báo cáo cơ sở hóa sinh vitamin và ứng dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ – KỸ THUẬT Y SINH BÁO CÁO CƠ SỞ HÓA SINH VITAMIN VÀ ỨNG DỤNG Mục Lục I/ GIỚI THIỆU VITAMIN II/ TÍNH CHẤT SINH HỌC CỦA CÁC NHÓM VITAMIN .2 III/ PHÂN LOẠI VITAMIN VÀ VAI TRÒ CỦA TỪNG LOẠI 1/ VITAMIN TAN TRONG LIPID A/ Vitamin A ( Retinol) .5 B/ Vitamin D .8 C/Vitamin E .10 D/Vitamin K 12 2/VITAMIN TAN TRONG NƯỚC 13 A/ Các Vitamin Nhóm B 13 B/ Vitamin C 20 Page I/ GIỚI THIỆU VITAMIN + Vitamin nhóm hợp chất hữu có phân tử lượng nhỏ, + có tính chất lý hóa khác đặc biệt cần thiết cho sống + Cơ thể người động vật không tự tổng hợp vitamin,nên phải lấy từ nguồn thức ăn + Vitamin thường có loại thức ăn thiên nhiên, loại trái rau xanh nguồn vitamin phong phú  Tuy vitamin chất cần thiết cho thể hàng ngày lượng vitamin cần cho thể Về vai trò vitamin, lúc đầu ngưởi ta mô tả biến đổi bệnh lý tượng thiếu vitamin gây Nhưng sau người ta hiểu rõ vai trò hóa sinh loại ý đến rối loại chuyển hóa tượng thiếu hụt chúng Ngày nay, xác định nhiều vitamin thành phần cấu tạo coenzym khác tham gia vào trình chuyển hóa vật chất thể.Cho đến có 30 loại vitamin, xác định cấu trúc hóa học, khảo sát tính chất vật lý, tính chất hóa học tác dụng sinh học chúng Các vitamin loại thường có tính chất giống Khi nghiên cứu tác dụng sinh học chất hóa học vitamin, có nhiều hợp chất hữu có tác dụng ngược lại với vitamin gọi antivitamin hay chất kháng vitamin Thông thường vitamin chất gây tượng thiếu vitamin người, động vật sinh vật Page II/ TÍNH CHẤT SINH HỌC CỦA CÁC NHÓM VITAMIN có nhiều hợp chất hữu có tác dụng ngược lại ( ) với vitamin gọi antivitamin hay chất kháng vitami Loại vitamin Tồn tự nhiên Vai trò chúng Nồng độ chúng mô Tồn máu Khả tổng hợp thể Khả ngăn cản hoạt động chúng Nhóm Prostetic vitamin vitamin B K Nhóm inductive vitamin Các vitamin A, C, D E Chỉ loại tế bào định Thông thường thể động vật bậc cao ( loại tế bào … cho ví dụ cụ thể ) Chỉ tham gia thực số nhiệm vụ Không thể thiếu đặc biệt Không phải yếu tố trao đổi chất Tối cần thiết cho thiếu cho sống Không đóng vai trò sống Là phần coenzim tạo thành coenzim Rất ổn định Thay đổi mạnh Chủ yếu tiểu phân Chủ yếu huyết tương cóhình dạng Trong ruột không tự tổng hợp Các vi khuẩn ruột tổng hợp Có tất kháng vitamin tương ứng * Tác dụng bổ sung lần vitamin Page Không có kháng vitamin thích hợp Thông thường vitamin nhóm có tác dụng bổ sung, hoàn thiện, làm tăng tác dụng Các nhóm đại diện tác dụng gồm có: - Các vitamin làm tăng khả chống lại viêm nhiễm gồm có vitamin A, B1, B2, C, D, H, P - Các vitamin bảo đảm cho hệ thần kinh hoạt động hoàn hảo gồm vitamin A, B1, B2, C - Các vitamin khởi động việc tạo máu gồm có vitamin A, B2, B12, C, D - Các vitamin chi phối tới việc tạo mô xương gồm có vitamin A, B1, C, D - Các vitamin chi phối tới hoạt động sinh dục gồm có A, C, E - Nhóm trợ giúp tăng trưởng: gồm tất vitamin trừ vitamin H Nhu cầu cần thiết vitamin Page Ký hiệu Tên vitamin A Axerophtol D Calciferol E Tocopherol B1 Thiamine B2 Riboflavin B3 Nicotinic B5 B6 B12 C acid pentothenic Pyridoxine Cyanocobalam in Ascorbicacid Nhu cầu hàng Lượng gây độc ngày(mg) Người lớn: 6Khô mắt 10 triệuNE 1,5-2,0 Phù đại giác mạc Trẻ em:25-45 nghìn NE Hàng ngày Còi Xương 0,025 100-150 ngàn NE Các rối loạn sinh sản 20 Bệnh tê phù,Bệnh 1-2 viêm thần kinh Viêm giác mạc 1,5-2 Viêm da Bệnh thiếu vitamin 15-20 PP Triệu chứng Burning 10 – Feet Bệnh động kinh 1-2 Thiếu máu ác tính 0,001 (anaemiapernicious) Bệnh thiếu vitaminC 75 Bệnh thiếu vitamin III/ PHÂN LOẠI VITAMIN Các vitamin phân nhóm sở sau: - Khả hòa tan - Vai trò sinh hóa - Cấu trúc hóa học Page ( cho cách phân loại cụ thể với sở ) Cách gọi tên vitamin: - Dựa vào tác dụng sinh lý vitamin thêm “anti” vào bệnh đặc trưng thiếu vitamin - Dựa vào chữ - Dựa vào cấu trúc hóa học Ví dụ:antisocbut, vitamin C, axit ascocbic Page Nhưng cách phân loại thông dụng chấp nhận phân loại theo khả hòa tan Các vitamin có chất hóa học khác nhau, dựa vào tính hòa tan chúng chia thành hai loại lớn: - Các vitamin tan dầu, mỡ ( lipid) gồm vitamin A, D, E, K - Các vitamin tan nước gồm Các loại vitamin nhóm B, vitamin C, vitamin P (citrin), vitamin U (S-metyl-metionin) Các vitamin có nhiều vai trò quan trọng trình chuyển hóa thể, đặc biệt nhiều vitamin tan nước tham gia cấu tạo hoạt động nhiều enzyme xúc tác tham gia vào trình liên quan với giải phóng lượng (như oxi hóa khử, phân giải chất hữu cơ) thể Các vitamin tan dầu mỡ thường hấp thụ ruột với chất dầu mỡ thức ăn, nên chức hấp thụ ruột bị rối loạn thiếu tác dụng muối mật thường dẫn đến thiếu hụt vitamin Page 1) Vitamin tan lipid: Page A Vitamin A ( Retinol) Trong thể động vật, vitamin A nguồn gốc thực vật Vitamin thường cấu tạo nên từ chất caroten, chất gọi tiền chất vitamin A Trong thiên nhiên thường có nhiều loại caroten α, β γ: β- caroten phân tử cân đối cấu tạo nên chuỗi polyen hai vòng β – ionon hai đầu β- caroten tác dụng enzym đặc biệt biến đổi thành hai phân tử vitamin A α- caroten γ- caroten, phân tử chúng cho vitamin A phân tử caroten không cân đối, có vòng β- ionon Cần ý vòng β- ionon có liên quan chặt chẽ đến đạc tính vitamin A người: gan quan có khả biến đổi caroten thành vitamin A VITAMIN A1 Công thức hóa học sau: Page 10 Vitamin PP acid nicotinic dạng amid nicotinamid Ở dạng acid nicotinic, vitamin PP tinh thể hình kim trắng, có vị chua, hòa tan nước rượu, bền với nhiệt, với acid kiềm Ở dạng amid vitamin PP tinh thể có vị đắng, hòa tan tốt nước,kém bền với acid kiềm Vai trò Page 36 Nicotinamid thành phần cấu tạo quan trọng coenzym NAD ( Nicotinamid Adenin Dinucleotid ) NADP ( Nicotinamid Dinucleotid Phosphat) Đây coenzyme vận chuyển hydro trình oxy hóa – khử quan trọng chuyển hóa chất Vitamin PP gọi yết tố chống bệnh pellagra, thiếu sinh bệnh pellagra, có triệu chứng viêm niêm mạc đường tiêu hóa, da, gây vết loét môi, nứt mép… Page 37 4) Vitamin B5 ( acid pantothenic): Acid pantothenic chất quan trọng dinh dưỡng người nhiều loài động vật, cỏ, vi khuẩn, men bia Cấu tạo đặc tính: Acid pantothenic thành phần coenzym A Trong thành phần cấu tạo có acid pantoic β alanin: Đây chất lỏng nhớt, có màu vàng, hòa tan tốt nước, acid acetic, rượu etylic, hòa tan ete, aceton, không hòa tan benzen,clorofrom Chất bền với nhiệt, với oxy dung dịch trung tính Khi dung dịch acid kiềm nóng, liên kết peptid bị phân hủy Acid pantothenic dùng dạng muối calci Đó tinh thể có vị ngọt, dễ hòa tan nước Page 38 Vai trò acid pantothenic: Là thành cấu tạo quan trọng coenzym A, acid pantothenic có chức chuyển hóa tế bào Vai trò acid pantothenic không giới hạn chỗ thành phần cấu tạo coenzym A, mà có nhiều vai trò quan trọng khác Acid pantothenic thành phần quan trọng ACP, chất protein đặc hiệu vận chuyển gốc acyl trình tổng hợp acid béo Trong trường hợp này, acid pantothenic liên kết đồng hóa trị với nhóm hydroxyl serin phần apoprotein qua gốc phosphat làm trung gian Tuy acid pantothenic có vai trò quan trọng nhiều trình sinh học, thấy có tượng thiếu vitamin người Ở số động vật, thiếu acid pantothenic, thường thấy tượng thiếu máu Điều giải thích thiếu coenzym A,để tạo nên sucinyl – CoA Chất với glycin nguyên liệu quan trọng để sinh tổng hợp hem ( thành phần quan trọng hemoglobin) Khi thiếu acid pantothenic, xảy hội chứng tiêu hóa viêm dày, viêm ruột, ỉa chảy, hội chứng da da bị sừng hóa, sắc tố, lóc da, rụng tóc Thiếu vitamin ảnh hưởng đến thượng thận Những vật thiếu Vitamin B5 xuất hiện tượng hoại tử xuất huyết vỏ thượng thận đòi hỏi nhiều muối Nếu tình trạng kéo dài, tuyến thượng thận bị kiệt quệ biến chất sterol, xảy tượng suy cấp vỏ thượng thận Nguồn cung cấp: Page 39 Acid pantothenic có nhiều lòng đỏ trứng, thận, gan, men bia, thịt bò nạc, khoai lang, mật mía… Thịt nấu chín làm giảm đến 33% acid pantothenic Page 40 5) Vitamin B6 Cấu tạo đặc tính: Trong tự nhiên vitamin B6 thường hỗn hợp ba chất pyridoxin, pyridoxal, pyridoxamin Page 41 Đặc tính Trong chất pyridoxal pyridoxamin phosphat có hoạt tính vitamin mạnh Chất chuyển hóa chủ yếu vitamin B6 tiết acid – pyridoxic Chất đo lường phương pháp huỳnh quang Pyridoxalphosphat dễ hòa tan nước rượu, bền với nhiệt , acid, kiềm, không bền với ánh sáng Pyridoxamin tinh thể không bền với nhiệt Một điều khác đáng ý vitamin B chịu ảnh hưởng tác dụng INH ( loại thuốc chữa lao) deoxypyridoxin ( chất chống chuyển hóa pyridoxin) Về tác dụng INH người ta cho chất tạo phức hợp hydrazon với pyridoxal phosphat, làm cho chúng không tham gia vào phản ứng enzym Vì dùng INH dùng chúng kéo dài dùng liều cao, người ta thường cho uống vitamin B6 kèm theo Về chất deoxypyridoxin, chất phosphoryl hóa tác dụng pyrodoxalkinase thành deoxypyridoxin phosphat Do có cấu trúc hóa học tương tự, deoxypyridoxin phosphat có khả cạnh tranh trung tâm hoạt động enzym đặc hiệu với pyridoxal phosphat Page 42 Vai trò vitamin B6: Pyridoxal phosphat chất cộng enzym khử carboxyl tyrosin, acid glutamic số acid amind khác, có tên codecarboxylase Pyridoxal phosphat coenzym enzym deaminase chất serin threonin Nhưng nhiệm vụ quan trọng vitamin đóng vai trò coenzym vận chuyển amin Đây trình biến đổi thuận nghịch pyridoxal phosphat pyridoxamin phosphat tác dụng enzym đặc hiệu Pyridoxal phosphat coi coenzym vận chuyển nhóm sulfur từ methionin đến serin để tạo cystenin Sự khử nhóm sulfur cystenin homocystein tác dụng enzym desulfohydrase cần coenzym pyridoxal phosphat Ngoài ra, pyridoxal phosphat cần cho hoạt động kynureninase đường chuyển hóa trytophan cần cho vận chuyển acid amin tế bào Gần dây, người ta nêu vai trò pyridoxal phosphat chuyển hóa não Trong não có loại enzym đặc hiệu cần coenzym pyridoxal phosphat để khử nhóm carboxyl acid glutamic tạo acid γ – aminobutyric, chất thường thấy chất xám hệ thống thần kinh trung ương coi chất điều hòa hoạt động nơron Tóm lại vitamin B6 có nhiều vai trò quan trọng chuyển hóa acid amin Page 43 Nguồn cung cấp nhu cầu hàng ngày: Vitamin B6 phổ biến giới động vật thực vật Men bia, số loại hạt lúa mì, ngô, đậu, thịt bò, gan, thận có nhiều vitamin B Sữa, trứng, rau xanh có vitamin B6 Ngoài số loài vi khuẩn ruột sinh tổng hợp vitamin B6 sử dụng cho thể Khi thiếu vitamin B6 xảy tượng : ăn ngon, dễ bị kích thích mạnh, rụng tóc, rụng lông, số triệu chứng đặc biệt da niêm mạc Ở trẻ nhỏ, thiếu vitamin B6 thường bị chậm lớn gây giật Ở người lớn, không thấy hội chứng đặc hiệu thiếu vitamin B xảy cách tự nhiên, uống deoxypyridoxin chất chống chuyển hóa pyridoxin dùng INH với liều cao, có rối loạn hấp thu ruột, nghiện rượu gây triệu chứng thiếu vitamin B6 Nhu cầu vitamin B6 người lớn vào khoảng 2mg/ngày Đối với trẻ em, tùy theo tuổi, trung bình vào khoảng 0.5mg Đối với phụ nữ có thai cho bú nhu cầu vào khoảng 2.5mg/ngày Page 44 6) Biotin ( vitamin H): Biotin dẫn xuất imidazol, có phổ biến loại thức ăn tự nhiên Biotin tham gia cấu tạo coenzyme carboxylase góp phần quan trọng trình tổng hợp acid béo 7) Vitamin B12 (cobalamin): Cấu trúc phân tử vitamin B12 phức tạp, gồm hệ thống vòng trung tâm nucleotide Hệ thống vòng gần giống với cấu trúc porphyrin, có nguyên tử cobalt nên có màu đỏ Page 45 Phần nucleotide có base nito 5,6-dimetylbenzimidazol Vitamin B12 có nhiều dạng : tùy theo gốc R gắn vào nguyên tử coban Gốc R thay đổi tạo nhiều dạng khác vitamin B12 Vitamin B12 chất chống thiếu máu Với vai trò coenzyme, vitamin B 12 kích thích tạo máu, tham gia coenzyme đồng phân hóa, khử nhóm formyl, chuyển nhóm metyl Aci 8) d folic: Trong thành phần cấu tạo acid folic gồm có base pteridine gắn với acid paraaminobenzoic ( APAB) acid glutamic, gọi pteroyl glutamate Acid folic tham gia coenzyme vận chuyển sử dụng nhóm carbon, gốc formyl – CHO,formimino- CH=NH Acid folic có vai trò quan trọng tăng trưởng Page 46 sinh sản tế bào ( tổng hợp nhân purin thymin la thành phần base nito ADN), thiếu acid folic thường ảnh hưởng sớm đến tạo thành hồng cầu Acid folic đặc biệt có nhiều men bia, có nhiều loại rau xanh, gan, thận, nấm men 9) Vitamin C ( acid ascorbic): Cấu trúc hóa học vitamin C giống cấu trúc monosacarid Công thức hai dạng khử dạng oxy hóa acid arcorbic Page 47 + Acid ascorbic dễ dàng oxy hóa thành dạng hydro (dehydro) Page 48 + Cả hai dạng khử dạng oxy hóa có hoạt tính sinh học hai thấy tồn dịch thể Hoạt tính vitamin chủ yếu nhóm endiol + Người ta cho nhóm hóa học tham gia vào hệ thống vận chuyển hydro + Tác dụng khử đặc tính acid ascorbic, người ta sử dụng đặc tính làm sở cho việc xác định hóa học hợp chất Trong hầu hết mô thực vật động vật, chất thể tác dụng khử dung dịch acid Người ta thường sử dụng đặc tính phản ứng định lượng vitamin C Trong phản ứng này, acid ascorbic dạng khử khử chất màu 2,6 – dicloro – phenolindophenol thành hợp chất không màu Đây phản ứng sử dụng rộng rãi vitamin C Dạng oxy hóa acid ascorbic (dehydroascorbic) xác định phương pháp đo màu Nguyên tắc phương pháp dùng 2,4 – dinitrophenyl hydrazin để tạo hydrazon với acid deoxyascorbic Ở người, thời gian bán hủy acid ascorbic vào khoảng 16 ngày Với thí nghiệm dùng acid ascorbic đánh dấu người ta thấy acid ascorbic biến đổi thành oxalat xuất nước tiểu Các chế hoạt động vitamin C chưa rõ ràng Vitamin C có vai trò quan trọng trình oxy hóa-khử, tổng hợp collagen, oxy hóa tyrosin, chuyển hóa chất steroic thượng thận, có vai trò quan trọng phản ứng thể trạng thái stress, nhiễm trùng, vỏ tuyến thượng thận có chứa lượng lớn vitamin C, lượng vitamin bị giảm cách nhanh chóng kích thích tuyến thượng thận ACTH Vitamin C có nhiều loại rau xanh, cam, chanh, bưởi, cà chua… Page 49 Phân công công việc báo cáo hóa sinh Nhóm trưởng: Thái Hòa Thành Công việc thành viên Tên Triệu Quốc Cường Trần Minh Phước Thiện Nguyễn Nhự My Thái Hòa Thành Trương Phương Tú Công Việc Vitamin A,D Vitamin E,K phần vitamin C Vitamin nhóm B Tổng hợp viết thêm tài liệu Làm Powerpoint cho nhóm báo cáo Page 50 ... với sở ) Cách gọi tên vitamin: - Dựa vào tác dụng sinh lý vitamin thêm “anti” vào bệnh đặc trưng thiếu vitamin - Dựa vào chữ - Dựa vào cấu trúc hóa học Ví dụ:antisocbut, vitamin C, axit ascocbic... nghiên cứu tác dụng sinh học chất hóa học vitamin, có nhiều hợp chất hữu có tác dụng ngược lại với vitamin gọi antivitamin hay chất kháng vitamin Thông thường vitamin chất gây tượng thiếu vitamin người,... Bệnh thiếu vitaminC 75 Bệnh thiếu vitamin III/ PHÂN LOẠI VITAMIN Các vitamin phân nhóm sở sau: - Khả hòa tan - Vai trò sinh hóa - Cấu trúc hóa học Page ( cho cách phân loại cụ thể với sở ) Cách