Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Tiểu luận tìm hiểu về glycolipid và ứng dụng của chúng trong đời sống...

Tài liệu Tiểu luận tìm hiểu về glycolipid và ứng dụng của chúng trong đời sống

.DOCX
21
1
110

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU VỀ GLYCOLIPID VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG TRONG ĐỜI SỐNG 1 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………………….3 CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN VỀ GLYCOLIPID…………………5 1.Cấu tạo của glycolipid ………………………………………..5 2.Phân loại………………………………………………………6 2.1.Glycolipid trung tính……………………………………….7 2.1.1.Cerebrosid……………………………………………… 7 2.2. Glycolipid acid…………………………………………….8 2.2.1.ganglioside………………………………………………9. 2.2.2.sufatide…………………………………………………10 3.Chức năng của glycolipid trong màng tế bào…………………11 3.1.Glycolipid trong sự trao đổi chất…………………………...11 3.2.Glycolipid trong sự phân phối……………………………...12 3.3.Glycolipid trong sự truyền tín hiệu………………………..13 3.4.Glycolipid trong tín hiệu canxi……………………………..14 4. Tổng hợp glycolipid…………………………………………….14 4.1.Tổng hợp Cerebroiside………………………………………15 4.2 .Tổng hợp Ganglioside………………………………………16 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CỦA GLYCOLIPID………………….17 1.Một số bệnh liên quan đến glycolipid………………………….17 1.1.Một số bệnh liên quan đến ganglioside……………………..18 2 2.Những ứng dụng tiềm năng………………………………………18 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN………………………………………….19 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………..20 3 PHẦN MỞ ĐẦU Glycolipid là thành phần thiết yếu của màng tế bào,nó được tìm thấy trên tất cả tế bào nhân chuẩn của động thực vật và cả con người.Khi khoa học ngày càng phát triển,những nghiên cứu về ứng dụng của glycolipid trong cuộc sống ngày càng được quan tâm.Ngoài vai trò trong cấu trúc màng,glycolipid còn đóng vai trò là phân tử nhận diện bề mặt tế bào,làm trung gian tương tác giữa tế bào và tế bào,cũng như liên kết một số mầm bệnh và độc tố.Bên cạnh đó,glycolipid còn có rất nhiều ứng dụng trong đời sống của chúng ta. Glycolipid là gì? Thành phần cấu trúc và phân loại chúng như thế nào? Để hiểu rõ hơn về Glycolipid ,về vai trò của nó trong màng tế bào và ứng dụng ,chức năng của glycolipid trong đời sống Vì vậy,em chọn đề tài” Tìm hiểu về glycolipid và ứng dụng của chúng trong đời sống” 4 CHƯƠNG 1:TỒNG QUAN VỀ GLYCOLIPID Glycolipids là thành phần của màng tế bào bao gồm đuôi lipid kỵ nước và một hoặc nhiều nhóm đường ưa nước được liên kết bởi một liên kết glycosid. Thông thường, glycolipids được tìm thấy ở lá ngoài của màng tế bào, nơi nó không chỉ đóng vai trò cấu trúc để duy trì sự ổn định của màng mà còn tạo điều kiện cho sự giao tiếp giữa tế bào đóng vai trò là thụ thể, neo cho protein và điều chỉnh sự truyền tín hiệu . Glycolipids được tìm thấy phân bố rộng khắp tất cả các tế bào và chủ yếu là cục bộ, nhưng không độc quyền, đến màng plasma. 1.Cấu tạo của lycolipid Cấu trúc cơ bản của glycolipid bao gồm một nhóm mono- hoặc oligosacarit gắn liền với một nhóm spakenolipid hoặc một nhóm glycerol (có thể được acetyl hóa hoặc kiềm hóa) với một hoặc hai axit béo. Chúng tạo thành các lớp glycosphingolipids và glycoglycerolipids tương ứng. Glycolipids tương tác và liên kết với lớp lipid kép thông qua bản chất kỵ nước của đuôi lipid neo nó trên bề mặt của màng plasma. 5 Cấu trúc của glycolipd 2.phân loại glycolipid Một glycolipid là một glycoconjugate bao gồm carbohydrate và lipid. Ví dụ bao gồm glycosphingolipids, glyceroglycolipids và glycophosphatidylinositol. Một glycosphingolipid là một glycolipid bao gồm carbohydrate và spakenolipid - đặc biệt là xương sống sprialosine. Sp Breathosine là một loại rượu amin có công thức hóa học C18H37NO2. Các carbohydrate được liên kết với một spakenolipid bằng một liên kết glycoside. Do đó, thủy phân spakenolipid tạo ra đường (ví dụ: galactose hoặc một loại đường tương tự), một loại axit béo và spakenosine hoặc dihydrospingosine. Glycosphingolipids là một trong những thành phần lipid của màng tế bào. Do đó, chúng giúp ổn định cấu trúc màng. Hàm lượng carbohydrate của glycosphingolipid kéo dài hoặc 6 nhô ra ngoài màng tế bào. Do đó, glycosphingolipids cũng tham gia vào các tương tác giữa tế bào và tế bào (sự kết dính của tế bào) và nhận dạng tế bào. Ví dụ về glycosphingolipids bao gồm cerebroside, ganglioside, continoside, glycophosphosphingolipids và glycophosphatidylinositols. Gangliosides, đặc biệt, là glycosphingolipids xảy ra trong màng tế bào của các tế bào thần kinh. Hàm lượng carbohydrate của chúng có liên quan đến sự tương tác giữa các tế bào thần kinh, và do đó, đóng một vai trò trong tín hiệu tế bào Glycolipid trung tính và glycolipid acid 2.1 Glycolipid trung tính Là những glycolipid không mang điện 2.1.1.Cerebrosid -Cerebrosid là glycolipid trung tính đơn giản nhất,chủ yếu ở động vật có xương sống,được tìm thấy trong não và mô thần kinh ngoại biên  Cấu tạo của Cerebroside Cerebrosid cấu tạo bởi sphingosin,acid béo(nervonat,cerebronat,lignocerat) và galactose 7 là glycosphingolipids được tìm thấy trong màng tế bào của tế bào thần kinh và tế bào cơ. Các cerebroside có một lõi sprialosine. Đặc biệt, cấu trúc cerebroside bao gồm một monosacarit (galactose hoặc glucose) hoặc một oligosacarit liên kết glycosid với nhóm ceramide OH cuối cùng. Quá trình thủy phân một cerebroside tạo ra sp Breathosine, đơn vị đường (ví dụ: galactose hoặc glucose) và axit béo. Thành phần carbohydrate của cerebroside kéo dài ở bên ngoài màng tế bào. Do đó, nó đóng một phần trong tế bào để tương tác tế bào và nhận dạng tế bào.  Phân loại cerebroside - Dựa trên thành phần carbohydrate, các cerebroside có thể được phân loại là galactocerebroside và glucocerebroside. a.Galactocerebroside (còn được gọi là galactosylceramide) Là một cerebroside trong đó thành phần carbohydrate là galactose. Nó thường được tìm thấy trong các mô thần kinh và glycosphingolipid chính trong não. Galactocerebroside mà sau đó được sunfat hóa được gọi là sulfatide. Sulfatide đóng một vai trò trong phản ứng miễn dịch và tín hiệu hệ thống thần kinh. b.Glucocerebroside (còn được gọi là glucosylceramide) là một cerebroside trong đó thành phần carbohydrate là glucose. Loại thứ hai thường được tìm thấy trong các mô không phải thần kinh. Trong da, nó đóng một phần trong việc kích hoạt chức năng thoát nước của da. 8 Trong bệnh Gaucher,lượng cerebrosid ở lưới nội mô có hàm lượng cao,galactose thay bằng glucose 2.2 Glycolipid acid -Tích điện âm từ PH sinh lý Bao gồm gangliosid và sufatide Các chất này tích điện âm ở pH sinh lý được cung cấp bởi axit Nacetylneuraminic (NANA) hoặc bởi các nhóm sulfate trong sulfatide. Gangliosides chứa một axit sialic (NANA) làm cho chúng tích điện âm. Chúng được tìm thấy trong các tế bào hạch của CNS và chủ yếu ở các đầu dây thần kinh. Sulfatide là các galactocerebroside sunfat được tìm thấy trong não và thận. Chúng chủ yếu được tìm thấy trong các sợi thần kinh được điều hòa và có liên quan đến phản ứng miễn dịch với tín hiệu của hệ thần kinh. 2.2.1.ganglioside a.Cấu tạo của ganglioside Là một sphingolipid phức tạp nhất Một ganglioside là một glycosphingolipid được tạo thành từ một glycosphingolipid và axit sialic . Thành phần axit sialic được liên kết với đơn vị đường. Nó tương tự như cerebroside về thành phần hóa học. Tuy nhiên, một ganglioside có một thành phần bổ sung: một hoặc nhiều dư lượng axit sialic, tức là N-acetylneuraminic hoặc N-glycolylneuraminic. Do đó thủy phân một ganglioside sẽ tạo ra sprialosine, axit béo, carbohydrate và axit neuraminic. 9 Các ganglioside được tìm thấy chủ yếu trong màng tế bào của mô thần kinh. Chúng cũng xảy ra trong các tế bào của lá lách và tuyến ức. Tuy nhiên, lần đầu tiên chúng được phân lập từ các tế bào hạch của não vào năm 1942 . Ở động vật, ganglioside được coi là loại glycolipids phức tạp nhất. Các ganglioside được liên kết với sự tải nạp tín hiệu tế bào. Sự hiện diện của ganglioside dư thừa có thể dẫn đến gangliosidosis, bệnh Sandhoff hoặc bệnh Tay-Sachs. Bệnh Sandhoff là một loại bệnh lưu trữ lysosomal thường được gây ra bởi sự thiếu hụt betahexosaminidase A và B, dẫn đến sự tích tụ glucoside và ganglioside GM2. Bệnh Tay-Sachs là một loại bệnh spneumolipidosis thường được gây ra bởi sự thiếu hụt hexosaminidase A dẫn đến sự tích tụ ganglioside GM2 trong tế bào thần kinh. 2.2.2.sufatide Là glycolipid có thêm gốc sulfate gắn thêm C3 galactose. Sulfatide thuộc về một nhóm sulfoglycolipids, đến lượt nó thuộc về một nhóm sulfolipids. Sulfatide cũng có thể được coi là một tiểu loại của cerebroside, một glycosphingolipid. Ở sinh vật nhân chuẩn, sulfatide được hình thành khi galactocerebroside (một loại cerebroside có galactose là thành phần carbohydrate) sau đó được sunfat hóa trong bộ máy Golgi. Cụ thể, galactocerebroside phản ứng với 3 Wphosphoadenosine-5 W-phosphosulfate khi được xúc tác bởi cerebroside sulfotransferase để tạo ra sulfatide. Sulfatide xảy ra trên tờ rơi ngoại bào của màng tế bào của các tế bào khác nhau. Tuy nhiên, chúng chủ yếu được tìm thấy trong vỏ myelin. Myelin là một chất béo bao bọc và cách 10 ly sợi trục của một tế bào thần kinh. Trong hệ thống thần kinh trung ương, myelin được sản xuất bởi các oligodendrocytes. Trong hệ thống thần kinh ngoại biên, nó được sản xuất bởi các tế bào Schwann. Ngoài việc là một thành phần của màng tế bào, sulfatide còn thực hiện các chức năng sinh học quan trọng khác. Ví dụ, chúng có liên quan đến phản ứng miễn dịch, tín hiệu hệ thần kinh, tương tác thần kinh đệm, bám dính tế bào, dẻo thần kinh, trí nhớ, buôn bán protein, đông máu và chống đông máu. 3.Chức năng của glycolipid trong màng tế bào 3.1.Glycolipid trong sự trao đổi chất Glycolipids là thành phần màng thiết yếu được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật, bao gồm cả con người và mầm bệnh lây nhiễm cho chúng ta. Khiếm khuyết di truyền trong glycolipid trao đổi chất là nguyên nhân của các bệnh lưu trữ lysosomal, một nhóm tiến triển, và thường bị rối loạn gây tử vong và có liên quan đến tình trạng thần kinh, bao gồm cả động kinh. Biểu hiện glycolipid không phù hợp là đặc trưng của một số của khối u ác tính và dường như đóng một vai trò trong hành vi di căn của biến đổi tế bào. Ngoài ra, mầm bệnh thường tổng hợp glycolipid bất thường có kháng nguyên các yếu tố quyết định rất cần thiết cho sự phát triển của hệ miễn dịch của vật chủ. Rối loạn lưu trữ lysosomal thường xảy ra nhất là bệnh Gaucher. Bệnh Gaucher có nguyên nhân là do đột biến trong -glucosidase làm suy giảm khả năng dị hóa glucosylceramide. glucosylceramide không hoạt động tích lũy trong lysosome, dẫn đến một 11 loạt các triệu chứng suy nhược. Thậm chí tăng nhỏ Hoạt động -glucosidase có thể cải thiện các triệu chứng, cho phép bệnh này tốt hơn quản lý. Một phương pháp điều trị phổ biến cho bệnh Gaucher đã bao gồm -glucosidase thay thế enzyme. Tuy nhiên, điều trị này là vô cùng tốn kém và không phải tất cả bệnh nhân đáp ứng. Các bệnh liên quan đến rối loạn chức năng chuyển hóa glycolipid 3.2.Glycolipid trong sự phân phối Phần lớn glycolipids nằm trong cấu trúc màng trong tế bào. Hai phần ba tổng số glycolipid được phân phối trong các màng nội bào như bộ máy 12 golgi, endosome, lysosome, màng nhân và ty thể . Glycolipids được tổng hợp trong bộ máy golgi nơi phần lớn được vận chuyển đến màng để duy trì bộ đôi. Rất ít glycolipids có thể được tìm thấy trong cystol; khoảng 5% tổng số glycolipids trong não được tìm thấy trong phần hòa tan. Glycosphingolipids trong màng huyết tương có thể kết hợp với cholesterol để cho các bè chứa ít phospholipids so với các phần khác của màng; khoảng 70% tổng số glycolipid được tìm thấy trong những chiếc bè tạo thành tương tác kỵ nước . Ngoài ra, sphingolipids và glycosphingolipids tạo thành tương tác yếu giữa các nhóm đầu carbohydrate và lipid chuỗi bên bão hòa kỵ nước với cholesterol lấp đầy bất kỳ khoảng trống nào . Sự tương tác mạnh mẽ giữa glycolipids và cholesterol là động lực phân tách chúng khỏi các phospholipid lỏng trong màng 3.3.Glycolipid trong sự truyền tín hiệu Glycosphingolipids và sphingomyelin được gắn vào các microdomain nơi chúng có thể liên kết với các protein khác nhau của máy chủ như cSrc, G-protein và kinase bám dính để điều hòa các sự kiện tế bào . Trong màng sinh chất, glycosphingolipids tạo thành bè với cholesterol trong đó các vùng này có lượng phospholipids tương đối ít hơn. glycosphingolipids tạo thành bè với cholestorol để neo protein GPI vào tờ rơi ngoại bào và kinase họ src đến tờ rơi cystolic. Do đó, glycosphingolipids là những microdomain này có thể gây ra phản ứng của tế bào bằng cách liên kết với các protein neo GPI có thể kích hoạt 13 các kinase cụ thể để chuyển hóa phosphoryl hóa các chất nền khác nhau . Các microdomain glycosphingolipid cũng đã được liên kết với các yếu tố miễn dịch trung gian và thụ thể yếu tố tăng trưởng. Tương tác Glycolipids và protein liên kết màng. 3.4.Glycolipid trong tín hiệu canxi Tín hiệu canxi Gangliosides có liên quan đến các ion canxi được cho là có vai trò trong chức năng thần kinh. Các mixen Ganglioslide liên kết với các ion canxi có ái lực cao và có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc truyền synap. Nó đã được báo cáo rằng sphingosine và ceramide làm trung gian giải phóng canxi từ các cửa hàng nội bào. Gangliosides cũng có thể đóng một vai trò trong cân bằng nội môi và tín hiệu canxi. Những glycolipid này gây ra những thay đổi trong canxi tế bào thông qua việc điều chế các kênh dòng calci, protein trao đổi canxi và các enzyme phụ thuộc canxi đã bị thay đổi thông qua sự liên kết của ganglioside. Ngoài ra, tăng nồng độ glucosylceramide nội bào dẫn đến tăng dự trữ canxi trong tế bào thần kinh . Glycolipid galactocerebroside đã được quan sát thấy trong việc mở các kênh canxi trong các tế bào oligodendrocyte. 4. Tổng hợp glycolipid Sự tổng hợp glycolipids được tiến hành bởi một loạt các enzyme liên tục thêm đường vào lipid. Glycosphingolipids có nguồn gốc từ lactosylceramide (LacCer;-D-galactosyl (1 → 4)--D-glucosyl-ceramide) 14 trong đó bước đầu tiên là acyl hóa và khử lưu huỳnh của D-erythrosprialanine. Ceramide được glucosylated sau đó-galactosylated ngoại bào để tạo thành lactosylceramide. Sự kéo dài hơn nữa có thể xảy ra thông qua glycosyltransferase và sulfotransferase. Ví dụ, quá trình sinh tổng hợp glycoglycerolipid chính ở thực vật liên quan đến việc chuyển một galactosyl từ UDP-Gal lên diacylglycerol để tạo ragalactosyldiacylglycerol thông qua galactosyltransferase. Một sự chuyển giao bổ sung của một galactosyl từ UDP-Gal tạo thành α-D-galactosyl(1,6) -O-β-D-galactosyldiacylglycerol [2]. 4.1.Tổng hợp Cerebroiside Sự hình thành và tổng hợp của cerebroside được thực hiện thông qua quá trình kết dính hoặc chuyển trực tiếp đường (glucose hoặc galactose) từ nucleotide sang phân tử ceramide. Sinh tổng hợp glucosylcerebroside hoặc galactosylcerebrosides diễn ra trong mạng lưới nội chất (của một tế bào nhân chuẩn) và trong màng của bộ máy Golgi. 15 4.2.Tổng hợp gangliosides Sự sinh tổng hợp glycosphingolipids phụ thuộc rất lớn vào sự vận chuyển nội bào qua dòng túi từ mạng lưới nội chất (ER), thông qua bộ máy Golgi và kết thúc tại màng sinh chất. Quá trình sinh tổng hợp bắt đầu với sự hình thành bộ xương ceramide ở phía tế bào chất của ER. Sự hình thành glycosphingolipids xảy ra sau đó trong bộ máy Golgi. Các enzyme glycosidase chịu trách nhiệm cho quá trình này (glucosyltransferase và galactosyltransferase) được tìm thấy ở phía tế bào học của phức hợp Golgi.. Việc bổ sung dư lượng axit sialic vào chuỗi oligosacarit đang phát triển được xúc tác bởi một vài glycosyltransferase liên kết với màng, nhưng bị giới hạn ở phía bên cạnh của màng Golgi. Các dòng bằng chứng khác nhau cho thấy rằng sự tổng hợp của các ganglioside đơn giản nhất xảy ra ở vùng đầu của hệ thống màng Golgi, trong khi các chuỗi phức tạp hơn xảy ra ở các vùng "muộn" hơn.. 16 CHƯƠNG 2 :ỨNG DỤNG CỦA GLYCOLIPID 1..Một số bệnh liên quan đến glycolipid 1.1.Một số bệnh liên quan đến ganglioside 17 Gangliosides có liên quan đến bệnh lý của nhiều bệnh. Ví dụ, hội chứng Guillain-Barré, một bệnh đa nang cấp tính dẫn đến liệt tứ chi cấp tính, là do phản ứng tự miễn với gangliosides39 trên bề mặt tế bào39). Trong bệnh cúm, một bệnh truyền nhiễm virus nổi tiếng, virut cúm A nhận ra dư lượng axit sialic của ganglioside và glycoprotein trên bề mặt tế bào là các phân tử thụ thể để xâm chiếm tế bào chủ40). Các bệnh lưu trữ lysosomal như gangliosidosis GM1 và gangliosidosis GM2 (bệnh TaySachs và bệnh Sandhoff) được gây ra bởi các khiếm khuyết của glycosidase lysosomal hoặc các chất đồng hoạt hóa cụ thể, dẫn đến tích tụ các chất nền, chẳng hạn như glycosphide. Hội chứng động kinh triệu chứng khởi phát ở trẻ sơ sinh tự phát ở người, liên quan đến sự trì trệ phát triển và mù lòa được tìm thấy trong phả hệ Old Order Amish, gây ra bởi một đột biến vô nghĩa của ST-I (GM3 synthase) 41). 1.2.Ứng dụng tiềm năng của ganglioside Gangliosides đang thu hút sự chú ý ngày càng tăng gần đây trong lĩnh vực sinh học tế bào gốc. Các tế bào gốc là các tế bào không phân biệt có khả năng tăng sinh cao và khả năng tự đổi mới với khả năng duy trì tính đa năng hoặc đa năng để phân biệt với các thế hệ của chúng. Các tế bào gốc đã thu hút sự chú ý đáng kể trong những năm gần đây vì tiềm năng sinh học và lâm sàng của chúng đối với y học tái tạo. Một số dấu hiệu ganglioside độc đáo đã được xác định trong các tế bào gốc27,28). 18 Ví dụ, SSEA-4 (một ganglioside sê-ri globo có NeuAcα2 Hay3Galβ1 Tiết3GalNAcβ1-R cấu trúc29)) được biểu hiện cụ thể trong các tế bào gốc phôi đa năng của con người30) và các tế bào gốc đa năng của con người30) tế bào gốc thần kinh chuột33,34) và GD234,35) và SSEA-436) được thể hiện trong các tế bào gốc trung mô của người. Gangliosides chủ yếu được định vị trên bề mặt tế bào. Do đó, ganglioside có thể được sử dụng như các phân tử đánh dấu bề mặt tế bào cụ thể để xác định hoặc phân lập các tế bào gốc này 27,28). Ngoài ra, trong các tế bào gốc ung thư não, một quần thể tế bào ung thư não đã được báo cáo. Những tế bào này thể hiện các đặc tính giống như tế bào gốc, chẳng hạn như khả năng tự đổi mới và đa năng bên cạnh khả năng duy trì sự hình thành khối u não. Các tế bào này cũng biểu hiện ganglioside c-series, còn được gọi là kháng nguyên A2B5 đặc trưng của tế bào phôi37,38). Các ganglioside này có thể được sử dụng không chỉ như là dấu ấn sinh học cho tế bào gốc ung thư, mà còn là mục tiêu để điều trị các khối u não. Các nghiên cứu về gangliosides tế bào gốc sẽ chứng minh là một lĩnh vực nghiên thu hút trong tương lai. 19 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Glycolipid chiếm 5% thành phần lipid của màng, cũng có cấu trúc phân cực nhưng chỉ có ở phần tiếp xúc với dịch ngoại bào của màng bào tương. Có liên quan đến việc ghi nhận và truyền đạt thông tin giữa các tế bào, tham gia vào các cơ chế điều hòa sự sinh trưởng và phát triển của tế bào.Carbonhydrate trên glycolipids là cấu trúc tiếp xúc nhiều nhất trên bề mặt ngoại bào của tế bào và linh hoạt với nhiều vị trí liên kết giúp chúng tối ưu hóa tín hiệu tế bào. Vì nửa lipit thường được chôn trong màng, tương tác carbohydrate-carbohydrate là tương tác chủ yếu có thể xảy ra giữa các glycolipids. Chúng có thể tương tác cạnh nhau trong cùng một màng hoặc tương tác chuyển tiếp giữa hai màng. Tương tác trans giữa glycolipid là cơ sở cho tế bào phụ thuộc glycosphingolipid vào sự kết dính của tế bào có liên quan đến các ion canxi . Các nghiên cứu tiếp theo báo cáo rằng carbohydrate bề mặt tế bào đóng vai trò chính trong việc nhận biết cơ chất tế bào trong quá trình phát sinh, điều hòa vỏ myelin và độ bám dính của tế bào trong di căn . Glycolipids đóng một vai trò quan trọng trong một số chức năng sinh học như sự kiện nhận biết và tín hiệu tế bào 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan