Hóa sinh thực phẩm sự tiêu hóa và hấp thụ glucide quá trình đường phân chu trình kreps

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... 2
I. Sự tiêu hóa và hấp thụ glucide: ........................................................................ 3

1. Đại cương glucide .............................................................................................................................3
2. Sự tiêu hóa, hấp thụ glucide ............................................................................................................3

II. Đường Phân:....................................................................................................... 4
III. Phân giải kị khí và hiếu khí: ............................................................................. 8

1. Kị Khí – Lên men...............................................................................................................................8
2. Hiếu khí – Sự oxy hố acid pyruvic................................................................................................10

IV. Chu Trình Kreps (Được tìm ra bởi Albert Szent-Györgyi và Hans Krebs):
10

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 16

1

LỜI NĨI ĐẦU

Hóa sinh thực phẩm nghiên cứu về cấu tạo, tính chất của các chất tạo nên thực phẩm
và sự chuyển hóa của các chất, chuyển hóa năng lượng trong q trình bảo quản, chế biến
thực phẩm. Đây là bộ mơn quan trọng, giữ vai trị nền tảng, cơ sở cho những môn học
chuyên ngành. Glucide là một hợp chất hữu cơ giữ vai trò thiết yếu đối với cuộc sống,
phổ biến trong các sản phẩm thực phẩm. Cơ thể người, động vật thì sử dụng nguồn
nguyên liệu glucide lấy từ thực vật là chính, qua quá trình phân giải với cơ chế chặt chẽ
tạo ra đơn vị cơ bản là glucose – nguyên liệu chủ yếu cho hoạt động sống, trung tâm của
sự chuyển hóa. Glucide cịn tạo ra nhiều tính chất chức năng quan trọng cho thực phẩm

nên tìm hiểu về “SỰ PHÂN GIẢI GLUCIDE VÀ SINH TỔNG HỢP GLUCIDE” là việc
làm cần thiết đối với sinh viên ngành thực phẩm. Thông qua đề tài thuyết trình này nhóm
8 xin cung cấp một số kiến thức cơ bản giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế, bản chất của
sự chuyển hóa, qua đó có những kiến thức nhất định sẽ giúp ích rất nhiều cho việc học
tập, nghiên cứu sau này.

2

I. Sự tiêu hóa và hấp thụ glucide:

1. Đại cương glucide

Chuyển hóa glucide là một trong những q trình chuyển hóa quan trọng của cơ thể
sống, chủ yếu cung cấp năng lượng cho hoạt động. Glucide đảm bảo từ 50 – 60% số calo
cần thiết cho hoạt động sống hàng ngày.Glucide là thành phần cấu tạo của một số chất
quan trọng về mặt sinh học như acid nucleic, glycoprotein, glycolipid, một số enzyme,
những chất này tham gia cấu tạo tế bào của các mô và tham gia vào nhiều hoạt động của
cơ thể ( yếu tố đông máu, màng sinh học, thành phần trung gian của nhóm máu, globulin
miễn dịch, hormone…), chuyển hóa glucide cịn tạo ra nhiều sản phẩm chuyển hóa trung
gian quan trọng, liên quan với sự chuyển hóa các chất khác trong cơ thể như chuyển hóa
lipid, acid amin và acid nucleic.

2. Sự tiêu hóa, hấp thụ glucide
− Miệng: khởi đầu của q trình tiêu hóa. Ở đây thức ăn sẽ được nghiền nhỏ bằng

răng, tuyến nước bọt sẽ tiết enzyme amylase để thủy phân tinh bột thành dextrin.
Khi nhai kỹ, amylase tác dụng lâu với tinh bột tạo thành đường maltose.
− Dạ dày: khơng có q trình tiêu hóa glucide (khơng tiết ra enzyme thủy phân
glucide).
− Ruột non: Enzyme amylase từ dịch tụy thủy phân tinh bột và dextrin thành

maltose. Ruột non sẽ tiết ra các enzyme maltase, lactase, sucrose để thủy phân
maltose, lactose, sucrose thành các monosaccharide như glucose, fructose,
galactose. Sau đó, các monosaccharide được hấp thu ở thành ruột non vàotrong
máu và vận chuyển đến gan.

Sản phẩm thủy phân glucide thức ăn là các monosaccharide được hấp thu qua tế bào
niêm mạc ruột thường xảy ra ở phần đầu ruột non, qua tĩnh mạch đến gan. Ở gan, một
phần glucose được gan sử dụng một phần dự trữ dưới dạng glycogen, phần còn lại qua
tĩnh mạch cửa trên gan vào máu để cung cấp glucose cho cơ, thần kinh, hồng cầu và các
mô sử dụng.

Sự hấp thu các monosaccharide xảy ra ở phần đầu ruột non với tốc độ khác nhau phụ
thuộc vào cấu tạo và nồng độ của chúng. Sự hấp thu này xảy ra theo hai cơ chế:

➢ Cơ chế khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, xảy ra với một
số monosacchride như mannose, fructose.

➢ Cơ chế vận chuyển tích cực nhờ sự phosphoryl hóa xảy ra với một số
monosacchride như glucose, galactose các monosaccharide được vận chuyển qua

3

màng tế bào thành ruột với tốc độ nhanh và không phụ thuộc với gradient nồng độ
của chúng giữa tế bào và dịch trong ruột theo nhu cầu của cơ thể.

II. Đường Phân:

Đường phân là giai đoạn đầu tiên trong quá trình phân giả glucose xảy ra không
cần sự hiện diện của O2.Đường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tế bào sống, và là
chuỗi phản ứng đã xảy ra ở những sinh vật đầu tiên khi mà trái đất cịn chưa có O2.

Glucose là một hợp chất bền vững, ít có xu hướng phân cắt ra thành những chất
đơn giản hơn, do đó tế bào muốn lấy năng lượng từ glucose trước tiên phải cung cấp cho
nó một ít năng lượng để hoạt hố phân tử. Do đó, giai đoạn đầu của đường phân là cung
cấp ATP cho phân tử glucose. Trong các phản ứng chuẩn bị, hai phân tử ATP gắn gốc
phosphate cuối cùng của nó vào phân tử.(Bước 1)

Trong phản ứng này hexokinase xúc tác chuyển một gốc phosphate vào glucose.
Kinase là tên chung được dùng cho các enzyme xúc tác chuyển gốc phosphate từ ATP
cho các chất nhận, lớp phụ của tranferase. Hexokinase khơng những xúc tác sự
photphoryl hố glucose mà cịn xúc tác sự phophoryl hoá các hexose khác như fructose,
monose.

Phản ứng kế tiếp là phản ứng chuyển đổi glucose-6-phosphat thành fructose-6-
phosphat.(Bước2)

Sau khi tạo ra sản phẩm, một phân tử ATP nữa được tiêu thụ để them một gốc
phosphate nữa vào phân tử.(Bước 3)

Kế tiếp, fructose-1,6-bisphosphat bị cắt đôi ở giữa C thứ ba và C thứ tư tạo ra hai
chất 3C tương tự nhau)(Bước 4)

Một chất là PGAL (phosphor glyceraldehyd) và một chất trung gian thường
chuyển đổi thành PGAL(Bước 5).

PGAL là một chất trung gian 3C, là chìa khố trung gian trong cả quá trình đường
phân và quang hợp.

4

Đến giai đoạn này, đường phân đã sử dụng 2 phân tử ATP.
Phản ứng kế tiếp dẫn đến sự thành lập ATP mới, thật sự là hai phản ứng.
+Phản ứng đầu là một phản ứng oxy hoá khử: hai điện tử H+ được lấy từ mỗi phân
tử PGAL (phân tử này bị oxy hoá) bởi phân tử nhận điện NAD+ (nitcotinamid adenin
dinucleotid – chất này bị khử). NAD+ rất gần với NADP+ tìm thấy trong lục lạp. Trong
trường hợp này sản phẩm trung gian là NADH thay vì là NADPH.
+ Phản ứng thứ hai là sự phosphoryl hoá PGAL. Năng lượng được giải phóng từ sự
oxy hố PGAL được dùng để gắn một phosphat vô cơ P vào PGAL. Gốc phosphat
được gắn bằng một cầu nối giàu năng lượng.(Bước 6)

Trong phản ứng kế tiếp, gốc phosphat mới được chuyển vào ADP để tạo ra ATP.
Trong quá trình này, một gốc phot phat giàu năng lượng được chuyển vào một cơ chất
ADP để tạo thành ATP, phản ứng này được gọi là phophoryl hoá ở mức cơ chất
(substrate –level phosphoryalation). Sản phẩm 3C là PGA, một chất trung gian trong
chu trình Calvin-Benson, một lần nữa cho thấy sự tương quan giữa hai quá trình.
(Bước 7)

Ở giai đoạn này, tế bào thu lại được 2 phân tử ATP đã dùng lúc ban đầu. Năng
lượng đầu tư ban đầu đã được trả lại. Qua phản phản ứng kể tiếp, nước được tách ra từ
PGA sau đó gốc phosphat được chuyển đổi và được gắn lại bởi cầu nối năng lượng:
(Bước 8)

5

Sau phản ứng sắp xếp lại (Bước 9) gốc phosphat được chuyển vào ADP theo sự
photphoryl hoá ở mức cơ chất để thành lập ATP , kết quả tao ra hai phân tử ATP và phân
tử acid pyruvic.(Bước 10)

Vì hai phân tử ATP đã được lấy lại trước đó ở Bước 7 nên hai phân tử ATP này là
2 phân tử được tổng hợp thêm cho tế bào.

6

CÁC PHẢN ỨNG CHÍNH CỦA ĐƯỜNG PHÂN

7

Các điểm quan trọng cần chú ý trong quá trình đường phân là:
- Một phân tử glucose (C6H12O6) bị phân tách thành hai phân tử acid pyruvic
(C3H4O3).
- Hai phân tử ATP sử dụng lúc ban đầu, sau đó có tạo ra bốn phân tử ATP. Như vậy,
tế bào còn dư ra được hai phân tử ATP.
- Hai phân tử NAPD được tạo thành.
- Vì khơng sử dụng Oxy, q trình vẫn có thể xảy ra cho dù có sự hiện diện của
O2hay không.
- Các phản ứng của đường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tế bào, bên ngồi

ty thể

III. Phân giải kị khí và hiếu khí:

Trong đường phân, hai phân tử NAD+ được khử thành NADH. Chức năng của
phân tử NAD+trong tế bào là vận chuyển điện tử, trao đổi ion H+và điện tử giữa chất này
và chất khác, nên sau khi chuyển ion H+và điện tử cho chất khác, thì nó sẽ trở lại làm chất
tải tiếp tục. Nếu NADH khơng nhanh chóng loại bỏ H+và điện tử thì NAD+trong tế bào sẽ
thiếu, khi đó Bước 6 của q trình đường phân khơng thể xảy ra, q trình đường phân
dừng lại. Như vậy, sự oxy hoá NADH thành NAD+là cần thiết cho quá trình đường phân
tiếp tục.

1. Kị Khí – Lên men

Dưới điều kiện yếm khí (khơng có O2), để nhận được hydro và điện tử thì acid
pyruvic được tạo ra trong quá trình đường phân sẽ nhận hydro và điện tử từ NADH, quá
trình này gọi là sự lên men.

8

Ở tế bào động vật và nhiều vi sinh vật sự khử acid pyruvic tạo ra acid latic: (Bước
11 bên phải)

Ở tế bào thực vật và men (yeast), sản phẩm lên men rượu ethyl và CO2, quá trình
này được áp dụng trong sản xuất.(Bước 11-12)

Vì vậy trong điều kiện yếm khí, NAD+như con thoi đi qua lại giữa bước 6 và bước
11, lý hydro và điện tử để tạo ra NADH ở bước 6 và trả lại hydro và điện tử ở bước 11.

Sự lên men là sự nối tiếp của quá trình đường phân, bằng cách này glucose được
biến đổi thành rượu hay thành acid lactic dưới điều kiện yếm khí, sự lên men sử dụng một
phần năng lượng rất nhỏ tử glucose, sản phẩm là chất còn chữa rất nhiều năng lượng tự
do.

9

Sự lên men của những tế bào men và những vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều
kĩ thuật quan trọng như làm bánh mì, phomat, yogurt, sản xuất rượu v.v...

2. Hiếu khí – Sự oxy hố acid pyruvic
Nếu có sự hiện diện của O2, thì O2là chất nhận điện tử cuối cùng từ NADH, do đó
acid pyruvic sẽ được đưa vào ty thể và ở đây sẽ được tiếp tục biến dưỡng và đồng thời tạo
ra nhiều ATP mới.
Acid Pyruvic trong dịch tế bào chất được chuyển vào ngăn trong của ty thể. Qua

một chuỗi phản ứng phức tạp, acid pyruvic vị oxy hoá thành CO2và một gốc acetyl 2C,
chất này gắn với một co enzym A (CoA) tạo ra chất acetyl-CoA. Khi acid pyruvic được
oxy hoá, điện tử và ion H+bị lấy đi, và NAD+ lại là chất nhận điện tử và ion H+ để tạo ra
NADH. Chuỗi phản ứng có thể được tóm tắt trong phương trình sau:

Cuối giai đoạn này, 2 trong 6 C của glucose ban đầu được giải phóng ra dưới dạng CO2

IV. Chu Trình Kreps (Được tìm ra bởi Albert Szent-Grgyi và
Hans Krebs):

Chu trình Kreps cịn được biết đến dưới tên chu trình Citric acid hoặc chu trình
Tricarboxylic Acid (TCA) là một chuỗi các phản ứng hoá học xúc tác bởi enzym, có vai
trị quan trọng bậc nhất trong mọi tế bào sống có dùng oxy trong hơ hấp tế bào.

Chu trình Kreps tạo ra ATP cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế
bào, cũng như cho hoạt động của cơ thể. Nó lấy ngun liệu từ qua trình đường phân của
glucose và diễn ra tại chất nền của ti thể.

- Nguyên liệu: Acid pyruvic (CH3COCOOH) sẽ sinh ra 2 NADH, 2 ATP, 2 Acetyl
CoA.

- 2 Acetyl CoA này đi vào chu trình Kreps sẽ sinh ra 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH2.
Acetyl CoA cung cấp cho phức hợp của hàng loạt phản ứng hố học nối tiếp nhau theo
vịng trịn khép kín gọi là chu trình citric acid của Kreps.

10

Phương trình tổng quát:
Chu trình Kreps có 8 giai đoạn:

- Giai Đoạn 1:

11

Enzyme Citrate synthase xúc tác gắn Acetyl CoA và oxaloacetate để hình thành
Citrate.

- Giai đoạn 2:

Aconitase chuyển 3 alcohol citrate thành 2 alcohol isocitrate tạo điều kiện thuận lợi
cho sự oxy hố nhóm hydroxyl ở giai đoạn kế tiếp.

- Giai đoạn 3:

Quá trình decacboxy hố oxy hố isocitrate được xúc tác bổi enzyme isocitrate
dehydrogenase. Ketoglutarate có thể được sử dụng để tổng hợp amino acids.

- Giai đoạn 4:

12

Enzyme α-ketoglutarate dehydrogenase xúc tác q trình decacboxy hố oxy hốα-
ketoglutarate.

Syccinyl-CoA có liên kết thioester năng lượng cao.
- Giai đoạn 5:

Syccinyl-CoA synthetase (succinyl thiokinase) xúc tác hình thành succinate từ
syccinyl-CoA.

Ở động vật, năng lượng từ sự thuỷ phân liên kết thioester được sử dụng để tạo
GTP.

GTP chuyển nhóm Pi cho ADP để hình thành ATP ( Photphoryl hoá cơ chất).
- Giai đoạn 6:

Succinate dehydrogenase xúc tác hình thành Fumarate từ succinate.
Hình thành liên kết C=C mất nhiều năng lượng hơn C=O; do đó, khơng đủ năng
lượng để tạo ra NAD+.
- Giai đoạn 7:

13

Hydrat hoá Fumarate để hình thành Malate được xúc tác bởi enzyme fumarate
hydratase.

- Giai Đoạn 8:

Q trình oxy hố malate để hình thành Oxaloacetate được xúc tác bởi enzyme
Malate dehydrogenase.

OAA được sử dụng để bắt đầu chu trình kế tiếp.
Kết quả:1 phân tử axyl-coenzyme A bị oxy hố hồn tồn tạo ra 3 phân tử NADH, 1
phân tử ATP, 1 phân tử FADH2 (Flavin ađênin đinuclêôtit), 2 phân tử CO2

14

So sánh quá trình đường phân và chu trình Kreps.

Note:

Tính tốn số ATP trong chu trình kreps
Đường phân:
2NADH+2ATP=>8ATP(1)
2phân tử Axit pyruvic qua chu trình KREBS sẽ tạo được:
2*4 NADH => 24ATP
2*1FADH => 4ATP
2*1ATP => 2
Tổng -------- => 30ATP (2)
(1) + (2) = 38 ATP

15

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu sách:
1. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng, Nguyễn
Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Dỗn Diên, Hóa sinh cơng nghiệp, Nxb
Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội,2002
2. Phạm Thị Trân Châu (chủ biên), Hóa sinh học, Nxb Giáo dục,2007

Tài liệu mạng:
1. 123doc.vn
2. Thuvien24.com

16

17