3. ÔI HÓA DO PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ
3.2.Sự oxy hóa sinh học
SVTH: Nhóm 7 Trang 30 Ôi hóa sinh hóa học lại bao gồm sự ôi hóa do enzym lipoxygenaza và sự ôi hóa xeton. Kiểu ôi hóa thứ 2 này thường đặc trưng đối với lipid có chứa axit béo no với phân tử lượng trung bình và thấp, khi có hàm ẩm đáng kể. Khi đó axit béo bị β-oxy hóa và cacboxyl hóa, kết quả là tích tụ các alkylmetylxeton có mùi khó chịu.
Khi lipid bị ôi hóa, thường bị mất họat tính vitamin. Vì khi đó các axit béo không no cao phân tử cũng như các vitamin đều bị phá hủy bởi các phẩm vật oxy hóa tích tụ trong lipid.
Các sản phẩm oxy hóa của lipid thường làm vô hoạt enzim và đặc biệt làm giảm hoạt độ của suxioxydaza, xitocromoxydaza và colinoxydaza.
Sản phẩm oxy hóa còn có khả năng phản ứng cao với protein. Hợp chất tạo thành này bền vững, không hòa tan trong nước cũng như dung môi hữu cơ và cũng không bị phân ly bởi enzim.
SVTH: Nhóm 7 Trang 31 Trong quá trình khai thác cũng như bảo quản lipid có thể bị oxy hóa dưới tác dụng của enzym lipoxydaza (qua chu trình β-oxy hóa) để tạo ra những sản phẩm khác nhau.
Lipoxydaza hay lipoxygenaza là enzym oxy hóa khử xúc tác sự oxy hóa các axit béo không no chứa 2-3 nối đôi (hoặc nhiều hơn) như axit linoleic, linolenic. Lipoxygenaza chỉ oxy hóa dạng cis - cis còn dạng cis - trans hay trans – trans thì hoàn toàn không tác dụng.
Quá trình β-oxy hóa acid béo no (bão hòa) có số carbon chẵn
Công trình nghiên cứu của F. Knoop người Đức (1904) là cơ sở đầu tiên về cơ chế của quá trình oxy hóa acid béo. Ngoài quá trình β-oxy hóa còn một số quá trình oxy hóa acid béo khác như quá trình β-oxy hóa, v.v… nhưng những quá trình này không chủ yếu. Ở gan hệ thống enzyme oxy hóa acid béo hoạt động rất mạnh. Quá trình β-oxy hóa acid béo trong ti thể gồm 4 phản ứng:
- Oxy hoá axylCoA với sự xúc tác của axyl CoA dehydrogenaza để tạo thành axyl CoA chưa bão hoà có liên kết đôi Cα và Cβ (C2 và C3 ).
- Hydrát hoá axyl CoA chưa bão hoà tạo ra beta-hydroxy-axyl-CoA, nhờ sự xúc tác của enzym Enoyl –CoA hydrataza, phân tử nước được gắn vào liên kết đôi. - β–hydroxy-axyl CoA bị oxy hoá bởi enzym β–hydroxy-axyl CoA dehydrogenaza tạo thành beta-xetoa xyl CoA.
- Phản ứng tách acetyl CoA khi có sự tham gia của 1 phân tử CoA khác và enzym β –xetoaxyl- CoA thiolaza.
Sản phẩm là axyl -CoA mới ngắn hơn 2C so với axyl- CoA ban đầu và quá trình được lặp lại từ phản ứng 1,2,3,4, cho tới khi toàn bộ mạch cacbon của axyl CoA bị phân giải hoàn toàn thành acetyl CoA.
SVTH: Nhóm 7 Trang 32 Bước 1. Quá trình
SVTH: Nhóm 7 Trang 33
Sự oxy hóa các acid béo có số carbon lẻ
Đa số các acid béo trong tự nhiên có số C chẵn. Tuy nhiên ở một số thực vật và một số động vật biển còn có acid béo có số C lẻ. Ngoài ra ở dạ cỏ của động vật nhai lại cũng luôn có sự hình thành propionic acid. Đối với acid béo có số C lẻ, các sản phẩm tạo ra trong quá trình oxy hóa là acetyl-CoA, trừ sản phẩm cuối cùng chứa 3 carbon là propionic acid. Quá trình oxy hóa propionic acid cần thêm 3 phản ứng sau:
1) Carboxyl hóa propionyl-CoA tạo ra D-methylmalonyl-CoA nhờ propionyl-CoA carboxylase xúc tác.
Bước 2. Quá trình
SVTH: Nhóm 7 Trang 34 2) Đồng phân hóa methylmalonyl-CoA nhờ enzyme methyl malonyl-CoA epimerase xúc tác tạo ra L-methyl malonyl-CoA.
3) Tái sắp xếp nhóm chức trong phân tử L-methyl malonyl-CoA nhờ enzyme methylmalonyl-CoA mutase chứa coenzyme B12 xúc tác tạo ra succinyl-CoA, chất trao đổi trung gian của chu trình Krebs.
Sơ đồ β- oxy hóa axit béo bão hòa
- Lợi ích của beta oxy hoá axit béo: tạo năng lượng và nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất mới ở các cơ quan mới hình thành.
Ví dụ: Tính năng lượng sinh ra khi beta oxy hoá axit béo có 18 cacbon
- Một vòng beta oxy hoá axit béo tạo ra 5ATP khi tách khỏi axit béo 2 cacbon và 1 acetyl-CoA.
SVTH: Nhóm 7 Trang 35 - Do đó beta oxy hoá hoàn toàn axit béo có 18C phải qua 8 vòng tạo 9 acetyl-CoA nên tổng năng lượng là: (5ATPx 8 ) +(12ATP x9)=148ATP.
- Để hoạt hoá axit béo lúc đầu cần 1 ATP do đó năng lượng giải phóng là: 148ATP- 1ATP=147ATP.
Vậy beta oxy hoá a xit béo có 18C tạo năng lượng: 147ATP. Sự hình thành và chuyển hóa thể cetone
Ở động vật, trong quá trình β-oxy hóa acid béo, acetyl-CoA được tạo ra rất nhiều. Tế bào gan chỉ sử dụng một phần nhỏ acetyl-CoA cho nhu cầu của mình cho nên phần lớn acetyl-CoA được đưa đến các mô bào khác để sử dụng. Thể ketone được hình thành ở tế bào gan là dạng chuyển vận trung gian của acetyl- CoA.
Quá trình tạo ra thể cetone có thể tóm tắt như sau: acetoacetyl-CoA hình thành từ 2 phân tử acetyl-CoA nhờ enzyme thiolase xúc tác sẽ trùng ngưng tiếp với acetyl-CoA thứ 3 nhờ enzyme β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA synthase (HMG- CoA synthase) xúc tác nhằm tạo ra β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA (HMG- CoA). Tiếp theo HMG-CoA bị phân giải thành acetyl-CoA và acetoacetate nhờ enzyme HMG-CoA lyase xúc tác. Acetoacetate sau đó dễ dàng bị khử thành β- hydroxy butyrate nhờ enzyme β-hydroxy butyrate dehydrogenase. Mặt khác acetoacetate cũng tạo ra acetone do enzyme acetoacetate decarboxylase xúc tác.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});