Chuyển hóa vật chất

Tiết 12
CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT
1. Khái niệm
Chuyển hoá hay trao đổi chất (metabolism) là toàn bộ các phản ứng hoá học diễn ra trong cơ thể sống, nó là đặc trưng cơ bản nhất của sự sống.
Quá trình này được chia làm hai hệ thống phản ứng:
Đồng hoá: là sự tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản, là sự tích luỹ năng lượng ở dạng hoá năng trong các vật chất hữu cơ.
Dị hoá: là sự phân huỷ các chất phức tạp thành đơn giản.
2. Chuyển hóa vật chất

- Glucid là nguồn cung cấp năng lượng chính cho cơ thể
- Glucid chiếm khoảng 2% khối lượng khô của cơ thể mà phần tử ở dạng glucose trong máu
- Glucid cũng là vật liệu cấu tạo tế bào dưới dạng hợp chất polysaccharid hoặc kết hợp với protein, lipid.
2.1.1. Ý nghĩa của glucid trong cơ thể
2.1. Chuyển hoá glucid

- Đối với gia súc, nhất là lợn thì glucid là nguồn thức ăn chính để tạo mỡ, vỗ béo cơ thể. Đối với loài nhai lại và ngựa thì glucid thức ăn chính đảm bảo sự sinh trưởng, phát dục cơ thể hoạt động của hệ vi sinh vật trong dạ và manh tràng.
2.1.2. Sơ đồ trao đổi glucid
* Đồng hoá:
Glucose
Đường đơn (glucose, fructose, galactose..)
Đường đơn
Glucose
Gan
Glycogen
Mô bào
Glycogen
Glucid
Tinh bột
Acid béo bay hơi
Gan
chuyển hóa
Mỡ
Năng lượng
Ở loài nhai lại
Mô bào
(mô tuyến sữa)
Sữa
* Dị hóa: glucose là nguồn chủ yếu cung cấp năng lượng cho cơ thể.
Glycogen (ở gan)
Glucose
Glucose
CO2 + H2O + Năng lượng
Khi cơ thể hoạt động:
Một phần glycogen ở cơ cũng được huy động phân giải thành glucose, một phần glucose được hình thành ngay tại cơ do quá trình đường phân yếm khí, làm pH máu ở cơ giảm dẫn đến sự mệt mỏi của cơ. Sau đó acid lactic lại oxi hoá thành CO2, H2O và cũng giải phóng năng lượng.
Hàm lượng đường huyết ở gia súc và người:
- Hàm lượng này thường duy trì ổn định từ 80 -100 mg%.
- Riêng loài nhai lại trung bình 40 - 60 mg%.
2.1.3. Điều hòa chuyển hóa glucid
Nói đến điều hòa chuyển hóa glucid là nói về sự điều hòa mức đường glucose trong máu (đường huyết).
Sự ổn định mức đường huyết có sự tham gia của hệ thần kinh và một số hệ nội tiết.
- Hormone glucocorticoid (vỏ thượng thận) làm tăng đường huyết.
- Glucagon (tuyến tụy nội tiết) tăng đường huyết như adrenalin.
- Các hormone ACTH, STH, thyrocine tham gia vào quá trình chuyển hóa glucid, làm tăng đường huyết.
- Insulin (tuyến tụy nội tiết) làm giảm đường huyết.
2.2. Chuyển hoá lipid

- Lipid là một trong 3 thành phần chính của cơ thể động vật. Lipid chiếm khoảng 10 -12% khối lượng cơ thể động vật.
- Ở loài vật có sự tích luỹ mỡ cao như các giống lợn hướng mỡ, lipid có thể chiếm tới 35-40% khối lượng cơ thể.
Lipid trong cơ thể gồm có:
1. Mỡ trung tính tức triglycerid
2. Các photpholipid
3. Cholesterol
4. Một số chất khác (thể ceton, lipoprotein…).
2.2.1. Các loại lipid và vai trò của chúng trong cơ thể
* Vai trò sinh lý của lypid
- Là thành phần không thể thiếu để cấu trúc màng tế bào và màng các bào quan trong tế bào.
- Lipid là nguồn cung cấp năng lượng với hệ số nhiệt cao.
- Lipid ở dạng mỡ bao quanh các cơ quan nội tạng, mỡ dưới da có tác dụng đệm, giữ ấm cho cơ thể, chống rét.
- Khi phân giải trong tế bào, lipid còn tạo ra nguồn nước nội sinh rất quan trọng đối với các động vật ngủ đông.
- Lipid là dung môi hoà tan các loại vitamin A, K, D, E.
- Lipid cung cấp cho cơ thể các loại acid béo, trong đó một số acid béo không no như acid arachidonic, acid linoleic có vai trò như những vitamin (gọi chung là vitamin F) đảm bảo cho sự bình thường hoá các quá trình trao đổi chất.
2.2.2. Sơ đồ trao đổi lipid
* Đồng hóa:
Lypid
Acid béo + Glyceryl
Acid béo
Glyceryl
Mỡ trung tính
Mỡ trung tính
Bạch huyết
Máu (30%)
Dự trữ trong các kho mỡ ở dưới da, xoang bụng, xung quanh nội tạng, và trong các mô liên kết thưa của cơ.
- Sự tổng hợp mỡ trong cơ thể còn từ glucid (nhất là đối với lợn) và từ các protein qua cầu trao đổi trung gian axetyl- CoA tạo nên.
Loài nhai lại lợi dụng những acid béo bay hơi để tổng hợp mỡ như acid propionic, đặc biệt tuyến vú sử dụng acid acetic và một phần acid butyric để tạo thành mỡ sữa. Thực nghiệm: thêm Na-acetat vào khẩu phần trâu, bò làm tăng hàm lượng mỡ sữa lên 0,8 - 1%.
* Dị hóa: Quá trình dị hóa lypid tiến hành trước hết tại gan.
Lypid (ở gan)
Glyxeryl + Acid béo
Glyxeryl
CO2 + H2O + Năng lượng
Glycogen
Acid béo
Acid Acetic
Acetyl - CoA
Chu trình Krebs
Năng lượng
Khi cơ thể hoạt động khẩn trương và nhiều, một phần lypid tại mô bào cũng được huy động phân giải thành glyxeryl và acid béo được đưa về gan để oxy hóa. Quá trình oxy hóa theo cách này thường sản sinh nhiều xeton gây toan huyết, toan niệu.
2.2.3. Sự liên quan chuyển hoá giữa glucid và lipid
2.2.4. Điều hoà chuyển hoá lipid
Tự nghêin cứu
2.3. Chuyển hoá protein
- Protein là thành phần quan trọng nhất của mọi tế bào, cơ quan trong cơ thể sống của cả động vật và thực vật. Ví dụ như: hemoglobin trong hồng cầu để vận chuyển oxi trong hô hấp, fibrinogen tham gia vào sự đông máu…
- Protein trong huyết tương như albumin tạo ra áp xuất thẩm thấu thể keo để duy trì ổn định nội môi, globulin được coi là kháng thể trong máu.
- Nhiều hormone tham gia điều hoà các hoạt động chức năng của cơ thể có bản chất là protein.
- Cung cấp năng lượng cho cơ thể sống
- Protein của các mô bào, cơ quan trong cơ thể không nằm ở trạng thái ổn định mà luôn có quá trình thay đổi cũ đổi mới.
2.3.1. Vai trò của protein trong cơ thể
2.3.2. Aminoacids và giá trị sinh học của protein
- Người ta xác định được có tổng số 20 loại aminoacid tham gia cấu tạo protein là: alanine, arginine, asparagine, acid aspartic, cysteine, acid glutamic, glutamin, glycine, histidine, leucine, izoleucine, lysine, methionine, triptophan, tyrosin, valine, proline, serine, threonine, phenylalanine.
- Trong đó có từ 8-10 loại aminoacid là loại aminoacid không thay thế được hay còn gọi là aminoacid cần thiết đó là: threonine, valine, leucine, izoleucine, methionine, lysine, arginine, phenylamin, triptophan, tyrosine, valine, proline, serine, threonine, phenylalanine.
- Những aminoacid còn lại gọi là loại aminoacid không cần thiết, hay aminoacid có thể thay thế được.
- Các loại protein động vật (thịt, trứng, sữa) chứa đủ các loại aminoacids cần thiết với tỷ lệ đủ để đảm bảo cho quá trình tổng hợp bình thường được gọi là loại protein có giá trị sinh học đầy đủ.
- Các loại protein thực vật (trừ đậu tương) thường thiếu 1 hoặc nhiều aminoacids thiết yếu được gọi là protein có giá trị sinh học không đầy đủ. Vì vậy để nâng cao giá trị sinh vật học của protein trong khẩu phần ăn của gia súc, người ta thường trộn, phối hợp nhiều loại protein khác nhau và bổ sung thêm aminoacids tổng hợp.
- Giá trị sinh học của một loại protein nào đó không giống nhau ở mọi cơ thể. Điều này phụ thuộc vào: trạng thái cơ thể, chế độ dinh dưỡng, cường độ và đặc điểm hoạt động sinh lý, tuổi tác, đặc điểm trao đổi chất và nhiều nguyên tố khác nữa.
- Đối với loài nhai lại, do hoạt động của các vi sinh vật hữu ích có khả năng tổng hợp được nguồn protein có giá trị sinh vật học cao từ nguồn protein thực vật và nguồn nitơ phiprotein cho nên việc xây dựng khẩu phần ăn cho chúng không cần phải bổ sung nguồn protein động vật đắt tiền.

2.3.3. Sơ đồ trao đổi protein
* Đồng hóa:
Protein
Amino acid
Máu
Gan
Amino acid
Albumin, globulin, fibrinogen
Protein của mô bào
(đặc trưng cho mỗi mô bào)
* Dị hóa:
Protein
Amino acid
NH3
Urê
Cetoacid
Cetoacid
Biến đổi thành glucose và glycogen
Oxy hóa cho CO2, H2O và giải phóng năng lượng
Kết hợp với NH2 để tạo thành aminoacid mới
2.3.4. Điều hoà chuyển hoá protein
- Chuyển hoá protein được điều hoà chủ yếu bởi hormone của các tuyến nội tiết.
- Insulin có tác dụng thúc đẩy tổng hợp protein qua tăng cường vận chuyển aminoacids vào tế bào. Khi thiếu insulin, sự tổng hợp protein hầu như bị ngưng lại.
- Hormone tăng trưởng (GH) làm tăng tổng hợp protein, tăng tích luỹ protein trong mô bào.
- Testosteron và oestrogen làm tăng tích luỹ protein, đặc biệt ở mô cơ thể. Glucocorticoid làm giảm mạnh protein ở nhiều loại mô, huy động aminoacids vào quá trình hoá tạo năng lượng.
- Thyrosin gây phân giải nhanh protein để lấy năng lượng trong trường hợp cơ thể thiếu glucid và lipid. Nếu đủ glucid, lipid và cả aminoacids thì thyrosin làm tăng tổng hợp protein, đặc biệt ở cơ thể đang lớn.