intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng hóa sinh II - Chương 1 - Đặng Minh Nhật

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

299
lượt xem
68
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Bài giảng hóa sinh II - Chương 1 khả năng chuyển hóa của protein , giluxit, lipit Nếu làm văng lên da, lập tức rửa ngay bằng một lượng nước lớn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng hóa sinh II - Chương 1 - Đặng Minh Nhật

  1. ð I H C ðÀ N NG TRƯ NG ð I H C BÁCH KHOA KHOA HÓA HÓA SINH II Bài gi ng Biên so n: TS. ð ng Minh Nh t ðà N ng, 2007
  2. CHƯƠNG 1 - KH NĂNG CHUY N HOÁ C A PROTEIN, GLUXIT, LIPIT 1.1 CÁC BI N ð I C A PROTEIN TRONG QUÁ TRÌNH S N XUÁT VÀ B O QU N 1.1.1 BI N ð I DO NHI T Các quá trình ch bi n th c ph m bao g m ñun nóng, làm l nh, s y, s lý hoá ch t, lên men, chi u b c x và các quá trình x lý khác. Trong ñó, ñun nóng là quá trình ch bi n ñư c s d ng ph bi n nh t. Thông thư ng, ñun nóng ñư c th c hi n nh m m c ñích vô ho t vi sinh v t và các enzym n i sinh (endogenous enzyme) gây các ph n ng oxy hoá ho c thu phân không mong mu n khi b o qu n ho c ñ bi n ñ i h n h p các thành ph n nguyên li u th c ph m không h p d n thành s n ph m th c ph m có k t c u ñ ng nh t và có s c lôi cu n v m t c m quan. Hơn n a, m t s protein như β- lactoglobulin và α-lactalbumin t s a bò và protein t ñ u nành có th gây d ng, tr thành vô h i nh quá trình này. Tuy nhiên, các nh hư ng có l i nh quá trình ñun nóng th c ph m giàu protein nói chung thư ng ñi kèm v i m t s nh hư ng x u, làm gi m giá tr dinh dư ng và các tính ch t ch c năng c a protein. Gia nhi t v a ph i Gia nhi t v a ph i ch làm protein bi n tính và giúp c i thi n giá tr dinh dư ng c a s n ph m, do: - làm m t ñ c tính c a các ñ c t có b n ch t protein (như enterotoxin cu Staphyloccocus aureus) ho c c a các ch t kìm hãm các enzym ñư ng tiêu hoá (như antitripxin Kunitz và Bowman có trong h t ñ u tương). - làm vô ho t các enzym (protease, polyphenoloxidase, lipoxydase…) v n xúc tác ph n ng phá hu các vitamin. - làm tăng kh năng tiêu hoá c a m t s protein do làm du i m ch peptit c a chúng, gi i to các g c axit amin trư c ñây b vùi trong phân t , do ñó t o ñi u ki n cho protease tác d ng ñư c thu n l i hơn.Vd.: colagen, glixinin ñ u tương, ovalbumin… Thanh trùng Gia nhi t ki u thanh trùng nhi t ñ l n hơn 110-115 oC các s n ph m giàu protein như th t, cá, s a s gây phá hu m t ph n các g c xistin, xistein hình thành nên H2S, dimetylsulfua, axit xisteic và h p ch t bay hơi khác khi n cho các s n ph m này có mùi ñ c trưng.
  3. Gia nhi t khan Gia nhi t khan protein nhi t ñ trên 200 oC (nhi t ñ rán th t và cá) t o ra α, β ho c γ cacbolin do ph n ng vòng hoá c a tryptophan: R CH3 R N NH2 N N H H NH2 R N H R β-cacbolin γ-cacbolin α-cacbolin (R=H hay CH3) (R=H hay CH3) (R=H hay CH3) Gia nhi t nhi t ñ cao Gia nhi t nhi t ñ cao (hơn 200 oC) th c ph m giàu protein có pH trung tính ho c ki m tính s x y ra: Thu phân các liên k t peptit và ñ ng phân hoá các g c axit amin, t o ra h n • h p raxemic do ñó làm gi m giá tr dinh dư ng ñi 50%, do các ñ ng phân D ñư c t o thành khó b tiêu hoá hơn; Phá hu m t s axit amin: như arginin s b chuy n thành ornitin, ure, • xitrulin và amoniac. Xistein b chuy n thành dehydroalanin. Gia nhi t môi trư ng ki m, serin, treonin và lizin cũng b phá hu ; T o c u n i ñ ng hoá tr ki u lyzinoalanin, ornitinoalanin ho c lantionin liên • k t g c dehydroalanin (DHA) chu i polypeptit này v i các g c lyzin, ornitin ho c g c xistin chu i polypeptit khác. G c DHA ñư c t o ra do ph n ng lo i β g c xistein ho c phosphoserin: O O O OH- - - + NH C HC NH C C C C NH X CH2 CH2 CH2 X X (X là SH ho c –PO3H2) g c DHA M ch polypeptit có chưá g c lizin, g c ornitin ho c g c xistein s k t h p v i m ch polypeptit có chưá g c DHA theo sơ ñ sau:
  4. O O O NH CH C NH CH CH NH C C (CH2)3 (CH2) 4 CH2 NH2 NH2 SH CH2 CH2 CH2 C C NH CH CH NH NH C CH O O O O O O H NH CH C N CH CH N C C H (CH2)3 (CH2)4 CH2 NH HN S H2 C CH2 H 2C C C NH CH CH NH NH C CH O O O Khi x lý nhi t th t ho c cá nhi t ñ cao hơn nhi t ñ thanh trùng thì còn t o ra c u ñ ng hoá tr ki u izopeptit giưã g c lizin cu chu i peptit này v i g c glutamic ho c g c aspartic cu chu i peptit khác: HN NH CH2 (CH2)4 NH C (CH2) 2 HC O C C O O C u izopeptit V phương di n dinh dư ng, vi c t o ra c u ñ ng hoá tr izopeptit trong cùng m t phân t ho c giưã các phân t s làm gi m ñ tiêu hoá cu nitơ, gi m h s s d ng protein và giá tr sinh h c cu protein. Hơn nưã do hi u ng không gian các c u ñ ng hoá tr (glutaminlizyl ho c aspartyl-lizyl) s ngăn c n không cho các protease ñ n ñư c vùng ñ c hi u ñ thu phân do ñó làm cho quá trình tiêu hoá protein b ch m l i. 1.1.2 BI N ð I DO ENZYM Trong quá trình b o qu n các th c ph m giàu protein thư ng x y ra hi n tư ng ôi th i làm m t giá tr dinh dư ng cu th c ph m. Nguyên nhân là do tác d ng cu enzym có s n trong th c ph m, cũng như cu vi sinh v t xâm nh p t môi trư ng ngoài vào. Khi ñó protein b chuy n hoá theo nh ng ph n ng cơ b n sau:
  5. a) Ph n ng kh amin: + + R CH COOH R CH COOH H2O NH3 NH2 OH enzym cua + + R CH COOH R CH2 COOH H2 NH3 vi sinh vat hieu khi NH2 b) Ph n ng kh nhóm carboxyl: + R CH COOH R CH2 NH2 CO2 NH2 Ph n ng này t o thành các amin khác nhau. T lizin t o thành cardaverin, t histidin t o thành histamin, là nh ng ch t ñ c. c) Ph n ng kh amin kh carboxyl: + R CH COOH 1/2 O2 + R CH COOH NH3 NH2 O decarboxylase R CH COOH + R CH O CO2 O + R CH COOH H2O + R CH COOH NH3 NH2 OH R CH COOH + R CH OH CO2 OH d) Ph n ng t o thành mercaptan. Thư ng x y ra ñ i vơí các axit amin có chưá lưu huỳnh: +2H HS CH2 CH COOH + + HS CH2 CO 2 CH3 NH3 NH2 etylmercaptit e) Ph n ng t o thành scatol, crezol, phenol: do các vi sinh v t gây th i rưã thư ng g p trong ñư ng ru t và trong quá trình c t gi protein chuy n hoá các axit amin vòng thành các s n ph m ñ c có mùi khó ch u như: scatol, indol, crezol, phenol.
  6. - Ph n ng t o scatol, indol: + COOH CH CH2 NH3 + COOH CH H2O CH2 OH NH2 N N H H axit indoloxypsopinic tryptophan + + + COOH H2O CH2 CO2 COOH CH CH2 O2 OH N N H H axit indolaxetic + CH3 COOH CO2 CH2 N N H H scatol + + + CH3 3/2 O 2 CO2 H2O N N H H indol - Ph n ng t o thành crezol, phenol: OH OH HO CH COOH CH2 NH2 CH2 phenol crezol tyrosine f) Ph n ng t o thành di- trimethylamin t các lipoprotein. Ph n lipit sau khi tác t lipoprotein s b chuy n hoá thành các di- trimethylamin: Ví d :
  7. H3C CH3 H3C [O] H3C N CH2 CH2 OH O N CH3 H3C N H3C OH CH3 CH3 trimetyl amin oxytrimetylamin (mui tanh) colin g) Ph n ng t o thành phosphin: X y ra v i phosphoprotein và nucleoprotein. Ngu n t o thành phosphin là các axit phosphoric có trong protein ñư c gi i phóng ra khi phân hu . Phosphin là khí không màu, mùi th i, r t ñ c 1.2 KH NĂNG CHUY N HOÁ CU CARBOHYDRAT 1.2.1 S PHÂN GI I CU DISACARIT VÀ POLYSACARIT S phân gi i cu disacarit và polysacarit th c hi n theo hai ki u: thu phân và phosphoryl phân. a) Thu phân: là quá trình phân gi i có s tham gia cu nư c. Dư i tác d ng cu nhi u lo i enzym: Polysaccarit →oligosaccarit→monosaccarit Ví d : tinh b t, glycogen→dextrin→maltose→glucose; quá trình phân gi i này ñư c th c hi n nh các enzym α-amylase, β-amylase và γ-amylase (glucoamylase). b) Phosphoryl phân: quá trình phân gi i, trong ñó axit phosphoric ñóng vai trò cu nư c trong quá trình thu phân, x y ra dư i tác d ng cu enzym phosphorylase. Phosphorylase ch tác d ng vào liên k t 1,4 cu phân t tinh b t và s d ng l i khi t i liên k t 1,6. Tác d ng cu nó ch ti p t c ñư c sau khi liên k t 1,6 ñư c gi i phóng nh enzym amylo-1,6-glucosidase. Có th coi phosphorylase là enzym glucosyl transferase, vì nó xúc tác cho s chuy n g c glucose t i g c axit phosphoric. Quá trình ph n ng c ti p di n l n lư t và t o nên hàng lo i phân t glucose-1-phosphat. S phân gi i glycogen cũng ti n hành tương t và cũng t o nên glucose-1- phosphat. Các disacarit cũng có th b tác d ng cu enzym phosphorylase tương ng và t o nên d n xu t phosphat cu monosacarit ñ ng th i gi i phóng m t monosacarit th hai. Ví d enzym maltosephosphorylase xúc tác cho quá trình phân gi i maltose thành glucose-1-phosphat và glucose nh s tham gia cu H3PO3. Ph n ng phosphorylase nói trên là thu n ngh ch nên có th xúc tác cho s phân gi i các polysacarit và oligosacarit cũng như s tái t h p chúng.
  8. 1.2.2 S CHUY N HOÁ CU CÁC MONOSACARIT V b n ch t quá trình này bao g m các ph n ng oxy hoá kh sinh h c ñư c th c hi n b i m t lo t các enzym có trong ti th . K t qu là phân t hexose (ch y u là glucose) b oxy hoá hoàn toàn t o ra các s n ph m vô cơ là khí CO2 và nư c, còn năng lư ng mà ch t h u cơ gi i phóng ra ñư c tích lu trong liên k t cao năng ATP. Tuỳ thu c vào ñi u ki n không có hay có oxy mà s phân gi i glucose x y ra theo hai hư ng chính: - Phân gi i k khí: bao g m giai ño n ñư ng phân và s lên men k khí. - Phân gi i háo khí (còn g i là quá trình hô h p): bao g m c giai ño n ñưòng phân, s oxy hoá axit pyruvic và chu trình Crep. Như v y hai quá trình trên ñ u có chung chu i ph n ng t glucose ñ n axit pyruvic. 1.2.2.1 S ñư ng phân Quá trình này ñư c phát hi n b i Embden, Meyerhof và Parnas. ðây là quá trình ph c t p, ñư c xúc tác b i nhi u enzym và không có s tham gia cu oxy. Phân t ñư ng l n lư t tr i qua các giai ño n: ho t hoá, c t ñ i phân t hexose (6C) t o thành 2 phân t ñư ng triose (3C), lo i hydro cu triose-phosphat t o thành phospho glycerat, chuy n s n ph m trên thành axit pyruvic. a) Giai ño n ho t hoá phân t hexose: g m 3 ph n ng - ph n ng t o thành glucose-6-phosphat nh enzym phospho-gluco-kinase v i s tham gia cu Mg2+: O P H 2C OH H2C ADP ATP OH OH H H H H OH H OH H 2+ Mg HO OH HO OH H OH H OH Glucose-6-phosphat Glucose - Ph n ng ñ ng phân hoá do enzym isomerase xúc tác: O P H2C O P OH H CH OH O 2 H H HO OH H H HO OH OH OH H H OH Glucose-6-phosphat Fructose-6-phosphat
  9. C u t o d ng vòng furan có liên k t kém b n v ng hơn, do ñó m ch cacbon d b c t hơn. - Fructose-6-phosphat ti p t c b phosphoryl hoá l n th hai nh enzym phospho fructose kinase v i s tham gia cu phân t ATP (adenosin triphosphat) O P O P O P ADP ATP CH OH CH HC O 2 2 2 O H HO H HO H Mg2+ H OH OH H OH OH H Fructose-6-phosphat Fructose-1,6-di-phosphat Do c u t o ñ i x ng, nó d b c t m ch cacbon ñi m gi a. b) Giai ño n c t m ch cacbon: H 2C O P C O O P O P H 2C OH CH HC 2 2 O H HO H OH O CH OH H HC OH Fructose-1,6-di-phosphat CH2 O P Aldolase là enzym xúc tác s phân ly fructose-1,6-diphosphat thành hai phân t triose phosphat (dihydroxy axeton phosphat và glyxeraldehyd-3-phosphat). Hai triose phosphat này có th chuy n hoá l n nhau nh enzym ñ ng phân (triose- phosphat-isomerase). Cân b ng cu ph n ng này l ch v phía t o thành glyxeraldehyt-3-phosphat. B i v y, t 1 phân t fructose-1,6-diphosphat s t o thành 2 phân t glyxeraldehyd-3-phosphat. c) Giai ño n oxy hoá: ðư c th c hi n nh glyxeraldehyt-3-phosphat dehydrogenase. Enzym này có coenzym là NAD+, trong trung tâm ho t ñ ng có nhóm -SH. Trong ph n ng này g c phosphat cao năng cu axit 1,3-diphosphoglyxeric chuy n cho ADP. ðó cũng là ki u phosphoryl hoá ADP thành ATP. Ph n ng này r t có ý nghĩa vì năng lư ng gi i phóng trong quá trình oxy hoá ñư c tích lũy trong phân t ATP, b o ñ m cung c p năng lư ng cho ho t ñ ng t bào trong ñi u ki n
  10. không có oxy. Ph n ng do enzym 3-phospho glyxerat kinase xúc tác và t o thành axit 3-phospho glyxeric: Axit 3-phospho glyxeric bi n ñ i thành axit 2-phospho glyxeric nh enzym phospho glyxerat mutase: d) S t o thành axit pyruvic: bao g m - quá trình lo i nư c nh enolase xúc tác t o thành axit phospho enolpyruvic, có chưá liên k t cao năng. - Quá trình chuy n g c phosphat cao năng cho ADP ñ t o thành axit enol pyruvic và ATP: D ng enol cu axit pyruvic không b n và nó s chuy n thành d ng xeton b n hơn. e) S chuy n hoá các s n ph m cu i cùng cu quá trình ñư ng phân. Như v y, sau quá trình ñư ng phân, ngoài ATP s n ph m t o thành s là NADH và pyruvat. S chuy n hoá ti p theo cu chúng ph thu c vào các con ñư ng chuy n hoá khác nhau t bào. NADH ph i ñư c chuy n hoá tr l i v d ng NAD+, n u không s làm h n ch quá trình ñưòng phân. NADH có th quay l i d ng NAD+ tr l i b ng con ñư ng hi u khí và k khí. C hai ñ u con ñư ng ñ u g n v i s chuy n hoá ti p theo cu pyruvat. S ph n cu pyruvat trong t bào s ph thu c vào s có m t cu oxy. Trong ñi u ki n hi u khí, pyruvat b oxy hoá trong chu trình axit xitric, t o thành CO2 và ñ ng th i t o ra thêm NADH (và FADH2) và trong ñi u ki n hi u khí các phân t NADH ñư c t o ra t quá trình ñư ng phân và chu trình axit xitric s b oxy hoá tr l i thành NADH+ qua chu i v n chuy n electron ty th . Trong ñi u ki n k khí, pyruvat s ñư c chuy n hoá theo cách khác. - S t o thành axit lactic: dư i tác d ng cu lactat dehydrogenase, axit pyruvic b kh thành axit lactic: Ph n ng x y ra trong mô cơ ñ ng v t thì t o thành axit L-lactic, còn trong quá trình lên men lactic do các vi sinh v t gây ra thì t o thành D-lactic. - Lên men rư u: m t s vi sinh v t như n m men có kh năng bi n ñ i axit pyruvic thành rư u etylic. Quá trình x y ra theo hai bư c. Bư c ñ u axit
  11. pyruvic b kh nhóm carboxyl thành CO2 và axetaldehyt nh enzym pyruvat decarboxylase có coenzym là thiamin pyrophosphat (ch a vitamin B1) và Zn2+. Bư c hai, axetaldehyt b kh thành etanol. Ph n ng ñư c xúc tác b i alcohol dehydrogenase: - S t o thành α-glyxerophosphat và glyxerin S lên men glucose cu n m men luôn kèm theo t o thành m t lư ng nh glyxerin: T t c các ph n ng kh axit pyruvic trên ñ u giúp NADH chuy n hoá tr l i d ng NAD+ c n thi t cho quá trình ñư ng phân. Quá trình ñư ng phân và lên men ñư c tóm t t b ng sau: Quá trình oxy hoá k khí 1 phân t glucose t o thành 2 phân t axit pyruvic ñã s d ng 2 ATP và t o ra ñư c 4 ATP, như v y tích lu ñư c 2 ATP. So v i năng lư ng d tr cu phân t glucose, quá trình này ch gi i phóng m t ph n nh năng lư ng. Ph n l n năng lư ng v n còn tàng tr trong s n ph m cu i cùng (axit lactic, etanol v.v.). Như v y ñ i v i các vi sinh v t k khí, ñ b o ñ m ñ năng lư ng cho các ho t ñ ng s ng, chúng ph i phân gi i m t lư ng l n ñư ng, t o thành m t lư ng l n s n ph m cu i cùng là nh ng h p ch t h u cơ (rư u, axit h u cơ v.v.). Ngư i ta ñã l i d ng ñi u ñó ñ s n xu t rư u, bia, c n, axit h u cơ v.v. f) S tham gia cu các cơ ch t khác vào quá trình ñư ng phân
  12. 1.2.2.2 Chu trình Crep Quá trình phân gi i háo khí glucose x y ra theo 4 giai ño n chính: - T glucose ñ n axit pyruvic: các ph n ng gi ng v i s ñư ng phân k khí - T axit pyruvic ñ n axetyl-CoA - Oxy hoá axetyl-CoA qua chu trình Crep - Oxy hoá các coenzym kh qua chu i hô h p Trong ñi u ki n có oxy, axit pyruvic b oxy hoá hoàn toàn ñ n CO2 và H2O và gi i phóng toàn b năng lư ng còn l i. Các ph n ng cu quá trình này x y ra theo m t chu trình, mang tên nhà bác h c phát hi n ra nó g i là chu trình Crep (Krebs). a) S kh carboxyl oxy hoá axit pyruvic thành axetyl-CoA: Trư c khi tham gia vào chu trình, axit pyruvic b kh nhóm carboxyl ñ ng th i b oxy hoá dư i tác d ng cu m t ph c h ña enzym có tên là pyruvat oxydase hay pyruvat decarboxylase. Phương trình t ng quát cu giai ño n này như sau: b) Các ph n ng trong chu trình Crep - Giai ño n 1: nh xúc tác cu enzym citrat syntase, nhóm axetyl cu axetyl- CoA s ñư c chuy n cho axit oxaloaxetic ñ t o thành axit axetic, ñ ng th i gi i phóng coenzym A. - Giai ño n 2: axit xitric b bi n ñ i thành d ng ñ ng phân cu nó là axit izoxitric, quá trình này ñư c xúc tác b i enzym aconitase. - Giai ño n 3: x y ra s oxy hoá axit izoxitric dư i tác d ng cu enzym izoxitrat dehydrogenase. Axit izoxitric b kh hydro, 2 nguyên t hydro cu nó ñư c chuy n cho coenzym NADP+. K t qu t o thành NADPH+H+ và axit oxaloxucxinic. Ngay sau ñó, axit oxaloxucxinic l i b kh carboxyl ñ bi n thành axit α-xetoglutaric. M t nguyên t carbon l i ñư c tách ra kh i cơ ch t dư i d ng CO2. - Giai ño n 4: axit α-xetoglutaric l i b kh carboxyl oxy hoá do ph c h enzym α-xetoglutarat dehydrogenase xúc tác. Ph n ng này cũng tương t như s oxy hoá axit pyruvic giai ño n trên và c n các coenzym như tiamin pyrophosphat, axit lipoic, coenzym A và NAD+ tham gia. S n ph m cu ph n ng là axit dicarboxylic d ng ho t ñ ng, ñó là xucxinyl coenzym A (có chưá liên k t tio-este giàu năng lư ng) và m t nguyên t cacbon b tách ra giai ño n này là phân t CO2.
  13. - Giai ño n 5: Năng lư ng trong liên k t cao năng cu xucxinyl-coenzym A ñư c chuy n thành liên k t cao năng cu GTP, nh tác d ng cu enzym xucxinat- tiokinase, cu i cùng năng lư ng ñư c chuy n t GTP cho ÁDP ñ t ng h p nên ATP. ðây là ph n ng duy nh t trong chu trình Crep x y ra s tích lu năng lư ng trong ATP. - Giai ño n 6: axit xucxinic b oxy hoá thành axit fumaric nh tác d ng cu xucxinat dehydrogenase. Enzym này có coenzym là FAD, khi nh n hydro t cơ ch t s tr thành FADH2. Hydro cu FADH2 ñư c ti p t c chuy n cho h th ng v n chuy n ñi n t ñ t o thành nư c và t ng h p ñư c 2 ATP. - Giai ño n 7: axit fumaric ñư c hydrat hoá s t o thành axit malic nh enzym fumarat hydratase. - Giai ño n 8: axit malic vưà ñư c t o thành s b oxy hoá thành axit oxaloaxetic dư i tác d ng cu enzym malat dehydrogenase có coenzym là NAD+. Khi phân t axit oxaloaxetic ban ñ u tham gia vào chu trình ñư c tái t o thì chu trình ñã khép kín. ðây không ph i hoàn toàn là phân t axit oxaloaxetic ban ñ u, b i vì trong các ph n ng nó ñã như ng 2 nguyên t cacbon d ng CO2 và ñư c b sung b ng hai nguyên t cacbon m i t axetyl-coenzym A. Phân t oxaloaxetic m i này l i ti p t c ngưng t v i phân t axetyl-coenzym A và chu trình ñư c l p l i. Như v y qua m t vòng cu chu trình Crep, g c axetyl ho t ñ ng ñã t o ra 2 phân t CO2. T axit pyruvic thì t o ra ñư c 3 phân t CO2. Các phân t CO2 ñư c t o thành t chu trình Crep có th ñư c s d ng vào các quá trình khác nhau trong cơ th (s carboxyl hoá, t ng h p ure, t ng h p nucleotit. (hình v ) Qua sơ ñ trên có th th y r ng, khi oxy hoá hoàn toàn 1 phân t axit pyruvic, có 5 c p nguyên t hydro ñư c tách kh i cơ ch t ñ t o thành các coenzym kh : 1 [NADPH+H+], 3[NADH+H+] và 1 FADH2. Trong thành ph n, phân t axit pyruvic ch chưá 4 nguyên t hydro, như v y các nguyên t hydro còn l i là cu phân t nư c trong môi trư ng t bào tham gia vào. Phương trình t ng quát cu s oxy hoá axit pyruvic như sau: C3H4O3 + 3 H2O → 3 CO2 + 5 H2O S t o thành 5 phân t H2O trong phương trình trên là k t qu cu s oxy hoá các coenzym kh nh h th ng v n chuy n ñi n t , ñ ng th i thông qua quá trình này cũng t ng h p ñư c m t s l n liên k t cao năng. c) T ng k t năng lư ng khi oxy hoá hoàn toàn m t phân t glucose Năng lư ng trong phân t glucose ch y u ñư c gi i phóng giai ño n phân gi i háo khí. C 1 vòng cu chu trình Crep gi i phóng ñư c 12 ATP các giai ño n ph n ng.
  14. Tuy nhiên, trư c khi ñi vào chu trình Crep, phân t glucose ph i tr i qua các ph n ng cu giai ño n ñưòng phân và ph n ng kh carboxyl oxy hoá axit pyruvic. Hoá năng cu glucose gi i phóng cac giai ño n ph n ng ñư c t ng k t như sau: Glucose -ATP Glucose-6-phosphat Fructose-6-phosphat -ATP Fructose-1,6-diphosphat 2 Glyxeraldehyt-3-phosphat chu i hô h p 2NADH+H+ +6 ATP 2 1,3-diphosphoglyxerat + O2 H2O +2 ATP 2 3-phosphoglyxerat 2 2-phosphoenol pyruvat +2 ATP 2 pyruvat chu i hô h p + 2 CO2 2 NADH+H +6 ATP 2 axetyl-CoA + O2 H2O + O2 Chu trình Crep và +24 ATP chu i hô h p 4 CO2 + 4H2O T ng c ng: 38 ATP Khi oxy hoá hoàn toàn 1 phân t gam glucose s thu ñư c 686 kcal. Nhưng ñ t ng h p ATP t ADP và Pi c n cung c p 8-10 kcal/mol. B i v y n u toàn b năng lư ng ñư c phân gi i m t mol glucose ñ u ñư c dùng ñ t ng h p ATP thì s thu ñư c 686/9≈76 mol ATP. Th c t ch t o ñư c 38 mol ATP, chi n 50% t ng s năng lư ng. Như v y còn 50% ñư c gi i phóng d ng nhi t năng
  15. d) Ý nghiã cu chu trình Crep Thông qua chu trình này, phân t glucose b oxy hoá hoàn toàn ñ n CO2, H2O và gi i phóng toàn b năng lư ng m t ph n dư i d ng hoá năng trong ATP và m t ph n d ng nhi t năng có tác d ng gi m t bào. T ATP có th t ng h p nên GTP, XTP, UTP là ngu n năgn lư ng c n thi t cho các quá trình sinh t ng h p các ch t khác nahu t ng cơ th . Chu trình Crep t o ra nhi u coenzym kh . Các coenzym kh ngoài vai trò t o thành ATP còn dùng ñ kh các liên k t kép, các nhóm carbonyl, nhóm imin trong các ph n ng c n thi t cho t bào. Chu trình Crep còn là ngu n cacbon cho các quá trình t ng h p khác nhau. Ví d axetyl-CoA có th dùng ñ t ng h p các axit béo, steroit, axetoaxetat ho c axetyl colin. CO2 dùng ñ t ng h p e, t ng h p m i AMP và trong các ph n ng carboxyl hoá khác. M t s xetoaxit trong chu trình như α-xetoglutaric và oxaloaxetic thư ng là nguyên li u ñ t ng h p các axit amin glutamic và aspartic. Cũng vì v y chu trình Crep là m t xích liên h p, là ñi m giao lưu cu nhi u ñư ng hư ng phân gi i và t ng h p các ch t khác nhau trong t bào, ñ ng th i cũng là ñư ng hư ng chính ñ phân gi i các h p ch t h u cơ. 1.2.2.3 S oxy hoá tr c ti p glucose. Chu trình pentose phosphat cơ th sinh v t còn có m t ki m phân gi i glucose thành CO2 và H2O nhưng không tr i qua quá trình ñư ng phân và chu trình Crep. Trong quá trình này, các ph n ng cũng t o thành m t chu trình mà các s n ph m trung gian ch y u là các pentose phosphat. Vì v y ngư i ta g i ñó là chu trình pentose phosphat. Ngoài ra, căn c vào ch t “c a ngõ” cu chu trình là glucose-6-phosphat, ngư i ta còn g i là chu trình hexose monophosphat. ðây là quá trình oxy hoá tr c ti p glucose vì s oxy hoá x y ra ngay giai ño n hexose ch không ph i qua triose như quá trình ñư ng phân. Chu trình này do Dickens-Horecker nghiên c u và phát hi n. a) Các ph n ng: g m 2 giai ño n ph n ng - Giai ño n oxy hoá glucose glucose-6-P Glucose-6-P là ch t ñ u tiên gia nh p vào chu trình. Nó b oxy hoá dư i tác d ng cu enzym glucose-6-P dehydrogenase (có coenzym là NADP+), bi n thành axit 6-P-gluconic. Tuy nhiên, giai ño n này có t o thành m t s n ph m trung gian là 6-P-glucono-δ-lacton, ch t này sau ñó b thu phân thành axit 6-P-gluconic. Quá trình oxy hoá l n th 2 dư i tác d ng cu enzym 6-P-gluconat dehydrogenase (có coenzym NADP+) t o thành axit 3-xeto-6-P-gluconic, r i sau ñó ch t này b kh carboxyl t o thành D-ribulose-5-P.
  16. Trong toàn b chu trình ch x y ra 2 lư t oxy hoá (ph n ng 1 và 3) như ñã nêu trên. K t qu là t 1 hexose phosphat qua 1 vòng cu chu trình t o ra 1 pentose phosphat, 1 phân t CO2 và 2 (NADP+H+) - Giai ño n tái t o hexose phosphat ð s oxy hoá ñư c ti p t c, pentose phosphat v a t o thành c n tr i qua nh ng bi n ñ i ñ tái t o l i hexose phosphat, khép kín chu trình. Nh ng bi n ñ i này có th chia thành 2 bư c sau: Bư c 1: S ñ ng phân hoá cu ribulose-5-P Ribulose-5-P là m t xetopentose, nó có th chuy n thành d ng aldose là ribose-5-P nh tác d ng cu phosphoribo isomerase. M t khác, ribulose-5-P có th bi n ñ i thành d ng ñ ng phân epime ( v trí cacbon th 3) là xilulose-5-P nh tác d ng cu enzym phospho-xetopento-epimerase. Hai ph n ng này có v trí quan tr ng, nó ñư c coi là ñi m n i gi a giai ño n ñ u và giai ño n ti p theo cu chu trình. Bư c 2: S bi n ñ i tương h gi a các pentose-P và các hexose-P Có hai ki u ph n ng quan tr ng t ng giai ño n này. ðó là s chuy n aldol hoá và s chuy n xetol hoá. S chuy n aldol hoá là s chuy n m t nhóm 3 nguyên t cácbon (dihydroxy axeton) c a m t ketose phosphat (ví d: fructose-6-P ho c xetoheptulose-7-P) cho ch t nh n là m t aldose phosphat (ví d , glyxeraldehyt-3-P ho c erytrose-4-P). S chuy n hoá xetol hoá là s chuy n m t nhóm 2 nguyên t cacbon (xetol ho c glycolaldehyt) cu ch t cho là xetose phosphat cho ch t nh n là m t aldose phosphat. C 6 phân t glucose-6-P tham gia vào chu trình thì 5 phân t ñư c tái t o, 1 phân t b oxy hoá hoàn toàn ñ n CO2 và t o thành 12 coenzym kh (NADPH+H+). Quá trình oxy hoá glucose-6-P qua chu trình pentose phosphat ñư c trình bày hình v . b) T ng k t năng lư ng: phương trình t ng quát m t vòng chu trình như sau: 6 glucose-P + 12 NADP+ → 5 glucose-6-P + 6 CO2 + Pv + 12 NADPH + 12 H+ Ho c vi t d ng ñơn gi n: 1-glucose-6-P + 12 NADP+ → 6 CO2 + Pv + 12 (NADPH + H+) C m i phân t glucose-6-P b oxy hoá hoàn toàn trong chu trình t o ra ñư c 12 phân t NADPH + H+. N u hydro ñư c chuy n qua h th ng v n chuy n ñi n t , cho phép t o thành 36 ATP. Do c n 1 ATP ñ phosphoryl hoá glucose ban ñ u thành glucose-6-P, nên còn thu ñư c 35 ATP. ðó là s năng lư ng tương ñương v i
  17. s oxy hoá hoàn toàn 1 phân t glucose qua s ñư ng phân và chu trình Crep (38 ATP). ð ng th i, cũng hơn h n m c năng lư ng do s phân gi i glucose trong ñi u ki n k khí (quá trình ñư ng phân ch t o ra 2 ATP). c) Ý nghiã cu chu trình pentose phosphat: - Chu trình cung c p các pentose phosphat là nguyên li u c n thi t cho s sinh t ng h p nucleotit, có trong thành ph n c u t o cu các coenzym và axit nucleic. - Cung c p NADPH c n thi t cho các ph n ng khác nhau, nh t là trong s t ng h p axit béo và steroit. Trong ñi u ki n các NADPH b oxy hoá qua chu i hô h p s t o thành m t lư ng ñáng k ATP. - Chu trình cho phép các cơ th quang h p t ng h p ñư c xacarit và các ch t h u cơ khác t CO2. Tóm l i, trong cơ th sinh v t, s phân gi i ñư ng có th ti n hành theo nhi u ki u khác nhau. Các ki u này b sung cho nhau có th x y ra song song cùng nhau ho c m t vài ki u chi m ưu th nh ng ñi u ki n nh t ñ nh. ði u ñó cũng nói lên s phong phú cu các quá trình thích nghi cu vi sinh v t ñ i v i môi trư ng s ng, vì quá trình phân gi i ñư ng cung c p năng lư ng ch y u cho m i ho t ñ ng sinh s ng cu cơ th . 1.3 CHUY N HOÁ C A LIPIT 1.3.1 Kh năng chuy n hoá cu lipit Trong ñi u ki n b o qu n cũng như trong cơ th , lipit có th b chuy n hoá ñ t o thành nh ng ph m v t khác nhau. Các quá trình chuy n hoá này r t ph c t p, dư i tác d ng cu m t lo t các nhân t và có enzym ho c không có enzym xúc tác. 1.3.1.1 S ôi hoá Khi b o qu n lâu, dư i tác d ng cu nhi u nhân t như ánh sáng, không khí, nhi t ñ , nư c và vi sinh v t..., lipit b thay ñ i tr ng thái, màu s c và có mùi v khó ch u. Thư ng ngư i ta g i quá trình t ng h p này là s ôi hoá. Th c ch t cu s ôi hoá là quá trình oxy hoá. Tuy v y, n u d a vào cơ ch ph n ng thì có th phân ra ôi hoá do thu phân và ôi hoá do oxy hoá. a) Ôi hoá do ph n ng thu phân Ph n ng thu phân lipit cũng có th x y ra, khi có enzym cũng như không có enzym xúc tác. Trư ng h p th nh t x y ra trong pha “béo” và ch có nư c hoà tan trong lipit (d u, m ) m i tham gia ph n ng, nghĩa là ph n ng ti n hành trong môi
  18. trư ng ñ ng th . Khi trong lipit có m t nư c v i m t lư ng ñáng k , nhưng nhi t ñ thư ng, thì v n t c ph n ng cũng r t bé. Vì l nhi t ñ thư ng v n t c ph n ng thu phân r t ch m. Hơn n a kh năng không hoà tan cu pha nư c trong pha “béo” cũng ngăn c n s ti p xúc c n thi t gi a chúng. Trư ng h p thu phân do enzym xúc tác thư ng x y ra trên b m t ti p xúc gi a lipit và nư c. Enzym lipase xúc tác ph n ng thu phân có th có trong nguyên li u cũng như do vi sinh v t mang vào. Chúng ta ñ u bi t lipase là m t globulin. Nó xúc tác không nh ng ph n ng thu phân mà c ph n ng t ng h p n a. Do ñó cân b ng ph n ng ph thu c vào t ng ñi u ki n c th mà có th chuy n d ch v ph i cũng như v trái. Khi hàm m cao thì s thu phân ưu th hơn s t ng h p. Ngư c l i, trong h t khô thì s t ng h p l i ưu th hơn. Lipase có trong h t và trong các cơ quan dinh dư ng cu cây. Lipase có nhi u trong h t th u d u. Tác d ng t i ưu cu lipase cu h t là 35-38oC. Ho t ñ cu nó gi m xu ng m t cách ñáng k khi ch bi n thu nhi t các h t cũng như khi ép nóng các h t có d u. Ph n ng thu phân lipit s tăng m nh khi h t b nghi n cơ h c ho c b t n thương do côn trùng. Lipase có ñ c hi u th p so v i c u trúc cu lipit nhưng l i có ñ c hi u quang h c cao ñ i v i nh ng cơ ch t có ho t quang. Nói chung ñ i v i nh ng cơ ch t không mang ñi n tích thì ñ dài cu m ch cacbon cu axit béo tham gia trong lipit có ý nghiã l n ñ i v i ho t ñ cu lipase. Trư ng h p ñơn gi n nh t cu s ôi hoá do ph n ng th y phân thư ng th y khi b o qu n bơ và margarin. Khi ñó s gi i phóng ra axit butyric là axit có mùi r t khó ch u. Trong ch bi n lương th c, ñ b o qu n ñư c h t, b t và t m, vai trò quy t ñ nh là nhi t ñ và th y phân. Ch ng h n b t khi nhi t ñ dư i 5 oC v n b o qu n ñư c t t ngay c khi có hàm m cao. Ngư i ta nh n th y r ng khi b o qu n b t có hàm m cao hơn 15% thì ph n ng thu phân ch y u là do emzym c a n m m c. Khi ñó ñ axit cũng tăng liên do tích t cac axit h u cơ hoà tan và b t s có mùi v khó ch u. Ngư i ta còn nh n th y ñ i v i b t khô, n m m c không phát tri n ñư c, ñ axit cũng tăng nhưng không có mùi v axit, vì ch y u là t o ra nh ng axit béo không hoà tan trong nư c. b) Ôi hoá do ph n ng oxy hoá kh Ôi hoá theo ki u này là ph bi n nh t trong b o qu n các lipit. Thư ng ngư i ta phân bi t hai lo i: ôi hoá hoá h c và ôi hoá sinh h c. Ôi hoá hoá h c là quá trình t oxy hoá. Khi ñó x y ra s t n công các g c axit béo t do cũng như k t h p b i oxy phân t . Áp su t c a oxy và lư ng n i ñôi trong phân t axit béo có nh hư ng ñ n ti n trình ph n ng. S n ph m ñ u tiên là hydro peroxit. T ñó t o nên aldehyt no và không no, xeton, axit mono- và
  19. dicarboxylic, aldoaxit, xetoaxit, epoxyt v.v. Ngoài ra còn có th trùng h p hoá các s n ph m oxy hoá n a. ða s nh ng ch t này có vai trò quy t ñ nh trong vi c phát tri n mùi v . Ôi hoá sinh hoá h c l i bao g m s ôi hoá do enzym lipoxygenase và s ôi hoá xeton. Ki u ôi hoá th hai này thư ng ñ c trưng ñ i v i lipit có ch a axit béo no v i phân t lư ng trung bình và th p, khi có hàm m ñáng k . Khi ñó axit béo b β-oxy hoá và decarboxyl hoá, k t qu s là tích t các alkylmetylxeton có mùi khó ch u. Khi lipit b ôi hoá, thư ng b m t ho t tính vitamin. Vì l khi ñó các axit béo không no cao phân t cũng như các vitamin ñ u b phá hu b i các ph m v t oxy tích t trong lipit. Các s n ph m oxy hoá c a lipit thư ng làm vô ho t enzym và ñ c bi t làm gi m ho t ñ c a suxinoxydase, xitocromoxydase và colinoxydase. S n ph m oxy hoá còn có kh năng ph n ng cao v i protein. H p ch t t o thành này b n v ng, không hoà tan trong nư c cũng như trong dung môi h u cơ và cũng không b phân ly b i enzym. Ngư i ta còn cho r ng s phát tri n c a b nh v a xơ ñ ng m ch là do s t o thành ph c gi a s n ph m oxy hoá c a lipit v i protein có trong thành ph n c a thành huy t qu n. Lipit b oxy hoá còn kìm hãm s phát tri n c a ñ ng v t. Cơ ch c a quá trình ôi hoá hoá h c Quá trình ôi hoá hoá h c là ph n ng chu i nên thư ng có 3 th i kỳ sau: - Phát sinh: ð u tiên, ph n ng ñư c khơi mào b ng vi c m t vài phân t lipit (RH) b oxy hoá ñ t o thành g c t do: R• : g c c a axit béo no ho c không no t do ho c g c c a axit béo trong phân t glyxerit; H• : nguyên t H Cα so v i n i ñôi, ho c nguyên t H c a nhóm metylen b t kỳ trong axit béo no. ð t o thành g c, nghĩa là ñ ñ t liên k t C-H trong ph n ng trên ñòi h i năng lư ng là 70-100 kcal/mol. Tuy nhiên khi có oxy hoà tan thì tương tác gi a RH ban ñ u v i oxy s x y ra m t cách m nh m hơn. Vì l s t o thành g c theo ph n ng lư ng phân dư i ñây ñòi h i năng lư ng ch là 47 kcal/mol. R• HO2• RH + O2 → +
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2