Bài giảng Sinh học phân tử - Bài: Sinh học phân tử (Phần 1) - Nguyễn Kim Thạch

CHUYỂN HÓA PROTEIN (P1) 
ThS. Nguyễn Kim Thạch
BM. Hóa Sinh - Sinh Học Phân Tử
Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch
E-mail: nguyenkimthach@pnt.edu.vn
1
Mục tiêu
1. Chuyển hoá protid = chuyển hoá acid amin
2. Quá trình khử amin OXH
3. Dạng vận chuyển NH3 trong cơ thể
4. Chu trình chuyển hoá Urê
5. Các aa cần thiết và không cần thiết
6. Nguồn gốc các khung carbon của các a.amin
7. Nguyên liệu tổng hợp một số sản phẩm sinh học đặc hiệu
8. Các bệnh lý do rối loạn chuyển hoá protid
2
Đại cương
• Acid amin là đơn vị cấu tạo của protid
 chuyển hóa phân tử protid = chuyển hóa các phân tử aa.
• Nguồn gốc của aa trong cơ thể:
a. Nội sinh: do cơ thể tổng hợp 
b. Ngoại sinh: từ thức ăn 
• AA được sử dụng với 3 mục đích:
a. OXH tạo năng lượng (protein cung cấp 15-20% nhu cầu 
NL)
b. Tổng hợp protein: diễn ra liên tục, song song với quá trình 
thoái hóa.
c. Tổng hợp các chất khác: Heme, purine, pyrimidine, 
melanin, các coenzyme và hoạt chất sinh học,
Nhu cầu: 1 gr protein/kg /ngày
 Tổng hợp các loại protein (cấu trúc, chức năng, hoạt chất sinh 
học,) 3
Sơ đồ mô tả sự chuyển hóa protid
4
Protein/ khẩu phần ăn
aa
250-300g/ngày
Protein cơ thể
NH3 Urê
Nước
tiểu
gan
100g/ngày
Chất trung gian không chứa
nhóm amin
CO2, H2O Thể
Keton
Glucose
Sinh tổng hợp
các sp khác
3 trường hợp chuyển hóa aa ở động vật
5
Trong quá trình tổng hợp và thủy phân bình
thường của protein trong tế bào, aa không cần
thiết cho phân tử protein mới oxy hóa.
Chế độ ăn giàu protein aa dư ngoài nhu cầu
tổng hợp protein của cơ thể thoái hóa
(không thể dự trữ được).
Đói hay bệnh tiểu đường không kiểm soát + 
carbohydrate không có / không được sử dụng
 nguồn năng lượng: protein tế bào. 
1
2
3
6THOÁI HÓA ACID AMIN
7Acid amin tự do
Protein ngoại sinh
Enzym
trong ống
tiêu hoá (các
enzym có vị
trí hoạt động
rất khác
nhau)
(TB biểu bì ruột non
 TM cửa gan 
máu mô.)
Thức ăn kích
thích niêm mạc
dạ dày tiết gastrin
Ruột tiết
aminopeptidase
và dipeptidase
 aa tự do 
8Sơ đồ thoái
hóa acid amin
94 giai đoạn:
1. Chuyển amin
2. Khử amin oxy hóa
3. Vận chuyển NH3
4. Chu trình urê
THOÁI HÓA 
ACID AMIN
PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN 
10
 aa A + ceto acid B ceto acid A + aa B
Transaminase
Đặc điểm của pứ chuyển amin
11
Các aa tham gia pứ chuyển amin mức độ khác, mạnh
nhất là glutamat và aspartat, khó hơn: lysin, threonin, 
prolin, hydroxyprolin.
Nhóm amin của các aa thường được chuyển đến -
cetoglutarat tạo L–glutamat.
Mỗi α-aa có một α–cetoacid tương ứng và mỗi
transaminaz đặc hiệu cho từng cặp cơ chất.
Đây là phản ứng thuận nghịch. 
Xảy ra đối với nhóm amin không phải là -amin.
Transaminaz Coenzym: pyridoxal phosphat (B6 )
1. Có nhiều ở cơ, gan, thận, ruột.
2. 2 transaminaz phổ biến, hoạt động mạnh nhất ở 
ĐV: 
– glutamat oxaloacetat transaminaz (GOT) 
hay aspartat amino transferaz (AST)
– glutamate pyruvate transaminaz (GPT) 
hay alanin amino transferaz (ALT)
12
Aspartat + ceto glutarat Oxalo acetat + Glutamat
GOT
Alanin + ceto glutarat Pyruvat + Glutamat
GPT
PHẢN ỨNG KHỬ AMIN 
(Quá trình tách nhóm – NH2 khỏi aa dưới dạng NH3, 
xảy ra trong ty thể )
13
Phản ứng khử amin oxy hóa
ONH2
R-CH-COOH + ½ O2 R-C-COOH + NH3
Gồm 2 giai đoạn
GĐ 1: Khử hydro bởi bởi dehydrogenaz
GÑ 2: Thủy phân tự phát
14
R – CH – COOH

NH
2
Acid amin
- 2H
R – C – COOH 

NH
 acid imin
R – C – COOH 

NH
 acid imin
+ H2O R – C – COOH 

O
 ceto acid
+ NH
3
15
2 cách khử amin
trực tiếp
gián tiếp:
phản ứng chuyển và khử amin
Khử amin trực tiếp của L-glutamat
• Enzyme L-glutamat dehydrogenaz (pH tối ưu:7,3) 
• Coenzyme NAD+ hoặc NADP+ (nicotinamide): có
hoạt tính cao
16
NAD(P)+ NAD(P)H + H+
 Iminoglutarat
+ H2O
L-glutamat
dehydrogenaz
L-glutamat -ceto glutarat + NH3
(Phản ứng thuận nghịch, tùy nhu cầu cơ thể)
 Khả năng khử trực tiếp L-glutamat dễ dàng nhất.
Khử amin trực tiếp của các aa khác
• Enzyme: L-amino acid oxydase (pH tối ưu: 10)
• Coenzyme (FMN, FAD): có hoạt tính thấp.
Thường sinh ra chất độc. 
17
 Các a.a khác thöôøng khöû amin giaùn tieáp
qua heä thoáng chuyeån amin
FMN: Flavin Mono Nucleotid
FAD: Flavin Adenin Dinucleotid
Khử amin oxy hóa do L-amino acid oxydase
18
19
 acid amin
 ceto acid
 ceto glutarat
L-glutamat
NH3
Phản ứng chuyển amin Phản ứng khử amin
L-glutamate 
dehydrogenase
Transaminase
 -ceto glutarat là chất trung gian,
hoạt động như “ con thoi”
Khử amin gián tiếp của các aa
VẬN CHUYỂN NH3
• NH3 tạo thành ở các mô, chủ yếu do sự khử amin
OXH các acid amin.
• NH3 là chất độc đối với hệ thần kinh. 
(Nồng độ cao hôn mê, tử vong)
• Cơ thể vận chuyển NH3 dưới dạng không độc:
 Glutamin mang NH3 từ tổ chức về gan và thận
(enzyme: glutamin synthetaz)
 Alanin mang NH3 từ cơ về gan. 
20
21
Glutamin vận chuyển
NH3 trong máu,
từ các tổ chức
về gan và thận.
NH3 gắn vào glutamat
tạo
glutamin không độc.
Pyruvat sinh ra tạo
thành glucose và
được vận chuyển
trở lại cơ. 
22
Alanine mang NH4
+
từ cơ tới gan. 
23
Glutamin
vào ty thể
Glutamat
NH3
NH3 đi vào
chu trình urê
Thủy
phân
TẠI GAN
CHU TRÌNH URÊ
Quá trình tạo thành urê
Urê được tạo thành ở gan qua 5 giai đoạn:
 Pứ 1: tổng hợp carbamoyl phosphat
24
 Pứ 2: tạo citrullin
 Pứ 3: tạo arginosuccinat
 Pứ 4: tạo arginin
 Pứ 5: thủy phân arginin tạo urea
Chu trình Urê của Krebs và Henseleit 1932.
Ty thể
Bào tương
26
5
dịch bào
của gan
Ty thể
3
4
1
2
Tổng hợp urê cần các nguyên liệu sau
- 1 phân tử NH4
+ tự do
- 1 phân tử CO2 dưới dạng HCO3
-
- 1 nhóm amin do aspartat cung cấp
- 4 nhóm phosphate năng lượng cao
- 1 phân tử ornithin làm chất mồi
- 5 enzyme xúc tác.
27
phương trình tổng quát
2NH3 + CO2 + 3ATP + 2H2O Urê + 2ADP + AMP + 4Pvc
28
• xảy ra chủ yếu ở gan thận nước tiểu
• Phương pháp chính để loại NH3
• Bao nhiêu ? 30g urea/ngày
• Tăng NH
3
:
• Thiếu enzyme trong chu trình Urê
• Ảnh hưởng hệ thần kinh
• Điều trị: 
» Hạn chế ăn protein 
» Thẩm phân
» Tăng thải N