BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG…………………

TIỂU LUẬN Cơ chế hình thành và hoạt động của glycogen.
Vai trò và ý nghĩa sinh học

GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 1
Lời mở đầu
Glucose là nhiên liệu chủ yếu của hầu hết các cơ thể sống và đóng vai trò trung tâm
trong chuyển hóa. Sự oxy hóa hoàn toàn glucose thành CO
2
và H
2
O theo phản ứng
C
6
H

khối lượng của cơ, do khối lượng cơ là lớn nên glycogen có ở cơ là chính. Hàm lượng
này có thể biến động phụ thuộc vào dinh dưỡng và trạng thái sinh lý (đói, no, lao động,
ngủ, thức )

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử glycogen
2. Cơ chế hình thành
Tổng hợp glycogen xảy ra ở mọi tổ chức nhưng mạnh nhất là ở gan và cơ xương. Ở
gan, glycogen đóng vai trò dự trữ glucose và sẵn sàng cung cấp glucose cho các tổ chức
khác sử dụng, đồng thời nó đảm bảo mức đường huyết hằng định trong máu kể cả thời
điểm xa bữa ăn. Còn ở cơ, glycogen được dùng để thoái hóa thành glucose theo con
đường Đường phân, cung cấp năng lượng ATP cho sự co cơ.
Quá trình tổng hợp glycogen bắt đầu từ G6P là sản phẩm do phản ứng phosphoryl hóa
glucose xúc tác bởi hexokinase (ở gan) và glucose kinase (ở cơ):
D-glucose + ATP → D-glucose-6-phosphat +ADP
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 3

Hình 2.1. Phosphoryl hóa glucose
Tuy nhiên, phần lớn G6P lại là sản phẩm của con đường tân tạo glucose; glucose
trong thức ăn được hấp thu vào máu, biến đổi thành lactat rồi được gan thu nhận và biến
đổi thành G6P. Từ G6P, nó được đồng phân hóa thuận nghịch thành G1P nhờ
phosphoglucomutase:
Glucose-6-phosphat ↔ Glucose-1-phosphat

Hình 2.2. Đồng phân hóa G6P
Tiếp theo là phản ứng then chốt nhất trong quá trình tổng hợp glycogen: Phản ứng
tạo UDP-glucose (UDPG) xúc tác bởi UDPG pyrophosphorylase:
Glucose-1-phosphat + UTP → UDP-glucose + Ppi
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 4

glycogen có cấu trúc phù hợp với nhu cầu của tế bào.
Như vậy, tác dụng sinh học của sự gắn nhánh là làm cho phân tử glycogen dễ tan hơn
và số đầu không khử của nó tăng lên, do đó phản ứng được nhiều hơn với cả glycogen
phosphorylase và glycogen synthase.
2.2 Trường hợp không có chuỗi glucan sẵn
Mở đầu cho quá trình tổng hợp glycogen cần phải có một chất mồi protein gọi là
glycogenin (M≈ 37284): chất này được tìm thấy ở đầu khử của các phân tử glycogen.
Quá trình tổng hợp diễn biến theo 5 giai đoạn (hình 2.6):
- Giai đoạn 1: Một gốc glucose từ UDPG gắn vào gốc Tyr
194
của glycogenin nhờ xúc
tác của protein-tyrosine-glycosyl transferase.
- Giai đoạn 2: Tạo phức hợp của glycogenin đã gắn glucose với glycogen synthase
theo tỉ lệ 1:1.
- Giai đoạn 3: Kéo dài chuỗi glucan cho tới khi tạo chuỗi gồm 7 gốc glucose hay
nhiều hơn. Mỗi gốc glucose mới gắn vào đều đi từ UDPG và đó là những phản
ứng tự xúc tác thông qua glycosyl transferase của glycogenin.
- Giai đoạn 4: Glycogen synthase tách dần khỏi glycogenin.
- Giai đoạn 5: Hoàn thành phân tử glycogen nhờ phối hợp tác dụng của glycogen
synthase và enzym gắn nhánh (glycogen branching enzym). Cuối cùng,
glycogenin vẫn gắn vào một đầu của phân tử glycogen đã được tạo thành.
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 7

Hình 2.6. Tổng hợp glycogen bằng một chất mồi protein (Glycogenin)
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 8
3. Cơ chế hoạt động của glycogen (thoái hóa glycogen)
Quá trình này xảy ra chủ yếu ở các tế bào gan. Trong cơ thể người và động vật,
glycogen là dạng dự trữ của mọi tế bào. Trong đó, gan rồi đến cơ có tỉ lệ glycogen trên tổ

GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 9
khác nhau, sự điều hòa hoạt động của chúng cũng theo những cơ chế khác nhau. Sự khác
biệt này rõ rệt nhất ở hai mô gan và cơ.
Enzyme cắt nhánh (debranching enzyme) là một enzyme có hai chức năng, chức
năng thứ nhất là chức năng chuyển nhánh (transferase), có tác dụng cắt liên kết α 1-4-
glucosid

ở sát gốc nhánh rồi chuyển một đoạn mạch thẳng đó đến gắn vào một đoạn mạch
khác bằng cách tạo ra một liên kết α 1-4 glucosid khác. Enzyme cắt nhánh còn có chức
năng thứ hai là thể hiện hoạt tính amylo 1-6 glucosidase, có tác dụng thủy phân liên kết α
1-6 glucosid

của các nhánh chỉ còn lại một phân tử glucose, giải phóng phân tử glucose tự
do.
Các giai đoạn thoái hóa:
Hai enzyme chính tham gia vào quá trình thoái hóa glycogen thành glucose là glycogen
phosphorylase và phosphoglucomutase. Có thể chia thành 3 giai đoạn:
3.1 Thủy phân mạch thẳng của phân tử glycogen
Glycogen phosphorylase xúc tác phản ứng cắt gốc glucose tận cùng ở đầu không khử
của mạch thẳng glycogen. Đó là phản ứng thủy phân liên kết α 1-4 glucosid với sự tham
gia của phosphat vô cơ (P
i
) tạo thành α D-glucose-1-phosphat (G1P) và chuỗi mach thẳng
của phân tử glycogen ngắn đi một phân tử glucose (hình 3.1).
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 10

Hình 3.1 Thủy phân mạch nhánh của glycogen
Quá trình này được lặp lại nhiều lần, tách dần từng gốc glucose dưới dạng G1P cho

glycogen sẽ chuyển hoàn toàn thành các phân tử glucose 1 phosphat (93%) và glucose tự
do (khoảng 7%).
Ở các mô, G
1
P sẽ được đồng phân hóa nhờ enzyme phosphoglucomutase để tạo
thành glucose 6 phosphat (G
6
P). Glucose tự do cũng được phosphoryl hóa với sự tham
gia của 1 phân tử ATP và enzyme hexokinase để tạo G
6
P. G
6
P sẽ đi vào các con đường
thoái hóa tiếp theo.

Hình 3.3. Hoạt tính amylo 1-6 glucosidase
Riêng ở mô gan, chỉ một phần nhỏ G
6
P được tiếp tục thoái hóa để đáp ứng nhu cầu
chuyển hóa của tế bào gan, còn lại phần lớn G
6
P sẽ bị thủy phân nhờ tác dụng của
enzyme glucose 6 phosphatase để tạo thành glucose tự do, thấm qua màng tế bào, vào
máu tuần hoàn. Enzyme glucose 6 phosphatase chỉ có trong mô gan vì vậy chỉ có gan
mới có khả năng cung cấp lượng glucose nội sinh cho máu tuần hoàn. Cũng vì vậy, gan
có vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa đường huyết.
4. Vai trò và ý nghĩa sinh học của glycogen
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 13
4.1 Glycogen là nguồn năng lượng quan trọng của cơ thể

lượng giới hạn glycogen, cuối cùng bạn cũng sẽ cạn kiệt lượng glycogen nếu bạn không
cung cấp trở lại cho cơ thể.
Phải nói thêm rằng glycogen trong gan sẽ được chuyển hóa vào máu và đưa tới tất cả
các cơ quan. Ngược lại, glycogen trong cơ bắp chỉ có thể được sử dụng bởi cơ bắp do cơ
bắp không có enzyme giúp chuyển glucose vào máu.
4.3 Bệnh dự trữ glycogen (Glycogen Storage Disease = GSD)
4.3.1 Khái niệm
Glucose là nguồn năng lượng lớn của cơ thể. Nó được dự trữ dưới dạng glycogen và
sau đó được phóng thích cho việc sử dụng dưới tác động của một số enzymes.
Bệnh dự trữ glycogen (GSD) là một nhóm rối loạn bẩm sinh trong đó một lượng hoặc
một dạng glycogen bất thường được dự trữ trong gan. Nó là hậu quả từ thiếu sót của gan
trong vấn đề điều hoà chuyển hoá glycogen và glucose. Bệnh dự trữ glycogen xảy ra khi
thiếu enzyme glucose-6-phosphatase điều hoà sự chuyển đổi của glucose từ dạng dự trữ
là glycogen.
Những loại đường dự trữ dưới dạng glycogen cần phải được xử lý bởi các enzymes
trước khi có thể sử dụng. Khi thiếu những enzymes cần thiết để xử lý chúng, các
glycogen này hoặc một trong những chất tinh bột liên quan đến chúng sẽ tích tụ lại gây ra
rối loạn.
Có ít nhất 10 typ bệnh dự trữ glycogen khác nhau, chia thành từng nhóm dựa
trên loại enzyme bị thiếu. Các thể bệnh dự trữ glycogen (GSD) chia thành các typ I, III
và IV. Cứ khoảng 20.000 dân là có một người bị bệnh dự trữ glycogen
+GSD I : còn gọi là bệnh von Gierkes do thiếu enzyme Glucose-6-Phosphatase.
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 15
+GSD III còn gọi là bệnh Cori: với type bệnh dự trữ glycogen này, thiếu enzyme
debrancher khiến cơ thể tạo ra những phân tử glycogen có cấu trúc bất thường. Cấu trúc
bất thường này ngăn cản glycogen ly giải thành glucose tự do.
+GSD IV còn gọi là bệnh Amylopectinosis: trong bệnh dự trữ glycogen type IV này,
không thấy có tăng lượng glycogen trong các mô. Thay vào đó, glycogen tích luỹ có rất
nhiều nhánh dài bên ngoài, do khiếm khuyết về di truyền của enzyme phân nhánh

là một nguyên nhân hiếm gặp gây suy gan. Tuy nhiên, nó có thể gây sợi hoá ở gan (liver
fibrosis =hoá sẹo sớm của gan, do những tổn thương, nhiễm trùng hoặc phản ứng viêm
khi đã hồi phục tạo thành). Glycogen tích tụ trong gan sẽ khiến tế bào gan sưng phù lên-
Gan to ra và thoái hoá mỡ
Bệnh dự trữ glycogen týp II là một bệnh của cơ và không gây ảnh hưởng gì đến gan.
Bệnh dự trữ glycogen týp IV gây xơ gan; nó còn có thể gây ra những rối loạn về chức
năng của tim và các cơ. Trẻ em bị GSD typ IV bẩm sinh được chẩn đoán dựa trên gan to
và không tăng trưởng trong năm đầu tiên; chúng thường phát triển thành xơ gan khi được
3 – 5 tuổi.
4.3.4 Các type bệnh dự trữ glycogen
Các Triệu chứng và dấu hiệu, ngoài tình trạng tích tụ glycogen
+Typ I, Gan thiếu enzyme Glucose-6-phosphatase (Bệnh von Gierke's )
→ Hạ đường huyết lúc đói, gan phì đại
+Typ IV, thiếu enzyme phân nhánh (branching enzyme) ở nhiều cơ quan, kể cả gan
(BệnhAndersen's=amylopectinosis)
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 17
→ Rối loạn chức năng gan và tử vong sớm.
+Typ V, Thiếu enzyme Glycogen Phosphorylase ở cơ (Bệnh McArdle's)
→ vọp bẻ cơ khi vận động.
+Type VII, cơ thiếu enzyme Phosphofructokinase. Không thể vận động

Hình 4. Các loại bệnh GSD
4.3.5 Chẩn đoán bệnh
Bốn dấu hiệu quan trọng nhất của GSD typ I, III và IV là:
+ Hạ đường huyết
+ Gan to
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 18
+ Các rối loạn tăng trưởng

của cơ, do khối lượng cơ là lớn nên glycogen có ở cơ là chính.
Khi nồng độ glucose trong máu tăng cao, glycogen được tổng hợp. Quá trình tổng hợp
glycogen xảy ra ở mọi tổ chức nhưng mạnh nhất là ở gan và cơ xương. Ở gan, glycogen
đóng vai trò dự trữ glucose và sẵn sàng cung cấp glucose cho các tổ chức khác sử dụng,
đồng thời nó đảm bảo mức đường huyết hằng định trong máu kể cả thời điểm xa bữa ăn.
Còn ở cơ, glycogen được dùng để thoái hóa thành glucose theo con đường Đường phân,
cung cấp năng lượng ATP cho sự co cơ.
Glycogen là nguồn năng lượng quan trọng của cơ thể và là nguồn năng lượng chính
cho các vận động. Về mặt sinh học, glycogen tạo thành một nguồn tích trữ năng lượng từ
carbohydrate trong cơ thể. Năng lượng từ glycogen sinh ra khi phân tách thành từng phân
tử glucose riêng lẻ (với tác động của enzyme glycogen phosphorylase), đây là nguồn
năng lượng chính cho tế bào. Ngoài việc cung cấp năng lượng, glycogen còn có tác dụng
ổn định đường huyết.
Quá trình tổng hợp glycogen, mỗi bước đều cần có một enzyme khác nhau. Khi một
trong những enzymes này có bất thường và không đảm nhận được vai trò của mình, quá
trình chuyển hoá sẽ ngừng lại. Các khiếm khuyết enzyme chuyển đổi này sẽ gây ra bệnh
dự trữ glycogen (GSD). GSD là một bệnh di truyền xảy ra do thừa hưởng gene khiếm
khuyết từ cả cha lẫn mẹ .
GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GT Hóa sinh học, ĐH dược Hà Nội, GS.TS Nguyễn Xuân Thắng chủ biên, NXB Y
học-2004
2. GT Hóa sinh, ĐH Y Hà Nội, GS.TS Nguyễn Hữu Chấn chủ biên, NXB Y học-
2001
3. GT Hóa sinh động vật, ĐH Nông nghiệp Hà Nội, NXB Nông nghiệp 2005
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Glycogen
5. http://vothinhpleiku.blogspot.com/2010/11/vai-tro-cua-glycogen-trong-tap-
luyen.html
6. http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/benh-du-tru-glycogen.122182.html

4.3 Bệnh dự trữ glycogen (Glycogen Storage Disease = GSD) 14
KẾT LUẬN 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 GVHD: ThS. Lâm Khắc Kỷ
Page 22