BIẾN DƯỠNG GLUCID , đh nông lâm tphcm

• Cĩ hai kiểu hơ hấp • Hơ hấp hiếu khí: Cĩ sự tham gia của oxy • Hơ hấp kỵ khí: Khơng cĩ sự tham gia của oxy • Giữa hai quá trình hơ hấp hiếu khí và kỵ khí cĩ chung nhau một giai đoạn l

Đại cương.

-Hô hấp là gì ?

-Vai trị của hơ hấp ?

-Cơ chất của sự hơ hấp ?

-Sản phẩm của quá trình

hơ hấp ?

-Các cơ chế hĩa học của

quá trình hơ hấp?

Hi n t ng hô hấp là gì ? ện tượng hô hấp là gì ? ượng hô hấp là gì ?

• Hơ hấp là quá trình oxyd hĩa các hợp chất, chất hữu cơ trong tế bào động vật, thực vật và vi sinh vật.

• Cĩ hai kiểu hơ hấp

• Hơ hấp hiếu khí: Cĩ sự tham gia của oxy

• Hơ hấp kỵ khí: Khơng cĩ sự tham gia của oxy

• Giữa hai quá trình hơ hấp hiếu khí và kỵ khí cĩ chung nhau một giai đoạn là chu trình đường

phân

• Sản phẩm cuối cùng của chu trình đường phân

Vai trò của hô hấp ?

• Cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống

• Cung cấp năng lượng cho các phản ứng tổng hợp

• Cung cấp nguyên liệu cho các phản ứng tổng hợp các sinh chất cho cơ thể

Cơ chất của sự hô hấp

• Cơ chất hô hấp của tế bào là glucid,

protid, lipid

• Mỗi chất có một hệ số hô hấp khác nhau

• Hệ số hô hấp là tỉ số giữa lượng khí CO2 thải ra và khí O2 hấp thu vào trong cùng một đơn vị thời gian

HSHH = CO / O

Hệ số hơ hấp

• Nguyên liệu là Glucid: HSHH

• Nếu nguyên liệu là chất béo: HSHH < 1

• Nếu nguyên liệu là acid hữu cơ: HSHH > 1

Sản phẩm của quá trình hô hấp ?

CO 2 , H 2 O, n ng l ăng lượng ượng ng

Phương trình tổng quát của sự hô hấp hiếu khí

Sự phân giải Polysaccharid

• Phản ứng thủy phân (Hydrolyse): Xảy ra đối với sự phân giải tinh bột

• Phản ứng phosphoril phân (phosphorylase): xảy ra với Glycogen

• Sự thủy phân tinh bột

– Tinh bột bị thủy phân bởi các enzym amilase

thuộc nhóm hydrolase

Enzym α amilase

• Mã enzym: (EC 3.2.1.1)

• Kiểu enzym thuỷ phân: endo-acting

• Cơ chất: tinh bột, glycogen

• Vị trí cắt: Liên kết glycosid 1-4 bên trong dây tinh bột không cắt liên kết glycosid 1-6

• Sản phẩm sau thuỷ phân: Dextrin

Enzym β amilase

• Mã enzym: (EC 3.2.1.2)

• Kiểu thuỷ phân: Nhóm exo-acting

Enzym cắt từ đầu không khử

• Vị trí cắt: Liên kết glycosid 1-4

Không cắt liên kết glycosid 1- 6

• Sản phẩm : β maltose

Glucose amilase

• Mã enzym (EC 3.2.1.3)

• Kiểu enzym : Exo – acting

• Cắt kiên kết glucosid 1-4 từ đầu không khử

• Sản phẩm: Glucose

Sự phân hủy Glycogen

• Glycogen sẽ bị phân huỷ theo kiểu phosphoryl

phân

• Phản ứng phosphoryl phân cũng giống như phản ứng thủy phân, chỉ có khác là nước được thay thế bằng acid phosphoric

• Enzym xúc tác phản ứng này là enzym

phosphorylase

• Các enzym này đều là những enzym glycosyl

transferase

Sự phân hủy Glycogen

Các polysaccharid khác

Thủy phân tương tự như tinh bột và glucogen

• Cellulose bị thủy phân dưới tác dụng cellulase.

• Inuline bị thủy phân nhờ enzym inulase.

• Chitin bị thủy phân nhờ enzym chitinase

• Xilan bị thủy phân nhờ enzym xilanase

Sự phân hủy Oligosaccharid

Enzym phân hủy oligosaccharid là các glucosidase.

-Maltose + maltase 2 Glucose

-Saccharose +  fructosidase Glucose + Fructose

Lactose + lactase Glucose + Galactose

Sự phân hủy Monosaccharid

• Tất cả Glucid đều bị phân hủy thành sản

phẩm cuối cùng là monosaccharid

• Các monosaccharic sẽ bị oxy hóa để tạo

thành CO2 và H 2O và phóng thích năng

lượng

• Nếu sự oxy hóa không hoàn toàn ta sẽ có các sản phẩm trung gian của các phản ứng lên

men

• Sự oxy hóa glucid còn gọi là sự hô hấp

Người ta phân biệt ra hai loại hô hấp: hô hấp

kỵ khí và hô hấp hiếu khí

• Giữa hai hiện tượng hô hấp háo khí và kỵ

khí có chung nhau giai đoạn phân hủy ban đầu đó là giai đoạn của chu trình đường

phân hay chu trình

Embden-Mayerhof-Chuyển hóa của acid pyruvic trong

điều kiện yếm khí.

1 Sự lên men lactic

2 Sự lên men rượu

3 Lên men Propionic

Sự lên men lactic

Sự lên men lactic là quá trình chuyển hóa kỵ khí

đường tạo acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic.

Nhi t đ : 10 ện tượng hô hấp là gì ? ộ : 10 0 C  40 0 C.

Trong công nghiệp:

Rỉ đường, mật mía, Tinhbột.

Nguyên liệu chứa glucose, saccharose, maltose,… Tác nhân lên men

vi khuẩn lactobacteriacea

Cơ sở khoa học của sự lên men lactic

Chu trình Đường phân

– Glucose Acid pyruvic

C 6 H 12 O 6 CH 3 - CO – COOH

NADH 2  NAD

CH 3 - CO - COOH CH 3 - CHOH - COOH

Các kiểu lên men lactic

Lên men lactic đồng hình

• Sản phẩm tạo thành chỉ là acid lactic

• Trong tế bào vi khuẩn không có enzym carboxylase nên acid pyruvic không bị biến đổi sâu xa hơn.

Lên men lactic dị hình.

• Ngoài acid lactic còn có hàng loạt sản phẩm khác

–Acid succinic –Etanol

–Acid acetic –Khí CO2

ng dụng sự lên men lactic

Ứng dụng sự lên men lactic

-Lên men chua rau quả

- Ch bi n s a chua ế biến sữa chua ế biến sữa chua ữa chua

C s khoa h c c a sự lên men ơ sở khoa học của sự lên men ở khoa học của sự lên men ọc của sự lên men ủa sự lên men

rượu

Phương trình tổng quát

C6H12O6 2 C 2H 5OH + 2 CO2

G = 33 Kcalo

Quá trình lên men rượu sẽ qua 3 giai đoạn

Giai đoạn 1: Giai đoạn đường phân

Glucose Acid pyruvic

C s khoa h c c a sự lên men ơ sở khoa học của sự lên men ở khoa học của sự lên men ọc của sự lên men ủa sự lên men

Điều kiện lên men rượu

• pH acid (pH = 4 – 5) -Sản phẩm chính là C 2H 5OH

• pH kiềm ( hoặc cho vào môi trường Bisulfit Natri, NaHCO3 hoặc Na2HPO4 -Sản phẩm chính là Glycerin  40%

- Sản phẩm phụ là rượu và acid acetic

Điều kiện lên men rượu

• Tác nhân xúc tác quá trình đường hóa:

Nấm mốc Mucor hay Aspergillus Niger

• Thời gian đường hĩa : 4 – 6 giờ

• Tác nhân lên men rượu:

• Thời gian lên men: Sau 48 giờ

Điều kiện lên men rượu

• Nguyên liệu sản xuất rượu

• Nguyên liệu có sẵn đường:

Mật mía, rỉ đường, nước ép trái cây

• Nguyên liệu bột:

Sắn, ngô, khoai, gạo, nếp,

Phải qua giai đoạn đường hóa

(thủy phân tinh bột  đường)

Lên men Propionic

● Quá trình lên men propionic là quá trình quan trọng trong việc chế biến Fromage từ sữa.

● Quá trình lên men propionic là quá trình

chuyển hóa đường, acid lactic thành acid

propionic.

Lên men Propionic

● Cơ chế quá trình lên men propionic

-Giai đoạn đầu tương tự như quá trình lên men lactic đồng hình tạo acid lactic,

-Sau đó acid lactic biến đổi tiếp thành

acid propionic

Chuyển hóa của acid pyruvic trong

điều kiện có oxy

• Trong điều kiện có oxy acid pyruvic sẽ được oxyd hóa hoàn toàn theo chu trình Krebs

• Nguyên liệu đầu tiên tham gia trong chu trình Krebs là Acetyl Coenzym A

• Quá trình chuyển hóa acid pyruvic thành

acetyl coenzym A xảy ra tại ty thể

Sơ đồ tế bào và ty thể

Ty thể

Sự phân bổ hệ enzym trong ty thể

• Vai trị ty thể :

Là bào quang tạo ra năng lượng của tế bào

-Màng ngoài:

Chứa những enzym thực hiện phản ứng tổng hợp coenzym A, NAD dehydrogenase

Sự phân bổ hệ enzym trong ty thể

• -Lớp giữa: chứa enzym Kinase, Phosphorylase thực

hiện phản ứng tổng hợp hay phân hủy ATP.

• -Màng trong: chứa enzym vận chuyển hydro và

điện tử như FMN, FAD dehydrogenase

• Bên trong lớp màng trong của ty thể là chất nền

Matrice, là nơi có các enzym thực hiện phản ứng

Sự hình thành hợp chất trung gian

▪ Khi có mặt O2, Acid pyruvic sẽ bị oxyt hóa thành

Acetyl CoA.

▪ Enzym tham gia phản ứng là Pyruvat dehydrogenase

▪ Cấu tạo của pyruvat dehydrogenase

Enzym nhị cấu tử có coenzym là:

-NAD ( Nicotinamic Adenin Dinucleotid).

-Thiamine pyrophosphate,

-Acid lipoic.

Sự hình thành hợp chất trung gian Acetyl Coenzym A t acid pyruvic ừ acid pyruvic

Ch c n ng c a ức năng của ăng của ủa pyruvat dehydrogenase:

-Khử CO2 và khử hydro của Acid Pyruvic.Nhóm hoạt động của enzym pyruvat

dehydrogenase:

- Lipothiamine pyrophosphate ( LTDP)

Sự hình thành hợp chất trung gian

• Giai đoạn 2:

• Acyl mercaptan sẽ được chuyển đến gốc

CoASH dưới tác dụng của enzym Lipoat acyl transferase để trở thành Acetyl CoA và

phóng thích nhóm LTDP ở dạng khử

Ý nghĩa của chu trình Krebs

• Là con đường chung của sự oxyt hóa tất cả mọi chất dinh dưỡng

• Trong đó Acetyl CoA là sản phẩm trung gian của sự trao đổi của glucid, lipid và các Acid amin

• Khi Acid Pyruvic bị oxy hóa qua chu trình

Krebs, hàng loạt sản phẩm trung gian sẽ

được hình thành

Ý nghĩa của chu trình Krebs

• Sản phẩm trung gian là nguyên liệu để tổng hợp nhiều chất cần thiết cho cơ thể

– Acetyl CoA còn là nguyên liệu để tổng hợp Acid béo

– Acid oxaoacetic,  cetoglutaric là nguyên liệu

t ng h p các amino acid khác như asparagine và ổng hợp các amino acid khác như asparagine và ợng hô hấp là gì ? glutamic.

Năng lượng được phóng thích trong

• 4 cặp Hydro của 4 phân tử NADH 2  12 ATP.

• 1 cặp Hydro của FAD  2 ATP.

• 1 phân tử GTP  1 ATP.

• Vậy khi oxyt hóa hoàn toàn 1 phân tử Acid Pyruvic

ta sẽ được 15 ATP.

Chuyển hóa Acid Pyruvic theo chu

Chu trình Glyoxylic

Sự oxyt hóa trực tiếp Monosaccharid

Ý nghĩa chu trình pentose

phosphate

• Tạo thành các sản phẩm trung gian là các đường

Ribose là nguyên liệu cần thiết cho sự tổng hợp

acid béo, steroid, amino acid.

• Năng lượng được phóng thích sẽ dự trữ ở dạng

NADPH2 thay vì NADH2

• Đường hướng pentose phosphate còn là nguồn cung cấp năng lượng,

– Các sản phẩm trung gian có thể tham gia quá trình tổng hợp Hexose Phosphate.

– Hexose Phosphate sẽ tham gia vào chu trình glycolyse chu trình Krebs.

SINH TỔNG HỢP GLUCID

SINH TỔNG HỢP GLUCID

Tổng hợp monosaccharid

Monosaccharid được tổng hợp từ cây xanh nhờ quá trình quang hợp

Phương trình tổng quát của quá trình quang hợp

6 CO 2 + 6 H 2O C 6 H 12O 6 + 6 O 2

Sắc tố quang hợp

• Diệp lục tố là sắc tố quang hợp chính của cây xanh

• Có 2 dạng diệp lục tố

– Diệp lục tố a (quan trọng nhất)

– Diệp lục tố b

• Ơû tảo và vi khuẩn cũng có sắc tố quang hợp là

Bacterochlorophyll.

• Sắc tố phụ hay sắc tố bổ sung

– Carotenoid,

Cơ chế quang hợp

• Quá trình quang hợp gồm hai pha pha

sáng và pha tối

• Pha sáng

– Xảy ra trong điều kiện cĩ ánh sáng

– Vận tốc phản ứng xảy ra rất nhanh (10 -12 giây) – Vai trị:

• Quang phân ly nước tạo oxyd

Pha tối

• Xảy ra trong điều kiện không cần ánh

sáng

• Vận tốc của phản ứng chậm hơn vận tốc phản ứng của pha sáng (10-6 giây)

• Các phản ứng của pha tối:

• Phản ứng cố định CO2 và khử CO2 để

tổng hợp glucid

1.Pha sáng

• Sự quang phân ly nước

• Nước sẽ bị phân tách để tạo O 2 dưới tác dụng của diệp lục tố và ánh sáng.

H 2 O 2 H+ + 2 e- + ½ O2 NADP + + 2 e- + 2 H + NADPH 2

Quang phosphoryl hóa Quang phosphoryl hóa không vòng

Quang phosphoryl hóa có vòng

Các phản ứng pha tối

• Pha tối bao gồm những phản ứng cố định

CO2 và khử CO2 để tổng hợp glucid

• Toàn bộ quá trình này xảy ra trong Stroma

của diệp lạp

• Quá trình gồm nhiều bước, mỗi bước đều

được xúc tác bởi một loại enzym

• Toàn bộ các phản ứng tạo thành một chu

– Chu trình Calvin

• Chu trình Calvin bao gồm 3 giai đoạn

• Giai đoạn Carboxyl hóa

• Giai đoạn khử

• Giai đoạn tạo đường Hexose và tái tạo chất

nhận CO2

Các phản ứng pha tối Chu trình

Calvin

1 Giai đoạn Carboxyl hóa

Ribulose 1-5 diphosphate Acid 3-phosphoglyceric Enzym tham gia : Ribulose biphosphate carboxylase

Giai đoạn khử:

1 Phản ứng phosphoryl hĩa acid 3phosphoglyceric Acid 3 P-glycerid Acid 1-3 diP-glycerid Enz phosphoglycerat kinase và ATP

2.Phản ứng khử acid 1-3 diphosphoglyceric Acid 1-3 diphosphoglyceric

Enzym Triophosphate

NADPH2  NADP

dehydrogenase

• Acid 1-3 diphosphoglycerid bị khử để tạo thành Aldehyd 3 phosphoglycerid và phóng thích

Phosphate vô cơ,

• Enzym xúc tác: Triophosphate dehydrogenase có coenzym là NADPH2

3.Giai đoạn tạo đường Hexose

Tái tạo chất nhận CO 2 (Ribulose 1-5 diphosphate)

-Erithrose 4P vừa thành lập sẽ kết hợp với Dioxyd Aceton phosphate tạo Sedoheptulose – 7P, enzym tham gia là transaldolase

-Sedoheptulose 7P kết hợp với Aldehyd 3P glycerid để tạo

Ribose 5P và Xilulose 5P, enzym tác động là Transaldolase

Ribulose 5P + ATP

The Calvin cycle and its relationship to the synthesis of cell materials

Sự chuyển hóa năng lượng trong chu

trình Calvin

SINH TỔNG HỢP CÁC

OLIGOSACCHARID VÀ POLYSACCHARID

Sinh tổng hợp Saccharose.

Sinh tổng hợp tinh bột

• Tinh bột được tổng hợp từ

• glucose 1P

• Enzym tham gia là Phosphorilase

• Enzym Q tổng hợp amilopectin

Sinh tổng hợp Cellulose

Nguyên liệu dùng tổng hợp cellulose là

GDP-Glucose chứ không phải UDP-Glucose

GDP – Glucose + chất mồi Cellulose + GDP

Sự biến đổi tương hỗ các Monosaccharid Glucose chuyển hóa thành Fructose

• Giai đoạn đầu: Glucose phải được phosphoryl hóa nhờ ATP để trở thành Glucose 6P

• Tiếp đến Glucose 6 Phosphate được đồng phân hóa thành Fructose 6P

• Enzym phosphatase sẽ thủy phân Fructose 6P để tạo Fructose và P vô cơ.

Glucose chuyển hóa thành Mannose

Sự biến đổi thuận nghịch Galactose 

Glucose

Tóm tắt

• Hô hấp kỵ khí (Anaerobic respiration)

A Tạo ra ít năng lượng (2phân tử ATP )/ 1 phân tử glucose

B Sản phẩm tạo thành:

1 ethanol khi lên men rượu

2 lactic acid khi lên men lactic

• Hô hấp hiếu khí ( Aerobic respiration)

A Xãy ra khi có sự hiện diện của O 2 như chất nhận e

1 Oxyd hoá hoàn toàn glucose thành CO 2 & H 2 O

2 Năng lượng thải ra tối đa

a 38 ATP / 1 phân tử glucose

Tóm tắt

• Các giai đoạn của quá trình hô hấp hiếu

khí

A glycolysis(Chu trình đường phân)

1 Tất cả các tế bào (hô hấp hiếu khí

hay kỵ khí ) bắt đầu hô hấp với glycolysis

2 glucose chuyễn hoá thành

pyruvatequa 10 bước

Tóm tắt

• tricarboxylic acid cycle = Kreb's cycle =

citric acid cycle

• 1 pyruvate bị oxyd hoá thành CO2 and

Chuổi vận chuyễn điện tử (electron transport chain :ETC)

• 1 Oxyd hoá khử NADH thành NAD+

• 2 Oxyd hoá khử FADH2 thành FAD

• 3 electrons từ NADH & FADH 2 chuyễn