Khả năng chuyển hóa tương hỗ giữa các monosaccharide
MỤC LỤC Trang A.ĐẠI CƯƠNG VỀ MONOSACCHARIDE I.Định nghĩa 3 II.Các dạng tồn tại của Monosaccharide .3 1.Dạng mạch hở .3 2.Dạng mạch vòng .4 III.Tính hóa lí của Monosaccharide 5 1.Lí tính 5 2.Hóa tính .5 2.1 Phản ứng oxi hóa 5 2.2 Phản ứng khử 6 2.3 Phản ứng ester hóa .6 2.4 Phản ứng tạo liên kết glucoside .7 2.5 Phản ứng acid 7 2.6 Phản ứng với Phenylhydrazin 7B.TỔNG QUANG VỀ SỰ CHUYỂN HÓA TƯƠNG HỖ CỦA CÁC MONOSACCHARIDE I.Chu trình đường phân 9 1.Khái quát .9 2.Quá trình đường phân .9 2.1 Phase chuẩn bị 9 2.2 Phase hoàn trả .12 3.Ý nghĩa của chu trình đường phân .14 II.Điều kiện yếm khí 15 1.Lên men rượi .15 2.Lên men lactic .15 III.Điều kiện hiếu khí và chu trình KREBS 18 1.Tạo coenzim A 18 2.Chu trình KREBS .18 2.1 Các giai đoạn của chu trình KREBS .20 2.2 Tổng kết về năng lượng của chu trình KREBS .24 2.3 Ý nghĩa của chu trình KREBS .24 2.4 Sự điều hòa chu trình KREBS .25 IV.Chu trình pentosephosphate .25 1.Bản chất .25 2.Cơ chế 26 3.Ý nghĩa 29 V.CHU TRÌNH QUANG HỢP 1.Khái niệm quang hợp .30 . 2.Bộ máy quang hợp 31 3 Quá trình quang hợp .33 4 Chu trình Calvin và pha tối quang hợp 34 5.Quang phosphoryl .36 5.1 Quang phosphoryl hóa vòng 37 5.2 Quang phosphoryl hóa không vòng 37 6.Quang hợp ở một số loài khác 38 VI.SỰ CHUYỂN HÓA TƯƠNG HỖ GIỮA CÁC GLUXIT .40C.ATP VÀ HIỆU SUẤT TÍCH LŨY NĂNG LƯỢNG 42 Tài liệu tham khảo A.ĐẠI CƯƠNG VỀ MONOSACCHARIDE:I.Đònh nghóa: Monosaccharide là các dẫn xuất aldehit hoặc xeton của các polyol mà khơng thể bị thuỷ phân được nữaII.Các dạng tồn tại của Monosaccharide :1/ Dạng mạch hở: Monosaccharide thường tồn tại 2 dạng aldehyde và ketone. 2/Dạng mạch vòng: Monosaccharide thường tồn tại ở dạng vòng_ Dạng vòng của các 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 ở C5_ Vòng furanose (5 cạnh): nhóm CO ở C2 nối vòng với nhóm OH ở C5 • Trong dd, monosaccharide tồn tại nhiều dạng cấu tạo khác nhau và luôn có sự cân bằng giữa các dạng đó. Dạng hở thường chiếm tỷ lệ nhỏ. Sự chuyển hoá từ dạng hở sang dạng vòng phụ thuộc vào điều kiện môi trường, từng phản ứng và tác nhân phản ứng.• Monosaccharide phần lớn tồn tại dạng vòng 6C, có cấu hình dạng ghế hay dạng thuyền.Thông thường dạng ghế bền hơn dạng thuyền(104 phân tử dạng ghế:1 phân tử dạng thuyền)*Nhi ều dẫn xuất hexose có mặt trong cơ thể sống: Đặc biệt là các dẫn xuất của glucose: glycolipid, glycoprotein, glycosamine…Nhóm NH2 sẽ nhóm OH ở C2 của glucose, và liên kết với acid acetic tạo N-acetylglucosamine có mặt trong nhiều cấu trúc sinh học như vách tế bào vi khuẩn.Oxygen ở C3 của N-acetylglucosamine liên kết ether với acid lactic tạo N-acetyl muramic acid.Nhóm OH ở C6 khi bò thay bởi –H trong galactose và manose sẽ tạo fucose và rhamnose là thành phần của glycolipid, glycoprotein. Nhóm CHO ở C1 bò oxi hoá thành –COOH tạo gluconic acid.Nếu cả C6 bò oxi hoá sẽ tạo glucuronic acid. Dạng ester của 2 acid này là lactone.III.Tính hoá lý của monosaccharide:1/ Lý tính:- Ngoại trừ glyceraldehide,các monosaccharide còn lại đều có tính quang hoạt.- Do sự có mặt của nhiều nhóm Hydroxyl trong phân tử, nên các monosaccharide ở dạng tinh thể tan rất tốt trong nước, không tan trong các dung môi hữu cơ, phần lớn có vò ngọ và không màu.2/ Hoá tính: Do sự có mặt của nhóm Cacbonyl, nhóm Hydroxyl trong phân tử, nên có các tính chất hóa học đặc trưng : 2.1 Phản ứng oxi hoá: Là pp xác đònh hàm lượng glucose (trong máu và nước tiểu), dd glucose sẽ oxi hoá thuốc thử Fehling có chứa Cu2+ tạo cặn Cu+(màu đỏ). Từ đó xác đònh lượng glucose. Ngày nay người ta thay bằng pp sử dụng enzyme glucose oxidase. 2.2 Phản ứng khử: tạo rượu. D-glucose D-sorbitolD-manose D-manitol D-fructose D-manitol, D-sorbitol2.3 Phản ứng ester hoá: nhóm OH ở C1 và C6 dễ tham gia tạo phức ester, quan trọng nhất là tao phức ester với nhóm phosphate - sản phẩm của nhiều quá trình chuyển hoá trao đổi chất trong cơ thể như D-glyceraldehide-3-phosphate, D-glucose-6-phosphate, D-glucose-1-phosphate…2.4 Phản ứng tạo liên kết glucoside : 2.5 Phản ứng với acid: Khi đun với acid ở nồng độ cao(HCl 12% hay H2SO4 đđ), pentose, hexose sẽ tách H2O tạo furfurol, oxymethylfurfurol.2.6 Ph ản ứng với Phenylhydrazin : Monosacharide có thể phản ứng với các amin. Điển hình nhất là tác dụng giữa Monosacharid và Phenylhydrazin C6H5NH-NH2 dư.Phản ứng xảy ra theo 3 giai đoạn :Giai đoạn 1 : tạo Phenylhydrazon Giai đoạn 2 : oxi hóa nguyên tử cacbon ở vò trí số 2 tạo nên nhóm cacbonyl Giai đoạn 3 : nhóm cacbonyl phản ứng với Phenylhydrazin tạo nên sản phẩm cuối cùng là phenylosazon của glucose:Do sự hóa vòng của osazon có tác dụng chặn nhóm -OH tự do bên cạnh nên phản ứng dừng lại ở giai đoạn này.B.T ỔNG QUAN VỀ SỰ CHUYỂN HOÁ TƯƠNG HỖ CỦA CÁC MONOSACCHARIDE: Tế bào và cơ thể sống ln có nhu cầu về năng lượng nhằm sinh cơng để duy trì mức độ tổ chức rất cao của mình,q trình tổng hợp và vận chuyển cũng như q trình tái bản duy trì nòi giống .Trong cơ thể sinh vật ,q trình chuyển hố hoặc hấp thụ các chất hữu cơ cũng như vơ cơ trong cơ thể sinh vật thành năng lượng để duy trì sự sống là bản năng sinh tồn của sinh vật. Ở đây,chúng ta sẽ đề cập tới một số q trình cũng như chu trình chuyển hố các hợp chất hữu cơ tạo năng lượng cho hoạt động sống mà tại đó có sự chuyển hố tương hổ qua lại giữa những monosaccharide cung cấp cho những giai đoạn của q/chu trình hay là ngun liệu cần thiết cho một số hoạt động.I/Chu trình đường phân:1.Khái qt:-Q trình đường phân là sự phân rã phân tử glucose thành 2 phân tử pyruvate kèm theo năng lượng giải phóng ở dạng ATP.-Từ thuở sơ khai,lúc bắt đầu hình thành sự sống khơng có oxi,có lẽ về mặt tiến hố,q trình đường phân được xem là cơ chế tạo năng lượng xưa nhất.Tuỳ thuộc điều kiện có oxi (điều kiện hiếu khí ) hay khơng có oxi (điều kiện kị khí) mà có những cơ chế khác nhau-Q trình này xảy ra ở điều kiện kị khí,khi có oxi q trình vẫn xảy ra và đây là giai đoạn đầu của hơ hấp hiếu khí.2.Q trình đường phân:Q trình đường phân bao gồm 2 phase:- Phase chuẩn bò (preparatory phase): từ 1 phân tử glucose tạo ra 2 phân tử glyceraldehydes-3-phosphate. Phase này có sử dụng 2ATP.- Phase hoàn trả (payoff phase): biến đổi glyceraldehydes-3-phosphate thành pyruvate kèm theo tổng hợp ATP và hoàn trả lại ATP đã sử dụng ở phase chuẩn bò.2.1.PHASE CHUẨN BỊ:1/Phản ứng phosphoryl hóa glucose:Phản ứng tạo glucose-6- phosphate từ glucose là phản ứng một chiều, được xúc tác bởi enzyme glucokinase: [...]... oxi hóa hồn tồn đến CO2, H2O và giải phóng tồn bộ năng lượng một phần dưới dạng hóa năng trong ATP và một phần ở dạng nhiệt năng có tác dụng giữ ấm tế bào Từ ATP có thể tổng hợp nên GTP, XTP, UTP, là nguồn năng lượng cần thiết cho các q trình sinh tổng hợp các chất trong cơ thể -Chu trình tạo ra nhiều coenzim khử Các coenzim khử ngồi vai trò tổng hợp nên ATP còn dung để khử các liên kết kép, các nhóm... biến đổi năng lượng ánh sáng Mặt Trời thành năng lượng hóa học dưới dạng các hợp chất hữu cơ Hay quang hợp là q trình biến đổi các chất vơ cơ đơn giản thành các hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính cao trong cơ thể thực vật dưới tác dụng của ánh sáng Mặt Trời và sự tham gia của các hệ sắc tố thực vật nhằm phục vụ bản thân cũng như làm nguồn thức ăn cho hầu hết các sinh vật trên Trái đất Trong các chuỗi... Hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời để tạo năng lượng (ATP, NADH) cung cấp cho phản ứng tối Các sắc tố cảm quang như diệp lục, carotenoid, xanthophyl trên màng thylakoid có vai trò hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời Các phân tử diệp lục tập hợp thành từng cụm gọi là các phức hệ anten hấp thu ánh sáng trên tồn bộ bề mặt và chuyển đến phân tử trung tâm hoạt động (diệp lục tố a) Các điện tử cao năng từ... lien kết tio-este giàu năng lượng) và một ngun tử cacbon bị tách ra ở giai đoạn này là phân tử CO2 Giai đoạn năm: Năng lượng trong liên kết cao năng của xucxinil coenzim A được chuyển thành liên kết cao năng của GTP, nhờ tác dụng của enzim xucxinat tiokinaz, cuối cùng năng lượng chuyển từ GTP cho ADP để tổng hợp nên ATP Đây là chặng phản ứng duy nhất của chu trình xảy ra sự tích lũy năng lượng trong ATP... và chuyển thành axid phosphogluconic , chất này lại bò oxy hóa decarbocyl hóa tạo nên ribulose-5phosphate nhờ enzyme phosphogluconatdehydrogenase và NADP: Tiếp theo đó là quá trình đồng phân hóa các phân tử ribulose-5-phosphate thành ribose-5-phosphate và xilulose-5-phosphate dưới tác dụng của các enzyme phosphoribo izomerase và ribulose-5-photphatepimerase tương ứng : Sau đó dưới tác dụng của các. .. Glucose-6-phosphate 5 glucose-6-phosphate + 12NADP + 7H2O + 6CO2 + 12 (NADPH+ H+) + H3PO4 3/Ý nghóa: Qua cả hai chu trình Pentosephosphate không có phản ứng nào dẫn tới tổng hợp trực tiếp ra các phân tử ATP mà chỉ tạo ra ATP nhờ sự chuyển hóa tiếp tục của các NADPH2(NADPH+ H+) qua chuỗi oxy -hóa khử Như vậy sự oxy hóa glucose theo chu trình Pentosephosphate sẽ tạo nên toàn bộ 36 phân tử ATP Điều đó thể hiện... trong mơi trường tế bào tham gia vào Phương trình tổng qt của sự oxi hóa piruvat như sau: C3H4O3 + 3H2O + 5O → 3CO2 + 5H2O Sự tạo thành 5 phân tử H2O trong phương trình trên là kết quả của sự oxi hóa các coenzim khử nhờ hệ thống vận chuyển điện tử, đồng thời thơng qua q trình này cũng tổng hợp được một số liên kết cao năng 2.2 Tồng kết năng lượng của chu trình Krebs Giai đoạn phản ứng Izoxitrat → α –xetoglutarat... môi trường sống, vì quá trình phân giải đường cung cấp năng lượng chủ yếu cho mọi hoạt động sinh sống của cơ thể Ý nghĩa quan trọng nữa của quá trình Pentosephosphate là nó cung cấp các Pentosephosphate cần thiết cho các quá trình tổng hợp các nucleotide đđồng thời các phân tử NADPH2 tạo thành giữ vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp axid béo, các steoride và nhiều chất khác của cơ thể V CHU TRÌNH... loại 1 phân tử nước nhờ tác dụng của enzyme Enolaza và chuyển thành photphoenolpyruvate Enolase được hoạt hóa nhờ các ion Mg2+, Mn2+… Photphoenolpyruvate 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 7,5 KJ/mol 10/Tạo pyruvate: Được xúc tác bởi pyruvatekinase và là phản ứng phosphryl hóa trên cơ chất tạo ATP Sản phẩm là pyruvate ở dạng enol... enzym đồng phân hóa (izomerase), glucose – 6 – phosphate dễ dàng chuyển hóa thành fructose-6-phosphate Đây là phản ứng thuận nghòch nên sự thay đổi năng lượng tự do nhỏ: 3/Phản ứng phosphoryl hóa fructose-6-phosphate thành fructose-1,6bisphosphate: Là phản ứng một chiều ở điềi kiện sinh lý tế bào được enzyme phosphofructokinase (PFK) xúc tác Fructose-6-phosphate tiếp tục bò phosphoryl hóa ở C1 tạo dẫn . khác................................................................38 VI.SỰ CHUYỂN HÓA TƯƠNG HỖ GIỮA CÁC GLUXIT ...................40C.ATP VÀ HIỆU SUẤT TÍCH LŨY NĂNG LƯỢNG ..............................42. Phenylhydrazin..........................................................7B.TỔNG QUANG VỀ SỰ CHUYỂN HÓA TƯƠNG HỖ CỦA CÁC MONOSACCHARIDE I.Chu trình đường phân..................................................................................9