Tiểu luận Hóa sinh đại cương: Đường đơn Ribulose và các ứng dụng thực tiễn của nó trong đời sống

Tiểu luận Hóa sinh đại cương: Đường đơn Ribulose và các ứng dụng thực tiễn của nó trong đời sống có nội dung tìm hiểu tổng quan về đường đơn ribulose; Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của đường đơn ribulose; Một số dẫn xuất của đường đơn ribulose;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Kĩ Thuật Hố Học Tiểu Luận Hố Sinh Đại Cương Đề Tài:Đường đơn Ribulose và các ứngdụng thực tiễn  của nó trong đời sống Giảng viên hưỡng dẫn: TS.Giang Phương Ly      Sinh viên thực hiện: Phạm Đức Anh                            MSSV: 20160211 Mở đầu Trong tự nhiên có rất nhiều các loại đường khác nhau, vơ cùng đa dạng và phong  phú. Mỗi một loại đường lại có những tính chất và ứng dụng khác nhau trong thực  tiễn đối với con người. Và một loại đường tuy khơng thường xun xuất hiện hay  ta bắt gặp phải nhưng lại có nhiều giá trị trong thực tiễn đó là đường ribulose Ribulose là một ketopentose,một monosaccharide chứa năm ngun tử carbon, và  trong đó có một nhóm chức năng cetonse . Nó có cơng thức hóa học C5H10O5.  Ribulose được tạo ra chủ yếu từ thực vật, ta có thể tìm nó ở các tế bào thực vật.  Trong tự nhiên ribulose tồn tại chủ u dạng D­ribulose. Ribulose cịn là chât trung  ́ gian trong qua trinh thoai biên glucose theo con đu ́ ̀ ́ ́ ̛ờng oxi hoa tr ́ ực tiêp ́ D ­ribulose cịn là một loại đường q hiếm được sử dụng trong hóa dượclàm  ngun liệu ban đầu cho q trình tổng hợp các pentose phân nhánh nó cũng đóng  vai trị quan trọngtiền chất để tổng hợp các loại đường amin, glycoside và  oligosacarikhơng chỉ thế D­Ribulose là một aldopentose hiếm có vai trị quan trọng  trong các hoạt động chống ung thư, chống virus và chống ung thư,loại đường hiếm  này đã được sử dụng để chống lại các loại bệnh khác nhau như viêm gan B, HIV,  bảo vệ tim mạch… Ribulose tồn tại ở xung quanh chúng ta, vậy nó có thật sự quan trọng và có lợi gì  cho chúng ta hay khơng, hay có ứng dụng nào khác của rubulose trong cuộc sống thì  trong đề tài này em xin được phép trình bầy tìm hiểu của mình về đề tài: “Đường  đơn Ribulose và các ứng dụng thực tiễn của nó trong đời sống” Table of Contents I Tổng quan về đường đơn Ribolose I.1 Khái niệm định nghĩa đường đơn Ribolose:   Đường đơn Ribolose là một  monosaccharide   chứa   năm   nguyên   tử   carbon,     cịn   cóchứa     nhóm  ketone ở cacbon số 2 (­C = O) nên cịn gọi là ketopentose. Ribolose có cơng  thức hố học của một đường 5 carbon là C5H10O5  Khối lượng phân tử là: 150,130 g.mol­1 I.2 Tên gọi IUPAC: ( 3R, 4R ) ­1,3,4,5­Tetrahydroxypentan­2­one - Một   số   cách   gọi   khác:d ­erythro­2­Pentulose;  Adonose;  Arabinulose;  Araboketose; Ribosone I.3 Đồng phân: D­ribulose                                                 L­ribulose Hình 1: Đồng phân quan học ribulose Friedrich August Kekulé đã đề xuất thuật ngữ dextrose ( từ Latin dexter =  bên phải), bởi vì trong dung dịch D­ribulose của nước, mặt phẳng của ánh  sáng phân cực tuyến tính được quay sang phải, cịn L­ribulose chuyển ánh  sáng phân cực tuyến tính sang trái D – Ribulose(d ­erythro­pentulose): xuất hiện  ởtrong tự  nhiên là chất trung  giang trong q trình chuyển hố, thường được tìm thấy trong tế  bào thực  vật­động vật, D­ribulose cịn được tham gia vào q trình thối hố glucose.  Trong nước D­ribulose    tìm thấy trong 3 sự  phù  hợp có  thể  là  một  tautome tuyến tính và 2 chu kỳ của loại furanose .  α­ D ­Ribulofuranosisβ­ D ­Ribulofuranosis L   –   Ribulose(l   ­erythro­pentulose):   thường   khơng     tìm   thấy     tự  nhiên nhưng lại có nhiều ứng dụng trong cuộc sống  II Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên II.1 Tính chất vật lý Là   monosaccarid  nên có các tính chất như  khong mau, khong mui tan ̂ ̀ ̂ ̀   trong nươc, khong tan trong dung moi h ́ ̂ ̂ ưu co ̃ ̛ Tạo tinh thê khi co đ ̉ ̂ ạc va co vi ngot ̆ ̀ ́ ̣ ̣ Co tinh hoat quang (tr ́ ́ ̣ ư biose vi khong co C*­ carbon bât đơi x ̀ ̀ ̂ ́ ́ ́ ứng) II.2 Tính chất hố học Tao ozazon: Tac dung v ̣ ́ ̣ ơi amin, cac ozazon thu ́ ́ ̛ơng la cac chât tinh thê, vi v ̀ ̀ ́ ́ ̉ ̀ ậy  co thê d ́ ̉ ựa vao dang tinh thê tao thanh đê nh ̀ ̣ ̉ ̣ ̀ ̉ ận ra loai monosaccarid tuong  ̣ ̛ ̛ ưng.  ́ Khử nhóm Cacbonyl của cetonse tạo ra Alditol Tinh chât cua nhom ­OH ́ ́ ̉ ́ :Cac gơc ru ́ ́ ̛ơu cua monose co kha nang kêt h ̣ ̉ ́ ̉ ̆ ́ ợp với  acid vo co va h ̂ ̛ ̀ ưu co nhu: CH ̃ ̛ ̛ COOH, H SO , H PO đê tao thanh este.  ̉ ̣ ̀ 4    Tính oxy hố: dưới tác dụng cuả các chất khử nhóm keton từ các  monosaccaride chuyển thành các rượu polyol II.3 CH2OH – CO – (CHOH)2 – CH2OH + H2 CH2OH – (CHOH)3 – CH2OH   Trạng thái tự nhiên Ribulose thường tồn tại trong tự nhiên ở dạng D­ribulose D­ribulose cịn kết hợp với photpha tạo ra D­Ribulose 1,5­bisphosphate tham  gia vào q trình quang hợp của cây L­ ribulose là loaị đường hiếm và khơng tồn tại trong tự nhiên II.4 Các nguồn giàu Ribulose D-ribulose đượccó thể lấy từnguồn động vật thực vật III Phương pháp tổng hợp III.1 Đi theo con đường pentose phosphate Ribulose được tổng hợp thơng qua con đường pentose phosphate và đóng  một vai trị quan trọng trong việc hình thành nhiều chất hoạt tính sinh học.  Con đường pentose phosphate là một con đường trao đổi chất song song với   q trình đường phân, và nó bao gồm hai con  đường riêng biệt.  Ở  đây,   NADPH được tạo ra trong pha oxy hóa trong khi pentose được tạo ra thơng   qua pha khơng oxy hóa. Hơn nữa, D­ribulose và 1,5­bisphosphate kết hợp với  carbon dioxide ban đầu trong q trình quang hợp ở thực vật xanh. Ribulose   1,5­bisphosphate (RuBP) là một anion không màu và một este phốt phát kép  của ketopentose.  Ribulose­1,5­bisphosphate   carboxylase   oxyase   (RuBisCO)   thực     xúc tác phản  ứng giữa RuBP và carbon dioxide trong q trình quang hợp   Đây là bước đầu tiên của q trình cố  định carbon; do đó, carbon dioxide   được chuyển đổi thành các phân tử giàu năng lượng như glucose. Trong chu   trình   Calvin   ,   RuBP     sản   xuất   thông   qua   q   trình   phosphoryl   hóa   ribulose­5­phosphate bởi ATP.Ta có thể thấy được rõ hơn theo sơ đồ sau Đầu tiên ta biết được vai trò của con đường photphat pentose là: - sản xuất NADPH + H + , được sử  dụng trong sinh tổng hợp của axit  béo , cholesterol và giảm glutathione , - sản   xuất   ribose­5­phosphate     sử   dụng       trình   tổng   hợp  nucleotide , - sản   xuất   erythrose­4­phosphate   ,   tiền   chất       axit   amin   thơm:  phenylalanine , tyrosine và tryptophan  Hình 2: Sơ đồ chuyển hố con đường photphat pentose Con đường photphat pentose gồm 2 giai đoạn chính  là: - Giai đoạn oxy hố:ở giai đoạn đầu tiên oxi hố xay ra phân tử  NADP +   bị   khử   thành   NADPH   sử   dụng     lượng   để   chuyển   glucose­6­ phosphate (G6P) thành ribulose­5­phosphate Hình 3:Giai đoạn oxy hố phản ứng Phương trình phản ứng viết gọn lại là: +  +  Glucose 6­phosphate + 2 NADP + H O → ribulose 5­phosphate + 2 NADPH + 2 H + CO 2  - Giai đoạn khơng oxy hố:  Hình 4: Sơ đồ giai đoạn khơng oxy hố  Phương trình phản ứng: 3 ribulose­5­phosphate ­­→ 1 ribose­5­ phosphate + 2 xylulose­5­phosphate  1 ribose­5­ phosphate + 2 xylulose­5­phosphate ­­→ 2 fructose­6­ phosphate +  glyceraldehyde­3­phosphate  III.2 Q trình oxy hố ribitol để sản xuất D ­ribulose Ngun tắc: Ribitol dehydrogenase xúc tác q trình oxy hóa có thể đảo ngược của  ribitol thành D­ribulose với sự có mặt của nucleotide diphosphopyridine (DPN+) Phương trình phản ứng: Ribitol + DPN+­ribulose + DPNH + H+.  Hằng số cân bằng rõ ràng cho phản ứng này Kcb= 7,17*10­3  tại pH = 8 và to= 28oC IV Một số dẫn xuất của đường đơn ribulose IV.1 Ribulose 1,5­bisphosphate ( RuBP ): là một chất hữu cơ có liên quan đến  quang hợp . Nó là một anion khơng màu, một este phốt phát kép của  ketopentose. Các muối của RuBP có thể được phân lập Cơng thức phân tử: C5H12O11P2 Cơng thức cấu tạo: Hình 5: Ribulose 1,5­bisphosphate IV.2 Ribulose 5­phosphate: Ribulose 5­phosphate được biết đếnlà một trong những sản phẩm cuối  cùng của con đường pentose phosphate . Nó cũng là một trung gian  trong chu trình Calvin  Cơng thức phân tửC5H11O8P Cơng thức cấu tạo: Hình 6: Ribulose 5­phosphate Vai trị của ribulose 5­phosphate: NADPH chủ yếu được sử dụng để tổng  hợp axit béo, oxy hóa pyruvate thành malate và giảm glutathione. Ribulose ­  5 ­ phosphate , sản phẩm của phần hiếu khí của PPP dễ dàng chuyển đổi  thành ribose­ 5 ­ phosphate , được sử dụng để tổng hợp nucleotide và axit  nucleic V Vai trị quan trọng Ribulose có vai trị quan trọng tiền đề chất trung gian tạo Dribulose 1,5 phosphate tham gia kết hợp với carbon dioxidevào chu trình  Calvin khi bắt đầu quan hợp ở thực vật xanh Hình 7:Chu trình Calvin D ­ribulose là một loại đường q hiếm được sử dụng trong hóa dượclàm ngun  liệu ban đầu cho q trình tổng hợp các pentose phân nhánh nó cũng đóng vai trị  quan trọngtiền chất để tổng hợp các loại đường amin, glycoside và oligosacarit Khơng chỉ thế D­Ribulose là một aldopentose hiếm có vai trị quan trọng trong các  hoạt động chống ung thư, chống vi rút và chống ung thư,loại đường hiếm này đã  được sử dụng để chống lại các loại bệnh khác nhau như viêm gan B, HIV, bảo  vệ tim mạch… D­ribulose được coi là chất trung gian trong con đường sản xuất D­arabitol VI Kết luận Qua những tìm hiểu trình bày ở trên, chúng ta nhận thấy vai trị của ribulose rất  quan trọng là một chất trung gian góp vai trị quan trọng trong các con đường  chuyển hố, và ngày càng có nhiều ứng dụng hơn nữa. Qua tìm hiểu, em đã hiểu  hơn về tầm quan trọng của sinh học cũng như đời sống của ribulose và đặc biệt  là những ứng dụng thực tiễn của nó Tóm lại, tất cả các q trình phân giải, tổng hợp, chuyển hóa ribulose đều có  mối quan hệ chặt chẽ và là một phần khơng thể thiếu trong đời sống của các  sinh vật; tạo nên nguồn ngun liệu phong phú cho ngành cơng nghệ thực phẩm,  thực phẩm chức năng cũng như trong y học Các tài liệu tham khảo: https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry­genetics­and­molecular­ biology/ribulose https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/ribulose https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/ribulose­5­phosphate https://www.sciencedirect.com/topics/pharmacology­toxicology­and­ pharmaceutical­science/ribulose­phosphate https://en.wikipedia.org/wiki/Ribitol https://en.wikipedia.org/wiki/Ribulose_1,5-bisphosphate http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.bej.2016.01.008 10 ... trong? ?đề tài này em xin được phép trình bầy tìm hiểu? ?của? ?mình về đề tài: ? ?Đường? ? đơn? ?Ribulose? ?và? ?các? ?ứng? ?dụng? ?thực? ?tiễn? ?của? ?nó? ?trong? ?đời? ?sống? ?? Table of Contents I Tổng quan về? ?đường? ?đơn? ?Ribolose I.1 Khái niệm định nghĩa? ?đường? ?đơn? ?Ribolose:  ? ?Đường? ?đơn? ?Ribolose là một ... quan trọng là một chất trung gian góp vai trị quan trọng? ?trong? ?các? ?con? ?đường? ? chuyển hố,? ?và? ?ngày càng có nhiều? ?ứng? ?dụng? ?hơn nữa. Qua tìm hiểu, em đã hiểu  hơn về tầm quan trọng? ?của? ?sinh? ?học cũng như? ?đời? ?sống? ?của? ?ribulose? ?và? ?đặc biệt  là những? ?ứng? ?dụng? ?thực? ?tiễn? ?của? ?nó. .. là những? ?ứng? ?dụng? ?thực? ?tiễn? ?của? ?nó Tóm lại, tất cả? ?các? ?q trình phân giải, tổng hợp, chuyển? ?hóa? ?ribulose? ?đều có  mối quan hệ chặt chẽ? ?và? ?là một phần khơng thể thiếu? ?trong? ?đời? ?sống? ?của? ?các? ? sinh? ?vật; tạo nên nguồn ngun liệu phong phú cho ngành cơng nghệ? ?thực? ?phẩm,