sự chuyển hóa MS theo con đường kỵ khí

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO HĨA 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 năm 2016 DANH SÁCH NHĨM VÀ PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Thành viên Nhiệm vụ Hồn thành Phạm Thị Bình 2005140030 Tìm kiếm tài liệu, tổng hợp word 100% Trần Thị Mai Lê 2005140267 Tìm kiếm tài liệu, làm powerpoint 100% Ngụy Trúc Đoan 2005140790 Tìm kiếm tài liệu, làm powerpoint 100% Đỗ Thị Thu Huyền 2005140222 Tìm hiểu, thuyết trình 100% MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Tế bào thể sống ln có nhu cầu lượng nhằm sinh cơng để trì mức độ tổ chức cao mình, trình tổng hợp vận chuyển q trình tái trì nịi giống Trong thể sinh vật q trình chuyển hóa hấp thu chất hữu vô thể sinh vật thành lượng để trì sống sinh tồn sống Ở đây,chúng ta đề cập tới số trình chu trình chuyển hóa hợp chất hữu tạo lượng cho hoạt động sốn mà có chuyển hóa tương hỗ qua lại monosaccharide cung cấp cho giai đoạn quá/chu trình nguyên liệu cần thiết cho số hoạt động Cụ thể nhóm sâu tìm hiểu rõ trình phân giải monosaccharide theo đường phân giải kị khí – giai đoạn đường phân (glycolysis) lên men kị khí A ĐẠI CƯƠNG VỀ MONOSACCHARIDE I Định nghĩa - Monosaccharide dân xuất aldehyde(aldose) ceton(cetose) polyalcohol( polyol), có cơng thức chung (CH2O)n, với n>=3 - MS tham gia phản ứng khử không tham gia phản ứng thủy phân - VD: Glycerin polyol đơn giản nhất, oxy hóa glycerin thu sản phẩm aldose cetose Các dạng tồn MS Dạng mạch hở: MS thường tồn dạng aldehyde ketone Dạng mạch vòng :MS thường tồn dạng vòng - Dạng vòng aldose gọi vòng hemiacatal - Dạng vòng ketose gọi vòng hemiketal - Vịng pyranose (6 cạnh) : nhóm CHO C nối vịng với nhóm OH C5 - Vịng furanose(5 cạnh): nhóm CO C2 nối vịng với nhóm OH C5 II Tính chất hóa lý MS Tính chất vật lý - Ngoại trừ glyceraldehide, MS cịn lại có tính quang hoạt - Do có mặt nhiều nhóm hydroxyl phân tử nên MS dạng tinh thể tan tốt nước, không tan dung môi hữu cơ, phần lớn có vị khơng màu III Tính chất hóa học • • • • • Do có mặt nhóm Cacbonyl, nhóm hydroxyl phân tử nên có tính chất hóa học đặc trưng: phản ứng oxy hóa phản ứng khử phản ứng ester hóa phản ứng tạo liên kết glucoside phản ứng với acid • • phản ứng với Phenylhydrazin B SỰ OXY HÓA MONOSACCHARIDE Dưới tác động hệ thống nhiều enzyme khác có ty thể, monosaccharide bị oxy hóa để tạo CO 2, H2O, hợp chất cao sinh chất trung gian khác cần cho trình cần cho trình hóa sinh xảy thể Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào điều kiện môi trường Các đường chuyển hóa MS Có đường chuyển hóa monosaccharide Phân giải kị khí Q trình phân giải háo khí ( q trình hơ hấp ) Oxi hóa trực tiếp (Chu trình pentose phosphate) Sau tìm hiểu đường phân giải kị khí: C PHÂN GIẢI KỊ KHÍ MS Phân giải kị khí MS q trình phân giải glucose điều kiện khơng có oxy gồm có giai đoạn đường phân lên men kị khí Gồm giai đoạn đường phân lên men kị khí Q TRÌNH ĐƯỜNG PHÂN (GLYCOLYSIS) I Khái niệm: Quá trình đường phân (glycolysis) cịn gọi q trình EmbdenMeyerhof-Parnas, q trình chuyển hóa hexsoe thành pyruvate điều kiện khơng có oxy Là q trình phổ biến q trình chuyển hóa từ monose hầu hết q trình chuyển hóa monose qua q trình glycolysis Đặc điểm:  Quá trình đường phân (glycolysis) phân rã phân tử glucose thành hai phân tử pyruvate kèm theo lượng giải phóng dạng ATP  Không sử dụng oxi phân tử, q trình tiến hành có oxi phân tử, giai đoạn đầu chuẩn bị cho hơ hấp hiếu khí  Q trình đường phân chế tạo lượng từ glucose xưa Cơ chế trì suốt trình tiến hóa, tổng thể q trình đường phân thể khác giống có lẽ khác theo chế điều hòa sản phẩm biến đổi cụ thể từ pyruvate Vì cần xem xét cách tổng thể trước sâu vào chi tiết giai đoạn phản ứng  Là trình phổ biến q trình chuyển hóa từ monose hầu hết q trình chuyển hóa monose qua trình glycolysis  Quá trình đường phân gồm giai đoạn với 10 phản ứng Quá trình đường phân Gồm giai đoạn với 10 phản ứng: a Giai đoạn - Là giai đoạn phosphoryl hóa glucose - Gồm phản ứng  Phản ứng 1: Phản ứng phosphoryl hóa glucose: - Phản ứng tạo glucose-6-phosphate từ glucose phản ứng chiều xúc tác bới enzyme hexokinase - Phản ứng mượn 1ATP Glucose + ATP glucose-6-phosphate + ADP 10 Hai chất phosphotriose hình thành tác dụng triose phosphate isomerase lại chuyển từ chất sang chất kia: Sau giai đoạn phân cách mạch C q trình OXH-K glyceraldehyde-3-phosphate tham gia vào chuyển hóa Khi trạng thái cân dihydroxyacetone phosphate chiếm ưu thế, đồng thời với chuyển tiếp glyceraldehyde-3-phosphate, dihydroxyacetone phosphate lại biến thành glyceraldehyde-3phosphate nên trình biển đổi xảy hồn tồn Nên coi phân tử fructose-1,6-biphosphate thành phân tử glyceraldehyde-3-phosphate c - Giai đoạn 3: Là giai đoạn chủ yếu: oxy hóa phospho aldehid glycerinnic Gồm phản ứng:  Phản ứng 6: Oxy hóa glyceraldehyde-3-phosphate thành 1,3biphosphoglycerate - Đây phản ứng tích lũy lượng chu trình đường phân - Xúc tác cho phản ứng enzyme 3-P glyceraldehyde dehydrogenase, có coenzyme NAD+, trung tâm hoạt động có nhóm – SH - Trong nhóm aldehyde glyceraldehyde-3-phosphate bị hydro khơng biến thành nhóm cacbocylic bình thường mà thành nhóm 13 aldehyde chứa phosphate (acylphosphate) có mức lượng tự cao Còn chất nhận hydro dạng ion hydride NAD + tạo NADH, H+ Tức sau tạo phức hợp E-S NADH +, H+, phức khơng bền nên có mặt phosphate vơ tạo thành 1,3-biphosphoglycerate giải phóng enzyme trạng thái tự  Phản ứng 7: Chuyển nhóm phosphate từ 1,3-biphosphoglycerate cho ADP - Trong phản ứng gốc phosphate cao 1,3biphosphoglycerate chuyển cho ADP để tạo ATP (oxy hóa phosphory hóa mức chất) 3-P glycerate - Năng lượng nhóm acylphosphate sử dụng để tổng hợp ATP từ ADP phosphate vơ Pi Năng lượng giải phóng tích lũy lại ATP - Phản ứng tạo ATP 14 d  Giai đoạn 4: - Là giai đoạn dephophoryl hóa chuyển vị đồng phân - Gồm phản ứng: Phản ứng 8: Chuyển hóa 3-P glycerate thành 2-P glycerate Đây phản ứng thuận nghịch Chuyển hóa 3-P glycerate thành 2-P glycerate (chuyển gốc P nội phẩn tử) nhờ enzyme phosphoglycerate mutase cần Mg2+ cho hoạt động 15  Phản ứng 9: Dehydrate hóa 2-P glycerate - Đây phản ứng thuận nghịch 2-phosphoglycerate bị loại nước tạo thành phosphoenolpyruvate, nhờ tác dụng enzyme enolase (enolase hoạt hóa nhờ Mg2+, Mn2+…) Phosphoenolpyruvate có mức lượng tự cao (-61,9 KJ/mol), mức lượng tự thay đổi phản ứng nhỏ 7,5 KJ/mol -  Phản ứng 10: Tạo pyruvate 16 - Là phản ứng phosphory hóa Chuyển nhóm phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP, phản ứng xúc tác enzyme pyruvat kinase, để tạo ATP pyruvate Phản ứng tạo ATP - Sản phẩm pyruvate dạng enol, sau enolpyruvate nhanh chóng biến đổi sang dạng ketone pyruvate (hay acid pyruvic) phổ biến pH=7 - Pyruvat kinase bị kìm hãm ATP, nồng độ ATP cao gây kìm hãm dị khơng gian động vật có xương sống pyruvat kinase có isozyme, khác phân bố mô việc đáp ứng chất điều hòa (modulator) Kết 17         Tổng kết tính chất trình đường phân: Mỗi phân tử glucose (6C) bị cắt thành pyruvate (3C) Phải tốn 2ATP vào buổi đầu (phản ứng 3) Về sau 4ATP tạo (phản ứng 10) Tổng cộng có ATP tạo với mức lượng 2% lượng phân tử glucose Hai phân tử NADH2 (khử) tạo thành Đường phân không sử dụng O2 (tuy thể có mặt O2) Q trình xảy tế bào chất Ý nghĩa chu trình đường phân Cung cấp lượng cho hoạt động sông tế bào Các sản phẩm trung gian tiền đề để sinh tổng hợp chất cho thể Glucose GLYCOLYSIS Pyruvic acid NADH + 2H+ NAD NAD + P ATP Sau trình đường phân (glucolysis) ta thu phân tử pyruvate, phân tử NADH, phân tử ATP ion H+ II LÊN MEN KỊ KHÍ 18  Từ pyruvate tùy thuộc vào thể điều kiện môi trường chuyển hóa thành sản phẩm khác nhau:  pyruvate chuyển hóa theo đường khí kị khí Q trình lên men kị khí lên men lactae Trong điều kiện kị khí, pyruvate lên men tạo lactic acid: Dưới tác dụng lactate dehydrogenase, pyruvate bị khử thành lactic acid Phản ứng xảy mô động vật tạo thành L-lactic acid, cịn 19 q trình lên men vi sinh vật gây (lên men sữa chua, muối dưa, cà …) tạo thành D-lactic acid Một số ví dụ lên men lactae Lên men lactic muối dưa, cà lên men rượu nấm Trong điều kiện kị khí tác dụng enzyme pyruvate decarboxylase eyme alcohol dehydrogenase nấm men acid pyruvic chuyển thành rượu ethanol Lên men sữa chua Nấm men số vi khuẩn khác chuyển hóa pyruvate thành ethanol CO2 Q trình trải qua bước: 20 Trong bước 1, pyruvate bị khử cacboxyl-hóa vốn xúc tác enzyme pyruvate decarboxylase, enzyme cần Mg 2+ có coenzyme TPP Bước 2, acetaldehyde bị khử thành ethanol với NADH+H + tạo từ oxy hóa khử P glyceraldehyde 21 Hình ảnh lên men rượu III KẾT LUẬN Phân giải kị khí tạo sản phẩm trung gian tiền đề để sinh tổng hợp chất cho thể Nó xảy điều kiện khơng có oxi, gồm giai đoạn đường phân lên men kị khí Cung cấp lượng cho hoạt động sống tế bào 22 Quá trình đường phân chế tạo lượng từ glucose xưa Cơ chế trì suốt q trình tiến hóa, tổng thể q trình đường phân thể khác giống có lẽ khác theo chế điều hòa sản phẩm biến đổi cụ thể từ pyruvate Là trình phổ biến q trình chuyển hóa từ monose hầu hết trình chuyển hóa monose qua q trình glycolysis Lên men kị khí có đường: len men lactae lên men rươu chúng có úng dụng quan trọng thực phẩm 23 CÂU HỎI ÔN TẬP Từ glucose tạo glucose-6-phosphate xúc tác enzyme nào? A enzyme phosphohexose isomerase B triose phosphate isomerase C enzyme phosphoglycerate mutase D enzyme hexokinase Enzyme tham gia vào phản ứng phân cách fructose-1,6biphosphate thành phân tử đường 3C A Aldolase B enzyme phosphohexose isomerase C triose phosphate isomerase D enzyme enolase Lên men lactic ứng dụng : A Muối dưa, cải B Ủ chua thức ăn gia súc C Lên men sản phẩm sữa D Cả A, B, C Enzyme tham gia phản ứng Dehydrate hóa 2-P glycerate A Aldolase B enolase C hexokinase D phosphohexose isomerase Chọn câu sai A Pha chuẩn bị biến đổi glyceraldehyde-3-phosphate thành pyruvate kèm theo tổng hợp ATP hoàn trả lại ATP sử dụng pha chuẩn bị B Quá trình đường phân (glycolysis) phân rã phân tử glucose thành hai phân tử pyruvate kèm theo lượng giải phóng dạng ATP C Pha chuẩn bị có sử dụng ATP D Chu trình đường phân xảy điều kiện khơng có oxi 24 khả phân giải pyruvate là: A lên men lactic B lên men rượu nấm C tạo acetyl-CoA(tham gia chu trình citric acid) D khả sản phẩm phản ứng Chuyển nhóm phosphate từ 1,3- biphosphoglycerate cho ADP A ATP pyruvate B ADP pyruvate C ATP 3P glycerate D ADP 3P glycerate Câu sau nói phản ứng tạo Pyruvate A enzyme Pyruvat kinase bị kìm hãm ATP B động vật có xương sống enzyme pyruvat kinase có isozyme C Là phản ứng phosphory hóa D câu 9.sản phẩm trình Dehydrate hóa 2-P glycerate A ATP B Phosphoenolpyruvate C glucose- 6- P D pyruvate 10.Trong phản ứng phản ứng phản ứng chiều : A Phản ứng phân cách fructose-1,6-biphosphate thành phân tử đường 3C 25 B Phản ứng phosphoryl hóa fructose-6-phosphate thành fructose-1,6-biphosphate C Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Cứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Dỗn Diên, Hóa sinh cơng nghiệp, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 Bs.Chi Mai, Chuyển hóa glucid, TP.HCM, 2014 Ts.Phan Hải Nam, Bài giảng chuyển hóa chất - Chuyển hóa Glucid, TP.HCM, 2012 Đại học công nghiệp thực phẩm, khoa công nghệ thực phẩm, hóa sinh học thực phẩm, TP.HCM, 2016 27 ... cho q trình hóa sinh xảy thể Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào điều kiện môi trường Các đường chuyển hóa MS Có đường chuyển hóa monosaccharide Phân giải kị khí Q trình phân giải háo khí ( q trình... Oxi hóa trực tiếp (Chu trình pentose phosphate) Sau tìm hiểu đường phân giải kị khí: C PHÂN GIẢI KỊ KHÍ MS Phân giải kị khí MS q trình phân giải glucose điều kiện khơng có oxy gồm có giai đoạn đường. .. trường chuyển hóa thành sản phẩm khác nhau:  pyruvate chuyển hóa theo đường khí kị khí Q trình lên men kị khí lên men lactae Trong điều kiện kị khí, pyruvate lên men tạo lactic acid: Dưới tác dụng