Galactose là gì?
Galactose (còn được gọi là đường sữa, viết tắt là Gal), là một loại đường monosaccharide có độ ngọt tương đương glucose và ngọt hơn sucrose 65%.
Galactose là một aldohexose và một epimer C-4 của glucose. Lactose được tạo thành từ các phân tử galactose liên kết với các phân tử glucose.
Công thức của Galactose là C₆H₁₂O₆.
Galactan là một dạng polyme của galactose có trong hemicellulose tạo nên trung tâm của galactan, một nhóm carbohydrate polyme có trong tự nhiên.
Galactose là một loại đường đơn giản được chuyển hóa tự nhiên thành năng lượng trong gan. Loại đường này thường có trong chế độ ăn của con người và có nhiều chức năng khác nhau. Chức năng thiết yếu của Galactose là sản xuất năng lượng vì nó là tiền chất của quá trình sản xuất glucose.
Quá trình chuyển hóa D-glucose thành D-galactose cung cấp galactose cần thiết cho cơ thể con người. Đây là thành phần chính của glycolipid có trong não và trong bao myelin của tế bào thần kinh. Do đó, nó còn được gọi là “đường não”.
Xem thêm: Tổng quan bệnh Tiểu đường
Cấu trúc của Galactose
Cấu trúc galactose có hai dạng: chuỗi mở và vòng. Có một nhóm cacbonyl ở cuối hình dạng chuỗi mở. Cấu trúc của nó có thể được hình thành với sự trợ giúp của công thức galactose.
Hai trong số các đồng phân có vòng pyranose (sáu cạnh), trong khi hai đồng phân còn lại có vòng furanose (năm cạnh). Galactofuranose được tìm thấy trong vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh, và vòng ngoài 1,2-diol của nó được nhận biết bởi lectin miễn dịch chordate intelectin. Vì quá trình chuyển đổi từ dạng chuỗi hở sang dạng vòng đòi hỏi phải hình thành một tâm lập thể mới tại vị trí của nhóm carbonyl chuỗi hở, nên dạng vòng có hai đồng phân, alpha và beta. Nhóm rượu ở vị trí xích đạo trong dạng beta, trong khi nhóm rượu ở vị trí trục trong dạng alpha.
Chuyển đổi Galactose và Glucose thành Lactose
Galactose là một dạng đường đơn monosaccharide. Lactose là một disaccharide được hình thành khi glucose (đường monosaccharide) được trộn với nó trong phản ứng ngưng tụ . Lactase và -galactosidase là các enzyme xúc tác quá trình thủy phân lactose thành glucose và galactose. Ở Escherichia coli, operon lac tạo ra chất sau.
Lactose chủ yếu có trong sữa và các sản phẩm từ sữa trong tự nhiên. Do đó, lactose có thể được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm làm từ các thành phần có nguồn gốc từ sữa. Quá trình chuyển hóa galactose, hay quá trình chuyển đổi galactose thành glucose, được thực hiện bởi ba loại enzyme chính trong một quá trình được gọi là con đường Leloir. Galactokinase (GALK), galactose-1-phosphate uridyltransferase (GALT) và UDP-galactose-4′-epimerase là các enzyme được mô tả theo thứ tự của con đường chuyển hóa (GALE).
Hexoneogenesis chuyển đổi glucose thành galactose trong quá trình tiết sữa ở người, cho phép các tuyến vú tiết ra lactose. Phần lớn lactose trong sữa mẹ được tạo thành từ galactose lấy từ máu, chỉ có 356 phần trăm đến từ quá trình tổng hợp de novo . Glycerol cũng góp phần vào sự phát triển của galactose trong tuyến vú.
Quá trình chuyển hóa của Galactose
Glucose dễ hòa tan hơn galactose và ít có khả năng tạo thành glycoconjugate không đặc hiệu, là các phân tử chứa ít nhất một loại đường liên kết với protein hoặc lipid. Nhiều người tin rằng đây là lý do tại sao cơ chế chuyển đổi galactose thành glucose nhanh chóng đã được bảo tồn mạnh mẽ trên nhiều sinh vật.
Con đường Leloir là con đường chính cho quá trình chuyển hóa galactose; tuy nhiên, người ta phát hiện ra rằng con người và các loài động vật khác có nhiều con đường thay thế, chẳng hạn như Con đường De Ley Doudoroff. Con đường Leloir là bước cuối cùng trong một quá trình gồm hai bước chuyển đổi -D-galactose thành UDP-glucose. Enzym mutarotase chuyển đổi -D-galactose thành -D-galactose khi bắt đầu quá trình (GALM). Sau đó, con đường Leloir chuyển đổi -D-galactose thành UDP-glucose với sự hỗ trợ của ba loại enzim chính:
- -D-galactose được phosphoryl hóa bởi galactokinase (GALK), chuyển hóa thành galactose-1-phosphate.
- Gal-1-P; Galactose-1-phosphate uridyltransferase (GALT) chuyển đổi UDP-glucose thành UDP-galactose bằng cách chuyển nhóm UMP từ UDP-glucose sang Gal-1-P.
- UDP galactose-4′-epimerase (GALE) hoàn tất quá trình bằng cách chuyển đổi lẫn nhau UDP-galactose và UDP-glucose.
Vai trò của Galactose
Tiếp xúc toàn thân mãn tính với D-galactose làm tăng tốc quá trình lão hóa ở chuột nhắt, chuột cống và ruồi giấm (lão hóa). Ở loài gặm nhấm, liều lượng lớn D-galactose (120 mg/kg) đã được chứng minh là làm giảm nồng độ và khả năng vận động của tinh trùng, và nó đã được sử dụng rộng rãi như một mô hình lão hóa khi được tiêm dưới da. Hai nghiên cứu đã chỉ ra mối tương quan tiềm ẩn giữa galactose trong sữa và ung thư buồng trứng. Các nghiên cứu khác không tìm thấy mối liên hệ nào, ngay cả khi quá trình chuyển hóa galactose bị suy yếu. Gần đây hơn, một nghiên cứu gộp do Trường Y tế Công cộng Harvard thực hiện không tìm thấy mối liên hệ trực tiếp nào giữa thực phẩm có chứa lactose và ung thư buồng trứng, cũng như không có sự gia tăng đáng kể về mặt thống kê về nguy cơ tiêu thụ lactose ở mức 30 g/ngày. Để xác định các rủi ro tiềm ẩn, cần phải nghiên cứu thêm.
Theo một số nghiên cứu đang tiến hành (một bệnh thận dẫn đến suy thận và protein niệu), galactose có thể đóng vai trò trong việc điều trị bệnh xơ cầu thận cục bộ. Tác dụng này rất có thể là do galactose liên kết với yếu tố FSGS.
Galactose là một phần của các kháng nguyên được tìm thấy trên các tế bào máu quyết định nhóm máu trong hệ thống ABO. Có hai monome galactose trên các kháng nguyên của kháng nguyên O và A, trong khi có ba monome galactose trên các kháng nguyên của kháng nguyên B.
Galactose-alpha-1,3-galactose (alpha-gal), một disaccharide được tạo thành từ hai đơn vị galactose, đã được xác định là một chất gây dị ứng có thể có trong thịt động vật có vú. Vết cắn của ve sao đơn độc có thể gây dị ứng alpha-gal.
Xét nghiệm chẩn đoán bệnh Galactose
Khi galactose-1-phosphate hồng cầu tăng cao nhưng GALT lại phổ biến, cần nghi ngờ thiếu hụt GALE.
Nồng độ galactose toàn phần trong máu tăng cao với hoạt động GALT bình thường có thể dẫn đến kết quả sàng lọc trẻ sơ sinh không đều.
Epimerase trong hồng cầu được sử dụng để xác nhận chẩn đoán. Hoạt động epimerase giảm ở cha mẹ dị hợp tử, điều này có thể hỗ trợ cho việc đánh giá.
Nghiên cứu thêm về hoạt động GALE ở tế bào lympho biến đổi và galactose-1-phosphate hồng cầu khi và không có galactose trong chế độ ăn có thể giúp mô tả rõ hơn về rối loạn này.
Giải trình tự gen GALE là cách nhanh nhất để quyết định xem trẻ sơ sinh có nguy cơ bị ảnh hưởng hay không trong các gia đình có tình trạng thiếu hụt GALE nghiêm trọng.
