chương vi glucid và sự chuyển hóa glucid

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 141
CHƯƠNG VI
GLUCID VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HOÁ GLUCID
1. Khái niệm và vai trò về glucid
Glucid là những hợp chất hydratcacbon có chứa nhóm aldehyt hoặc ceton ở các
monosacarid hoặc tạo thành những chất như vậy khi bị thuỷ phân. Là những chất đường bột,
chất xơ, là nguồn dinh dưỡng quan trọng hàng ngày của mọi cơ thể sinh vật. Trong thực vật
glucid chiếm 80-90% vật chất khô, chúng được tạo ra do quá trình quang hợp, cơ thểđộng vật
không có khả năng này mà phải thu nhận trực tiếp glucid từ
thực vật. Glucid chỉ chiếm 2% vật
chất khô của động vật, nhưng nó đóng vai trò quan trọng
Vai trò: có hai vai trò chủ yếu của glucid đối với động vật là:
Vai trò về năng lượng: 1 g glucid khi oxy hoá hoàn toàn cho 4,1 kcalo. Đối với người
và gia súc nói chung glucid cung cấp 60-70% nhu cầu về năng lượng cho cơ thể, đối với loài
nhai lại như trâu bò dê cừu thì hầu hết nhu cầu về năng lượng là từ glucid. Glucid là chất dự
trữ
năng lượng đầu tiên (trước protein và lipid), là sản phẩm đầu tiên của quá trình quang hợp,
là nguồn năng lượng trực tiếp dễ dàng khai thác và ít gây biến cố nguy hại cho cơ thể.
Vai trò về tạo hình:
Từ glucose có thể chuyển hoá thành acid glucoronic là chất khửđộc số một của cơ thể
Từ glucose có thể amin hoá thành glucozamin hoặc tiếp tục được acetyl hoá thành
acetyl glucozamin, đây là 2 chất quan trong trong cấu trúc màng, nó tạo ra yếu tố chỉđịnh tính
kháng nguyên của màng (ví dụ màng của hồng cầu).
Hình 6.1. Sự chuyển hoá của Glucose thành các hợp chất cấu tạo
Acid hyalucoronic là chất "xi măng" có tác dụng gắn các tế bào với nhau, khi chất này
bị phân huỷ thì mô bào bị tan rã, enzyme phân huỷ chúng là hyalucoronidase (enzyme này có
tính đặc hiệu theo loài).
Heparin là chất chống đông máu.
Các đường ribose và desoxiribose là thành phần cấu tạo của acid nucleic.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 142
2. Phân loại
Glucid được phân loại thành hai nhóm lớn: Monosaccharide (ose, đường đơn) và loại
ozid (loại đa đường)
2.1. Monosaccharide (ose, đường đơn) là đơn vị cấu tạo của glucid không bị thuỷ phân
thành chất đơn giản hơn. Tuỳ theo số carbon trong liên kết hydrocarbon mà người ta phân
thành các nhóm:
2.1.1. Triose: (C
3
H
6
O
3
). Đại diện là glyxerose (glyxeraldehydeyt)
2.1.2. Tetrose: (C
4
H
8
O
4
). Đại diện là erytrose, treose
O
C
C
CH
2
OH
OHH
H
O

C
C
C
OHH
H
D.Glyxerose
CH
2
OH
OH
H
O
C
C
C
HHO
H
CH
2
OH
OH
H
D.erytrose D.treose
2.1.3. Pentose: (C
5
H
10
O
5
). Đại diện là ribose, desoxyribose, arabinose, xylose

O
C
C
C
HH
H
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
O
C
C
C
OHH
H
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
O
C

C
C
HHO
H
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
O
C
C
C
OHH
H
C
H
HO
CH
2
OH
OH
H
D.ribose
D.desoxi
r
ibose

D.arabinose
D.xylose
2.1.4. Hexose ((C
6
H
12
O
6
). Đại diện là glucose, galactose, alose, manose
O
C
C
C
OHH
H
C
H
HO
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
O
C
C
C

OHH
H
C
OH
H
C
H
HO
CH
2
OH
H
HO
O
C
C
C
OHH
H
C
OH
H
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H

O
C
C
C
HHO
H
C
H
HO
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
O
C
C
C
OHH
H
C
H
HO
C
H
HO
CH

2
OH
OH
H
D.alose D.glucose
D.manose
D.galactose

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 143
Ngoài những chất monose có nhóm aldehydeyt kể trên còn có loại monose chứa nhóm
ceton như ribulose, fructose
CH
2
OH
C
C
O
C
H
HO
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
D.fructose
CH

2
OH
C
C
O
C
OH
H
CH
2
OH
OH
H
D.ribose
2.2. Loại ozid (loại đa đường): là những glucid phức tạp do nhiều đường đơn ghép lại. Loại này
gồm hai nhóm lớn là holozid và heterozid.
2.2.1. Holozid: là loại đa đường khi thuỷ phân cho ra đường đơn, nên còn gọi là glucid
đơn thuần. Nhóm này gồm có:
Oligosaccarid (Oliose): có cấu trúc đơn giản gồm từ hai đến ba đường đơn nên còn gọi
là disaccarid, trisaccarid.
Polysaccarid (polyose): có cấu trúc phức tạp gồm nhiều đường đơn tạo thành. Những
đại diện chính là tinh bột, Glycogen, Cellulose, Hemicellulose
2.2.2. Heterozid: là loại đa đường không thuần nhất, có cấu tạo phân tử và thành phần
phức tạp. Ngoài các đường đơn còn có các dẫn xuất củ
a đường đơn như Hexozamin,
Hexosunfat Đại diện như mucopolysaccarid, chất điển hình như acid hyaluronic. Loại này
có trong dịch bao khớp, trong thuỷ tinh thể của mắt và trong nhiều mô bào khác. Khối lượng
phân tử khoảng 200-500 ngàn Dal, hoà tan trong dung dịch rất nhớt. Nhờ tính này nên acid
hyaluronic được ví như chất “xi măng” gắn các tế bào trong mô. Đem thuỷ phân chất này
người ta được acetyl – glucozamin và acid glucoronic. Công thức cấu tạo như sau:

COOH
O
CH
2
OH
NH CO CH
3
O
O
O
3. Tiêu hoá, hấp thu và dự trữ glucid ởđộng vật.
3.1. Tiêu hoá, hấp thu tinh bột
Tinh bột là chất dự trữ glucid của thực vật, có nhiều trong các hạt ngũ cốc, các loại củ
như khoai sắn , nó là nguồn năng lượng chính của động vật. Thành phần của tinh bột gồm:
Amylose chiếm 20% khối lượng tinh bột và Amylopectin chiếm 80% khối lượng tinh bột.
Chúng đều được cấu tạo từ các α-D - glucose. Ở Amylose các phân tử glucose liên k
ết với
nhau bằng liên kết α-D - glucoside 1-4. Ở Amylopectin ngoài liên kết α-D - glucoside 1-4,
các phân tửđường còn liên kết với nhau bằng liên kết α-D - glucoside 1-6, khoảng cách giữa

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 144
các liên kết glucoside 1-6 là từ 20 đến 25 phân tử glucose. Các phân tử glucose trong
Amylose ở dạng thuyền nó tạo cho Amylose có dạng xoắn lò xo và tạo thành phức màu xanh
với iod nên iod là thuốc thử của tinh bột.
Quá trình tiêu hoá tinh bột là quá trình thuỷ phân bởi enzyme glucozydase1-4
(Amylase) và glucozydase 1-6. Có 4 loại glucozydase:
α- Amylase: do tuyến nước bọt và tuyến tuỵ tiết ra có tác dụng cắt liên kết glucoside 1-
4. dưới tác dụng của enzyme này tinh bột bị phân giải thành maltose và các dạng dextrin.
β- Amylase: có ở thực vật, trong các hạt ngũ cốc lúc nảy mầm, dưới tác dụng của
enzyme này tinh bột bị phân giải thành maltose.

γ- Amylase: có chủ yếu ở gan và ở vi sinh vật, có tác dụng cắt liên kết glucoside 1-4, cắt
từng phân tử m
ột, sản phẩm của nó là glucose.
Glucozydase 1-6: có hoạt lực yếu ở nước bọt, mạnh ở tuyến tuỵ, nó cắt liên kết
glucoside 1-6.
Ở miệng: Tinh bột bị tác dụng cơ học do bị nhai, nhào trộn, trương nở. Quá trình này
làm tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme với cơ chất, ngoài ra tinh bột bị α- Amylase do tuyến
nước bọt tiết ra tác dụng, enzyme này cần có ion Ca
++
tham gia và được hoạt hoá bởi ion Cl
-
,
nó hoạt động trong môi trường gần trung tính pH = 6,7 - 7,2. Dưới tác dụng của α- Amylase
tinh bột bị thuỷ phân thành đường maltose, và các dạng dextrin. Trong nước bọt còn có
enzyme maltase thuỷ phân maltose thành glucose.
Ở dạ dày: không có enzyme tiêu hoá tinh bột, sự tiêu hoá tinh bột bịđình trệ vì môi
trường acid ởđây do dịch vị làm tê liệt Amylase của nước bọt đưa xuống. Song với loài dạ
dày lớn và ăn nhiều một lúc như lợn thì phần tinh bột ở giữa khối thức ă
n vẫn bị tiêu hoá do
HCl chưa thấm vào.
Ở ruột non: đây là nơi tiêu hoá kết thúc tinh bột. Ngoài Amylase, glucozydase 1-6,
tuyến tuỵ còn tiết ra enzyme maltase, saccarase, lactase. Enzyme maltase thuỷ phân đường
maltose, saccarase thuỷ phân đường saccarose, lactase thuỷ phân đường lactose. Dưới tác
dụng của các enzyme kể trên tinh bột và các loại đa đường khác biến thành các đường đơn
glucose, fructose, galactose.
Maltose +H
2
O > 2D-glucose
Maltase
Lactose +H

2
O > D-galactose +D-glucose
Lactase
Sacarose +H
2
O > D-fructose +D-glucose
Sacarase

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 145
Trehalose +H
2
O > 2D-glucose
Trehalase
Từ các đường đơn đó, chúng được hấp thu qua tế bào vách ruột vào máu. Quá trình hấp
thu đường diễn ra theo 2 cách:
Hấp thu thụđộng (theo sự chênh lệch về nồng độ), quá trình này không tốn năng lượng.
Hấp thu chủđộng (ngược gradien nồng độ) quá trình này tiêu tốn năng lượng của ATP.
Tuy nhiên cả 2 cách đều cần có vật mang, vật mang thường là protein.
Quá trình hấp thu chủđộng thường gắn liền với hệ thống bơm Na và K.
Khi các đường
đơn vào tế bào vách ruột, tại đây chúng được đồng nhất hoá thành
glucose, nhờ enzyme isomerase. Glucose qua tế bào vách ruột vào mao mạch và hệ tĩnh mạch,
qua tĩnh mạch cửa về gan, ởđó tuỳ theo yêu cầu mà glucose sẽ biến thành fructose,
galactose Ở gan glucose từ thức ăn vào được sử lý theo 2 hướng:
Phần lớn theo hướng chuyển hoá thành lipid, một phần chuyển hoá thành glycogen để
dự trữ
Sử dụng vào các nhu cầu như năng lượng, tạo thành các hợ
p chất cấu tạo Quá trình sử
dụng, glucose có thể vào máu để chở tới các mô bào.
3.2. Sinh tổng hợp glycogen

Cấu tạo của glycogen: Glycogen là chất dự trữ glucid của động vật, có thể coi
glycogen như là "tinh bột" của động vật, vì nó cũng gồm 2 liên kết α -D 1-4 và α-D 1-6
glucoside, nhưng nó khác tinh bột ở chỗ là sự rẽ nhánh rậm rạp hơn, cứ cách 8-10 phân tử
glucase có một liên kết nhánh α-D 1-6. Glycogen có nhiều ở gan ( chiếm 5-7% kh
ối lượng
của gan) ở cơ nó chiếm 2% khối lượng của cơ, do khối lượng cơ là lớn nên glycogen có ở cơ
là chính. Hàm lượng này có thể biến động phụ thuộc vào dinh dưỡng và trạng thái sinh lý
(đói, no, lao động, ngủ, thức )
Ở gan, cơ và nhiều mô bào khác có hệ thống enzyme chuyển hoá glucose thành
glycogen. Trong tế bào hệ thống enzyme đó phân bốở tế bào chất và quá trình sinh tổng hợp
glycogen diễn ra ở tế bào chất. Dưới tác dụ
ng của các enzyme hexokinase, mutase và
transglucozydase một loạt các phản ứng diễn ra như sau:
1/ Hoạt hoá glucose do tác dụng của gluco-kinase
2/ Đồng phân hoá dưới tác dụng của enzyme mutase

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 146
O
CH
2
-O-P
O
CH
2
-OH
O-P
Gluco 6-P
Mutase
Gluco-1-P
3/ Hoạt hoá Glucose với UTP

O
HOH
HH
HH
H
2
C
O
PO
O-
O
P
O-
O
P-O
O-
O
PO
O-
O
P-O
O-
O
P-O
O-
O
O
CH
2
-OH

O-P
O
NH
ON
UTP
Gluco-1-P
+

4/ Tạo Amylose: Dưới tác dụng của enzyme glycogensyntetase (hay trans glucozydase
1-4) n phân tử UDP- glucose liên kết với nhau theo liên kết 1-4 glucoside tạo thành chuỗi
amylose.
5/ Tạo Glycogen: Dưới tác dụng của enzyme transglucozydase 1-6, chuỗi Amylose cứ
cách 8-10 phân tử glucose sẽ có liên kết 1-4 chuyển thành liên kết 1-6. Kết quả tạo thành phân
tử glycogen có nhánh rẽ rậm rạp, các phân tử này tích tụ lại trong tế bào thành hạt.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 147
Enzyme trans glucozydase 1- 4 tồn tại ở 2 trạng thái:
Dạng I: Independant (độc lập, tự chủ) ở trạng thái này có hoạt lực.
Dạng D: Dependant (phụ thuộc) không có hoạt lực. Hai dạng này có thể chuyển hoá cho
nhau, từ dạng I nếu được phosphoryl hoá thì sẽ chuyển thành dạng D và ngược lại. Điều khiến
quá trình này là hormone Insuline của tuyến tuỵ. Hormone này có vai trò chuyển hoá enzyme
này từ dạng D sang dạng I làm tăng cường quá trình tổng hợp glycogen từđó làm giảm hàm
lượng
đường trong máu.
+ ATP
Dạng I < ===== > Dạng D
- ATP
3.3. Sự phân giải glycogen
Khi nhu cầu về năng lượng của cơ thể tăng lên, lượng glucose sẽ bị huy động và hàm
lượng của nó ở trong máu bị hạ xuống, lúc đó gan sẽ giải phóng glucose từ glycogen để đưa

vào máu, giữ cho hàm lượng glucose trong máu được ổn định. Quá trình phân giải glycogen ở
cơ cũng xảy ra nhưng nó chỉ chuyển hoá đến dạng glucose 6-P rồi đưa vào quá trình sử dụng
chứ không thành glucose tự do để đưa vào máu.
Glycogen ở gan được phân giải theo 2 cách:
Cách 1: Phân giải theo con đường thuỷ phân bởi tác dụng của enzyme γ- Amylase với
sự tham gia của nước, cách phân giải này không đáng kể.
Cách 2: Phân giải theo con đường phosphoryl hoá (phosphorolysis: phospho phân),
cách phân giải này là chủ yếu.
Quá trình này được thực hiện bởi một hệ thống enzyme mà chủ yếu là enzyme
phosphorylase "a". Dưới tác dụng của enzyme này quá trình phân giải diễn ra như sau:
phosphorylase "a" mutase phosphatease
Gly + H
3
PO
4
> Gl 1-P > Gl 6-P > Gl + H
3
PO
4

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 148
Glucose được tách khỏi các nhánh của glycogen qua hoạt động của 2 enzyme: glycogen
phosphorylase và phosphoglucomutase. Glycogen phosphorylase xúc tác phản ứng cắt liên
kết ion
α
-1-4 glucoside. 2 gốc glucose trong glycogen dưới sự tấn công bởi phosphate vô cơ,
tách gốc glucose cuối cùng tạo thành
α
-D- glucose 1- phosphate (hình 6.2). Phản ứng
phospho phân này xảy ra sự huy động bên trong tế bào của glycogen dự trữ, khác với sự thuỷ

phân liên kết glucoside bởi amylase khi thoái hóa glycogen. Trong phospho phân, một số
năng lượng của liên kết glucoside được giữ trong sự hình thành este phosphate, glucose 1-
phosphate.
Pyridoxal phosphate là yếu tố cần thiết trong phản ứng
glycogen phosphorylase; nhóm phosphate của nó hoạt động
như là sự xúc tác acid chung, làm tăng sự tấn công bởi Pi trên
liên kết glucoside. Hoàn toàn khác vai trò của yếu tố pyridoxal
phosphate trong trao đổi acid amin.
Glycogen phosphorylase tấn công lặp lại trên các
đầu
không khử của các nhánh glycogen đến điểm còn 4 gốc
glucose của điểm nhánh (α1-6). Ởđây sẽ ngừng hoạt động của
glycogen phosphorylase. Sự thoái hóa tiếp tục có thể xảy ra.
Glycogen bị bẻ gãy gần các điểm nhánh (
α
-1- 6) sau khi loại các gốc glucose đầu
không khử bởi glycogen phosphorylase (hình 6.2). Các gốc glucose gần nhánh được loại bỏ
tiếp bước hai nhờ hoạt động của enzyme “loại nhánh”. Đầu tiên hoạt tính transferase của
enzyme thay đổi vị trí cản trở của 3 gốc glucose kể từ nhánh gần đầu không khử, chúng được
tấn công lại trong liên kết (α1- 4). Sau đó gốc glucose đơn lẻđược loại ra bởi hoạt động
enzyme (α1-6) glucosidase. Chỉ sau khi hoạt động c
ủa enzyme “loại nhánh” oligo (
α
1-6) đến
Hình 6.2: Loại gốc glucose đầu cuối không khử của chuỗi glycogen bởi hoạt động
của glycogen phosphorylase. Quá trình này được lập đi lặp lại, kết quả là loại gốc
g
lucose cho
đ
ến khi còn 4

g
ốc
g
lucose tính từđiểm nhánh ( hình 6.3).

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 149
(
α
1-4) glucotransferase, nó xúc tác cho 2 phản ứng để loại nhánh glucose-1-phosphate, sản
phẩm cuối của phản ứng glycogen phosphorylase sẽđược biến đổi thành glucose-6-
phosphate bởi phosphoglucomutase, đây là phản ứng thuận nghịch.
Glucose-1-phosphate glucose –6-phosphate
Phosphoglucomutase đòi hỏi yếu tố glucose –1,6-diphosphate, vai trò của nó tương tự
như 2,3-diphosphoglycerate trong phản ứng xúc tác bởi phosphoglycerate mutase (hình 6.2).
Phosphoglucomutase giống phosphoglycerate mutase, chu trình giữa dạng phosphoryl hóa và
không phosphoryl hóa. Tuy nhiên trong phopshoglucomutase nhóm hydroxyl của gốc Ser
trong trung tâm hoạt động thực hiện phosphoryl hóa trong vùng xúc tác.
Enzyme phosphorylase tồn tại ở 2 trạng thái:
Trạng thái hoạt hoá (phosphorylase "a")
ở trạng thái này nó tồn tại ở cấu trúc bậc 4 gồm
4 tiểu phần (tetrame).
Trạng thái ức chế (phosphorylase "b") ở trạng thái này nó tồn tại ở cấu trúc 2 tiểu phần
(dime). Hai trạng thái này có thể chuyển hoá cho nhau, từ dạng "b" nếu được phosphoryl hoá
thì sẽ chuyển thành dạng "a" và ngược lại.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 150
Hình 6.3: Glycogen bị bẻ gãy gần các điểm nhánh
α
-1- 6

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 151


Protein kinase lại chịu sự tác dụng của 3
/
,5
/
- AMP vòng dưới sựđiều tiết của Adrenalin
và glucagon.
3.4. Sự tiêu hoá và hấp thu chất xơ
Chất xơ bao gồm nhiều nhóm, trong đó chủ yếu là cellulose và hemicellulose, ngoài ra
còn có lignin (vỏ bọc tế bào). Tỷ lệ các loại này khác nhau ở các loại rau cỏ và tuổi của
chúng. Loại cỏ non hemi cellulose chiếm 30-40%, cellulose chiếm 60-70%. Khi cỏ già
cellulose chiếm 90% còn hemi cellulose chỉ chiếm 5-10%.
Về cấu tạo: cellulose có cấu tạo từ β-glucose, các phân tử β- glucose liên kết với nhau
bằng liên kế
t β- glucosid 1-4. Các phân tử β-glucose trong cellulose ở dạng ghế làm cho
cellulose có cấu trúc hình sợi.
O
CH
2
OH
O
O
CH
2
HO
O
CH
2

O
n
Hemicellulose là ch
ất được cấu tạo từ các đường đơn không phải glucose như: pentose,
hexose lo
ại manose, galactose, fructose,
CHO
C
C
C
C
CH
2
-OH
HOH
OH
H
OHH
OH
H
CHO
C
C
C
C
CH
2
-OH
OHH
OH

OH
OHH
OH
H
CH
2
-OH
C
C
C
C
CH
2
-OH
O
OH
H
OHH
OH
H
Galactose
Fructose
Manose

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 152
Lignin: là hợp chất phức tạp, thành phần chủ yếu là các acid xuất phát từđường, nó
không tiêu hoá
được.
Ch
ất xơ, bản thân động vật không thể tiêu hoá được vì chúng không tiết ra enzyme tiêu

hoá ch
ất xơ (enzyme cellulase). Nhưng trong quá trình tiến hoá của sinh vật, phần lớn động
v
ật ăn cỏ như trâu, bò, dê, cừu, thỏ, ngỗng đã hình thành một khả năng thích nghi, đó là sự
cộng sinh giữa chúng với vi sinh vật (VSV), chỉ có VSV mới có enzyme tiêu hoá chất xơ
(enzyme cellulase). Sự cộng sinh này được tiến hành ởống tiêu hoá mà điển hình là dạ cỏ loài
nhai l
ại, manh tràng ở ngựa, thỏ, ngỗng
Sự tiêu hoá chất xơở dạ cỏ
Trong quá trình tiến hoá, dạ cỏ không chỉ là nơi chứa thức ăn, mà dạ cỏ còn tham gia rất
tích c
ực vào quá trình tiêu hoá, có thể coi dạ cỏ là một túi lên men chất xơ. Quá trình đó theo
s
ơđồ sau:
Cellulase (VSV) Isomelase(VSV) lên men (VSV)
Cellulose >
β-glucose <=========> α-glucose > các acid béo bay hơi
Các acid béo bay h
ơi là sản phẩm của quá trình lên men, đây là nguồn năng lượng chính
cho loài nhai l
ại (chiếm 60-80% nhu cầu về năng lượng của loài nhai lại). Quá trình tiêu hoá
này
được thực hiện bởi hệ VSV trong dạ cỏ.
Hệ VSV trong dạ cỏ
Về số lượng là rất lớn: nhóm vi khuẩn (Bacteria) có tới 10
9
con/gam chất chứa dạ cỏ,
nhóm nguyên sinh
động vật (Protozoa) có tới 10
5

- 10
6
con/gam chất chứa dạ cỏ.
V
ề chủng loại chia làm 3 lớp lớn:
Vi khu
ẩn (Bacteria) bao gồm: Trực khuẩn (Bacteria bacillus); Cầu khuẩn (Coccus);
Xo
ắn khuẩn( Spirochera). Vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong hệ VSV dạ cỏ, phần lớn
chúng là các VSV k
ị khí, là nhóm đóng vai trò chính trong tiêu hoá ở dạ cỏ, chúng có tác
d
ụng phân giải cellulose thành các acid béo bay hơi.
Nhóm nguyên sinh
động vật (Protozoa): nhóm này cũng có hàng trăm chủng loại khác
nhau, có tác d
ụng phân giải cellulose và đường bột thành các dạng đường dễ tiêu, tích luỹ
Hình 6.4. Cấu tạo của thảo phúc trùng (protozoa)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 153
trong tế bào (hình 6.4). Nhược điểm của nhóm này là chúng không có khả năng sử dụng NH
3
như vi khuẩn, nguồn nitơđáp ứng nhu cầu của chúng chủ yếu là từ thức ăn và vi khuẩn nên
chúng nu
ốt rất nhiều vi khuẩn, có nhiều quan điểm cho rằng nếu ức chế nhóm này sẽ làm tăng
quá trình lên men xellolose do vi khu
ẩn không bị diệt.
N
ấm (Fungi): bao gồm nấm men và nấm mốc. Người ta cho rằng nấm có vai trò xâm
nh

ập và tiêu hoá thành phần cấu trúc tế bào thực vật, làm giảm độ bền chặt của cấu trúc này
góp ph
ần làm tăng sự phá vỡ của các mảnh thức ăn khi được nhai lại, từđó tạo điều kiện cho
vi khu
ẩn bám vào để phân giải cellulose. Một số nấm men có thể lên men đường glucose,
chuy
ển hoá chúng thành CO
2
và H
2
O và tổng hợp thành nhiều loại vitamin nhóm B.
D
ưới tác dụng của hệ VSV dạ cỏ, chất xơ bị phân giải thành α- glucose. α- glucose đi
theo 2 h
ướng:
Tích lu
ỹ thành glycogen trong protozoa, đây là con đường phụ.
Lên men là con
đường chủ yếu. Lên men là quá trình phân giải glucose một cách phức
t
ạp diễn ra trong điều kiện yếm khí. Quá trình này diễn ra trong tế bào VSV. Trong quá trình
này phân t
ửđường glucose biến thành các acid béo bay hơi. Đối với bản thân tế bào VSV đây
là cách khai thác n
ăng lượng để sống, quá trình lên men là quá trình tạo ATP cho VSV, còn
các acid béo bay h
ơi là sản phẩm thải loại của VSV sau khi đã dùng glucose. Những acid béo
này là nh
ững chất dinh dưỡng hết sức quyết định đối với động vật nhai lại sau khi được hấp
thu vào máu.

T
ỷ lệ về hàm lượng các acid béo bay hơi phụ thuộc vào hoạt động của VSV, mà sự hoạt
động này lại phụ thuộc vào nguồn thức ăn và pH của dạ cỏ. Trong điều kiện tối ưu: pH dạ cỏ
bằng 6-7 thì những chủng VSV lên men acid axetic là chủ yếu, hàm lượng acid này là 60%,
r
ồi đến acid propionic: 20%, acid butylic: 10%, acid valeic: 5% và acid lactic là rất ít.
Y
ếu tố làm cho pH của dạ cỏổn định là nhờ các muối bicacbonat của nước bọt của loài
nhai l
ại (nưóc bọt loài nhai lại có hàm lượng bicacbonat rất cao, lượng nước bọt tiết ra lại
nhi
ều (100lit/ngày đêm). Các bicabonat vào dạ cỏ làm trung hoà acid béo tạo ra trong quá
trình lên men:
NaHCO
3
+ H
+
> Na
+
+ H
2
CO
3
> H
2
O + CO
2
Như vậy lượng CO
2
sinh ra khá nhiều, vì lý do nào đó mà không ợđược CO

2
ra kịp thì
s
ẽ sinh ra chứng chướng hơi dạ cỏ.
D
ạ cỏ hay những xoang tiêu hoá như vậy là nơi lý tưởng cho hệ VSV hoạt động vì ởđó
có các
điều kiện tối ưu đó là:
Nhi
ệt độ: 38-39
o
C
Y
ếm khí.
Độ ẩm: 45-65% (độ ẩm này do nước uống và nước bọt ).
pH thích h
ợp: 6,5-7,5. pH này có thể thay đổi do nhiều yếu tố nhất là do thức ăn: nếu ăn
th
ức ăn dễ tiêu thì quá trình lên men mạnh, lượng acid béo tăng lên pH sẽ giảm, ăn thức ăn ủ
chua pH cũng giảm, thức ăn nhiều protein pH sẽ tăng Khi pH thay đổi do thức ăn thì tỷ lệ
các acid béo bay hơi sẽ thay đổi và kéo theo sự thay đổi pH càng mạnh. Nếu acid lactic tăng
lên s
ẽ sinh ra ỉa chảy, acid butyric tăng sẽ sinh ra thể ceton huyết

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 154
Các acid béo được hình thành ở dạ cỏ, chúng thấm qua vách dạ cỏ vào máu và được sử
dụng trực tiếp vào quá trình dinh dưỡng của loài nhai lại như cung cấp năng lượng, tổng hợp
các acid amin, t
ổng hợp lipid sữa và một phần trở thành glucose ở gan.
4. Sự chuyển hoá trung gian của glucose

4.1. Khái quát về sự chuyển hoá trung gian của glucose
Glucose được máu chở tới các mô bào và được đưa vào tế bào nhờ hệ thống vận chuyển
tích c
ực. Ở tế bào chất glucose được phân giải để dùng vào các nhu cầu của tế bào mà trước
h
ết là nhu cầu về năng lượng. Trong cơ thể nơi sử dụng glucose nhiều nhất là cơ bắp.
Xét v
ề mặt chuyển hoá glucose ở cơ thể sinh vật có hai kiểu: Phân giải yếm khí và phân
gi
ải hiếu khí. Hai cách phân giải này đặc biệt chặt chẽở VSV. VSV phân giải yếm khí khi có
O
2
thì không sống được, nếu là hiếu khí thì thiếu O
2
cũng không sống được. Giữa hai giới đó
có m
ột giới trung gian dùng được cả hai cách phân giải trên đó là mô bào động vật.
Ở VSV sự phân giải yếm khí glucose gọi là sự lên men, còn ở mô bào động vật gọi là sự
đườ
ng phân. Hai quá trình đó giống nhau ở chỗ là đều phân giải glucose trong điều kiện yếm
khí và
đều khai thác năng lượng tạo ATP cho tế bào, nó khác nhau ở chỗ là sự lên men diễn ra
trong t
ế bào VSV, sản phẩm cuối cùng là những sản phẩm lên men như rượu ethylic (lên men
r
ượu), acid axetic (lên men dấm), acid lactic (lên men sữa chua) còn quá trình đường phân
ch
ỉ cho ra một sản phẩm duy nhất là acid lactic:
C
6

H
12
O
6
> 2 C
3
H
6
O
3
+ Q
4.2. Cách phân giải yếm khí glucose ở mô bào động vật - Quá trình đường phân
(glycolysis)
Trong quá trình đường phân (glycolysis - tiếng Hylạp glykys nghĩa là “ngọt” và lysis
ngh
ĩa là phân tách) phân tử glucose được phân giải trong các phản ứng xúc tác bởi enzyme
thành 2 phân t
ử pyruvate rồi chuyển thành 2 phân tử acid lactic kèm theo năng lượng được
gi
ải phóng ở dạng ATP. Cho đến nay qúa trình đường phân đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.
S
ự phát hiện đầu tiên của Eduard Buchner (năm 1897) về sự lên men nhờ dịch chiết của
t
ế bào nấm men, các nghiên cứu chi tiết bởi Fridz Lipmann và Herman Kalekar (năm 1941)
v
ề vai trò trao đổi chất của các hợp chất cao năng như ATP trong quá trình trao đổi. Các phản
ứng của quá trình lên men và đường phân trong dịch chiết của nấm men và cơ là trung tâm
nghiên c
ứu hóa sinh và các enzyme tham gia xúc tác các quá trình này cũng đã nghiên cứu kỹ lưỡng.
Trong c

ơ thểđộng vật có điều kiện yếm khí để xảy ra quá trình đường phân, đó là
nh
ững mô bào mạch máu bị chèn ép, máu không lưu thông tới, nhất là những lúc lao động,
điều kiện yếm khí càng tăng và quá trình đường phân diễn ra càng mạnh.
4.2.1. Quá trình đường phân gồm 2 pha.
Bẻ gãy glucose 6 carbon thành 2 phân tử pyruvate 3 carbon xảy ra trong 10 bước, 5
b
ước đầu được gọi là pha chuẩn bị (hình 6.5a). Trong các phản ứng này, glucose đầu tiên bị
phosphoryl hoá ở nhóm Hydroxyl C-6 (bước). D-glucose-6-phosphate sau đó tạo thành D-
fructose-6-phosphate (b
ước ), tiếp tục bị phosphoryl hóa, lần này là ở C-1, tạo thành

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 155
fructose-1,6-diphosphate (bước). Đối với cả 2 lần phosphoryl hóa, ATP là chất cho
phosphate.
Fructose-1,6-diphosphate ti
ếp tục tạo thành 2 phân tử 3 carbon, dihydroxyacetone
phosphate và glyceraldehyde-3-phosphate (b
ước). Dihydroxylacetone phosphate được đồng
phân hóa thành phân t
ử glyceraldehyde – 3- phosphate thứ 2 (bước), đây là bước cuối cùng
trong pha
đầu tiên của quá trình đường phân. Như vậy pha này đã sử dụng 2 phân tử ATP để
hoạt hóa phân tử glucose và cắt thành 2 phân tử 3 carbon.
Hình 6.5.
Hai pha của quy trình đường phân

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 156
Năng lượng trả lại trong pha hoàn trả của quá trình đường phân (hình 6.5): Mỗi phân tử
glyceraldehyde- 3- phosphate bị oxy hóa và bị phosphoryl hóa bởi phosphate vô cơ (không

b
ởi ATP) tạo thành 1,3-diphosphoglycerate (bước). Năng lượng được giải phóng cũng như
2 phân tử 1,3- diphosphoglycerate hình thành 2 phân tử pyruvate (bước và bước đến ).
N
ăng lượng này được thực hiện bởi cặp phosphoryl hóa của 4 phân tử ADP thành ATP, trừđi
2 phân t
ử ATP được sử dụng trong pha chuẩn bị. Năng lượng của pha hoàn trả tạo thành 2
phân t
ử NADH
2
trên một phân tử glucose.
Trong các ph
ản ứng liên tục của quá trình đường phân, ba loại biến đổi hóa học đáng
l
ưu ý đặc biệt: (1) sự thoái hóa của bộ khung carbon của glucose thành pyruvate, (2) sự
phosphoryl hóa của ADP thành ATP bởi hợp chất phosphate năng lượng cao tạo trong quá
trình
đường phân, và (3) sự chuyển các nguyên tử hydro hoặc các điện tửđến NAD
+
tạo
thành NADH
2
. Sự phân giải sản phẩm pyruvate phụ thuộc vào loại tế bào và các trường hợp
trao
đổi chất.
Phân gi
ải pyruvate: Có 3 hướng trao đổi của pyruvate được tạo thành bởi quá trình
đường phân. Trong các mô hoặc cơ thể hiếu khí thì quá trình đường phân tiếp tục chỉở bước
đầu trong sự thoái hóa của glucose (hình 6.6). Pyruvate được oxy hóa, mất một nhóm CO
2

,
t
ạo thành nhóm acetyl của acetyl –CoA. Sau đó oxy hóa phức chất đến CO
2
và H
2
O qua một
chu
ỗi phản ứng của chu trình Krebs (Chu trình acid xitric) xảy ra trong ty thể. Năng lượng từ
các phản ứng chuyển điện tử dẫn đến tổng hợp ATP trong ty thể.
Hình 6.6: Ba khả
năng phân giải trao đổi
chất của pyruvate được
tạo thành trong pha hoàn
trả của quá trình đường
phân. Pyruvate cũng là
chất tiền thân trong nhiều
phản ứng yếm khí.
Con đường thứ hai
đối với sự trao đổi pyruvate
là s
ự khử nó thành lactate.
Khi mô c
ơ, xương co cơ
mạnh phải làm việc trong
điều kiện yếm khí,
pyruvate không th
ể bị oxy
hóa vì thi
ếu oxy. Dưới điều

ki
ện đó, pyruvate bị khử
thành lactate. Chắc chắn
các mô và các lo
ại tế bào
(võng m
ạc, não, hồng cầu)
có s
ự biến đổi glucose
thành lactate th
ậm chí dưới

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 157
điều kiện hiếu khí. Lactate cũng là sản phẩm của quá trình đường phân dưới điều kiện yếm
khí trong vi sinh v
ật khi xảy ra sự lên men acid lactic (hình 6.6).
Con
đường thứ 3 đối với sự trao đổi của pyruvate dẫn đến tạo ethanol. Trong một số
mô thực vật và trong động vật không xương sống, sinh vật đơn bào và vi sinh vật như nấm
men bia, pyruvate
được biến đổi yếm khí tạo thành ethanol và CO
2
, quá trình này được gọi là
s
ự lên men rượu (alcohol) hay ethanol (hình 6.6)
4.2.2. Pha chuẩn bị của quá trình đường phân cần ATP.
Pha này xảy ra 5 phản ứng:
1. Sự phosphoryl hóa của glucose.
Trong bước đầu tiên của quá trình đường phân glucose được phosphoryl hóa ở C-6
thành glucose-6-phosphate. ATP là chất cho phosphate (Hình 6.7).

Phản ứng này xảy ra trong tế bào và được xúc tác bởi hexokinase. Tên chung kinase
được sử dụng cho các enzyme xúc tác chuyển nhóm phosphate cuối cùng từ ATP đến một số
chất nhận hexose, trong trường hợp của hexokinase các kinase nằm trong lớp transferase.
Hexokinase xúc tác sự phosphoryl hóa không chỉ của D-glucose mà còn của các
hexokinase khác, như D-fructose và D-mannose. Hexokinase. Cũng giống như nhiều kinase
khác nó cần Mg
2+
cho sự hoạt động, vì cơ chất thực sự của enzyme không phải là ATP
4-
mà
là phức hợp MgATP
2-
(xem hình 6.8).

Hình 6.7. Phosphoryl hoá glucose
Hình 6.8: Sự tạo thành phức hợp
Mg
2+
Hexokinase có mặt trong các tế bào
của tất cả các loài. Tế bào gan cũng có
dạng hexokinase gọi là hexokinaseD
hoặc glucokinase. Các hexokinase khác
nhau trong động học và các đặc tính
điều hoà.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 158
2. Sự biến đổi của glucose - 6- phosphate thành fructose-6-phosphate.
Phosphohexose isomerase (phosphoglucose isomerase) xúc tác sựđồng phân hóa của
aldolase, glucose - 6 - phosphate thành fructose – 6- phosphate(hình 6.9).

Hình 6. 9. Đồng phân hoá glucose 6 - phosphate
Đây là phản ứng thuận nghịch nên sự thay đổi năng lượng tự do nhỏ. Phosphohexose
isomerase cũng cần Mg
2+
và đặc biệt cho glucose – 6-phosphate.
3. Sự phosphoryl hoá fructose 6-phosphate thành fructose 1,6-diphosphate
Hình 6.10. phosphoryl hoá fructose 6- phosphate
Đây là phản ứng thứ 2 quan trọng của quá trình đường phân, phosphofructokinase-1 xúc
tác chuyển nhóm phosphate từ ATP đến fructose 6- phosphate thành fructose-1,6-diphosphate
(hình 6.10).
Phản ứng này là không thuận nghịch dưới các điều kiện tế bào. Enyme xúc tác được gọi
là phosphofructokinase –1 (PRK-1) phân biệt nó với enzyme thứ 2 (PFK-2) xúc tác cho sự tạo
thành fructose –2,6-diphosphate từ fructose –6-phosphate.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 159
Trong một số vi khuẩn và vi sinh vật đơn bào và trong cả thực vật, có
phosphofructokinase sử dụng pyrophosphate (PPi) mà không sử dụng ATP như là chất cho
nhóm phosphate trong sự tổng hợp của fructose –1,6 – diphosphate.
Fructose-6-phosphate + PPi
→
+2
Mg
Fructose-1,6-diphosphate + Pi (
'0
GΔ
= -
14KJ/mol)
Phosphofructokinase –1 giống hexokinase là enzyme điều hoà, nó là điểm chính của sự
điều hoà trong quá trình đường phân. Hoạt tính của PFK-1 tăng khi sự cung cấp ATP của tế
bào suy giảm hoặc khi có sự vượt trội của các sản phẩm ATP bị bẻ gãy như ADP và AMP.

Enzyme ức chế mỗi khi tế bào có nhiều ATP và khi nó được cung cấp tốt bởi các nhiên liệu
khác như acid béo. Fructose –2,6-diphosphate, tương tự cấu trúc đối với sản phẩm của phản
ứ
ng này, nhưng không phải là chất trung gian trong quá trình đường phân, mà là chất kích
thích có hiệu lực của cả hai enzyme phụ thuộc ATP và phụ thuộc PPi.
4. C
ắ
t fructose 1,6- diphosphate
Enzyme fructose-1,6-diphosphate aldolase thường được gọi đơn giản là aldolase, xúc
tác trở lại sự ngưng tụ aldol. Fructose-1,6- diphosphate được cắt thành 2 triose phosphate
khác nhau là glyceraldehyde –3- phosphate và dihydroxyacetone phosphate (hình 6.11)
Hình 6.11. Cắt Fructose 1,6- diphosphate
Aldolase của mô động vật có xương sống không đòi hỏi cation hóa trị hai, nhưng trong
nhiều vi sinh vật aldolase là enzyme có Zn
2+
. Mặc dầu phản ứng aldose có sự thay đổi năng
lượng tự do chuẩn lớn trong hướng cắt, trong các tế bào nó có thể tiến hành nhanh chóng theo
các hướng khác nhau. Trong suốt quá trình đường phân các sản phẩm phản ứng (2 triose
phosphate) được di chuyển nhanh bởi bước 2 tiếp theo, phản ứng hướng theo chiều cắt.
5. S
ự
chuy
ể
n hóa l
ẫ
n nhau c
ủ
a các triose phosphate.
Chỉ một trong 2 triose phosphate được tạo thành là aldose glyceral dehyde–3-phosphate
có thểđược biến đổi với các bước phản ứng tiếp của quá trình đường phân. Tuy nhiên,

dihydroxy acetone phosphate lại nhanh chóng biến đổi thành glyceraldehyde-3-phosphate bởi
enzyme thứ 5 của quá trình đường phân, triose phosphate isomerase (hình 6.12). Phản ứng
này kết thúc pha chuẩn bị của quá trình đường phân, trong đó phân tử hexose bị phosphoryl
hóa ở vị trí C-1 và C-6 và sau đó tạo thành 2 phân tử glyceral dehyde-3-phosphate. Các
hexose khác như D- fructose, D-manose và D-galactose cũng biến đổi thành glyceral dehyde
–3- phosphate.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 160
Hình 6.12. Sự chuyển hóa lẫn nhau của các triose phosphate
4.2.3. Pha hoàn trả của quá trình đường phân tạo ATP.
Pha hoàn trả của quá trình đường phân bao gồm sự biến đổi năng lượng các bước
phosphoryl hóa trong đó một số năng lượng tự do của phân tử glucose bị biến đổi tạo thành
ATP. Cần nhớ rằng một phân tử glucose tạo thành 2 phân tử glyceral dehyde-3 phosphate. Cả
2 phân tử này sau đó đi vào pha thứ 2 của quá trình đường phân. Sự biến đổi 2 phân tử
glyceral dehyde -3 phosphate thành 2 phân t
ử pyruvate kèm theo sự tạo thành 4 phân tử ATP
từ ADP. Vì có 2 phân tử ATP được sử dụng trong pha chuẩn bị của quá trình đường phân để
phosphoryl hóa 2 đầu cuối của phân tử hexose.
6. Sự oxy hóa glyceral dehyde-3- phosphate thành 1,3 –disphospho glycerate.
Giai đoạn đầu trong pha hoàn trả của quá trình đường phân là sự oxy hoá, sự biến đổi
Hình 6.13. Sự oxy hoá glyceral dehyde-3- phosphate
glyceral dehyde-3- phosphate thành 1,3 – diphosphate glycerate được xúc tác bởi glyceral
dehyde-3 – phosphate dehydrogenase (hình 6.13). Đây là phản ứng đầu tiên của các phản ứng
biến đổi năng lượng của quá trình đường phân dẫn đến sự hình thành ATP. Nhóm aldehyde
của glyceraldehyde 3- phosphate được dehydrogenase hóa, không tạo thành nhóm carboxyl tự
do mà tạo thành acid carboxylic anhydride với acid phosphoric. Loại này của anhydride được

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 161
gọi là acyl phosphate có năng lượng tự do chuẩn rất cao khi thuỷ phân (
'0

GΔ = -49,3 KJ/ mol).
Rất nhiều năng lượng tự do của sự oxy hóa nhóm aldehyde của glyceraldehyde-3-phosphate
được biến đổi bởi sự tạo thành của nhóm acyl phosphate ở C-1 của 1,3-diphosphate glyxerate.
Hình 6.14: (a) Mô tả chi tiết phản ứng glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Trong
bước (1) tạo thành liên kết hóa trị thiohemiacetal giữa cơ chất và nhóm sulfhydryl của gốc cys trong
trung tâm hoạt động của enzyme. Chất trung gian cơ chất này bị oxy hóa bởi NAD
+
(bước (2) biến đổi
nó thành chất trung gian liên kết hóa trị acyl-enzyme, thioester. (bước (3)) Liên kết giữa nhóm acyl và
nhóm thiol của enzyme. Trong bước (4) liên kết thioester trải qua phản ứng phân ly acid phosphoric
(tấn công bởi Pi), giải phóng enzyme tự do và tạo thành acyl phosphate (1,3-diphosphate glyceral) (b)
Iodoacetate là chất ức chế có hiệu quả của glyceraldehyde -3- phosphate dehydrogenase vì nó tạo
thành liên kết cộng hóa trị với nhóm -SH chủ yếu của trung tâm hoạt động enzyme, làm nó bất hoạt.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 162
Chất nhận hydrogen trong phản ứng glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase là
coenzyme NAD
+
, dạng oxy hóa của nicotinamide adenine dinucleotide. Sự khử NAD
+
được
tiến hành bởi enzyme chuyển ion hydrro (:H
-
) từ nhóm aldehyde của glyceral dehyde 3
phosphate đến chu trình nicotinamide của NAD
+
tạo thành coenzyme dạng khử. Nguyên tử
hydro khác của phân tử cơ chất xuất hiện trong dung dịch như H
+
(hình 6.14 a).

Sự oxy hóa glyceral dehyde-3-phosphate bao gồm sản phẩm trung gian trong đó cơ chất
là liên kết cộng hóa trị với enzyme (hình 6.14a). Nhóm aldehyde của glyceral dehyde-3-
phosphate phản ứng đầu tiên với nhóm –SH của Cys chủ yếu trong trung tâm hoạt động của
enzyme. Phản ứng này tương ứng với sự tạo thành của hemiacetal nhưng trong trường hợp
này sản phẩm là thiohemiacetal. Sự phát hiện ra glyceral dehyde-3-phosphate dehydrogenase
bịức chế bởi iodoacetate (hình 6.14 b) là rất quan trọng trong lịch sử nghiên cứu quá trình
đường phân.
NADH
2
tạo thành trong bước này của quá trình đường phân phải được oxy hóa lại thành
NAD
+
. Các tế bào có số lượng giới hạn NAD
+
và quá trình đường phân có thể thiếu đến một
nửa NAD
+
là do NADH
2
không được oxy hóa trở lại. Các phản ứng trong đó NAD
+
được
phục hồi yếm khí sẽđược miêu tả chi tiết sau.
7. Chuyển phosphate từ 1,3 –diphosphoglycerate đến ADP.
Enzyme phosphoglycerat kinase chuyển gốc phosphate năng lượng cao từ nhóm
carboxyl của 1,3 –diphosphoglycerate đến ADP, tạo thành ATP và phosphoglycerate (hình
6.15).
Hình 6.15. Tạo ATP từ 1,3 –diphosphoglycerate
8. Sự biến đổi của 3-phosphoglycerate thành 2-phosphoglycerate.
Enzyme phosphoglycerate mutase xúc tác chuyển thuận nghịch nhóm phosphate giữa

C-2 và C-3 của glycerate –Mg
2+
(hình 6.16).

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 163

9. Sự loại nước của 2-phosphoglycerate thành phoshoenolpyruvate.
Phản ứng đường phân thứ hai tạo ra hợp chất với khả năng chuyển nhóm phosphate ở
mức cao được xúc tác bởi enolase. Enzyme này làm tăng khả năng loại phân tử nước của
phosphoglycerate tạo thành phosphoenolpyruvate (hình 6.17)
10. Chuyển gốc phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP.
Bước cuối cùng trong quá trình đường phân là chuyển gốc phosphate từ
phosphoenolpyruvate đến ADP, xúc tác bởi pyruvate kinase (hình 6.18).
Hình 6.18. Tạo ATP từ phosphoenolpyruvate
Trong phản ứng này, sự phosphoryl hóa cơ chất - sản phẩm pyruvate xuất hiện đầu tiên
ở dạng enol. Dạng enol nhanh chóng hỗ biến và không tồn tại mà tạo thành dạng ceto của
Hình 6.17. Tạo phosphoenolpyruvate
Hình 6.16. Tạo 2-phosphoglycerate

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 164
pyruvate, dạng này chiếm ưu thếở pH7. Phản ứng pyruvate kinase về cơ bản không thuận
nghịch dưới điều kiện nội bào. Pyruvate kinase đòi hỏi có K
+
và Mg
2+
hoặc Mn
2+
. Nó giữ vị
trí quan trọng của sựđiều hoà (hình 6.19).

Hình 6.19.
Sự hỗ biến của pyruvate
4.2.4. Sự cân bằng tổng thể và làm tăng ATP
Chúng ta có thể xây dựng sự cân bằng đối với quá trình đường phân để tính toán cho (1)
số phận khung carbon của glucose, (2) sựđi vào của Pi và NAD
+
và sựđi ra của ATP và (3)
con đường của các điện tử trong các phản ứng oxy hóa khử phía tay trái của sự cân bằng giới
thiệu tất cả sựđi vào của ATP, NAD
+
, ADP và Pi (tham khảo hình 6.5) và phía tay phải giới
thiệu tất cả sựđi ra (cần lưu ý rằng mỗi phân tử glucose tạo thành 2 phân tử glyceral dehyde-
3-phosphate):
Quá trình đường phân được điều hoà chặt chẽ.
Khi nghiên cứu sự lên men của glucose bởi nấm men, Louis Pasteus đã phát hiện ra
rằng cả tốc độ và tổng số glucose tiêu thụ tăng lên nhiều lần dưới điều kiện kị khí. Những
nghiên cứu sau đó ở cơ cho th
ấy chính sự khác nhau lớn về tốc độ của quá trình đường phân
dưới điều kiện kị khí và hiếu khí là cơ sở hóa sinh của “hiệu ứng Pasteus”.
Sự tạo thành ATP từ quá trình đường phân dưới điều kiện kị khí (2ATP với một phân
tử glucose) là nhỏ hơn nhiều khi oxy hóa phân tử glucose đến CO
2
dưới điều kiện hiếu khí (38
hoặc 39 ATP cho một phân tử glucose). Như vậy, khoảng 19 lần glucose nhiều hơn bị tiêu thụ
ởđiều kiện kỵ khí so với hiếu khí để tạo thành cùng lượng ATP.
Sự biến đổi liên tục của glucose qua con đường đường phân được điều hoà để thực hiện
hằng số mức độ ATP (đáp ứng yêu cầu của các hợp chất trung gian của
đường phân phục vụ
vai trò sinh tổng hợp). Sự yêu cầu điều chỉnh tốc độ quá trình đường phân được thực hiện bởi
sựđiều hoà của 2 enzyme đường phân: phosphofructokinase-1 và pyruvate kinase. Cả 2

enzyme được điều hoà allosteric giao động từng giây trong sự cân bằng của tế bào giữa sự tạo
thành và sự tiêu thụ ATP.
Glucose + 2ATP + 2NAD + 4ADP+ 2Pi
→
2pyruvate + 2ADP + 2H
+
+ 4ATP + 2H
2
O
Nếu cân bằng 2 phía, chúng ta nhận được cân bằng tổng thểđối với quá trình đường
phân dưới các điều kiện hiếu khí.
Glucose + 2NAD
+
+ 2ADP + 2Pi
→
2 pyruvate + 2NADH
2
+ 2H
+
+ 2ATP + 2H
2
O

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 165
Hai phân tử NADH
2
tạo thành bởi quá trình đường phân trong tế bào là điều kiện hiếu
khí tái oxy hóa thành NAD
+
bởi sự chuyển điện tử của chúng đến chuỗi hô hấp, mà trong các

tế bào nhân chuẩn là ở ty thể. Ởđây các điện tử cuối cùng được chuyển đến O
2
.
2NADH
2
+ 2H
+
+O
2
→
2NAD
+
+ 2H
2
O
Điện tử chuyền từ NADH
2
đến O
2
trong ty thể cung cấp năng lượng cho tổng hợp ATP
bởi sự phosphoryl hóa trongchuỗi hô hấp.
Tổng thể của quá trình một phân tử glucose tạo thành 2 phân tử pyruvate (con đường
carbon). Hai phân tử ADP và 2Pi được biến đổi thành 2 phân tử ATP (con đường các nhóm
phosphate) 4điện tử (2 ion hydride) được chuyển từ 2 phân tử glyceraldehydeyt-3- phosphate
đến 2NAD
+
(con đường điện tử).
4.2.5. Biến đổi pyruvate dưới điều kiện kị khí và hiếu khí.
Pyruvate là sản phẩm của quá trình đường phân, nó đóng vai trò quan trọng trong sự dị
hóa saccharide. Dưới điều kiện hiếu khí, pyruvate bị oxy hóa thành acetate, nó đi vào chu

trình acid citric và bị oxy hóa thành CO
2
và nước. NADH
2
được tạo thành bởi sự loại hydro
của glyceral dehyde-3-phosphate, được tái oxy hóa thành NAD
+
bởi chuyển điện tử của nó
đến O
2
trong quá trình hô hấp của ty thể.
Tuy nhiên, dưới các điều kiện yếm khí (ví dụ như cơ, xương hoạt động nhiều, hay các
thực vật ngập dưới nước hoặc các vi khuẩn lên men lactic, NADH được tạo ra bởi quá trình
đường phân không thể là tái oxy hóa bởi O
2
. Sự thiếu hụt tái tạo NAD
+
có thể làm cho tế bào
không có chất nhận điện tử oxy hóa glyceraldehyde-3-phosphate và các phản ứng khác.
Các tế bào sớm nhất trong sự phát triển của sự sống trong không khí hầu như không có
oxy và có các chiến lược phát triển xảy ra ngoài quá trình đường phân dưới các điều kiện hiếu
khí. Tốt nhất là duy trì được khả năng NAD
+
tái tạo liên tục suốt quá trình kị khí bởi chuyển
các điện tử từ NADH
2
đến sản phẩm khử cuối cùng như lactate hoặc alcohol.
Pyruvate là chất nhận điện tử cuối cùng trong sự lên men acid lactic.
Khi các mô động vật không được cung cấp đầy đủ oxy để oxy hóa hiếu khí pyruvate
và NADH

2
được tạo thành trong quá trình đường phân, NAD
+
sẽđược tái tạo lại từ NADH
2
bởi sự khử của pyruvate thành lactate. Trong những mô khác nhau và các loại tế bào (võng
mạc, não, hồng cầu) cũng tạo ra lactate từ glucose dưới các điều kiện hiếu khí; lactate là sản
phẩm chính của sự trao đổi chất trong hồng cầu. Sự khử pyruvate được xúc tác bởi lactac
dehydrogenase tạo thành L-izomer của acid lactic (latate ở pH7) (hình 6.20).