Bộ đếm web cho blog miễn phí

Trang chủ  www.docsachysinh.com

Ebook online

Đọc sách Y sinh || www.docsachysinh.com || Microworld - Macromind

ĐẠI CƯƠNG LIPID SINH HỌC

Phùng Trung Hùng - Nguyễn Phước Long

Các chức năng sinh học chính của lipids

Lipid là phân tử sinh học không tan trong dung dịch nước và tan trong các dung dịch có dung môi hữu cơ. Lipid có các vai trò sinh lý học quan trọng, trong đó có 4 chức năng chính:

-          Thành phần màng tế bào.

-          Cung cấp năng lượng dưới dạng triacylglycerols.

-          Cả lipid và dẫn xuất của lipid với vai trò là vitamins và hormone.

-          Acid mật.

Hình 15.1: Phân loại các lipid chính.

Acid béo

Có hai vai trò chính trong cơ thể:

-          Thành phần phức tạp của màng tế bào.

-          Thành phần quan trọng trong dự trữ chất béo dưới dạng triacylglycerols.

Hình 15.2: Một vài phản ứng sinh tổng hợp các acid béo. Mũi tên xanh mô tả các quá trình biến đổi xảy ra trong cơ thể.

Acid béo là phân tử hydrocarbon chuỗi dài có chứa nhóm chức carboxylic acid ở một đầu tận. Số lượng carbon trong acid béo được tính ở carbon ở nhóm chức carboxylic. Ở pH sinh lý, nhóm carboxylic ở dạng thái ion, mang điện tích âm trong dịch cơ thể.

Acid béo không có chứa nối đôi được gọi là acid béo bão hòa (no) và acid béo có chứa nối đôi được gọi là acid béo chưa bão hòa (không no). Trong trường hợp có nhiều nối đôi trong phân tử acid béo, ta gọi acid béo đó là acid béo không no có nhiều nối đôi (polyunsaturated fatty acids – PUFAs). Con số đánh dấu acid béo có nguồn gốc từ nguyên tố carbon có nối đôi. Ví dụ palmitic acid là một acid béo 16 carbon không có nối đôi, nó được kí hiệu là 16:0.

Vị trí không no trong acid béo được kí hiệu là delta và số của carbon đầu tiên tại vị trí nối đôi so với nhóm carboxyl của acid (vốn mặc định là 1). Ví dụ, palmitoleic acid là một acid béo 16 carbon và có một vị trí nối đôi giữa carbon số 9 và 10 nên được kí hiệu là16:1Δ9.

Hình 15.3: Các acid béo quan trọng

Acid béo bão hòa có ít hơn 8 carbon tồn dại dưới dạng lỏng ở nhiệt độ sinh lý còn các acid béo có nhiều hơn 10 carbon luôn ở thể rắn. Acid béo bão hòa có nhiệt độ sôi cao hơn acid béo không bão hòa.

Các acid béo quan trọng được tìm thấy trong cơ thể đều có nguồn gốc từ thức ăn. Tuy nhiên, khả năng sinh tổng hợp acid béo của cơ thể (nhờ enzyme) có thể giúp cơ thể có được nhiều loại acid béo cấu trúc cần thiết. Có hai ngoại lệ lớn là PUFAs – linoleic acid và α-linolenic acid (có nối đôi ở carbon 9 và 10). Hai acid béo này không thể được tổng hợp từ các tiền chất có trong cơ thể và do vậy được gọi là các acid béo thiết yếu (với cách hiểu là nó cần phải được cung cấp từ môi trường). Hai ngoại lệ này cũng được gọi là acid béo omega (ω). Linoleic acid là một omega-6 PUFA và α-linolenic là một omega-3 PUFA. Chức năng của các PUFA như linoleic và α-linolenic trong quá trình tổng hợp các lipid sinh học quan trọng được đề cập ở dưới đây.

Hình 15.4: Cơ chế hấp thu chất béo. Để tâm con đường đi của acid béo tự do khác với các loại khác như thế nào.

 

Omega-3 và -6, polyunsaturated fatty acids (PUFAs)

Thuật ngữ omega ám chỉ nguyên tố carbon tận cùng, xa nhất so với nhóm carboxyl. Do vậy khi nói một acid béo omega-3 là chỉ vị trí đầu tiên có liên kết đôi của nó. Do vậy, một omega-3 acid béo như α-linolenic acid (ALA) sẽ có ba nối đôi. Có nhiều loại omega-3 acid béo quan trọng được tiêu hóa trong thức ăn và được dùng cho cơ thể như: ALA, eicosapentaenoic acid (EPA), docosahexaenoic acid (DHA). Khi quá trình tiêu hóa xảy ra, cơ thể sẽ chuyển ALA thành EPA và DHA – hai loại omega-3 acid béo chính được sử dụng trong cơ thể và là những tiền chất chính cho quá trình điều biến tổng hợp và sử dụng lipid cho các quá trình tín hiệu tế bào, biểu hiện gene và phản ứng viêm.

Phần lớn omega-6 PUFAs đến từ thức ăn từ dầu thực vật và chứa nhiều linoleic acid. Linoleic acid được chuyển thành γ-linolenic acid (GLA) trong cơ thể. Cần phân biệt GLA với ALA. GLA được chuyển đổi thành dihomo-γ-linolenic acid (DGLA) và sau đó thành arachidonic acid.

Hình 15.5: Thành phần acetyl của lipid.

Cấu trúc cơ bản của Triacylglycerides

Triacylglycerids được cấu tạo bởi một bộ khung glycerol và 3 acid béo.

Cấu trúc cơ bản của phospholipids

Cấu trúc cơ bản của phospholipid rất giống với triacylglycerides ngoại trừ một điểm là C-3 của khung glycerol liên kết với một nhóm phosphoric acid. Khi phospholipids gắn thêm một góc X nào đó sau liên kết phosphate thì ta sẽ có phân tử phosphatidic acid. X có thể là ethanolamine, choline, serine, glycerol, myo-inositol,…

Cấu trúc cơ bản của plasmalogens

Plasmalogens là lipid của phức hợp màng tế bào có cấu trúc gần giống như phospholipid. Sự khác nhau chính yếu nhất là acid béo ở vị trí C-1 trên khung glycerol có chứa một liên kết dạng O-alkyl (-O-CH2-) hoặc O-alkenyl (-O-CH=CH-) như hình dưới đây:

Thành phần cơ bản của O-alkenyl plasmalogens

Một trong những alkyl plasmalogens là yếu tố hoạt hóa tiểu cầu (PAF: 1-O-1’-enyl-2-acetyl-sn-glycero-3-phosphocholine) là một choline plasmalogen mà tại vị trí C-2 của khung glycerol là một liên kết ester với một nhóm acetyl thay vì một nhóm acid béo chuỗi dài.

PAF hoạt động như là một phân tử điều hành sự quá nhạy cảm, phản ứng viêm cấp tính và anaphylactic shock. PAF được tổng hợp trong đáp ứng với phản ứng hình thành phức hợp kháng nguyên-IgE trên bề mặt của basophils, neutrophils, eosinophils, macrophages và monocyte. Sự tổng hợp và giải phóng PAF từ tế bào dẫn tới sự kết tập tiểu cầu và sự giải phóng serotonin từ tiểu cầu. PAF cũng sinh ra đáp ứng ở gan, tim, cơ trơn, tử cung và phổi.

Cấu trúc cơ bản của Sphingolipids

Sphingolipids là những hợp chất có bộ khung cơ bản là sphingosine có nguồn góc từ glycerol. Sphingosine được acetyl hóa ở đầu N bởi nhiều acid béo khác nhau để tạo thành họ nhà ceramides. Sphingolipids chiếm ưu thế trong bao myelin của sợi thần kinh. Sphingomyelin là một loại sphingolipid chiếm phần lớn và được sinh ra bởi sự chuyển góc phosphocholine của phân tử phosphatidylcholine đến ceramide.

Một trong những sphingolipids quan trọng khác là glycosphingolipids được sinh ra bởi sự thay thế của carbohydrate ở vị trí C-1 trên khung glycerol của ceramide. Có 4 nhóm glycosphingolipids quan trọng:

-          Cerebrosides: Có galactose.

-          Sulfatides: Là sulfuric acid ester của galactocerebrosides.

-          Globosides: Chứa 2 hoặc nhiều nhóm đường.

-          Gangliosides: Cấu trúc tương đồng với globosides ngoại trừ việc nó còn có chứa sialic acid.

Tổng quan một vài loại lipid hay gặp

Acid béo không no:

            Prostaglandin (PG): Vai trò sinh học rất phức tạp – như một chất nội tiết, chất thông tin thứ hai, hạ đường huyết, hạ huyết áp, kích thích co cơ trờn, điều hòa một vài sự chuyển hóa trong cơ thể. Gồm hai nhóm:

-          Tan trong ether gọi là PGE (ở C9 có nhóm Ceton), có vai trò hoạt hóa adenylcyclase trong tổng hợp cAMP.

-          Tan trong đệm phosphate là PGF có nhóm alcol ở C9: Kích thích co cơ trờn.

Thromboxan: Tham gia vào quá trình đông máu.

Leucotrien: Vận chuyển tính hiệu sinh học có phổ tác dụng rộng: Kích thích co khí quản do đó nếu leucotrien tạo thành quá nhiều sẽ làm xuất hiện khó thở (trong hen suyễn).

Glycerid: Là những ester của glycerol và acid béo. Có 3 nhiệm vụ chính: Tạo chất đệm, dự trữ năng lượng và cách nhiệt.

Phosphatid: Là lipid được xà phòng hóa, lipid tạp và là dẫn xuất của L-phosphatidic. Có nhiều loại:

1.      Phosphatidylethanolamin: Cephalin – cung cấp acid phosphoric để cấu tạo màng mới, giữ vai trò trong sự đông máu ở giai đoạn tạo thromboplastin.

2.      Phosphatidylcholin: Lecithin – thành phần cấu tạo chính của màng tế bào, quan trọng trong việc hình thành các lipoprotein huyết tương, vận chuyển lipid giữa gan và các mô, chất kết nối các protein và những chất ít phân cực nhất.

3.      Dipalmityl lecithin làm cho màng phổi không dính lại vào nhau.

4.      Phosphatidylserin.

5.      Phosphatidylinositol (inositid): Hợp chất phosphatidylinositoldiphosphate là tiền chất tạo tín hiệu thông tin nội bào, quan trọng trong chuyển hóa calci.

6.      Diphosphatidylglycerol (cardiolipin).

7.      Plasmalogen.

8.      Acid arachidonic cuar phosphatid tham gia cấu tạo màng dễ dàng tách ra dưới dạng phospholipase tương ứng và là tiền chất của eicosanoid.

Một vài loại rắn có chứa lecithinase A có tác dụng thủy phân lecithin thành lysolecithin gây tiêu huyết.

Cholesterid = cholesterol ester = este giữa cholesterol và acid béo.

Hình 15.6: Sự “tuần hoàn” triacylglycerols từ gan và ruột non vào tế bào và các chất mang lipid trong máu.

Sphingolipid là ester của aminoalcol sphingosin và acid béo. Có 2 loại:

-          Shingophosphatid (có phosphate trong phân tử) – Khi thủy phân toàn bộ sphingomyelin (đặc hiệu, có nhiều trong mô não và mô thần kinh) sẽ cho rượu sphingosin, AB, H3PO4 và cholin hay ethanolamin.

-          Glycolipid không có góc phosphate, mà thay thế bằng đường (như cerebrosid, gangliosid, sulfatid).

a.       Cerebrosid có nhiều ở não, thần kinh. Khi thủy phân sẽ cho ra sphingosin, acid béo và galactose. Trong bệnh Gaucher lượng cerebrosid trong tế bào lưới nội mô rất cao và đặc biệt là trong phân tử kerazin, galactose được thay thế bởi glucose.

b.      Sulfatid.

c.       Gangliosid có nhiều ở dây thần kinh, có nhiệm vụ dẫn truyền luồng thần kinh qua nơi tiếp hợp. Trong gangliosid còn có các dẫn xuất N-acetylglucosamin, N-acetylgalactosamin, đặc biệt là acid sialic (hay acid neurominic) dưới dạng N-acetyl hoặc N-glycosyl hóa.

Steroid và dẫn xuất:

            Sterol

1.      Cholesterol.

2.      7-dehydrocholesterol là tiền chất của vitamin D3.

3.      Ergosterol.

4.      Lanosterol – là trung gian quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp cholesterol.

5.      Coprosterol.

Hormone steroid – đều là dẫn xuất của cholesterol:

1.      18C tạo nên các estrogen (hormone sinh dục nữ) gọi chung là phenol steroid.

2.      19C tạo nên các androgen (hormone sinh dục nam).

(21C tạo tên corticoid hay corticosteroid (hormone vỏ thượng thận).

Các lipid này đều có vai trò sinh học quan trọng. Chúng ta sẽ đề cập đến vai trò của chúng trong phần sau của quyển sách.

 

Sửa lần cuối ngày 31/1/2013 - www.docsachysinh.com  

 Hãy cùng nhau chung tay xây dựng cộng đồng Y sinh học của Việt Nam bằng tri thức khoa học!

 Diễn đàn Đọc sách Y Sinh