Acid Amin - Nhắc lại

Công thức cấu trúc của Acid amin: Carbon trung tâm liên kết với

Gốc amin -NH2 (ion thành -NH3+ ở pH sinh lý)
Gốc carboxyl -COOH (ion thành -COO- ở pH sinh lý)
Một nguyên tử Hidro
Một chuỗi bên (gốc R) đặc thù quyết định danh tính, kích thước, tính phân cực và chức năng của từng acid amin

Ở pH sinh lý (xấp xỉ 6,8 – 7,4), các acid amin không có nhóm tích điện ở gốc R sẽ tồn tại dưới dạng ion lưỡng cực (zwitterion) mang đồng thời một điện tích dương (NH3+) và một điện tích âm (COO-), nên tổng điện tích thực bằng 0 và không di chuyển trong điện trường.

2. Phân loại Acid Amin

a. Theo tính phân cực và điện tích của chuỗi bên (R) ở pH sinh lý:

Không phân cực, kỵ nước (Aliphatic / Nonpolar): Gốc R chỉ chứa hydrocacbon, có xu hướng co cụm vào lõi bên trong của phân tử protein để tránh tiếp xúc với môi trường nước nội bào (Glycine, Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine, Proline, Methionine)

Phân cực, trung tính (Polar uncharged): Gốc R chứa các nhóm có thể tạo liên kết hydro với nước thường phân bố trên bề mặt phân tử protein hoặc tại trung tâm hoạt động của enzyme
1. nhóm OH như Serine, Threonine;
2. nhóm SH như Cysteine; nhóm amide như Asparagine, Glutamine),

Tích điện âm (Acidic / Dicarboxylic): Gốc R có thêm nhóm carboxyl thứ hai, mang điện tích âm ở pH 7 (Aspartate, Glutamate).

Tích điện dương (Basic / Dibasic): Gốc R có thêm nhóm chứa nitơ, mang điện tích dương ở pH 7 (Lysine, Arginine, Histidine).

Nhân thơm (Aromatic): Chứa vòng benzen, tương đối kém phân cực (Phenylalanine, Tyrosine, Tryptophan)

b. Theo khía cạnh Dinh dưỡng & Tính thiết yếu (Essentiality)14

Cơ thể người sử dụng 20 acid amin chuẩn để tổng hợp protein, được chia thành 3 nhóm dinh dưỡng.

1.Thiết yếu / Bắt buộc (Essential / Indispensable - 9 acid amin): Cơ thể không thể tự tổng hợp được (hoặc không đủ tốc độ), bắt buộc phải nạp từ thức ăn: Phenylalanine, Valine, Threonine, Tryptophan, Methionine, Leucine, Isoleucine, Lysine, Histidine (Mẹo nhớ: PVT TIM HiLL).

2. Không thiết yếu (Nonessential / Dispensable): Cơ thể tự tổng hợp được từ các tiền chất chuyển hóa nội sinh (Alanine, Aspartate, Asparagine, Glutamate, Serine...).

3. Thiết yếu có điều kiện (Conditionally Essential): Bình thường cơ thể tự tổng hợp được, nhưng trở thành thiết yếu khi thiếu cơ chất ban đầu, trong các bệnh lý tổn thương tạng (suy gan, suy thận, sinh non) hoặc trạng thái dị hóa nặng (bỏng, nhiễm trùng, chấn thương):

Tyrosine: Trở thành thiết yếu khi thiếu enzyme phenylalanine hydroxylase (trong bệnh PKU).

Cysteine: Phụ thuộc vào nguồn methionine và serine.
Arginine, Glutamine, Proline: Cần bổ sung trong stress chuyển hóa hoặc suy giảm chức năng ruột/thận.

Chuyển Hóa Acid Amin: Từ Cơ Chế Sinh Hóa Đến Ứng Dụng Dinh Dưỡng Lâm Sàng

Khác với carbohydrate dự trữ dưới dạng glycogen và lipid tích lũy dưới dạng triacylglycerol, cơ thể người không có kho dự trữ acid amin chuyên biệt; toàn bộ nguồn acid amin chức năng nằm ngay trong khối protein cấu trúc và xúc tác của mô [1, 2].

Tổng lượng acid amin tự do lưu hành trong huyết tương và bào tương các tế bào tạo thành một "kho chung" (amino acid pool) duy trì ổn định khoảng 150 g, được cung cấp liên tục từ quá trình tiêu hóa protein ngoại sinh (khẩu phần) và dị hóa protein nội sinh của mô [1, 2].

Nắm vững cơ chế tách nhóm amin, vận chuyển nitơ liên cơ quan và số phận khung carbon là nền tảng cốt lõi để kiểm soát độc tính amoniac, tối ưu hóa cân bằng nitơ và cá thể hóa dinh dưỡng điều trị trong thực hành lâm sàng [1, 2].

1. Tổng Quan Động Học Kho Acid Amin Và Chuyển Hóa Nitơ

Mỗi ngày, khoảng hơn 100 g acid amin hiện diện tại lòng ruột non từ cả nguồn thức ăn (nam trưởng thành 20–70 tuổi tiêu thụ trung bình 98 g protein/ngày, nữ tiêu thụ 68 g/ngày, người trên 70 tuổi khoảng 66 g/ngày) lẫn protein nội sinh từ dịch tiêu hóa và tế bào bong tróc; trong đó khoảng 10 g không được hấp thu và thải qua phân dưới dạng nitơ [2]. Tái sử dụng acid amin nội sinh là nguồn cung cấp chính cho quá trình tổng hợp protein mới [2].

1.1. Phản Ứng Chuyển Amin (Transamination) Và Vai Trò Của Pyridoxal Phosphate

Bước mở đầu phổ biến nhất của quá trình dị hóa acid amin là

chuyển nhóm α-amin (-NH2) từ acid amin cho
sang một α-keto acid nhận (thường là α-ketoglutarate)
để tạo thành α-keto acid mới và glutamate [1, 2].

Phản ứng này không làm mất nitơ khỏi cơ thể mà chỉ tái phân bố và "gom" toàn bộ nhóm amin về một điểm tập trung duy nhất là glutamate, đồng thời tổng hợp nên các acid amin không thiết yếu [1, 2].

Tất cả các enzyme aminotransferase (transaminase) đều đòi hỏi coenzyme pyridoxal phosphate (PLP – dạng hoạt động của vitamin B6) hoặc pyridoxamine phosphate (PMP) thông qua cơ chế tạo liên kết bazơ Schiff trải qua 2 pha:

pha 1 chuyển nhóm amin từ acid amin sang PLP tạo PMP và giải phóng α-keto acid;
pha 2 chuyển nhóm amin từ PMP sang α-keto acid mới để tái tạo PLP [2].

1.2. Phản Ứng Khử Amin (Deamination) Và Giải Phóng Ion Amoni

Khác với chuyển amin, phản ứng khử amin loại bỏ trực tiếp nhóm amin khỏi phân tử acid amin mà không chuyển sang hợp chất nhận nào khác, giải phóng trực tiếp amoniac tự do (NH3) – tồn tại chủ yếu ở dạng ion amoni (NH4+) ở pH sinh lý [2].

Các enzyme xúc tác thuộc nhóm dehydrogenase, dehydratase hoặc lyase [2]. Trong đó, glutamate dehydrogenase tại chất nền ty thể xúc tác phản ứng khử amin oxy hóa thuận nghịch của glutamate sử dụng NAD+ hoặc NADP+, giải phóng NH4+ và tái tạo α-ketoglutarate [1, 2].

Ngoài ra, một số acid amin khử amin không cần chuyển amin trung gian như

threonine (nhờ threonine dehydratase phụ thuộc PLP tạo α-ketobutyrate và NH4+),
serine (nhờ serine dehydratase tạo pyruvate và NH4+),
glycine (qua hệ thống phân cắt glycine tạo 5,10-methylene THF, CO2 và NH4+) và histidine [2].

2. Vận Chuyển Nitơ Liên Cơ Quan Và Chu Trình Urê

Amoniac (NH3/NH4+) cực kỳ độc đối với hệ thần kinh trung ương; nồng độ tăng cao gây ngủ gà, lơ mơ, hôn mê và tử vong [1, 2]. Do các mô ngoại vi không có chu trình urê hoàn chỉnh, cơ thể vận chuyển nitơ an toàn từ ngoại vi về gan thông qua hai "chất mang" không độc là glutamine và alanine, sau đó gan chuyển hóa thành urê tan trong nước để đào thải qua thận [1, 2].

2.1. Phân Công Chuyển Hóa Giữa Các Cơ Quan (Gan, Cơ Vân, Ruột Và Thận)

Tại mô ngoại vi (đặc biệt là cơ vân, phổi, tim, não, mô mỡ), enzyme glutamine synthetase xúc tác gắn NH4+ vào glutamate (tiêu tốn 1 ATP, cần Mg2+ hoặc Mn2+) tạo thành glutamine với sản lượng ước tính 40–80 g glutamine mỗi ngày [2]. Tại cơ vân, nguồn NH4+ còn phát sinh từ quá trình khử amin của AMP trong vận động cường độ cao, kết hợp với glutamate sinh ra từ chuyển amin của các acid amin chuỗi nhánh (BCAA: leucine, isoleucine, valine) [2].

Page updated

Google Sites

Report abuse