Sự tổng hợp glycogen

Tài liệu ôn thi Bác sĩ Nội trú môn Hóa sinh Đại học Y Hà Nội

1. Sự tổng hợp glycogen mạch thẳng và mạch nhánh từ glucose

- Sự tổng hợp glycogen chủ yếu ở cơ và gan , xảy ra trong bào tương . Nguyên liệu để tổng hợp là glycogen là glucose . Glucose chuyển thành G6P rồi thành G1P . từ G1P sự tổng hợp glycogen gồm 3 bước nhờ 3 enzym : UDP- glucose pyrophosphorylase , glycogen synthetase và enzym gắn nhánh

- Trước hết , enzym UDP- glucose pyrophosphorylase xúc tác sự tạo thành phân tử UDP- glucose từ G1P và UTP . UDP –glucose là chất năng lượng cao , cho phép chuyển phân tử glucose đến gắn vào phân tử glycogen kéo dài phân tử này

- Sau đó glycogen synthetase vận chuyển UDP –glucose đến nhóm 4-OH của phân tử glycogen có sẵn ở đầu không khử tạo thành liên kết 1,4-glucosid và giải phóng UDP . UDP được tạo thành sẽ tác dụng với ATP dưới tác dụng của nucleosid diphosphokinase . Glycogen synthetase ko có khả năng tổng hợp glycogen từ đầu mà chỉ có thể kéo dài mạch glycogen bằng liên kết 1,4

- Sự tổng hợp từ đầu 1 phân tử glycogen là sự gắn gốc glucose vào nhóm OH của tyrosin 194 của phân tử protein được gọi là glycogenin bởienzym tyrosin –glucosyltransferase , sau đó sự xúc tác gắn thêm 7 gốc glucose từ UDP-glucose tạo thành đoạn mồi “ primer “ cho sự mở đầu tổng hợp glycogen . Protein glycogenin tách rời khi hạt glycogen đạt kích thước tối thiểu . Sự có mặt của glycogenin và glycogen synthetase tỉ lệ 1:1

- Sự tạo mạch nhánh : tạo liên kết 1,6 glucosid nhờ enzym gắn nhánh (branching enzym ) gọi là amylo-( α 1,4 à α 1,6) transglucosylase . Khi chuỗi thẳng dài 11 gốc glucose , enzym trên chuyển 1 đoạn gồm 6-7 gốc glucose ở đầu ko khử đến nhóm C6-OH của gốc glucose và mạch nhánh được hình thành . Mạch nhánh cũ và mới được tiếp tục kéo dài bằng sự tạo liên kết 1,4 glucosidase

2. sự tổng hợp glucose từ các ose khác và từ các sản phẩm chuyển hóa trung gian

a. Sự tổng hợp glucose từ pyruvat và oxaloacetat

- não , HC sử dụng glucose là nguồn năng lượng chính nhưng lại ko tổng hợp được glucose . Sự tổng hợp glucose xảy ra khi đói và cạn kiện glycogen dự trữ . Cơ quan chủ yếu của sự tân tạo glucose là gan (90%) và 10% được tân tạo ở thận và ruột

- Quá trình tổng hợp glucose sử dụng các enzym của con đường đường phân . Có 3 enzym ko xúc tác phản ứng thuận nghich là hexokinase , phosphofructokinase và pyruvat kinase . Các phản ứng tân tạo glucose gồm những phản ứng gần như ngược lại của con đường đường phân , trừ 3 enzym ko xúc tác thuận nghịch

- Từ pyruvat thành PEP phải trải qua các phản ứng sau : trước hết pyruvat vào trong ty thể , dưới tác dụng của pyruvat carboxylase cần ATP chuyển thành oxaloacetat , sau đó từ oxaloacetat tạo thành malat , malat được chuyển ra bào tương nhờ con thoi malat-aspartat. Ở bào tương , malat chuyển thành oxaloacetat , sau đó oxaloacetat carboxyl hóa dưới tác dụng của phosphoenol pyruvat carboxykinase cần GTP tạo PEP

- Phản ứng từ F-1,6DP thành F6P cần sự xúc tác của enzym fructose 1,6 –diphosphatase

- Phản ứng từ G6P thành glucose cần xúc tác của glucose 6 phosphatase

- Năng lượng cần thiết để tổng hợp glucose từ pyruvat có thể viết

o 2 pyruvat + 2 NADH + 2 H⁺ + 4 ATP + 2 GTP + 6 H2O à glucose + 2 NAD⁺ + 4ADP + 2 GDP + 6 Pi

- Đối với chuyển hóa glucose thành pyruvat

o Glucose + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 Pi à 2 pyruvat + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP + 2 H2O

- Như vậy năng lượng cần cho sự tổng hợp 1 phân tử glucose từ pyruvat là 4 ATP

b. Sự tổng hợp glucose từ các ose khác và từ các sản phẩm chuyển hóa trung gian

- Fructose :

o ở gan :

§ fructose được phosphoryl hóa bởi ATP thành F1P nhờ fructokinase

§ F1P bị chặt đôi thành dihydroxyaceton phosphat và glyceraldehyd nhờ aldolase typ B

§ Glyceraldehyd bị phosphoryl hóa bởi ATP thành GAP nhờ glyceraldehyd kinase hoặc

§ Glyceraldehyd khử thành glycerol bởi NADH dưới tác dụng của alcol dehydrogenase, rồi phosphoryl hóa bởi ATP thành glycero-3-phosphat nhờ glycerol kinase và oxh lại bởi NAD+ thành DHAP nhờ glycerol phosphat dehydrogenase , cuối cùng nhờ triose phosphat isomerase thành GAP

§ Fructose sinh năng lượng tốt vì sự chuyển hóa của nó nhanh hơn glucose ( hoạt động của fructokinase mạnh hơn glucokinase ), ko phụ thuộc hormon

o Ở cơ

§ Fructose chuyển thành F6P nhờ hexokinase

- Galactose

o Chuyển hóa ở gan

o Galactose được phosphoryl hóa bởi ATP thành Galactose -1 –phosphat nhờ galactokinase

o Galactose -1 –phosphat được chuyển nhóm uridylyl của UDP-glucose nhờ galacto-1-phosphat uridilyl transferase => tạo G1P và UDP- galactose

o UDP – galactose -4-epimeraase chuyển UDP-galactose thành UDP-glucose

o G1P sẽ đồng phân hóa thành G6P -> vào con đường đường phân

- Mannose

o Mannose chuyển thành mannose -6 –phosphat nhờ hexokinase

o Phosphomannose isomerase đồng phân hóa thành F6P

- Từ lactat

o Lactat sinh ra ở cơ được chuyển về gan tái tạo pyruvat theo phản ứng

o lactat + NAD⁺ pyruvat + NADH.H⁺

- Từ các thể cetonic : trong nhiều tổ chức trong đó có cơ , alanin transaminase chuyển acid cetonic thành acid amin . VD : trong cơ pyruvat chuyển thành alanin à được vận chuyển về gan tái tạo lại thành pyruvat ( chu trình glucose –alanin )

sơ đồ : nguồn nguyên liệu tổng hợp oxaloacetat và các sản phẩm chuyển hóa trung gian của quá trình tổng hợp glucose ( hình 7.9 và 7.11)

3. sự khác nhau giữa quá trình tổng hợp glycogen ở gan và ở cơ (sơ đồ??? )