sự chuyển hóa MS theo con đường kỵ khí

Trong cơ thể sinh vật quá trình chuyển hóa hoặc hấp thu các chất hữu cơ cũng như vô cơ trong cơ thể sinh vật thành năng lượng để duy trì sự sống là bản năng sinh tồn của sự sống.. Ở đây,

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM

Đề tài: SỰ CHUYỂN HÓA MS THEO CON ĐƯỜNG KỊ KHÍ

GVHD : Lê Thị Thúy Hằng Nhóm: 11

Danh sách nhóm

Trần Thị Mai Lê 2005140267

Phạm Thị Bình 2005140030

Ngụy Trúc Đoan 2005140790

Đỗ Thị Thu Huyền 2005140222

Tp.hcm tháng 4 năm 2016

DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

LỜI MỞ ĐẦU 4

A ĐẠI CƯƠNG VỀ MONOSACCHARIDE 5

I Định nghĩa 5

II Các dạng tồn tại của MS 5

III Tính chất hóa lý của MS 5

1 Tính chất vật lý 5

2 Tính chất hóa học 5

B SỰ OXY HÓA MONOSACCHARIDE 6

C PHÂN GIẢI KỊ KHÍ MS 7

I QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN (GLYCOLYSIS) 7

1 Khái niệm: 7

2 Đặc điểm: 7

3 Quá trình đường phân 8

4 Kết quả 16

5 Ý nghĩa của chu trình đường phân 16

II LÊN MEN KỊ KHÍ 17

1 lên men lactae 18

2 lên men rượu ở nấm 19

III KẾT LUẬN 20

CÂU HỎI ÔN TẬP 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

LỜI MỞ ĐẦU

Tế bào và cơ thể sống luôn có nhu cầu về năng lượng nhằm sinh công để duy trì mức độ tổ chức rất cao của mình, quá trình tổng hợp và vận chuyển cũng như quá trình tái bản duy trì nòi giống Trong cơ thể sinh vật quá trình chuyển hóa hoặc hấp thu các chất hữu cơ cũng như vô cơ trong cơ thể sinh vật thành năng lượng để duy trì sự sống là bản năng sinh tồn của sự sống.

Ở đây,chúng ta đề cập tới một số quá trình cũng như chu trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ tạo năng lượng cho hoạt động sốn mà tại đó có sự chuyển hóa tương hỗ qua lại giữa những monosaccharide cung cấp cho những giai đoạn của quá/chu trình hay là nguyên liệu cần thiết cho một số hoạt động.

Cụ thể nhóm sẽ đi sâu và tìm hiểu rõ quá trình phân giải monosaccharide theo con đường phân giải kị khí – giai đoạn đường phân (glycolysis) và lên men kị khí.

A Đ I C ẠI CƯƠNG VỀ ƯƠNG VỀ NG V Ề

MONOSACCHARIDE

I Định nghĩa

- Monosaccharide là các dân xuất aldehyde(aldose) hoặcceton(cetose) của các polyalcohol( polyol), có công thức chung là(CH2O)n, với n>=3

- MS chỉ tham gia phản ứng khử không tham gia phản ứng thủyphân

- VD: Glycerin là polyol đơn giản nhất, khi oxy hóa glycerin sẽ thuđược sản phẩm aldose hoặc cetose

II Các dạng tồn tại của MS

1 Dạng mạch hở: MS thường tồn tại 2 dạng aldehyde và ketone

2 Dạng mạch vòng :MS thường tồn tại ở dạng vòng

- Dạng vòng của aldose được gọi là vòng hemiacatal

- Dạng vòng của các ketose được gọi là vòng hemiketal

- Vòng pyranose (6 cạnh) : nhóm CHO ở C1 nối vòng với nhóm OH ởC5

- Vòng furanose(5 cạnh): nhóm CO ở C2 nối vòng với nhóm OH ở C5

III Tính chất hóa lý của MS

1 Tính chất vật lý

- Ngoại trừ glyceraldehide, các MS còn lại đều có tính quang hoạt

- Do sự có mặt của nhiều nhóm hydroxyl trong phân tử nên các MS

ở dạng tinh thể tan rất tốt trong nước, không tan trong các dungmôi hữu cơ, phần lớn có vị ngọt và không màu

2 Tính chất hóa học

- Do sự có mặt của nhóm Cacbonyl, nhóm hydroxyl trong phân tửnên có các tính chất hóa học đặc trưng:

 phản ứng oxy hóa

B S OXY HÓA Ự OXY HÓA

MONOSACCHARIDE

Dưới tác động của hệ thống nhiều enzyme khác nhau có trong ty thể, cácmonosaccharide bị oxy hóa để tạo ra CO2, H2O, các hợp chất cao năng vàcác sinh chất trung gian khác cần cho quá trình cần cho quá trình hóasinh xảy ra trong cơ thể Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào điều kiệnmôi trường

Các con đường chuyển hóa MS

Có 3 con đường chuyển hóa monosaccharide

1 Phân giải kị khí

2 Quá trình phân giải háo khí ( quá trình hô hấp )

3 Oxi hóa trực tiếp (Chu trình pentose phosphate)

Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về con đường phân giải kị khí:

C PHÂN GI I K KHÍ MS ẢI KỊ KHÍ MS Ị KHÍ MS

Phân giải kị khí MS là quá trình phân giải glucose trong điều kiện không

có oxy gồm có giai đoạn đường phân và lên men kị khí

Gồm giai đoạn đường phân và lên men kị khí

I QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN (GLYCOLYSIS)

1 Khái niệm:

Quá trình đường phân (glycolysis) còn được gọi là quá trình Meyerhof-Parnas, là quá trình chuyển hóa hexsoe thành pyruvatetrong điều kiện không có oxy Là quá trình phổ biến nhất trong cácquá trình chuyển hóa từ các monose vì hầu hết các quá trình chuyểnhóa monose đều qua quá trình glycolysis

Embden-2 Đặc điểm:

Quá trình đường phân (glycolysis) là sự phân rã phân tử glucose thànhhai phân tử pyruvate kèm theo năng lượng được giải phóng ở dạngATP

Không sử dụng oxi phân tử, nhưng quá trình vẫn có thể tiến hành ngay

cả khi có oxi phân tử, đây là giai đoạn đầu chuẩn bị cho sự hô hấp hiếukhí

 Quá trình đường phân là cơ chế tạo năng lượng từ glucose xưa nhất

Cơ chế này được duy trì suốt quá trình tiến hóa, do đó tổng thể cácquá trình đường phân ở các cơ thể khác nhau là khá giống nhau và có

lẽ chỉ khác nhau theo cơ chế điều hòa và sản phẩm biến đổi cụ thể từpyruvate Vì vậy cần xem xét nó một cách tổng thể trước khi đi sâuvào chi tiết từng giai đoạn phản ứng

 Là quá trình phổ biến nhất trong các quá trình chuyển hóa từ cácmonose vì hầu hết các quá trình chuyển hóa monose đều qua quátrình glycolysis.

 Quá trình đường phân gồm 4 giai đoạn với 10 phản ứng

3 Quá trình đường phân

Gồm 4 giai đoạn với 10 phản ứng:

a Giai đoạn 1

- Là giai đoạn phosphoryl hóa glucose

- Gồm 3 phản ứng

- Phản ứng tạo glucose-6-phosphate từ glucose là phản ứng một chiềuđược xúc tác bới enzyme hexokinase

Phản ứng 2: Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P

Dưới tác dụng của enzyme đồng phân hóa (isomerase) – enzyme phosphohexose isomerase, glucose-6-phosphate dễ dàng chuyểnhóa thành fructose-6-phosphate Đây là phản ứng thuận nghịch nên

sự thay đổi năng lượng tự do nhỏ

Phản ứng 3: Phản ứng phosphoryl hóa fructose-6-phosphate thành

ở một số vi khuẩn và đa số thực vật có mặt enzyme

phosphofructokinase sử dụng pyrophosphate (PPi) chứ không phải ATP

làm chất cho nhóm phosphate PFK là enzyme điều hòa trao đổi chất

quan trọng nhất trong quá trình đường phân

Aldolase của mô động vật có xương sống không cần cation hóa trị 2,nhưng nhiều aldolase của vi sinh vật cần Zn2+ cho hoạt động củachúng

Phản ứng 5: sự biến đổi tương hỗ lẫn nhau giữa các đường 3C –

chuyển hóa nội phân tử triose phosphate

Hai chất phosphotriose hình thành ở trên dưới tác dụng của triose phosphate isomerase lại có thể chuyển từ chất nọ sang chất kia:

Sau giai đoạn phân cách mạch C tiếp theo là quá trình OXH-K khi đó

glyceraldehyde-3-phosphate tham gia vào sự chuyển hóa.

Khi ở trạng thái cân bằng dihydroxyacetone phosphate chiếm ưu thế, nhưng đồng thời với sự chuyển tiếp glyceraldehyde-3-phosphate,

dihydroxyacetone phosphate lại biến thành phosphate nên quá trình biển đổi này xảy ra hầu như hoàn toàn.

glyceraldehyde-3-Nên có thể coi như 1 phân tử fructose-1,6-biphosphate thành 2 phân

tử glyceraldehyde-3-phosphate

c Giai đoạn 3:

- Trong đó nhóm aldehyde của glyceraldehyde-3-phosphate bị mất

hydro không biến thành nhóm cacbocylic như bình thường mà thànhnhóm aldehyde chứa phosphate (acylphosphate) có mức năng lượng

tự do cao Còn chất nhận hydro ở dạng ion hydride là NAD+ tạo raNADH, H+ Tức là sau khi tạo phức hợp E-S và NADH+, H+, là phức không

bền nên khi có mặt phosphate vô cơ nó sẽ tạo thành

1,3-biphosphoglycerate và giải phóng enzyme ở trạng thái tự do.

Phản ứng 7: Chuyển nhóm phosphate từ 1,3-biphosphoglycerate cho

ADP

- Trong phản ứng này gốc phosphate cao năng của

1,3-biphosphoglycerate chuyển cho ADP để tạo ATP (oxy hóa phosphory

- Năng lượng trong nhóm acylphosphate được sử dụng để tổng hợp

ATP từ ADP và phosphate vô cơ Pi Năng lượng giải phóng được tíchlũy lại trong ATP

- Phản ứng tạo 2 ATP

d.Giai đoạn 4:

- Là giai đoạn dephophoryl hóa và chuyển vị đồng phân

- Gồm 3 phản ứng:

 Phản ứng 8: Chuyển hóa 3-P glycerate thành 2-P glycerate

Đây là một phản ứng thuận nghịch Chuyển hóa 3-P glycerate

Phản ứng 9: Dehydrate hóa 2-P glycerate

- Đây là một phản ứng thuận nghịch 2-phosphoglycerate bị loại nướctạo thành phosphoenolpyruvate, nhờ tác dụng của enzyme enolase

(enolase được hoạt hóa nhờ Mg2+, Mn2+…)

- Phosphoenolpyruvate có mức năng lượng tự do rất cao (-61,9 KJ/mol),mặc dù mức năng lượng tự do thay đổi của phản ứng là nhỏ 7,5KJ/mol

- Là phản ứng phosphory hóa Chuyển nhóm phosphate từ

phosphoenolpyruvate đến ADP, phản ứng được xúc tác bởi enzyme pyruvat kinase, để tạo ATP và pyruvate

Phản ứng tạo 2 ATP

- Sản phẩm pyruvate ở dạng enol, sau đó enolpyruvate nhanh chóng

biến đổi sang dạng ketone của nó là pyruvate (hay acid pyruvic) phổ

 Tổng kết các tính chất của quá trình đường phân:

 Mỗi phân tử glucose (6C) bị cắt thành 2 pyruvate (3C)

 Phải tốn 2ATP vào buổi đầu (phản ứng 1 và 3) Về sau 4ATP được tạo

ra (phản ứng 7 và 10) Tổng cộng có 2 ATP được tạo ra với mức nănglượng 2% của năng lượng phân tử glucose

 Hai phân tử NADH2 (khử) được tạo thành

 Đường phân không sử dụng O2 (tuy cơ thể có mặt O2)

 Quá trình xảy ra trong tế bào chất

5 Ý nghĩa của chu trình đường phân

Cung cấp năng lượng cho hoạt động sông của tế bào

Các sản phẩm trung gian là tiền đề để sinh tổng hợp các chất cho cơthể

Sau quá trình đường phân (glucolysis) ta thu được 2 phân tử pyruvate, 2phân tử NADH, 2 phân tử ATP và 2 ion H+

 Từ pyruvate tùy thuộc vào mỗi cơ thể và điều kiện môi trường có thểchuyển hóa thành các sản phẩm khác nhau:

 pyruvate có thể được chuyển hóa theo con đường ái khí hoặc kịkhí

Quá trình lên men kị khí

1 lên men lactae

Trong điều kiện kị khí, pyruvate có thể lên men tạo lactic acid: Dướitác dụng của lactate dehydrogenase, pyruvate bị khử thành lactic acid

trong quá trình lên men do vi sinh vật gây ra (lên men sữa chua, muốidưa, cà …) sẽ tạo thành D-lactic acid.

Một số ví dụ về lên men lactae

2 lên men rượu ở nấm

Trong điều kiện kị khí dưới tác dụng của enzyme pyruvate

decarboxylase và eyme alcohol dehydrogenase của nấm men acid pyruvic chuyển thành rượu ethanol

Lên men lactic trong muối dưa, cà

Lên men sữa chua

Nấm men và một số vi khuẩn khác có thể chuyển hóa pyruvate thànhethanol và CO2 Quá trình trải qua 2 bước:

Trong bước 1, pyruvate bị khử cacboxyl-hóa vốn được xúc tác bởienzyme pyruvate decarboxylase, enzyme này cần Mg2+ và có coenzyme

là TPP

Bước 2, acetaldehyde bị khử thành ethanol với NADH+H+ được tạo ra

từ sự oxy hóa khử 3 P glyceraldehyde

Hình ảnh lên men rượu.

Phân giải kị khí tạo ra các sản phẩm trung gian là tiền đề để sinh tổnghợp các chất cho cơ thể Nó xảy ra trong điều kiện không có oxi, gồmgiai đoạn đường phân và lên men kị khí Cung cấp năng lượng chohoạt động sống của tế bào

Quá trình đường phân là cơ chế tạo năng lượng từ glucose xưa nhất.

Cơ chế này được duy trì suốt quá trình tiến hóa, do đó tổng thể cácquá trình đường phân ở các cơ thể khác nhau là khá giống nhau và có

lẽ chỉ khác nhau theo cơ chế điều hòa và sản phẩm biến đổi cụ thể từpyruvate Là quá trình phổ biến nhất trong các quá trình chuyển hóa

từ các monose vì hầu hết các quá trình chuyển hóa monose đều quaquá trình glycolysis

Lên men kị khí có 2 con đường: len men lactae và lên men rươuchúng có úng dụng rất quan trọng trong thực phẩm

CÂU H I ÔN T P ỎI ÔN TẬP ẬP

1 Từ glucose tạo glucose-6-phosphate được xúc tác bởi enzyme nào?

A enzyme phosphohexose isomerase

B triose phosphate isomerase

C enzyme phosphoglycerate mutase

D enzyme hexokinase

2 Enzyme tham gia vào phản ứng phân cách

fructose-1,6-biphosphate thành 2 phân tử đường 3C

A Aldolase

B enzyme phosphohexose isomerase

C triose phosphate isomerase

D enzyme enolase

3 Lên men lactic được ứng dụng trong :

A Muối dưa, cải

B Ủ chua thức ăn gia súc

C Lên men các sản phẩm sữa

B Quá trình đường phân (glycolysis) là sự phân rã phân tử

glucose thành hai phân tử pyruvate kèm theo năng lượng đượcgiải phóng ở dạng ATP

C Pha chuẩn bị có sử dụng 2 ATP

6 khả năng phân giải của pyruvate là:

A lên men lactic

B lên men rượu ở nấm

C tạo acetyl-CoA(tham gia chu trình citric acid)

D cả 3 khả năng trên

7 sản phẩm của phản ứng Chuyển nhóm phosphate từ

1,3-biphosphoglycerate cho ADP.

A ATP và pyruvate

B ADP và pyruvate

C ATP và 3P glycerate

D ADP và 3P glycerate

8 Câu nào sau này nói đúng về phản ứng tạo Pyruvate

A enzyme Pyruvat kinase bị kìm hãm bởi ATP

B ở động vật có xương sống enzyme pyruvat kinase có ít nhất 2

isozyme

C Là phản ứng phosphory hóa

D các câu trên đều đúng

9.sản phẩm của quá trình Dehydrate hóa 2-P glycerate

A Phản ứng phân cách fructose-1,6-biphosphate thành 2 phân tử đường 3C

B Phản ứng phosphoryl hóa fructose-6-phosphate thành

fructose-1,6-biphosphate

C Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P

TÀI LI U THAM KH O ỆU THAM KHẢO ẢI KỊ KHÍ MS

1 Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Cứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng,

Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Doãn Diên, Hóa sinh

công nghiệp, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002

2 Bs.Chi Mai, Chuyển hóa glucid, TP.HCM, 2014

3 Ts.Phan Hải Nam, Bài giảng chuyển hóa các chất - Chuyển hóa Glucid,

TP.HCM, 2012

4 Đại học công nghiệp thực phẩm, khoa công nghệ thực phẩm, hóa sinh

học thực phẩm, TP.HCM, 2016.