01-b1.1 priciple of biochem

8/15/2019 01-B1.1 Priciple of Biochem

1/25

Biochemistry & Molecular biology ● 1

B1 General Principle

B1.1 Biochemistry and

Molecular biology

Biochemistry & Genetics (B 1.1.1-1.1.2, B 1.1.7-1.1.9)

Carbohydrate metabolism

ภาพแสดงปฏกรยา Metabolism of carbohydrate

Glycolysis

เกดใน cytosol แบงออกเปน 2 ขันตอนใหญ 1.ขันลงทน - เปนการเปล ยนแปลง Glucose -----> Glyceraldehyde-3-P DHAP

- มการลงทนใช ATP 2 โมเลกลในปฏกรยาการเตมหม ฟอสเฟตใหกับน าตาลเอนไซมท สาคัญ Hexokinase(ถาในตับจะเปน Glucokinase) และ Phosphofructrokinase

2.ขันไดกาไร - เปนการเปล ยนแปลง Glyceraldehyde-3-P -----> pyruvate- ได ATP 2 โมเลกล และNADH 1 โมเลกลตอ Glyceraldehyde-3-P 1 โมเลกล

เอนไซมท สาคัญ Pyruvate kinase (PEP -----> Pyruvate)


2/25

2 ● Biochemistry & Molecular biology

สมการรวม glucose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ------> 2pyruvate + 2ATP + 2NADH + H+ เอนไซมท สาคัญทัง 3 ตัวจะควบคมอัตราของปฏกรยา(rate-limiting steps) และอย ในขันตอนท ไมสามารถ

ผันกลับได โดยท insulin จะกระตนการทางานของเอนไซม สวน glucagonจะยับยัง

Aerobic glycolysis

- เกดข นในภาวะท เซลลมออกซเจน และไมโตคอนเดรยมากพอ- pyruvate จะเปล ยนเปน Acetyl CoA โดย Pyruvate dehydrogenase และ Acetyl CoA กจะเขาส Krebs cycle,electron transport chain, oxidative phosphorylation ตอไป - ได 36/38 ATP

Anaerobic glycolysis

- เกดข นในภาวะท เซลลขาดออกซเจน หรอไมโตครอนเดรย- จงมการใช NADH และเอนไซมเปล ยน pyruvateเปนสารอ นๆ เชนlactate ในเซลลเมดเลอดแดง หรอ ethanol ในเช อแบคทเรยบางชนด

(fermentation) - กรณ anaerobic glycolysis ในกลามเน อจะเกดจากการใช glucoseจากการสลาย glycogen อยางรวดเรวทาให pyruvate ท มมากเปล ยนไปเปน lactate และ 2NAD+ - ไดแค 2ATP

แผนภาพแสดงปฏกรยา anaerobic glycolysis

Gluconeogenesis

- เกดข นในสภาวะท ระดับน าตาลในเลอดต ากวา 5 mM หลังจากการใช glycogen ท ตับ - amino acid เปนแหลงของสารตังตนในขบวนการ gluconeogenesis- เปน pathway ท ใช ในการปรับระดับน าตาลในเลอดใหคงท ถาขาด pathway น จะ hypoglycemia- เปนกระบวนการสรางกล โคสข นใหมจาก สาร non-carbohydrate (สารตางๆท เปน intermediate ของ glycolysis Krebscycle รวมทัง ,lactate และ alpha-keto acid ,glycerol แต glucose จะสรางไม ไดจาก fatty acid) - เปน pathway ท ควบค ไปกับ glycolysis (สารเหมอนกันทัง 10 ขันตอน ) โดยมทศสวนทางกัน แตจะมบางขันตอนท ม intermediate

ท ไดกลาวมาแทรกเพ มเขามา(

เชนในตาราง)

หรอลัดขันตอนไปเลย

Hexokinase Glucokinase

-พบใน non-hepatic tissue เช น สมอง หัวใจ RBC-ตอบสนองต อ low blood glucose(เพราะสมองตองการ glucose ตลอดเวลา)

-พบในตับ -ตอบสนองต อ High blood glucose (insulin หลัง) เพ อใชในการเกบ glucose เปนพลังงานสารองเม อมปร มาณ glucose ในเลอดสง


3/25


- เอนไซมท ใชจะแตกตางใน 3 ขันตอนท เปน Rate-limiting steps: ปฏกรยาผันกลับไม ไดของ glycolysis ดังน

Glycolysis Gluconeogenesis

Pyruvate kinase

( ATPยับยังenz. น เพราะม ATP เยอะอย แลว

ไมตองสสาย glucose แลว)

Pyruvate carboxylase เปล ยน pyruvate--->oxaloacetate ใน mito.PEP carboxykinase เปล ยน OAA---> PEP

เน องจาก Pyruvate ไมสามารถผันกลับไปเปน PEP ได โดยตรงPhosphofructrokinase 1

(ตัวกระตนคอ frustose-2,6-BP =ตัวกระตนท แรงสด,ATP ตัวยับยังคอ AMP ,citrate)

Fructose-1,6-bisphosphatase

ยับยังโดย frustose-2,6-BP, AMP

Hexokinase

(Glucose-6-P เปนตัวยับยัง)Glucose-6-phosphatase

-พบท ER ของตับ(เยอะ) และไต ตับจงเปนอวัยวะท ตอบสนองและควบคมระดับน าตาลในเลอด-

กลามเน อและสมองไมมเอนไซมน จงไมสามารถสรางกล โคสแลวปลอยออกมาในกระแสเลอดได ( ไมสามารถเกด gluconeogenesis) * ถาขาด enz. เหลาน จะเกด severe fasting hypoglycemia, มการสะสมglycogen ในตับมากข น ตับโต เรยกวาเปนโรค Von Gierke’s disease(เปน glycogen storage disease type I ) แตกระบวนการน เก ยวกับglycogenolysis มากกวา

ในกระบวรการ anaerobic glycolysis (มออกซเจนต า )ทาใหมการสะสม lactate มาก จงกาจัด lactate โดยการสงออกส กระแสเลอดไปยังตับและ เปล ยน Lactate ---> Pyruvate ท ตับโดยใช LDH ;Lactate dehydrogenase แลวเปล ยนpyruvate ใหเปน glucose โดย gluconeogenesis สงออกส กระแสเลอด เร ยก วัฎจักรน วา Cori Cycleเม อระดับกล โคสใน

เลอดลดลง การทางาน Insulin

ลดลง และGlucagon

เพ มข น กระตนใหเกด Gluconeogenesis

ซ งมความสาคัญในการเพ มระดับน าตาลในเลอดใหเพยงพอท จะไปเล ยงสมอง


4/25


Glycogen Metabolism

Glycogenesis: Glycogensynthesis

(ดภาพแรกประกอบ สารตังตนคอ UDP-glucose) Enz. ท ใช คอ Glycogen synthaseถกกระตนโดย insulin และ ถกยับยังโดย glycogen

Glycogenolysis

ท ตับ : ถกกระตนโดย glucagon จะสลาย glycogen โดย enz. Glycogen phosphorylase จะทาให G-1-Pเปล ยนเปน G-6-P และยังตองใช Debranching enz.ดวย นอกจากน เวลาglucose ในเลอดต า ตับสามารถเปล ยน glycogen

ใหกลายเปน glucose เพ อรักษาระดับน าตาลในเลอด โดยใช enz.glucose-6-phosphatase

ซ งกลามเน อไมม ถาenz.

น มปัญ

หาจะเกดGlycogen storage disease

ท กลามเนอ : จะไมตอบสนองตอ glucagon จะตอบสนองตอ epinephrine โดยจะเปล ยนglycogen ใหเปนพลังงานในเวลาท กลามเน อตองการพลังงานโดยเฉพาะเวลาออกกาลังกายอยางหนัก

Glycogen storage disease

Disease finding Enz. ท ขาดVon Gierke’s disease

เปล ยน glycogen ใหเปน glucose ไม ได lactate จงมากในเลอด,Hypoglycemia,glycogen มากในตับ ตับโต

Glucose-6-phosphatase

Pompe’s disease Lysosomal -1,4-glucosidase

Cori’s disease Debranching enz.

McArdle’s disease Glycogen มากในกลามเน อ ปวดกลามเน อ

Skeleton muscle glycogen

phosphorylase


5/25


Pentose phosphate pathway : HMP shunt, Hexose monophosphase shunt

ม 2 phase คอ 1. Oxidative phase และ 2. Non oxidative phase Oxidative

phase

Non oxidative phase

Key enz.

products

G6PD

- NADPH

ใชสังเคราะห กรดไขมัน,stearoid,glutathione reduction

ป องกัน oxidative damage ในRBC,

cytochrome P-450

Transketolases

- Ribulose-5-phosphate

ใชสังเคราะห nucleotide-G3P, F6P

ใชสังเคราะห glycolytic intermediates

ถาขาด enz. G6PD (G6PD deficiency) กจะทาให เมดเลอดแดงแตกงาย เน องจากเมดเลอดแดงกาจัดอนมลอสระ ไดนอย (ขาด coenz. ในการ reduce glutathione) เกด hemolytic anemia ป ัสสาวะสดา ออนเพลย ตาเหลอง จะเกดอาการเม อม oxidative stress เชน infection , กนถัวปากอา , กนยา sulfanamides, primaquine

Polyol pathway

- เปนการเปล ยน glucose ใหเปน fructose - พบใน cerebral spinal,seminal fluid, epithelium ของ lens, Schwann cell ,peripheral nerve, Islet of Langerhans *** คนเปนเบาหวาน glucose ในเลอดสง จะสราง sorbitol, fructose สงตาม ทาใหแรงดัน osmotic ในเซลลสงข น น าosmosis เขามา เซลลจะบวม ถาเกดท lens ตา จะเปนตอกระจก (cataract)


6/25


TCA cycle/Kreb’s cycle เกดท mitochondria ได 3NADH,1FADH2,2CO2,

NADH จะสงอเลกตรอนท complex I ได3ATP /1NADHFADH2 สงอเลกตรอนท complex II 2 ได 2ATP/ 1FADH2

Oxidative phosphorylation poisons

Electron transport inhibitors ยับยังการสังเคราะห ATP ไมสามารถขนสงอเลกตรอน ตัวจะแดง ปากแดง ซม หายใจไม

ออก

Rotenone,antimycinA

CO, CN-

CN เจอในมันสาปะหลังไมสก

ATPase inhibitors ไมสราง ATP OligomycinUncoupling agents -ขนสงโปรตอนกลับ matrix

พลังงานเปล ยนเปนความรอนแทนการสราง ATP

2,4-DNP,aspirin,thermogenin in

brown fat


7/25


ภาพแสดงปฏกรยา Oxidative phosphorylation

แผนภาพแสดงการเปล ยนแปลง Metabolism ของรางกายในภาวะ fasting stage


8/25


แผนภาพแสดงภาวะ Fasting state

แผนภาพแสดงภาวะ feding state


9/25


Protein & Enzyme

Structure of Amino Acid and Protein

Amino Acid ตามช อของมันกคอ กรดท มหม Amino (-NH2)อย ดวย โครงสรางทัวไป ดังรป

Amino Acid แบงออกตามชนดของหม R เปน Nonpolar หม R มคณสมบัตเปน HydrophobicPolar หม R มคณสมบัตเปน Hydrophilic (มขัวแตไมแตกตัวนะ)

Acid หม R แตกตัวให H+ และทาใหประจรวมเปน ลบBase หม R สามารถรับ H+ และทาใหประจรวมเปน บวก

Protein ท พบในมนษยประกอบข นจาก L-α-Amino Acid เทานัน ขณะท Microorganism พบทัง L-, D- formEssential Amino Acid ม 10 ชนดPhenylalanine Valine Threonine Tryptophan Isoleucine Methionine Histidine Arginine Leucine Lysine วธจา

ก PriVaTe TIMM HALL (เอามาจาก First Aid)หม Carboxyl, Amino และ R ท ประกอบอย ใน Amino Acid แตกตัวในสภาพแวดลอม pH ตางๆกัน คา pH ท ทาให

Amino Acid แตกตัวจนม ประจรวมเทากับ 0 เรยก วา pI (Isoelectric pH) เชน Alanine การทมันจะแตกตัวไดประจรวมเทากับ 0 ตองอย ในสารละลายท ม pH 6.15 ถาสารละลายม pH >6.15 Alanine จะมประจรวมเปนลบ ในทางกลับกันท pH 2 ตัวข นไปเราจะเรยกวา สารประกอบ Peptide 10-100 เรยกวา Polypeptide>100 เรยกวา Protein

โครงสรางของ ProteinPrimary Structure เปนโครงสรางท Amino Acid ตอกันดวย Peptide Bond เปนสาย Peptide อธบายการ

เรยงลาดับของ Amino Acid ท เปนสวนประกอบ เชน Glu-Cys-Gly ซ งเปนโครงสรางของ Glutathione เราจะทราบวาGlutamine อย ปลาย N และ Glycine อย ปลาย C

Secondary Stucture เปนโครงสรางท เกดจาก H-Bond ใน Polypeptide สายเดยวกัน เกดโครงสรางท ตางกัน 2แบบคอ

α-helix เปนแบบเกลยวเวยนขวา β-pleated sheet

Tertiary Structure แสดงถงลักษณะ 3-Dimention ของ Polypeptide สามารถทางานไดขางในมการ Folding จากแรงตางๆ เชน H-Bond, Disulfide-Bond, Non-Covalent Interaction, Electrostatic Interaction (แรงระหวางประจ +,-)

Folding คอการมวนพับของสาย Polypeptide เกดจากแรงยดของหม R ในรางกายมนษยจะม Protein ท ชวยนาการมวนพับ(เชน Chaperone) ใหกลายเปนโครงสรางท ทางานได Quaternary Structure ประกอบดวย Polypeptide ตังแต 2 สายข นไป แตละสายเรยกวา Subunit เช อมกันดวย

van der Waals force ( โปรตนบางชนดเทานันท อย ในรปน )

COOH

|

H2N-C-H

|R

COO-

|

H3N+-C-H

|CH3


10/25


ภาพแสดงโครงสรางระดับตางๆ ของโปรตน (J. Koolman, K. H. Roehm. Color Atlas of Biochemistry. Thieme, 2005)

Denature

คอการท โปรตนเสยโครงสรางระดับ Secondary Tertiary Quaternary กลายเปน Primary จากสาเหตตางๆเชน Heat, Organic Solvent, Mechanical Mixing, Strong Acid/Base, Detergent, Ion of Heavy Metal เหลาน ทาใหคณสมบัตดังเดมของโปรตนเสยไปจนทางานไม ได แรงยดแ บบ Non-covalent จะเสยไป แต Covalent-Bond เชน Peptide-Bond ยังอย นันเปนเหตผลวาทาไม Primary Structure ยังดอย

Renature สามารถทาได โดยการชักนาของสารบางชนดเชน Chaperone เกด Folding ใหมแตมเพยงโปรตนบางชนดเทานันท สามารถกลับไปทางานใหม ได

Nitrogen Metabolism

ถาจะพดถงกระบวนการกาจัด N-waste กตองเร มตนจาก 1.นาหม Amino(-NH2) ออกจากโปรตน 2.ขนสงสารประกอบหม Amino(-NH2) จาก tissue รอบๆเขาไปในตับ 3.การขับออกใน Urea cycle

1. นาหม Amino(-NH2) ออกจากโปรตน

1.1. Transamination เกดข นใน cell ทั วรางกายคอการยายหม Amino(-NH2) ซ งทาใหเกดการเปล ยนรปกันระหวาง amino acid (protein substrate ตัวให) และ

keto acid (ตัวรับ) โดยกระบวนการน ใช enzyme aminotransferase และ coenzyme pyridoxal phosphate (PLP) ซ งม Vit.B6เปนสวนประกอบ โดย enzyme จะตางกันออกไปตามโปรตน substrate เชน enzyme Aspartate Aminotransferase(AST) พบในกลามเน อหัวใจ และ Alanine Aminotransferase (ALT) พบในตับ

Amino acid GlutamateNH3

Aspartate

Urea cycle

Transamination Oxidative deamination

Transamination

Blood

Blood ในร ปGlutamine,

Alanine


11/25


1.2.Oxidative deamination สวนใหญเกดใน ตับและไต

โปรตน substrate คอ glutamate ใช enzyme glutamate dehydrogenase ได ammonia (NH3) ออกมา Glutamate + NAD(P)

+ α-ketoglutarate + NAD(P)H + NH4

+

2.ขนส งสารประกอบหม Amino(-NH2) จาก Tissue รอบๆเขาไปในตับ

ปัญหากคอปรมาณ NH3 ในเลอดมากๆจะสงผลตอสมอง ดังนัน 2.1 Local Tissue จงเปล ยน NH3 ใหเปน Glutamine และ Alanine กอนจงจะเขาส กระแสเลอดได ปฏกรยาคอ

2.2.พอถงตับแลวกมปฏกรยาใหเกด NH3 เพ อเขา Urea cycle ตอไป(ยอนกลับของอันบนนันแหละ)

NH3 GlutamateGlutaminase

Glutamine

+

α-ketoglutarate NH3

GlutamateAlanine

+

Oxidative deamination Transamination (ALT)

NH3 Glutamate

Glutamine Synthetase

Glutamine+

ในเนอเย อท ัวไป

α-ketoglutarateNH3 Glutamate Alanine+Oxidative deamination (ยอน) Transamination (ALT)

ในกลามเนอ


12/25


3. Urea cycle

เปนการกาจัดสารประกอบ Nitrogen รวมทัง NH4+สวนเกนซ งเปนพษออกจากรางกายโดยสรางเปน Urea (NH2-

CO-NH2) จะเหนวาม Nitrogen 2 molecules ซ งมาจาก NH3 และ Aspartate อยางละ 1 molecule โดยท cycle น ได Fumarate ซ งจะเขาไปใน TCA cycle ไดดวย


13/25


Hyperammonemia

เกดไดทัง จากภาวะความผดปกตของตับ (hepatitis, cirrhosis) และความผดปกตทางพันธกรรมท ทาให enzyme ใน Urea cycle ทางานอยางผดปกต

รางกายจะมกลไกกาจัดท สาคัญคอ Glutamine Synthetase ได Glutamine ซ งนา NH3 ไปกาจัดท ไต ดังนันผ ป วยเหลาน จะมปรมาณ Glutamine ใน เลอด, CSF และป ัสสาวะสง

สวน Oxidative deamination จะเกดข นดวย ถาเกดข นมากจะทาใหสมองขาด α-ketoglutarate ซ งเปนสารใน TCAcycle สมองจงขาดพลังงาน เกดภาวะ encephalopathyTransamination สาหรับ Valine, Isoleucine และ Leucine

amino acid ท มหม R เปนก ง (Branched chain amino acid) จะได product เปน α-ketoacid และถกลายตอไป โดย Brach-chain keto acid dehydrogenase ดังนันถาขาด enzyme ดังกลาว (จาก genetic defect) จะทาให α-ketoacid คั งในกระแสโลหต บางสวนกถกขับออกมาทางป ัสสาวะทาใหมกล น maple syrup เปนท มาของช อโรค MapleSyrup Urine Disease โรคน ทาใหเกดอาการทางสมอง , metabolic acidosis ถาไมรักษาจะป ัญญาออน ขยับรางกายไม ได และเสยชวต


14/25


อนพนัธของกรดอะม โน

การสลาย Phenylalanine และ Tyrosine

ถาขาด Phenylalanine hydroxylase จะทาให Phenylalanine คั งและเกด transamination เพ มข นได Phenylpyruvate ในกระแสเลอดและป ัสสาวะมากข น เปนท มาของช อโรค Phenylketonuria (PKU) เน องจากสารน เปนketo acid จงทาใหสมองผดปกต, ป ัสสาวะมกล นอับ (musty odor) และเน องจาก Tyrosine ถกเปล ยนเปน melanin โรคน กจะทาใหเกดภาวะ hypopigmentation ดวย

สวนการขาด Homogentisate oxidase ทาให Homogentisate คั งในกระแสเลอด เกดโรค Alkaptonuria ซ งปกตแลวจะไมมอาการจนกระทังอาย 40 ป โดยท อาการแสดงมดังน

Phenylalanine

Tyrosine

Homogentisate

Phenylalanine

hydroxylase

Homogentisate

oxidase

Fumarate + Acetoacetate

Phenylpyruvatetransamination

tyrosinase Melanin

Glycine Porphyrin Heme

Phenylalanine Tyrosine Dopa Dopamine Epi

Thyroxine Melanin

NE

TryptophanNiacin NAD+/NADP+

Melatonin

Histidine Histamine

Arginine

Urea

Nitric oxide (Vasodilator)

Creatine

Glutamate GABA (inhibitory neurotransmitter)


15/25


1.Homogentisic aciduria เม อออกมาเจอกับอากาศ แลวเกด oxidation ทาใหป ัสสาวะมสดา 2.Large joint arthritis

3.Pigmentation of cartilage

การขาด tyrosinase หมายถงการขาด melanin ทาใหเกดโรค Albinism

การสราง Methionine และ Cysteine

- การขาด Vit B12

, Homocysteine methyltransferase หรอ Cystathionineβ-Synthetase ทาใหเกดโรค Homocysteinuria คนไขสวนใหญมอาย 3-5 ขวบ จะมอาการเลนสตาหลดและ ป ัญญาออน

- การขาด Cystathionase ทาใหเกดโรค Cystathioninuria มักไมแสดงอาการ

Enzyme

เปนสารประกอบโปรตนทาหนาท เรงปฏกรยา โดยทาใหภาวะ transition state เกด ไดดข นโดยทาใหพลังงานกระตนลดลง Apoenzyme + cofactor Haloenzyme

ภาพแสดงคณสมบัตของ Enzyme

Homocysteine Cystathionine

Methionine

Homocysteine

methyltransferase

Cysteine

Cystathionase

Cystathionine β-Synthetase

Vit B12


16/25


Vitamin ท เปน coenzymeNAD มวตามนท เปน precursor คอ NiacinFAD มวตามนท เปน precursor คอ RiboflavinThiamine pyrophosphate มวตามนท เปน precursor คอ ThiamineVitamin C

เปนcoenzyme

ชวยสังเคราะห collagen

Vitamin K เปน coenzyme ชวยในการแขงตัวของเลอด Vitamin A, D, E ไมมสมบัตเปน coenzyme

กนเหลามากๆ ทาใหขาดวตามน B1 ได เพราะ ethanol ยับยังการดดซม vitamin B1การขาดวตามน B3 ทาใหเกด Pellagra

ADH=alcohol dehydrogenase

ALDH=aldehyde dehydrogenase (คนตดเหลา enz. น มักทางานด) Acetaldehyde ถามคั งในรางกาย จะทาใหมผ นแดง มนหัว หัวใจเตนเรว

*** ยา Disulfirum เปน Irreversible inhibitor ของ ALDH ทาใหม Acetaldehyde คั งในเลอดจะทา ใหร สกวากนเหลาไมด จงใชเปนยารักษาคนไขท ตดเหลา ใหเลกเหลา

จากภาพ Formaldehyde เปนพษมาก เม อไปกนเหลาเถ อน จะไดรับ methanol ตองไดรับการรักษา โดยให ethanol ซ งเปน competitive inhibitor ของ methanol ซ งไปจับกับ ADH ไดดกวา ethanol 10-20 เทา

ปจจัยท สงผลตอการทางานของ enzyme มอณหภม, pH, ความเขมขนของ substrate, ความเขมขนของ enz.

จากสมการแสดงจลศาสตรของ enzyme จะเหนวาความชันกราฟคอ Km/Vmax และกาหนดให

1/V

1/[S]

Non-competitive inhibitor

Competitive inhibitor

Uninhibit

1 = Km + 1 1

V Vmax [S] Vmax


17/25


V = อัตราเรวปฏกรยา Vmax = ความเรวปฏกรยาสงสด [S] = ความเขมขนของ substrateKm =ความเขมขนของ substrate เม อ V = 1/2 Vmax : ซ งบงบอกถงความชอบ (affinity)ระหวาง enz.& substrate

ถา Km ต า แสดงวาใชปรมาณ substrate นอยกจับ enz. ได(ชอบกันมาก)ดังนัน ถา enzyme ม Vmax สง Km ต า แสดงวามประสทธภาพมาก (กราฟชันนอย)

: 1/[S] มาก = ใช substrate นอย, 1/V นอย = ทาปฏกรยาไดเรวมาก

Competitive inhibition

เปน inhibitor ท ม โครงสรางคลาย substrateมาก Vmax ไมเปล ยน Kmเพ มข น (ทาใหเขารักกันนอยลง)


18/25


Non competitive inhibitor

Enz. จะจับปลาสองมอ คอจับทัง substrate&inhibitor Km ไมเปล ยน (เขายังจับกันได รักกันเหมอนเดม) Vmax ลดลง (เหมอนมตัวยับยังเกาะอย ถวง)

Uncompetitive Inhibitor

เปน inhibitor ท รักคนมเจาของ ตองให enz. จับกับ substrate กอน พอ inhibitor เหนกอจฉาตารอน ไปจับบางKm ลด Vmax ลด


19/25


Irreversible Inhibitor

ทาลายenz. เลยท active site เชน ยาฆาแมลง

Allosteric enzyme

คอ enz. ท ม subunit ตังแต 2 หนวยข นไป จะม active site มากกวา 1 แหง เม อ substrate ตัวแรกเขาจับท active site ตาแหนงแรก จะทาใหมการเปล ยนแปลงรปราง enz. เพ อให substate ตัวตอไปเขาจับงายข น เรวข น Isoenzyme or Isozyme

เปนกล ม enz.ท เรงปฏกรยาและใช substrate ชนดเดยวกัน แต enz. ในกล มมคณสมบัตทางกายภาพแตกตางกันเชน LDH ม 5 ชนด LDH1 -LDH5 โดยแตละชนดมองคประกอบของโปรตน(subunitM%H)แตกตางกัน LDH1 (H4) มักพบท กลามเน อหัวใจ LDH5 (M4)มักพบท ตับและกลามเน อ Myocardial infarction

มักใชการตรวจวัดระดับ enz. ในเลอดเพ อชวยวนจฉับ นยมตรวจ CK2 & LDH1 CK2 มักข นสงสดหลังอาการเจบหนาอก 18 hr. LDH1 peak ท 36-40 hr. ใชวนจฉัย ผ ป วยท มาพบแพทยหลังเกดพยาธสภาพไปแลวมากกวา 48 hr.


20/25


Lipid

หนาท 1.Cell membrane (Cholesterol ทาให lipid bilayer ไมเหลวเกนไป)2.เกบพลังงานในรป Triglyceride ใน Adipose Tissue3.อนพันธของ Lipid เปนพวก Vitamin, Hormone4.Cholesterol สราง Bile Acid

Fatty Acid

Saturated fatty acid ไมม Double Bond ระหวาง Carbon เลยUnsaturated fatty acid ม Double Bond ระหวาง Carbon

Essential Fatty Acid

เปน Highly Unsaturated fatty acid ม Linoleic Acid , Linolenic Acid,Arachidonic acidRespiratory Distress Syndrome

เปนสาเหตท ทาใหเดกท คลอดกอนกาหนดเสยชวต จากการขาด Lung Surfactant ซ งประกอบดวย Dipalmitoylphosphatidylcholine (lecitin) เปนหลักและมสารประกอบพวก Lipid เชน Phosphatidylglycerol และ Phosphatidylinositolและ Protein อก 2 กล ม

Carnitine shuttle

เปนกระบวนการนา fatty acid เขาส mitochondria เพ อสรางพลังงาน

Fatty acyl CoA ผานmembrane เขาไปใน mitochondria ไม ได ตองใช carnitine ชวย รวมถง enz. CPT1(carnitine palmitoyl transferase I), CPT2 ชวย จนกลายเปน fatty acyl-CoA. ใน matrixของ mitochondria แลวจะเกด -oxidation เพ อสลายให ได acetyl CoA ตอไป


21/25


แผนภาพแสดงกระบวนการ metabolism ของ lipid

Dietary Lipid

1. Lipid ใน Lumen ของ Intestinal tract จะถกสรางเปน Mixed Micelles โดย Bile Salt แลวคอยนา Lipid เขา Intestinal Mucosal Cell

2. Intestinal Mucosal Cell นา Triglyceride, Cholesterol, Fat-Soluble Vitamin, Cholesteryl ester และ apo B-48 ไปสรางเปน Chylomicrons จากนันจงสงเขา Lymphatic System แลวเขากระแสเลอดตอไป

3. เม ออย ในกระแสเลอด Chylomicrons จะรับ apo E และ apo C-II จาก HDL ในกระแสเลอด เพ อใหทางานได 4. apo C-II บน Chylomicrons จะกระตนการทางานของ Lipoprotein Lipase(LPL) สลาย Triglyceride ในตัวมัน

ไดเปน Fatty Acid และ Glycerolดังนันผ ป ว ย ท ขาด apo C-II จะม Chylomicrons คังในกระแสเลอด

4.1.Fatty Acidท ได 4.2.Glycerol จะถกใชเปนพลังงานของ Muscle cellและเน อเย อท ตองการพลังงาน(เกด -oxidation) แตถาพลังงานเหลอเฟอ จะถกนาไปเกบในรป triglyceride ใน

adipose tissue

จะถกตับใช ใน lipid synthesis, glycolysis,gluconeogenesis


22/25


5. เม อ Lipoprotein Lipase ยอย Triglyceride ใน Chylomicrons จนเหลอนอยแลว จะกลายเปน Chylomicrons ramnent เขา cell ตับไป

6. cell ตับจะสราง Triglyceride และสงออกในรป VLDL โดยรวมกับ apo B-100 จากนันจงสงเขากระแสเลอด แลว Triglyceride ใน VLDL กจะถกสลายโดย Lipoprotein Lipase เชนเดยวกับ Chylomicrons

7. เม อ Triglyceride ใน VLDL เหลอนอยลงจะรับ chlolesteryl ester กลายเปน IDLและเม อรับมากข นกกลายเปนLDL

8. LDL ทาหนาท นา Cholesterol ไปสงใหกับ peripheral tissue ท ม apo B-100 receptor หรอกลับไปท ตับ

ปรมาณ LDL ท เพ มข นในกระแสเลอดทาให - De novo ซ งทาหนาท สังเคราะห Cholesterol ลดลง - การสราง LDL ลดลง

Macrophage ท นา LDL เขา cell HDL ถาหากรับประทานอาหารท ม ไขมันมาก

ทาใหเกดการสะสมcholesteryl ester กลายเปนFoam cell

-ม apo E, apo C-II จานวนมาก-ถกสรางจากตับแลวสงเขาส กระแสเลอด เพ อไปรับCholesterol จาก peripheraltissue นากลับมาท ตับ

- จะทาให Chylomicron ในเลอดมจานวนมากเลอดจงข นหลังรับประทานอาหาร

Fatty Liver

เกดจากความไมสมดลของ Triglyceride synthesis และ การขับ VLDL ออกจาก cell ตับ สาเหตคอ Obesity,DM, ด ม alcohol, ขาด apo B-100 ทาให VLDLออกจากเซลลตับไม ได

Ketone Metabolism

- เกดข นใน mitochondria ของตับ เกดมากเม ออดอาหาร หรอในผ ป วยเบาหวานเร อรัง- โดยท fatty acid& amino acid จะถกmetabolize ได acetyl CoA และ metabolize ตอไดสารท เรยกวา ketone

bodies พวก acetoacetate, 3-hydroxybutyrate และ acetone จาก Acetyl CoA- แลวไปตามกระแสเลอดไปยัง peripheral tissue แลวถกเปล ยนกลับเปน Acetyl CoA เพ อใชเปนแหลงพลังงานใช

ใน สมอง ,กลามเน อ - โดยปกต acetyl CoA ตองเขา Kreb’s cycle แตเม อม OAA ต าจะทาให Kreb’s cycle หยดแลว

acetyl CoA ท มากเกนพอ จะถกเปล ยนเปน ketone bodies แทน- OAA จะต าเม อ

มการอดอาหารนานๆ เพราะตับจะใช OAA ในกระบวนการ gluconeogenesis มาก

ผ ป วย DM type1 ท ควบคมไมด จะม Fatty Acid Degradation เกดข นมากทาให Acetyl CoA มปรมาณมากข น สงผลให Acetyl CoA เขา Ketone Bodies Pathway มากข น

Alcoholism ภาวะน จะเกด NADH มาก ทาให NADH ไปเปล ยน OAA ไปเปน malate


23/25


- แตตับไมสามารถใช Ketone bodies เปนพลังงานไดเน องจากขาด enzyme ท จะเปล ยน Acetoacetate . ใหเปน Acetyl CoA

Ketone Bodies ในกระแสเลอดท เพ มข นจะทาใหเกดภาวะ Acidosis และหายใจออกเปนกล น Fruity เนงจากปรมาณ Acetone ท เพ มข น

Cholesterol Metabolism

Synthesis

-ม Substrate คอ HMG CoA โดยท Cholesterol เองจะเปน feed back inhibitor ของ HMG CoA reductaseDegradation

-วงแหวนของ Cholesterol ไมสามารถถกทาลายได ในรางกายมนษย มันจงถกกาจัดโดยนาไปสรางเปน Bile salt หรอหลังออกมาพรอมกับ Bile

Nucleic acid

- base + sugar = Nucleoside

- Nucleoside + phosphate group = Nucleotide

เบสท เปนสวนประกอบของนวคล โอไทดแบงได 2 กล ม

1. Purine

ม 2 ring

ไดแก Adenine(A), Guanine(G)

2. Pyrimidine ม 1 ring ไดแก Cytosine(C), Uracil (U) --- ใน RNA, Thymine(T) ---- ใน DNA

* เพ อป องกันการสับสน อาจจาวา U RNA -----> You are

- เวลาเบสจะเขาค กัน จะเปน G C ( 3H-bond) A=T (2H-bond)

Liver Blood Peripheral Tissue

Acetyl CoA

HMG CoA

Acetoacetate

3-Hydroxybutarate

Aceteone

Acetoacetate Acetoacetate

3-Hydroxybutarate

Acetyl CoA

ระเหยง าย


24/25


น วคลโอไทดและอนพันธของน วคลโอไทด o Activated substrates : UDP-Glucose

o Secondary messenger : cAMP

o Reducing power : NADH, NADPH, FADH2

o Drug : AZT, ddI,ddC

o High energy storage : ATP, GTP

o

Building block of nucleic acid : A,G,C,U,T

- ยาท ใชในโรคเอดส o AZT ม โครงสรางดังน

3’-α-azido-2’,3’-deoxythymidine

ปกตตรงตาแหนง 3 จะเปน OH- เพ อใหหม ฟอสเฟตมาตอเช อมเปน nucleic acid ได แตเม อเปน Azide group จงตอ

ไม ได

ไวรัสสราง DNAตอไปไม ได

ไวรัสเตบโตไม ได o ddI dideoxyinosine ( ไมม OH- ท 3 ทาใหสราง DNA ไม ได)

- กรดน วคลอ ก = polynucleotide ซ งเช อมตอกันโดย Phosphodiester bond

- Chromatin structure

o โครมาตน = nucleosome หลายๆ อันมารวมกัน (ตอกันเปนสายยาวพรอมกับDNA)o Nucleosome คอ หนวยยอยของ chromatin โดยม DNA พันอย กับ histone protein (H2A, H2B, H3,H4)o H1 เปนตัวเช อม nucleosome แตละอัน และเปนตัวเดยวท ไมอย ใน protein coreo

ใน mitosis DNA จะหดตัวรวมกันแนน เหนเหมอนเปนแทงปาทองโก-*- o Chromatin มแคบางสวนท active สวนใหญจะไมมgene information แตใชปกตองตัวอ นๆ จากการ mutate ของยน

- Heterochromatin : Condensed, transcriptionally inactive

- Euchromatin : Less condensed, transcriptionally active

( Eu = true, “truly transcribe”)

Nucleotide metabolism

การสังเคราะห purine nucleotide ม 2 กลไกประกอบ

- De novo synthesis

เร มตังแต R5P ถกเปล ยนจนเปน GMP&AMP แลวเตม P อกสองตัวกจะได GTP&ATP ซ งนาไปใชเปนแหลงพลังงาน

- Salvage pathway

การเปล ยนเบส purine รวมถง Hypoxanthine ใหกลายเปน AMP ,GMP,IMP ตามลาดับเพ อ

นาไปสราง nucleotide ตอไป โดยใช enzymes APRTและHGPRT ซ งจะทาการหเกด uric acid ลดลง

Azide, N3


25/25


Hyperuricemia เกดจาก

1. มการสราง uric acid มากกวาปกต

- เกดจาก ความผดปกตของ enz. เชน Lesch-Nyhan syndrome

เปนโรคท เกดจากการขาด HPRT (HGPRT) ทาให hypoxanthine& guanine เปล ยนกลับไปเปน IMP&GMP ไดนอยลง จง

มการสราง uric acid ท มากเกน

-กนอาหารท ม nucleic acid สง ทาใหสสายตอ เปน purine ได เชน เคร องในสัตว หนอไม ยอดมะพราวสัตวปก

ผักโขม ดอกกะหล า

- ม โรคท มการทาลายเซลล เชน Leukemia ,polycythemia vera

2. มการขับ uric acid ออกจากรางกายลดลง

- เชน ภาวะขาดน า กน diuretic ภาวะacademia

Hyperuricemia สวนใหญ ไมมอาการ ถาม โรคแทรกซอน จะเกดโรค Gout คอ จะพบผลก urate ในน าไขขอ

01-b1.1 priciple of biochem

Documents