơi - Nếu vị trí nối đơi vào vị trí β q trình xảy giống acid béo