Bài giảng Hóa sinh 2

Bài giảng Hóa sinh 2 Khoa Dược Trường Đại học Võ Trường Toản biên soạn năm 2022

• Tác giả: Phạm Thị Thanh Liên
• Trường học: Trường Đại học Võ Trường Toản
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Bài giảng Hóa sinh 2
• Loại tài liệu: Bài giảng
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hậu Giang

Tóm tắt

I. Tổng quan về đào tạo Hóa sinh tại Trường Đại học Võ Trường Toản

Trường Đại học Võ Trường Toản xây dựng chương trình đào tạo Hóa sinh 2 thuộc khối kiến thức cơ sở ngành y dược. Học phần do giảng viên Khoa Dược biên soạn với thời lượng 30 tiết, tương đương 2 tín chỉ lý thuyết. Nội dung bài giảng tập trung làm rõ các cơ chế phân tử của quá trình sống. Sinh viên được tiếp cận nguồn cung cấp, con đường chuyển hóa và các giai đoạn trung gian trong cơ thể sinh vật. Hệ thống giáo trình gồm 8 chuyên đề chính về glucid, lipid, protid, hemoglobin, acid nucleic, hormone cùng liên quan điều hòa chuyển hóa. Môn học tạo nền tảng vững chắc giúp sinh viên giải thích căn nguyên bệnh lý phân tử. Kiến thức này trực tiếp hỗ trợ quá trình tiếp thu các môn chuyên ngành lâm sàng sau này. Môi trường đào tạo tại Hậu Giang chú trọng chuẩn hóa kiến thức y khoa hiện đại. Sinh viên rèn luyện tư duy duy vật biện chứng trong nghiên cứu khoa học tự nhiên. Tài liệu nội bộ được thẩm định nghiêm ngặt theo quy chế hiện hành, đảm bảo tính chính xác khoa học cao.

1.1. Mục tiêu và cấu trúc chương trình Hóa sinh 2

Chương trình Hóa sinh 2 gồm 8 bài học chuyên sâu. Học phần phân tích chi tiết quá trình đồng hóa và dị hóa các hợp chất sinh học. Sinh viên tìm hiểu con đường đường phân, chu trình acid citric và chuỗi hô hấp tế bào. Mỗi bài học đều tích hợp sơ đồ chuyển hóa trực quan nhằm tối ưu hóa khả năng ghi nhớ. Giảng viên Khoa Dược trực tiếp hướng dẫn lý thuyết gắn liền với giải thích các hiện tượng sinh lý. Sinh viên tiếp thu kiến thức về cân bằng nội môi và điều hòa năng lượng tế bào. Tài liệu giảng dạy chuẩn bị kỹ lưỡng về cơ sở dữ liệu hóa sinh phân tử.

1.2. Vai trò của môn học đối với sinh viên Y Dược

Kiến thức Hóa sinh đóng vai trò cầu nối thiết yếu giữa khoa học cơ bản và y học lâm sàng. Sinh viên ngành Dược và Y đa khoa bắt buộc phải hiểu rõ bản chất phân tử của sự sống. Việc nhận diện quá trình thoái hóa và tổng hợp chất giúp sinh viên phân tích cơ chế tác động của thuốc. Môn học hình thành năng lực tư duy logic trong chẩn đoán và điều trị. Sinh viên dễ dàng tiếp cận các môn học nâng cao như dược lý, dược lâm sàng và bệnh học. Sự am hiểu hóa sinh giúp xây dựng tư duy biện chứng, hạn chế các suy luận cảm tính trong thực hành y khoa.

II. Phân tích rối loạn chuyển hóa ở Trường Đại học Võ Trường Toản

Nội dung giảng dạy tại Trường Đại học Võ Trường Toản đi sâu phân tích cơ chế điều hòa enzym và các rối loạn chuyển hóa bệnh lý. Chu trình acid citric giữ vai trò trung tâm trong chuyển hóa năng lượng tế bào. Các enzym chính gồm citrat synthase, isocitrat dehydrogenase và alpha-cetoglutarat dehydrogenase chịu sự kiểm soát ngược từ ATP và NADH. Khi tỷ lệ năng lượng ATP/ADP tăng cao, hoạt tính chu trình giảm mạnh để bảo toàn cơ chất. Ngược lại, sự gia tăng ADP kích hoạt tức thì các phản ứng nhằm bổ sung năng lượng thiếu hụt. Vấn đề bệnh lý điển hình xuất hiện khi quá trình điều hòa bị đứt gãy, tiêu biểu là hội chứng đái tháo đường. Thiếu hụt hoặc kháng insulin làm suy giảm nghiêm trọng khả năng vận chuyển glucose vào nội bào. Glucose ứ đọng ngoài lòng mạch trong khi tế bào rơi vào trạng thái cạn kiệt năng lượng. Tế bào bắt buộc phải tăng cường thoái hóa lipid để tạo acetyl CoA. Sự thiếu hụt oxaloacetat khiến acetyl CoA dư thừa chuyển hướng tạo thể ceton, gây toan máu nguy hiểm.

2.1. Cơ chế điều hòa chu trình acid citric và enzym

Chu trình acid citric chịu sự điều hòa chặt chẽ bởi mức năng lượng nội bào. Phức hợp pyruvat dehydrogenase kiểm soát bước chuyển đổi then chốt từ pyruvat thành acetyl CoA. Cơ chế phosphoryl hóa qua enzym kinase làm bất hoạt phức hợp khi tỷ lệ NADH và acetyl CoA tăng. Ngược lại, enzym phosphatase khử phosphat giúp tái hoạt hóa hệ thống khi tế bào tích tụ pyruvat. Citrat synthase bị ức chế dị lập thể bởi sản phẩm citrat và nồng độ ATP cao. Isocitrat dehydrogenase tăng tốc độ xúc tác khi nhận diện tín hiệu kích hoạt từ ADP. Sự phối hợp nhịp nhàng này đảm bảo tế bào sản sinh năng lượng chính xác theo nhu cầu sinh lý.

2.2. Bệnh lý đái tháo đường và suy thoái năng lượng

Bệnh đái tháo đường khởi phát do tổn thương tế bào beta tụy hoặc tình trạng kháng insulin tại mô đích. Tiểu đường type 1 phát sinh do phản ứng tự miễn phá hủy hoàn toàn khả năng tiết insulin. Ngược lại, tiểu đường type 2 đặc trưng bởi sự suy giảm đáp ứng thụ thể đối với insulin. Hậu quả trực tiếp là quá trình phosphoryl hóa glucose bị đình trệ nghiêm trọng. Cơ thể đối mặt với nồng độ glucose trong máu tăng cao kèm hiện tượng đa niệu thẩm thấu. Mô mỡ phản ứng bằng cách phân giải ồ ạt acid béo tự do vào tuần hoàn. Lượng acetyl CoA dư thừa không thể đi vào chu trình Krebs do thiếu cơ chất oxaloacetat, dẫn đến biến chứng tích tụ thể ceton.

III. Phương pháp nghiên cứu Hóa sinh tại Trường Đại học Võ Trường Toản

Nhằm giải quyết các bài toán rối loạn chuyển hóa, Khoa Dược tại Trường Đại học Võ Trường Toản triển khai phương pháp giảng dạy dựa trên bằng chứng khoa học. Các giải pháp điều trị bệnh chuyển hóa được phân tích rõ ràng theo từng phân nhóm nguyên nhân bệnh sinh. Đối với đái tháo đường type 1, phương pháp bắt buộc là bổ sung insulin ngoại sinh để bù đắp lượng hormon thiếu hụt. Đối với đái tháo đường type 2, phác đồ phối hợp giữa kiểm soát chế độ dinh dưỡng và sử dụng dược phẩm kích thích tiết insulin từ tuyến tụy. Sinh viên được rèn luyện phương pháp tiếp cận đa chiều, từ sinh học phân tử đến can thiệp dược lý lâm sàng. Giảng viên hướng dẫn phương pháp định lượng sinh hóa máu nhằm theo dõi chỉ số glucose, ure và thể ceton. Mô hình giảng dạy thực hành tạo điều kiện cho người học phân tích sâu về dược động học và dược lực học của các nhóm thuốc hạ đường huyết. Việc chuẩn hóa kiến thức hóa sinh giúp nâng cao năng lực can thiệp điều trị chuẩn xác.

3.1. Phương pháp can thiệp chuyển hóa và dùng thuốc

Phương pháp điều trị rối loạn chuyển hóa tập trung vào việc khôi phục cân bằng nội môi. Thuốc hạ đường huyết kích thích tế bào beta tụy bài tiết insulin để cải thiện hấp thu glucose. Các nhóm thuốc tăng nhạy cảm insulin hỗ trợ mô ngoại biên tiếp nhận cơ chất hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, phác đồ dinh dưỡng hạn chế carbohydrate giúp giảm tải gánh nặng chuyển hóa cho gan và tụy. Quá trình kiểm soát acid béo tự do trong máu ngăn chặn tích tụ thể ceton và giảm thiểu nguy cơ toan hóa máu. Người làm công tác y dược cần theo dõi sát sao nồng độ glucose huyết tương để điều chỉnh liều lượng dược chất phù hợp.

3.2. Đổi mới phương pháp đào tạo y dược thực nghiệm

Đào tạo thực nghiệm tại trường gắn liền lý thuyết với phân tích ca bệnh lâm sàng thực tế. Sinh viên trực tiếp khảo sát sơ đồ chuyển hóa phân tử và thực hành xét nghiệm định lượng. Phương pháp giải quyết vấn đề giúp người học chủ động xâu chuỗi hiện tượng đói năng lượng tế bào với triệu chứng bệnh. Giảng viên tổ chức thảo luận nhóm về các tương tác chuyển hóa phức tạp giữa lipid, glucid và protein. Mô hình học tập chủ động nâng cao năng lực biện luận kết quả xét nghiệm hóa sinh. Sinh viên trang bị kỹ năng phân tích độc lập, chuẩn bị tốt cho các đợt thực tập bệnh viện và nhà máy dược phẩm.

IV. Kết luận và giá trị thực tiễn từ Trường Đại học Võ Trường Toản

Chương trình đào tạo Hóa sinh tại Trường Đại học Võ Trường Toản mang lại giá trị ứng dụng to lớn cho ngành y tế. Môn học không chỉ dừng lại ở việc cung cấp lý thuyết chuyển hóa thuần túy. Sinh viên được trang bị năng lực phân tích nguyên nhân gốc rễ của các hội chứng bệnh lý lâm sàng. Hiểu biết sâu sắc về enzym và chu trình Krebs hỗ trợ việc đánh giá chuyển hóa tế bào chính xác. Kiến thức chuyển hóa lipid và glucid trở thành công cụ quan trọng trong tư vấn dinh dưỡng và thiết kế liệu trình dùng thuốc. Nhà trường không ngừng hoàn thiện giáo trình, cập nhật các tiến bộ khoa học mới nhất vào giảng dạy. Sinh viên tốt nghiệp sở hữu nền tảng vững vàng, đáp ứng tốt yêu cầu chuyên môn tại các bệnh viện và cơ sở y tế. Sự kết hợp chặt chẽ giữa học thuật và thực tiễn tạo nên chất lượng đào tạo vượt trội. Đây là bước đệm then chốt cho sự phát triển của nguồn nhân lực y dược chất lượng cao tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

4.1. Ứng dụng kiến thức hóa sinh vào chẩn đoán bệnh

Hóa sinh cung cấp các chỉ số xét nghiệm quyết định trong chẩn đoán bệnh lý lâm sàng. Việc phân tích biến thiên glucose, thể ceton và nồng độ ure huyết tương giúp bác sĩ xác định chính xác giai đoạn đái tháo đường. Sự tăng cao bất thường của acid béo tự do cảnh báo tình trạng rối loạn phân giải lipid nghiêm trọng. Thầy thuốc dựa vào kiến thức chuyển hóa để tiên lượng nguy cơ nhiễm toan chuyển hóa. Các kỹ thuật xét nghiệm hóa sinh định kỳ hỗ trợ theo dõi hiệu quả điều trị của bệnh nhân. Năng lực biện giải kết quả xét nghiệm bảo đảm quyết định y khoa chính xác và kịp thời.

4.2. Định hướng phát triển y dược học tương lai

Nghiên cứu hóa sinh mở đường cho sự phát triển của y học chính xác và công nghệ sinh học dược phẩm. Các nhà nghiên cứu khai thác cơ chế enzym để thiết kế những thế hệ thuốc điều hòa chuyển hóa mới. Mục tiêu hướng tới việc tối ưu hóa tác dụng điều trị và giảm thiểu phản ứng phụ. Khối ngành Y Dược tiếp tục đẩy mạnh liên kết giữa đào tạo lý thuyết và thực tiễn lâm sàng. Sự thấu hiểu sâu sắc bản chất bệnh lý cấp độ phân tử định hình các phác đồ y khoa hiện đại. Nền tảng học thuật vững chắc tạo tiền đề quan trọng cho công tác chăm sóc sức khỏe cộng đồng bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Bài giảng Hóa sinh 2 là tài liệu học tập lý thuyết thuộc khối kiến thức cơ sở ngành trong chương trình đào tạo sinh viên Y – Dược trình độ đại học, do ThS. Phạm Thị Thanh Liên biên soạn, Khoa Dược thuộc Trường Đại học Võ Trường Toản (Hậu Giang) chịu trách nhiệm chuyên môn và lưu hành nội bộ vào năm 2022. Học phần có thời lượng 30 tiết giảng dạy trên lớp, tương ứng với 2 tín chỉ học tập.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình tập trung vào ba chuẩn đầu ra chính:

1. Cung cấp hệ thống kiến thức ở mức độ cơ chế phân tử về các quá trình sống của tế bào và mô.
2. Trình bày nguồn cung cấp, các con đường chuyển hóa trung gian, bao gồm cả quá trình thoái hóa tạo năng lượng và quá trình tổng hợp các hợp chất sinh học hữu cơ.
3. Phân tích cơ chế bệnh sinh ở mức độ phân tử của các trạng thái rối loạn, bất thường chuyển hóa phổ biến trong cơ thể người.

Về mặt cấu trúc và cách tiếp cận, giáo trình được thiết kế theo hướng hóa sinh động (hóa sinh chuyển hóa) gồm 8 bài học chuyên đề: Chuyển hóa chung và oxy hóa sinh học; Chuyển hóa glucid; Chuyển hóa lipid; Chuyển hóa protid; Chuyển hóa hemoglobin; Chuyển hóa acid nucleic; Chuyển hóa hormone; Liên quan và điều hòa chuyển hóa. Cách tiếp cận của văn bản đi từ bản chất lý hóa của năng lượng sinh học (nhiệt động học, thế năng oxy hóa - khử, chuỗi hô hấp tế bào) đến các con đường chuyển hóa cụ thể của từng nhóm đại phân tử, kết thúc bằng mạng lưới tích hợp và điều hòa chuyển hóa toàn thân.

Điểm đặc trưng của giáo trình là tính súc tích, mô tả trực diện các phản ứng hóa học thông qua hệ thống enzym xúc tác, phức hợp đa enzym, các hệ thống chất mang điện tử và vị trí dị lập thể điều hòa. Bên cạnh ý nghĩa chuyên môn Y – Dược, bài giảng xác lập cơ sở phương pháp luận khoa học duy vật biện chứng thông qua việc chứng minh tính thống nhất và quy luật vận động vật chất trong cơ thể sống.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân bố nội dung qua 8 chuyên đề trọng tâm với logic kế thừa chặt chẽ:

• Bài 1: Chuyển hóa chung: Chuyển hóa các chất, oxy hóa sinh học và chu trình Krebs: Trình bày khái niệm đồng hóa và dị hóa; bản chất phản ứng oxy hóa - khử sinh học; cấu trúc chuỗi hô hấp tế bào màng trong ty thể; các phức hợp protein I, II, III, IV; cơ chế phosphoryl oxy hóa tạo ATP; 8 phản ứng của chu trình acid citric (Krebs) giải phóng 12 ATP/acetyl-CoA cùng các vị trí điều hòa qua citrat synthase, isocitrat dehydrogenase và $\alpha$-cetoglutarat dehydrogenase.
• Bài 2: Chuyển hóa Glucid: Khảo sát sự tiêu hóa qua hệ enzym amylase ($\alpha$ và $\beta$), maltase, lactase, sucrase; tốc độ hấp thu monosaccarid; 3 con đường thoái hóa glucose gồm đường phân (glycolysis, tạo 38 ATP trong điều kiện hiếu khí hoặc lactat trong điều kiện yếm khí), con đường pentose phosphat (tạo NADPH và ribose-5-phosphat), con đường uronic acid (tạo UDP-glucuronat); chu trình Cori; cơ chế tổng hợp và phân giải glycogen; quá trình tân tạo glucose từ lactat, glycerol và acid amin; chuyển hóa galactose, fructose, mannose và cơ chế bệnh tiểu đường type 1, type 2.
• Bài 3: Chuyển hóa Lipid: Trình bày quá trình $\beta$-oxy hóa acid béo bão hòa (acid palmitic), oxy hóa acid béo chưa bão hòa; sinh tổng hợp acid béo ở ty thể; tạo acid mevalonic; tổng hợp và thoái hóa triglycerid tại mô mỡ; cấu trúc lipoprotein vận chuyển (VLDL, IDL, LDL, HDL) và cấu tạo acid mật.
• Bài 4: Chuyển hóa Protid: Cơ chế khử amin oxy hóa gián tiếp; cơ chế vận chuyển $\text{NH}_3$; chu trình tổng hợp ure ở gan; sự thoái hóa sườn carbon của acid amin; các con đường chuyển hóa nhánh tạo melanin, creatin; cơ chế bệnh alcapton niệu liên quan đến acid homogentisic.
• Bài 5: Chuyển hóa Hemoglobin: Cơ chế sinh tổng hợp nhân porphyrin từ succinyl-CoA và glycin; thoái hóa hemoglobin tạo bilirubin và con đường bài xuất qua mật.
• Bài 6: Chuyển hóa Acid Nucleic: Thoái hóa base nhân purin tạo acid uric; thoái hóa base pyrimidin; sinh tổng hợp de novo và tái sử dụng AMP, GMP, IMP; tổng hợp nhân pyrimidin.
• Bài 7: Sinh tổng hợp Protein và Sao chép Acid Nucleic: Cơ chế sao chép DNA, phiên mã tổng hợp RNA, cấu trúc tổng quát của tRNA, các giai đoạn mở đầu, kéo dài và kết thúc của quá trình sinh tổng hợp chuỗi polypeptid; cơ chế điều khiển tổng hợp protein.
• Bài 8: Hormone và Điều hòa chuyển hóa: Cơ chế tác động và phân loại hormone; vai trò của insulin, glucagon, adrenalin, glucocorticoid, thyroxin, ACTH và hormone tăng trưởng trong việc kiểm soát cân bằng nội môi.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng cơ sở lý thuyết dựa trên các nguyên lý nhiệt động học và phân tử học:

• Lý thuyết nhiệt động học và thế năng oxy hóa - khử: Xác định chiều phản ứng oxy hóa - khử thông qua phương trình Nernst và tương quan giữa biến thiên thế năng chuẩn $\Delta E^{0\prime}$ với biến thiên năng lượng tự do $\Delta G^{0\prime}$ ($\Delta G^{0\prime} = -nF\Delta E^{0\prime}$). Sự chuyển dịch điện tử luôn diễn ra từ hệ thống có thế năng oxy hóa - khử thấp đến hệ thống có thế năng cao.
• Hệ thống liên kết phosphate giàu năng lượng: Phân loại ranh giới giữa liên kết nghèo năng lượng ($\le 5\text{ kcal/mol}$, ví dụ hexose-P) và liên kết giàu năng lượng ($\ge 6,6\text{ kcal/mol}$, ký hiệu $\sim\text{P}$, ví dụ ATP, phosphoenolpyruvat, 1,3-diphosphoglycerat, creatin phosphat, thioester acyl-CoA).
• Các thuyết về cơ chế phosphoryl oxy hóa: Trình bày 3 giả thuyết khoa học gồm Thuyết ghép hóa học của Slater, Thuyết ghép cấu hình của Green và Boyer, và Thuyết thẩm thấu hóa học của Peter Mitchell giải thích cơ chế tạo gradient proton $(\text{H}^+)$ qua màng trong ty thể để tổng hợp ATP.
• Mô hình chu trình chuyển hóa tích hợp: Xác lập chu trình Krebs và chuỗi hô hấp tế bào làm trục chuyển hóa trung tâm kết nối sự thoái hóa của cả ba nhóm chất hữu cơ cơ bản: glucid, lipid và protid.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                      BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ SỐ VÀ CƠ CHẾ NỀN TẢNG              |
+--------------------------+----------------------------------------------------+
| Thông số / Cơ chế        | Giá trị / Mô tả định lượng theo bài giảng          |
+--------------------------+----------------------------------------------------+
| Glucose máu bình thường  | 0,7 - 1,2 g/L (70 - 120 mg% hay 4,22 - 6,67 mmol/L)|
| Nhu cầu glucid 24h       | 300 - 500g ở người trưởng thành                    |
| Hiệu suất đường phân     | Hiếu khí: 38 ATP/glucose (39 ATP từ glycogen)      |
| Tỷ số P/O chuẩn          | NADH = 3; Succinat = 2; Ascorbat = 1               |
| Phân giải 1 Acetyl-CoA   | Cung cấp 12 ATP qua chu trình Krebs                |
| Năng lượng dự trữ ATP    | 50% giải phóng dạng nhiệt, 50% tích trữ trong ATP  |
+--------------------------+----------------------------------------------------+

Kỹ năng phát triển

Học phần rèn luyện cho sinh viên các khối năng lực chuyên môn:

• Kỹ năng phân tích cơ chế phân tử: Khả năng truy xuất từng bước phản ứng hóa sinh, nhận diện cơ chất, sản phẩm trung gian, coenzym (NAD$^+$, FAD, TPP, Coenzyme A, pyridoxal phosphat) và enzym xúc tác tương ứng trong các con đường trao đổi chất.
• Kỹ năng giải thích cơ chế bệnh sinh lâm sàng: Phân tích bản chất rối loạn chuyển hóa trong các bệnh cảnh:
  • Bệnh đái tháo đường tụy (type 1 do tổn thương tế bào $\beta$ đảo Langerhans; type 2 do đề kháng insulin): giải thích hiện tượng đói năng lượng tế bào, tăng thoái hóa lipid dẫn đến tích tụ acetyl-CoA và gia tăng thể ceton huyết.
  • Bệnh galactose huyết bẩm sinh (galactosemia): do thiếu enzym UDP-glucose-galactose-uridyltransferase gây ứ đọng galactose-1-phosphat dẫn đến tổn thương não, đục thủy tinh thể, gan to.
  • Bệnh thiếu máu tan máu do thiếu hụt glucose-6-phosphat dehydrogenase (G6PD): suy giảm tổng hợp NADPH dẫn đến giảm glutathion dạng khử, làm mất khả năng bảo vệ màng hồng cầu trước các tác nhân oxy hóa như thuốc primaquin, aspirin, sulfonamid hoặc đậu tằm.
  • Bệnh alcapton niệu: do rối loạn chuyển hóa phenylalanin và tyrosin dẫn đến bài xuất bất thường acid homogentisic trong nước tiểu.
• Kỹ năng đánh giá tác động dược lý và độc chất: Nhận định cơ chế ức chế chuỗi hô hấp của các chất độc và dược chất chuyên biệt (Rotenon và Amytal ức chế NADH dehydrogenase; Antimycin A ức chế phức hợp cytocrom $bc_1$; Cyanid $\text{CN}^-$, Azid $\text{N}_3^-$, $\text{CO}$ ức chế cytocrom oxidase) và chất phá ghép phosphoryl oxy hóa (2,4-dinitrophenol, protein Thermogenin màng trong ty thể mô mỡ nâu).

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm học thuật ngành Dược, phối hợp giữa thuyết trình cơ chế lý thuyết và phân tích các mô hình thực nghiệm lịch sử:

• Tiếp cận sư phạm qua diễn tiến lịch sử và thực nghiệm: Nội dung bài học dẫn dắt sinh viên tiếp cận các phương pháp nghiên cứu chuyển hóa kinh điển:
  • Phương pháp phân tích sản phẩm chuyển hóa cuối cùng trong máu và nước tiểu.
  • Phương pháp cơ quan tách rời (gan, thận) và lát cắt mô tươi (kỹ thuật Warburg năm 1920 với lát cắt mô dưới $0,4\text{ mm}$ để nghiên cứu chu trình Krebs, chu trình ure, quá trình tạo acid lactic yếm khí).
  • Phương pháp hệ thống vô bào và siêu ly tâm phân tách (nghiên cứu lên men rượu của Buchner năm 1897; phân lập ty thể, ribosom trong dung dịch saccarose đẳng trương $0,25\text{ M}$).
  • Phương pháp đánh dấu đồng vị phóng xạ ($^{14}\text{C}$-acetat chứng minh tiền chất chung của glucid, lipid, protid với độ nhạy đạt $10^{-17}\text{ g}$).
  • Phương pháp phân tích thể đột biến mất gen chỉ huy tổng hợp enzym.
• Hệ thống sơ đồ trực quan: Giáo trình tích hợp danh mục hơn 30 sơ đồ và hình ảnh phản ứng chi tiết, bao gồm: sơ đồ chuỗi hô hấp tế bào, sơ đồ chu trình Krebs và các vị trí điều hòa dị lập thể, sơ đồ đường phân (glycolysis), con đường hexose monophosphat, con đường uronic acid, chu trình Cori, chuyển hóa glycogen, sơ đồ vận chuyển glucose của protein GLUT2, cấu trúc chuỗi tRNA, sơ đồ sinh tổng hợp protein.
• Phương pháp tự học và chuẩn bị bài: Yêu cầu người học thực hiện chu trình ba bước:
  • Trước buổi học: Đọc trước tài liệu bài giảng, tra cứu tài liệu tham khảo theo danh mục quy định.
  • Trong buổi học: Tập trung thảo luận các chuyên đề trọng điểm (chuỗi hô hấp tế bào, cơ chế điều hòa chu trình acid citric, chuyển hóa glucose ở các trạng thái no/đói).
  • Sau buổi học: Hoàn thành câu hỏi ôn tập, tự hệ thống hóa các con đường chuyển hóa bằng sơ đồ khối và đối chiếu với các tình huống bệnh lý thực tế.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Tài liệu thể hiện các điểm cập nhật khoa học và liên hệ ứng dụng y dược:

• Hệ thống hóa cấu trúc phức hợp chuỗi hô hấp: Giáo trình phân loại chi tiết 4 phức hợp protein màng trong ty thể tham gia vận chuyển điện tử:
  • Phức hợp I (NADH-CoQ oxidoreductase): chuyển điện tử từ NADH đến CoQ, tạo lực bơm proton qua màng.
  • Phức hợp II (Succinat-CoQ reductase): vận chuyển điện tử từ succinat đến CoQ không qua phức hợp I.
  • Phức hợp III (CoQ-cytocrom c oxidoreductase): chuyển điện tử từ CoQ đến cytocrom c hòa tan.
  • Phức hợp IV (Cytocrom oxidase - phức hợp cyt $a$ và $a_3$ mang ion $\text{Fe}$ và $\text{Cu}$): hoàn thành chuỗi hô hấp bằng cách chuyển điện tử đến phân tử $\text{O}_2$ để tạo $\text{H}_2\text{O}$.
• Cập nhật hệ thống vận chuyển glucose qua màng: Phân định rõ chức năng và vị trí phân bố của 5 dạng protein vận chuyển glucose từ GLUT1 đến GLUT5, bao gồm cơ chế đáp ứng của GLUT4 tại mô cơ, xương, tim và mô mỡ dưới tác động kích hoạt của insulin.
• Phân tích chuyển hóa ở các trạng thái sinh lý đối lập: Giáo trình xây dựng mô hình so sánh đối chiếu giữa trạng thái no (Fed state - sau hấp thu, insulin chi phối quá trình tổng hợp glycogen và triglycerid) và trạng thái đói (Fasting state - khi glucose máu giảm dưới $2,5\text{ mM}$, các hormone glucagon, adrenalin, glucocorticoid, ACTH kích hoạt quá trình phân giải glycogen, tân tạo đường gluconeogenesis từ acid amin cơ, phân giải lipid lipolysis và tạo thể ceton ketogenesis).
• Tích hợp độc chất học và enzym học vi mô: Đề cập vai trò của hệ thống cytocrom P450 (các enzym oxygenase) trong chuyển hóa thuốc, hóa chất ô nhiễm và tác nhân gây ung thư; vai trò khử độc của hệ thống glutathion và enzym bảo vệ tế bào (catalase, peroxidase, superoxide dismutase).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống đào tạo y dược:

• Sinh viên đại học ngành Dược học và Y khoa: Sử dụng làm tài liệu học tập bắt buộc cho học phần Hóa sinh 2 (thời lượng 2 tín chỉ, 30 tiết lý thuyết). Sinh viên cần hoàn thành các học phần tiên quyết bao gồm Hóa học đại cương - Vô cơ, Hóa học hữu cơ và Hóa sinh 1 (hóa sinh tĩnh - cấu trúc hóa học của các hợp chất sinh học).
• Giảng viên chuyên ngành Hóa sinh - Dược: Sử dụng làm đề cương bài giảng chuẩn, cơ sở xây dựng ngân hàng câu hỏi đánh giá kết quả học tập, định hướng thảo luận ca bệnh trên lớp và thiết kế bài tập vận dụng.
• Học viên sau đại học và người làm công tác y tế: Sử dụng làm tài liệu tham khảo tra cứu nhanh các thông số hằng số sinh hóa chuẩn, cơ chế tác động của enzym, các con đường sinh tổng hợp phân tử và cơ chế can thiệp dược lý trên chuyển hóa tế bào.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên bậc đại học thuộc khối ngành Y – Dược (đặc biệt là sinh viên Dược khoa), đồng thời là tài liệu tra cứu cho giảng viên giảng dạy bộ môn Hóa sinh và cán bộ y tế quan tâm đến cơ chế chuyển hóa phân tử.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần trang bị kiến thức nền tảng về Hóa học đại cương, Hóa học hữu cơ (các nhóm chức, liên kết hóa học, phản ứng nhiệt động học) và Hóa sinh 1 (cấu trúc, phân loại và tính chất lý hóa của glucid, lipid, protid, acid nucleic và enzym).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình tập trung sâu vào phần hóa sinh động (cơ chế phân tử của quá trình chuyển hóa và năng lượng sinh học), trình bày chi tiết các hằng số thế năng oxy hóa - khử, tỷ số P/O, các phức hợp chuỗi hô hấp tế bào, các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm lịch sử (Warburg, Buchner, chất đồng vị $^{14}\text{C}$) và gắn liền cơ chế phân tử với các bệnh lý rối loạn chuyển hóa thực tế (tiểu đường, galactosemia, thiếu G6PD, alcapton niệu).

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần kết hợp việc đọc văn bản lý thuyết với việc tự vẽ lại các chu trình chuyển hóa (chu trình Krebs, chu trình Cori, đường phân, tân tạo đường); ghi nhớ các enzym chìa khóa điều hòa một chiều; so sánh sự biến đổi chuyển hóa giữa hai trạng thái no (Fed state) và đói (Fasting state); hoàn thành các câu hỏi thảo luận cuối mỗi bài học.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Học phần chỉ định hai tài liệu bổ trợ và tham khảo chính thức:

1. Giáo trình Hóa sinh – Tác giả: Lâm Vĩnh Niên, Hà Nội: NXB.
2. Tài liệu tham khảo Hóa sinh – Tác giả: Lê Xuân Trường, Hà Nội: NXB.

---

Kết luận

Bài giảng Hóa sinh 2 của Khoa Dược, Trường Đại học Võ Trường Toản cung cấp khung kiến thức về hóa sinh chuyển hóa ở mức độ phân tử, làm rõ các quy luật biến đổi vật chất và năng lượng trong cơ thể sống. Giáo trình đóng vai trò là môn học cơ sở liên kết kiến thức hóa học nền tảng với các môn học chuyên ngành Dược lý, Dược lâm sàng và Bệnh học.

Lộ trình học tập đề xuất cho sinh viên bao gồm việc nắm vững nguyên lý chuyển hóa chung và chuỗi hô hấp tế bào tại Bài 1 trước khi tiến hành nghiên cứu các con đường chuyển hóa đặc thù của Glucid (Bài 2), Lipid (Bài 3), Protid (Bài 4), Hemoglobin (Bài 5), Acid Nucleic (Bài 6), Sinh tổng hợp Protein (Bài 7) và Mạng lưới hormone điều hòa (Bài 8). Để hoàn thiện kiến thức, người học cần kết hợp nghiên cứu các giáo trình tham khảo của tác giả Lâm Vĩnh Niên và Lê Xuân Trường theo đúng đề cương môn học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu của quá trình sinh tổng hợp protein…………………. Thoái hóa các base nhân purin……………………………………………124 Hình 6. Thoái hóa base Pyrimidin………………………………. Tổng hợp AMP, GMP, IMP………………………………….

Tổng hợp nhân pyrimidin…………………………………………………130 Hình 6. Sao chép tổng hợp RNA………………………………………. Quá trình tổng hợp và phân giải triglyceride ở mô mỡ…………………. Điều khiển tổng hợp protein ………………………………….167 v BÀI 1: CHUYỂN HÓA CHUNG: CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT, OXY HÓA SINH HỌC VÀ CHU TRÌNH KREBS 1.

THÔNG TIN CHUNG 1. Giới thiệu tóm tắt nội dung bài học Bài học cung cấp kiến thức về các quá trình chuyển hóa chung: chuyển hóa các chất, oxy hóa sinh học và chu trình Krebs. Mục tiêu học tập 1. Trình bày đươ ̣c những khái niệm về chuyển hóa các chất và chuyển hóa trung gian, quá trình đồng hóa và dị hóa, một số đặc điểm của chuyển hóa trung gian.

Trình bày được những khái niệm về phản ứng oxy hóa – khử, sự phosphoryl hóa và sự khử phosphoryl, các loại liên kết phosphate giàu năng lượng và hệ thống ATP- ADP. Trình bày bản chất và diễn biến của sự hô hấp tế bào. Trình bày và nêu được ý nghĩa của chu trình Krebs. Chuẩn đầu ra Sinh viên biết được vai trò và vị trí của môn hóa sinh trong chương trình đào tạo cũng như mối liên hệ giữa hóa sinh và y dược.

Tài liệu giảng dạy 1.1 Giáo trình Lâm Vĩnh Niên. Hà Nội: NXB.2 Tài liệu tham khảo Lê Xuân Trường. Hà Nội: NXB. Yêu cầu cần thực hiện trước, trong và sau khi học tập Sinh viên đọc trước bài giảng, tìm hiểu các nội dung liên quan đến bài học, tích cực tham gia thảo luận và xây dựng bài học, ôn tập, trả lời các câu hỏi, trình bày các nội dung cần giải đáp và tìm đọc các tài liệu tham khảo.

NỘI DUNG CHÍNH 1. Đại cương Quá trình chuyển hóa các chất hay còn gọi là quá trình trao đổi chất là đặc trưng của sự sống sinh vật. Sự sống của sinh vật sẽ chấm dứt khi sự trao đổi chất ngừng hoạt động. 1 Chuyển hóa các chất là tất cả các quá trình hoá học xảy ra trong cơ thể từ khi thức ăn được đưa vào đến khi chất cặn bã được thải ra ngoài.

Để nghiên cứu chuyển hóa các chất, cần phải hiểu rỏ các phản ứng trung gian của quá trình chuyển hóa. Các chuyển hóa trung gian này là các phản ứng xảy ra trong từng tế bào, từng mô, bao gồm hai loại phản ứng đồng hóa và dị hóa. Đồng hóa và dị hóa Hai quá trình đồng hóa và dị hóa là 2 quá trình ngược nhau, nhưng lại thống nhất trong một cơ thể, trong mỗi tế bào. Đồng hóa Là quá trình biến các phân tử hữu cơ thức ăn (glucid, lipid, protid) có nguồn gốc khác nhau (thực vật, động vật, vi sinh vật) thành các phân tử hữu cơ (glucid, lipid, protid) đặc hiệu của cơ thể.

Quá trình này gồm ba giai đoạn : Tiêu hoá : thủy phân các đại phân tử (tinh bột, protein, lipid.) đặc hiệu của thức ăn thành các đơn vị cấu tạo không có tính đặc hiệu ( glucose, acid amin, acid béo.) dưới tác dụng của các enzym thủy phân trong dịch tiêu hóa. Hấp thu : các sản phẩm tiêu hoá cuối cùng được hấp thu qua niêm mạc ruột non vào máu (bởi các quá trình vật lý và hoá học). Tổng hợp: máu đưa các sản phẩm hấp thu được đến các mô và được tê bào sử dụng để tổng hợp các đại phân tử có tính đặc hiệu của cơ thể. Cơ thể sử dụng các đại phân tử này để : + Xây dựng tế bào và mô (protein, polysaccarid tạp, phospholipid).

+ Sử dụng cho các hoạt động sống (enzym, acid nucleic, các protein chức năng) + Dự trữ (glycogen, triglycerid). Các phản ứng tổng hợp cần năng lượng (chủ yếu do ATP cung cấp). Dị hóa Là quá trình thoái hóa các đại phân tử hữu cơ thành các sản phẩm trung gian và các chât cặn bã thải ra ngoài. Quá trình này bao gồm các phản ứng oxy hóa khử, thủy phân, vận chuyển, tách nhóm.để phân giải các đại phân tử hữu cơ thành các phân tử nhỏ hơn kèm theo sự giải phóng năng lượng.

Năng lượng giải phóng ra ở dưới hai dạng : + 50% năng lượng ở dạng nhiệt năng (thân nhiệt). + 50% năng lượng được tích trữ dưới dạng ATP Năng lượng được giải phóng ra khi thủy phân ATP (tạo ADP và H3PO4) được tế bào sử dụng cho các lọai công sau : + Công cơ học : dùng co duỗi cơ. 2 + Công thẩm thấu : vận chuyển tích cực các chất qua màng tế bào , chống lại gradient nồng độ. + Công hoá học : tổng hợp các chất.

Sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng Thế giới sinh vật được chia làm hai loại dựa theo quá trình trao đổi châ't : tự dưỡng (thực vật) và dị dưỡng (động vật). Sinh vật tự dưỡng (thực vật) Có khả năng tổng hợp được glucid, lipid, protid đặc hiệu từ CO2, H2O, muôi khoáng chứa nitơ và năng lượng mặt trời (quang hợp).Sinh vật dị dưỡng (động vật) Sử dụng thức ăn (glucid, lipid, protid.) từ các sinh vật tự dưỡng để tổng hợp nên những phân tử glucid, lipid, protid đặc hiệu của mình, đồng thời thoái hoá các phân tử đặc hiệu thành các sản phẩm chuyển hoá, các chất thải như CO2, H20 và năng lượng cho cơ thể sử dụng. Sự liên quan của quá trình chuyển hóa giữa sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng 1. Phản ứng liên hợp Quá trình chuyển hóa nhìn chung có 2 loại phản ứng: - Phản ứng tổng hợp: Cần năng lượng - Phản ứng thoái hóa: Giải phóng năng lượng Phản ứng liên hợp là sự ghép cặp hai phản ứng tổng hợp và thoái hóa trên nhằm cung câp năng lượng cho quá trình tổng hợp.

Ví dụ : phản ứng tổng hợp glucose 6 phosphat cần 3,3 Kcal xảy ra được khi ghép với phản ứng thủy phân ATP giải phóng 7,3 Kcal 1. Đặc điểm của quá trình chuyển hóa vật chất 3 Trong cơ thể sông các quá trình chuyển hóa mang tính thông nhât và riêng biệt. Nhìn chung, ở tất cả mọi sinh vật từ đơn bào, đa bào, thực vật, động vật các con đường chuyển hóa đều trãi qua những giai đoạn tương tự nhau nhưng riêng từng cá thể , từng loài thì có những điểm riêng biệt đặc trưng. Các phản ứng hóa học trong cơ thể đều chịu sự xúc tác của các enzym, được tiến hành ở 370C, pH gần trung tính.

Ớ động vật, hệ thống thần kinh điều khiển các quá trình chuyển hóa. Phương pháp nghiên cứu Để xác định các quá trình hóa học xảy ra trong tế bào, cần xác định chính xác các sản phẩm trung gian, các enzym xúc tác cho mỗi phản ứng, cơ chế tác động, điều hòa… Nhờ sự ứng dụng của nhiều kỹ thuật phân tích hiện đại (điện di, sắc ký, quang phổ, huỳnh quang, phóng xạ, kính hiển vi điện tử.), việc nghiên cứu thu được nhiều tiến bộ với các phương pháp nghiên cứu khác nhau vừa trên cơ thể sông, vừa trên các cơ quan tách rời. Phân tích sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa Dựa vào việc phân tích các sản phẩm chuyển hóa trong máu, nước tiểu và các dịch cơ thể chúng ta có thể nhận biết được một phần quá trình chuyển hoá trong cơ thể, phát hiện được những rối loạn về chuyển hoá các chất, góp phần vào việc chẩn đoán, phòng và chữa bệnh. Ví dụ : Phát hiện CO2 ở cơ thể động vật: xác định nó là sản phẩm thoái hoá cuối cùng của glucid ở động vật.

Đưa một số acid amin ( alanin, glutamat.) vào cơ thể bệnh nhân bị tiểu đường thì thây tăng lượng glucose trong nước tiểu : các acid amin đó là các tiền chât của glucose. Dùng cơ quan tách rời, lát cắt mô - Cơ quan tách rời (ví dụ gan, thận) : Việc phân tích thành phần hoá học của dịch ra khỏi cơ quan giúp nhận biết được tiền chât đã được biến đổi như thế nào ở cơ quan đó. Ví dụ : nhờ phương pháp này đã xác định được gan là nơi tạo thể ceton, urê - Lát cắt tươi (Warburg 1920): Mô động vật được cắt thành lát cắt mông (dưới 0,4 mm), trong đó đa số các tế bào còn nguyên vẹn. Các lát cắt được đặt trong môi trường muối chứa một số chất chuyển hoá nhât định, đảm bảo tốc độ khuếch tán oxy và các chất chuyển hoá vào và ra khỏi tế bào.

Phương pháp này giúp nghiên cứu sự chuyển hoá của các chất trong một số điều kiện nhất định. 4 Ví dụ : nghiên cứu việc sản xuất acid lactic từ glucose trong điều kiện yêm khí, nghiên cứu chu trình Krebs, chu trình urê. Phương pháp dùng hệ thống vô bào -Dùng máy đồng thể hoá nghiền mô làm vỡ các tê" bào, ly tâm lây bào dịch. Buchner (1897) dùng dịch chiết vô bào của nâ"m men xúc tác sự lên men rượu từ glucose.

-Hoặc nghiền nhẹ nhàng mô trong dung dịch saccarose đẳng trương (0,25M) làm màng tê bào vỡ, nhưng các bào quan (nhân, ty thể, lysosome, ribosome.) còn nguyên vẹn và có thể phân lập nhờ siêu ly tâm phân tách, ưng dụng phương này để nghiên cứu cơ chế sinh tổng hợp protein và vai trò của ribosom, vai trò của ty thể trong sự oxy hóa-khử sinh học. Phương pháp dùng các chất đồng vị Người ta đánh dấu chất định nghiên cứu bằng cách thay nguyên tử của nguyên tố thường bằng nguyên tử của chất đồng vị. Sau đó, theo dõi chuyển hóa của chất được đánh dấu bằng cách tìm chất đồng vị trong các sản phẩm (xác định đồng vị nặng bằng khôi phổ, đồng vị phóng xạ bằng máy đếm). Ví dụ : nhờ phương pháp đánh dấu acetat bằng đồng vị 14C, người ta có thể kết luận acetat là tiền chất chung của glucid, protid,lipid.

Độ nhạy của phương pháp cao : phát hiện tới 10 -17 g. Phương pháp nghiên cứu dựa vào các khiếm khuyết di truyền Các thể đột biến mất gen chỉ huy sự sinh tổng hợp một enzym nhất định nào đó sẽ dẫn đến sự tích tụ và bài tiết cơ chất của enzym bị thiếu đó (bình thường không xuất hiện). Ví dụ : Sự bài tiết bất thường của acid homogentisic (trong bệnh alcapton niệu). Sự bài tiết tăng khi tăng khẩu phần ăn bằng phenylalanin hay tyrosin (không tăng khi dùng acid amin khác).

Do đó có thể kết luận acid homogentisic là sản phẩm chuyển hóa trung gian của chuyển hóa phenylalanin và tyrosin. Ý nghĩa của việc nghiên cứu chuyển hóa chất - Hiểu rõ các quá trình chuyển hóa các chất trong cơ thể từ đó có thể điều khiển hoặc sửa đổi chúng. -Theo dõi được ảnh hưởng của các dược phẫm và những chất khác tác động lên các quá trình chuyển hóa trong cơ thể. -Phục vụ cho công tác chẩn đoán, phòng và chữa bệnh.