CHƯƠNG 1. Chức năng sinh hóa của các vitamin ? 2. Khi thủy phân β-caroten số vitamin A thu được: a. Vitamin nào sau đây có thể tan trong nước a.
Vitamin B6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê Doãn Niên (2004), Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội. Phạm Thị Thu Cúc (2001), Giáo trình sinh hóa Phần 1, ĐHCT.
63 Chương 5 GLUCID VÀ TRAO ĐỔI GLUCID MỤC ĐÍCH 1. Trình bày được định nghĩa glucid và phân loại glucid. Mô tả được bằng sơ đồ những con đường chuyển hóa chính của glucid 3. Xác lập được mối quan hệ giữa chuyển hóa của glucid, lipid và protein.
Khái niệm Là hợp chất hữu cơ được tạo nên từ các nguyên tố: C, H, O có công thức cấu tạo chung Cm(H O)n, thường m = n. Do có công thức cấu tạo như trên nên 2 saccharide thường được gọi là carbohydrate - có nghĩa là carbon ngậm nước. Tuy nhiên có những saccharide có công thức cấu tạo không ứng với công thức chung nói trên ví dụ: deoxyribose (C H O ). 5 10 4 Có những chất không phải là saccharide nhưng có công thức cấu tạo phù hợp với công thức chung ở trên ví dụ : acetic acid (CH COOH).
3 Saccharide là thành phần quan trọng trong mọi sinh vật. Ở thực vật, saccharide chiếm từ 80 - 90% trọng lượng khô, saccharide tham gia vào thành phân các mô nâng đỡ, ví dụ cellulose, hay tích trữ dưới dạng thực phẩm dự trữ với lượng lớn, ví dụ tinh bột. Ở động vật, hàm lượng saccharide thấp hơn nhiều, thường không quá 2%, ví dụ glycogen. Monosaccharide Là chất có chứa nhiều nhóm rượu và một nhóm khử (nhóm khử là nhóm carbonyl là aldehyde hay cetone).
- Nhóm khử là aldehyde ta có đường aldose và có công thức tổng quát: H ا C=O ا (CHOH)n ا CH2OH - Nhóm khử là ketone ta có đường ketose có công thức tổng quát: 64 CH2OH ا C=O ا (CHOH)n ا CH2OH Trong thiên nhiên monosaccharide có chứa từ 2 đến 7 carbon và được gọi tên theo số carbon (theo tiếng Hy Lạp) + ose Ví dụ: monosaccharide có 3C gọi là triose. Tương tự ta có tetrose, pentose, hexose, heptose. * D – glucose (đường nho): có trong hạt, quả, trái, máu người và động vật CH2OH CHO O H C OH H H H HO C H OH H H C OH OH OH H C OH H OH CH2OH D - - glucose (mach vòng) D - glucose * D – fructose (đường trái cây): có nhiều trong trái cây, mật ong CH2OH O CH2OH CH O CO 2 H HO C H OH OH H H H C OH H C OH OH H CH2OH D - - fructose (mach vòng) D - fructose * D – galactose (đường sữa): 65 CHO CH2OH H C OH O HO H C H OH H HO C H OH H H OH H C OH H OH CH2OH D - - galactose (mach vòng) D - galactose Tính chất của monosaccharide - Tính khử (phản ứng bị oxy hóa) Các monosaccharide có tính khử do có nhóm chức khử aldehyde hoặc cetone. Khi cho monosaccharide tác dụng với kim loại nặng (Cu2+, Hg2+….) trong môi trường kiềm nóng, monosaccharide sẽ khử các kim loại này.
Các phản ứng này dùng để định tính và định lượng đường. Monosaccharide sẽ khử Cu++ thành Cu+ dưới dạng oxyd đồng I (Cu2O) tủa màu đỏ gạch, monosaccharide bị oxy hóa thành acid. - Tính oxyl hóa (bị khử) Monosaccharide có thể bị khử thành các polyalcol tương ứng Glucose +H2 Sorbitol Fructose - Phản ứng tạo este: với các acid vô cơ hoặc hữu cơ ( CH3COOH, H2SO4, H3PO4. Quan trọng nhất là các este phosphat của monosaccharide.
Các este phosphat của monosaccharide là những sản phẩm trung gian quan trọng của nhiều quá trình trao đổi chất trong cơ thể sinh vật. Ví dụ: Glucose -6 phosphate (G6P), Fructose -6 phosphate, fructose – 1,6 diphosphate. - Phản ứng tạo glycoside: Là liên kết được tạo thành do nhóm –OH bán acetal của monosaccharide kết hợp với một nhóm –OH của một chất khác (R-OH), hợp chất được tạo thành có tên chung là các glycoside. 66 - Tác dụng của acid : đun sôi các pentose, hexose với acid ở nồng độ cao ( HCl 12% hoặc H2SO4 đặc) phân tử của chúng loại đi 3 phân tử H2O, tạo thành fucfurol hoặc oxymetylfucfurol.
Các sản phẩm này ngưng tụ với các hợp chất phenol như α-naphtol, timol,antron…tạo thành hợp chất màu đặc trưng. Disaccharide Sự tạo thành disaccharide là do sự kết hợp của 2 monose cùng loại hay khác loại nhờ liên kết glycoside. Liên kết glucosidic có thể được tạo thành giữa -OH glucoside của monose này với -OH glycoside của monose kia, hay giữa một nhóm - OH glycoside của monose này với -OH ( không phải -OH glycoside) của monose kia. Disaccharide chỉ có tính khử khi ít nhất một trong 2 nhóm -OH glycoside ở trạng thái tự do.
Nghĩa là disaccharide sẽ không có tính khử khi 2 nhóm -OH glycoside liên kết với nhau. Các disaccharide quan trọng * Maltose do 2 phân tử α- D-glucose liên kết với nhau ở vị trí C1 - C4 tạo thành. Công thức cấu tạo: CH2OH CH2OH O O H H H H H H OH H O OH H OH OH H OH H OH - glucose - glucose Maltose có nhóm -OH glucoside ở trạng thái tự do nên có tính khử. Maltose có nhiều trong mầm lúa và mạch nha (maltum) nên gọi nó là maltose.
* Lactose (đường sữa) do một phần tử β D-galactose liên kết với một phân tử D- α- glucose ở vị trí C1- C4. OH CH2OH H O H H H H H OH H H 67 OH O O OH H OH CH2OH H OH - galactose - glucose 68 * Saccharose do một phần tử α D-glucose liên kết với một phân tử β D-fructose ở vị trí C1-C2. Do đó nó không có tính khử, còn gọi là đường mía vì có nhiều trong mía. Dễ bị thủy phân khi đun nóng.
CH2OH O O H H H H CH2OH OH H O H OH CH OH OH 2 H OH OH H D - - glucose - fructose 5. Polysaccharide Còn gọi là glycan, tùy thành phần monose có trong polysaccharide người ta chia chúng ra làm: homopolysaccharide (chỉ chứa một lọai monosaccharide) và heteropolysaccharide (có ít nhất 2 lọai monosaccharide). Tinh bột Là polysaccharide dự trữ của thực vật, do quang hợp tạo thành. Trong củ và hạt có từ 40 đến 70% tinh bột, các thành phần khác của cây xanh có it hơn và chiếm khoảng từ 4 đến 20%.
Tinh bột không hòa tan trong nước, đun nóng thì hạt tinh bột phồng lên rất nhanh tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Tinh bột không có tính khử Tinh bột có cấu tạo gồm hai phần: amylose và amylopectin, ngoài ra còn có khoảng 2% phospho dưới dạng ester. Tỷ lệ amylopectin/amylose ở các đối tượng khác nhau là không giống nhau, tỷ lệ này ở gạo nếp là lớn hơn gạo tẻ. *Amylose Chiếm 15 đến 25% lượng tinh bột, do nhiều gốc α D- glucose liên kết với nhau thông qua C -C tạo thành mạch thẳng không phân nhánh.
Trong không gian 1 4 nó cuộn lại thành hình xoắn ốc và được giữ bền vững nhờ các liên kết hydro. Theo một số tài liệu trong amylose còn có chứa các α D- glucopyranose dạng thuyền. 69 Amylose bắt màu xanh với iodine, màu này mất đi khi đun nóng, hiện màu trở lại khi nguội. Một đặc trưng hóa lý khác cần chú ý là nó bị kết tủa bởi rượu butylic.
* Amylopectin Cấu tạo do các phân tử α D- glucose liên kết với nhau, nhưng có phân nhánh. Chổ phân nhánh là liên kết C -C glucosidic. 1 6 Tinh bột bị thủy phân (bởi acid vô cơ hoặc bởi enzyme amylase trong đường tiêu hóa) sẽ tạo thành sản phẩm trung gian là Dextrin, cuối cùng cho maltose rồi glucose. Cellulose Được cấu tạo bởi những phân tử β D-glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucoside.
Chúng là thành phần chủ yếu của vách tế bào thực vật. Đối với người thì cellulose không có giá trị dinh dưỡng vì cellulose không bị thủy phân trong ống tiêu hóa. Một số nghiên cứu cho thấy nó có vai trò trong điều hòa tiêu hoá. Động vật ăn cỏ thủy phân được cellulose nhờ enzyme cellulase.
Cellulose không tan trong nước, khi đun nóng với H 2SO 4, cellulose sẽ bị thủy phân thành các phân tử β D-glucose. 70 Cellulose có dạng hình sợi dài, nhiều sợi kết hợp song song với nhau thành chùm nhờ các liên kết hydro, mỗi chùm (micelle) chứa khỏang 60 phân tử cellulose. Giữa các chùm có những khoảng trống, khi hoá gỗ khoảng trống này chứa đầy lignin và ta xem lớp lignin này như là một lớp cement. Lignin là chất trùng hợp của coniferylic alcohol Các gốc -OH của cellulose có thể tạo ester với acid ví dụ: tạo nitro cellulose với HNO , tạo acetyl cellulose với CH COOH.
Glycogen Là polysaccharide dự trử ở động vật được tìm thấy trong gan và cơ, hiện nay còn tìm thấy trong một số thực vật như ngô, nấm. Có cấu tạo giống amylopectin nhưng phân nhánh nhiều hơn, bị thuỷ phân bởi phosphorylase ( có coenzyme là pyrydoxal phosphate), để cắt liên kết 1-6 cần enzyme khử mạch nhánh. Sản phẩm cuối cùng là các phân tử glucose-1-P. Tổng hợp glucid 5.
Pha sáng trong quang hợp Trong thế giới sinh vật thì quang hợp là một quá trình cơ bản. Thông qua quang hợp mà năng lượng của ánh sáng mặt trời chiếu xuống được biến thành năng lượng hoá học. Hầu hết sinh vật của hành tinh chúng ta sống trực tiếp hoặc gián tiếp nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời. Như vậy năng lượng được tích luỹ là ở dạng năng lượng hoá học.
Phản ứng tổng quát của quá trình quang hợp thường được biểu diễn bằng phương trình sau, mặc dù nó thể hiện không hoàn toàn đầy đủ. 6CO2 + 6H2O + Năng lượng C6 H12O6 + 6O2 Chính xác là ở quá trình quang hợp nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời mà đường được tạo thành và quang hợp ở thực vật đã gắn liền với việc giải phóng oxy. Quá trình quang hợp được chia làm hai giai đoạn: - Phản ứng sáng - Sự đồng hoá CO2 Giai đoạn thứ nhất là quá trình chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học. 71 Giai đoạn thứ hai là tạo ra dạng năng lượng hoá học bền vững và dễ dự trữ hơn.1: Cấu trúc của diệp lục a và của farnesol.
Farnesol là gốc kị nước của một sơ tế bào vi khuẩn Ánh sáng cần cho quá trình quang hợp được tiếp nhận bởi hai nhóm sắc tố: chlorophyll và carotenoid. Ở một số sinh vật bậc thấp hơn còn có phycobillin.