SU CHUYEN HOA AXIT BÉO

Giảng viên hướng dẫn: TS. Võ Văn Toàn
Học viên thực hiện: Lê Phước Thành Nguyên
Lớp: Sinh học thực nghiệm K12
Nội Dung Chính
Một số vai trò của axít béo
2. Tổng quan về sự chuyển hóa axít béo
3. Axít béo như một nguồn năng lượng
4. Tiêu hóa và vận chuyển
5. Oxy hóa
6. Điều hòa và kiểm soát





- Axít béo là một nguồn năng lượng quan trọng đối với nhiều sinh vật.
- Lượng glucose dư thừa có thể được lưu trữ một cách hiệu quả dưới dạng chất béo.
- Triglyceride (chất béo trung tính) cung cấp năng lượng nhiều gấp hai lần so với cùng một khối lượng cacbohydrat hoặc prôtêin.
- Tất cả các màng tế bào đều được cấu thành bởi lớp phospholipid kép.
- Các axít béo cũng được sử dụng trong quá trình chuyển hóa prôtêin.

1. Một số vai trò của axít béo
Do đó sự chuyển hóa chất béo bao gồm:
- Các quá trình dị hóa tạo ra năng lượng, mà chủ yếu là chuyển hóa từ các axít béo.
- Quá trình đồng hóa tạo các phân tử quan trọng về mặt sinh học từ các axít béo và các nguồn cacbon khác từ khẩu phần ăn.

2. Tổng quan về sự chuyển hóa axít béo

- Sự phân giải lipit được thực hiện bởi lipase.
- Sau khi tách khỏi glycerol, axít béo tự do có thể được khếch tán vào máu và cơ.
- Quá trình beta oxy hóa cắt chuỗi cacbon dài của các axít béo thành acetyl CoA, mà cuối cùng có thể đi vào chu trình TCA.

Tổng quát, β-oxy hóa hay sự phân giải các axít béo tự do diễn ra như sau:

1. Khử hyđrô bởi acyl-CoA dehydrogenase, tạo 1
FADH2.

2. Hyđrat hóa bởi enoyl-CoA hydratase.

3. Khử hyđrô bởi 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase,
tạo 1 NADH.

4. Phân cắt bởi thiolase, tạo 1 acetyl-CoA và 1 axít béo được làm ngắn đi 2 cacbon (acyl-CoA).

Chu kỳ này lặp đi lặp lại cho đến khi axít béo được phân cắt hoàn toàn đến acetyl-CoA.
Trong trường hợp các axít béo có số lượng nguyên tử cacbon là số lẻ thì sẽ tạo ra acetyl-CoA và 1 mol propionyl-CoA trên mỗi mol của axít béo.

3. Axít béo như một nguồn năng lượng

Axít béo được lưu trữ trong cơ thể dưới dạng triglyceride (chất béo trung tính), là một nguồn năng lượng quan trọng bởi vì chúng đều có tính khử và khan.

Năng lượng sinh ra từ 1 gam axít béo khoảng
9 Kcal (37 KJ), so với 4 Kcal/g (17 KJ/g) từ 1 gam cacbohydrat.


Do phần hydrocacbon của axít béo kị nước nên các phân tử này có thể được dự trữ trong một môi trường tương đối khan (không có nước).
Trong khi đó, cacbohydrat ngậm nhiều nước.
Ví dụ: 1g glycogen có thể kết hợp với khoảng 2g nước, tức 1,33 Kcal/g (4 Kcal/3g).
Điều này có nghĩa là các axít béo có thể chứa năng lượng nhiều gấp sáu lần. Nói cách khác, nếu cơ thể người dựa vào cacbohydrat để dự trữ năng lượng, một người sẽ cần phải mang theo 67,5 lb (31 kg) glycogen ngậm nước để có năng lượng tương đương với 10 lb (5 kg) chất béo.

Động vật ngủ đông là một ví dụ tốt cho việc sử dụng chất béo dự trữ như là nhiên liệu.
Ví dụ: gấu ngủ đông khoảng 7 tháng và trong thời gian này toàn bộ năng lượng được lấy từ sự phân giải của chất béo dự trữ.

Chim ruồi châu Mỹ bay không ngừng giữa New England (Đông Bắc Hoa Kỳ) và Tây Ấn (khoảng 2.400 km) ở tốc độ 40 km/h trong 60 giờ. Điều này chỉ có thể nhờ các chất béo dự trữ.

4. Tiêu hóa và vận chuyển

Các axít béo thường được đưa vào đường tiêu hóa dưới dạng chất béo trung tính (triglyceride), không thể được hấp thụ bởi ruột.

Chúng được phân cắt thành các axít béo tự do và monoglyceride bởi enzym lipase tuyến tụy, là một phức hợp 1:1 với một prôtêin được gọi là colipase, cần thiết để hoạt hóa nó.
Phức hợp đã hoạt hóa chỉ có thể làm việc tại bề mặt chất béo - nước, đó là lí do mà các axít béo thiết yếu được nhũ hóa (chuyển thành thể sữa) bởi muối mật để các enzym này hoạt động tối ưu.

Do đó những người đã cắt bỏ túi mật vì sỏi mật gặp rất nhiều khó khăn trong tiêu hóa chất béo.
Hầu hết được hấp thụ dưới dạng các axít béo tự do và 2-monoglyceride, nhưng một phần nhỏ được hấp thụ dưới dạng glycerol tự do và dưới dạng diglyceride.
Sau khi qua thành ruột, chúng được biến đổi thành triglyceride và được đóng gói thành các hạt nhũ trấp hoặc các túi mỡ, được giải phóng vào trong mạch nhũ trấp, các mao mạch của hệ thống bạch huyết và sau đó vào máu.
Cuối cùng, chúng bám vào màng các tế bào gan, tế bào tạo mỡ hay các sợi cơ, nơi chúng được hoặc dự trữ hoặc bị ôxi hóa tạo năng lượng.
Gan hoạt động như một cơ quan chuyên hóa để chuyển hóa các axít béo, xử lí các hạt nhũ trấp thừa và các túi mỡ thành các dạng lipôprôtêin khác nhau, cụ thể là VLDL (very low density lipoprotein – prôtêin mật độ rất thấp) và LDL (low density lipoprotein – prôtêin mật độ thấp).
Các axít béo tổng hợp do gan được biến đổi thành chất béo trung tính (triglyceride) và vận chuyển về máu dưới dạng VLDL.
Trong các mô ngoại vi, enzym lipoprotein lipase tiêu hóa một phần của VLDL tạo LDL và axít béo tự do, cung cấp cho sự trao đổi chất. Điều này được thực hiện bằng việc loại bỏ các chất béo trung tính (triglyceride) chứa trong VLDL.
Phần còn lại của VLDL hấp thụ cholesterol từ các lipôprôtêin tuần hoàn khác, trở thành LDLs.
LDL được hấp thụ qua các thụ thể LDL. Nó tạo một cơ chế để hấp thu LDL vào trong tế bào, và biến đổi nó thành axít béo, cholesterol, và các thành phần khác của LDL.
Gan điều khiển nồng độ cholesterol trong máu bằng cách loại bỏ LDL. Một loại lipôprôtêin khác gọi là lipôprôtêin mật độ cao (hay HDL) thu thập cholesterol, glycerol và axít béo trong máu và vận chuyển chúng đến gan.


Tóm lại:
- Các hạt nhũ trấp vận chuyển lipit có nguồn gốc từ thức ăn vào các tế bào của cơ thể.
- VLDL vận chuyển lipit tổng hợp bởi gan đến các tế bào trong cơ thể.
- LDL vận chuyển cholesterol vòng quanh cơ thể.
- HDL vận chuyển cholesterol từ cơ thể trở lại gan để phân giải và bài tiết.  

Khi lượng đường trong máu thấp, glucagon báo hiệu cho các tế bào tạo mỡ hoạt hóa hormon sensitive lipase, và chuyển đổi triglyceride thành axít béo tự do. Những chất này có tính hòa tan rất thấp trong máu, thường khoảng 1 μM. Tuy nhiên, loại prôtêin dồi dào nhất trong máu - albumin huyết thanh, liên kết với các axít béo tự do, tăng khả năng hòa tan lên ~ 1 mM.
Vì vậy, albumin huyết thanh vận chuyển axít béo đến các bộ phận như cơ và gan cung cấp cho quá trình oxy hóa khi lượng đường trong máu thấp.

5. Oxy hóa
Sự phân giải axit béo là quá trình mà trong đó các axít béo bị phân cắt, kết quả là giải phóng năng lượng. Nó bao gồm ba bước chính:
- Hoạt hóa và vận chuyển vào ty thể.
- β-oxy hóa.
- Chuỗi vận chuyển điện tử.
Các axít béo được vận chuyển qua màng ngoài ti thể bởi carnitine-palmitoyl transferase I (CPT-I), và sau đó được chuyển qua màng trong ti thể bởi carnitine.

Một khi bên trong cơ chất ti thể, phức axít béo-carnitine phản ứng với coenzym A để giải phóng các axít béo và tạo nên acetyl-CoA. CPT-I được tin là có các bước giới hạn mức độ trong quá trình oxy hóa axít béo.
Khi bên trong cơ chất ti thể, các axít béo trải qua quá trình β-oxy hóa. Trong quá trình này, phân tử acetyl-CoA (2 cacbon) được tách ra nhiều lần từ các axít béo. Acetyl-CoA sau đó có thể đi vào chu trình TCA, tạo nên NADH và FADH2. Sau đó NADH và FADH2 được sử dụng trong các dây chuyền vận chuyển điện tử để tạo ra ATP, đồng tiền năng lượng của tế bào.



Bên cạnh β-oxy hóa, đôi khi còn có các con đường oxi hoá khác:
- α-oxy hóa được sử dụng cho các nhánh axít béo không thể trực tiếp trải qua quá trình β-oxy hóa.
- Các mạng lưới nội chất trơn của gan có thể thực hiện ω-oxy hóa, chủ yếu để giải độc nhưng có thể trở nên phổ biến trong các trường hợp quá trình β-oxy hóa bị trục trặc.
Các axít béo với chuỗi cacbon quá dài (20 cacbon hoặc nhiều hơn) đầu tiên được phân cắt tạo ra các kích cỡ phù hợp (dễ sử dụng) trong peroxisomes.
6. Điều hòa và kiểm soát

Trong một thời gian dài người ta đã cho rằng hormon sensitive lipase (HSL) là các enzym thủy phân triacylglyceride đến axít béo tự do từ chất béo (sự phân giải chất béo). Tuy nhiên, gần đây đã cho thấy rằng hầu hết các HSL chỉ chuyển đổi triacylglyceride thành monoglyceride và các axít béo tự do.
Monoglyceride được thủy phân bởi monoglyceride lipase.
Adipose triglyceride lipase (enzym thủy phân triglyceride dạng mỡ) có thể có một vai trò đặc biệt trong chuyển đổi triacylglyceride thành diacylglyceride, trong khi diacylglyceride là những cơ chất tốt nhất cho HSL. HSL được điều hòa bởi hormon insulin, glucagon, norepinephrin, và epinephrine.

Glucagon có liên quan với hiện tượng lượng đường huyết thấp, và epinephrine có liên quan với việc tăng cường nhu cầu trao đổi chất. Trong cả hai trường hợp đều cần có năng lượng, và các quá trình oxy hóa các axít béo được tăng lên để đáp ứng nhu cầu đó.
Glucagon, norepinephrin, và epinephrine kết hợp thành G prôtêin - cặp thụ quan, nó hoạt hóa adenylate cyclase (enzym tạo AMP từ ATP) để sản xuất AMP vòng. cAMP được tạo thành kích hoạt enzym proteinkinase A, nó phosphoryl hóa (và hoạt hóa) hormon sensitive lipase.




Khi glucose trong máu cao, sự phân giải lipit được ức chế bởi insulin. Insulin kích hoạt prôtêin Phosphatase 2A, nó dephosphoryl hóa HSL, do đó ức chế hoạt động của nó. Insulin còn kích hoạt các enzym phosphodiesterase, phá vỡ cAMP và ngưng sự phosphoryl hóa trở lại của prôtêin kinase A.