BÁO CÁO THỰC TẬP-Mối liên quan giữa các chất trong quá trình trao đổi chất

Tiểu luận Hoá sinh thực vật
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ở thế kỷ XIX, khi mà hoá học phát triển như vũ bão thì ở ranh giới giữa
sinh học và hoá học đã xuất hiện một lĩnh vực khoa học mới nhằm nghiên cứu
thành phần hoá học của cơ thể sống và những quá trình chuyển hoá hoá học của
các chất và của năng lượng trong quá trình hoạt động sống xảy ra trong cơ thể
của chúng. Lĩnh vực khoa học này được gọi là hoá học sinh vật hoặc vắn tắt
hơn- hoá sinh học (biochemistry).
Có thể nói rằng, hoá sinh học là một phần lĩnh vực của khoa học cuộc
sống, Nhiệm vụ của chúng nhằm nghiên cứu các hiện tượng sống bằng các
phương pháp hoá học, trong đó là những nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực
nghiên cứu cơ bản của Khoa học Nông lâm ngư nghiệp, làm cơ sở, phương pháp
luận cho các nghiên cứu chuyên ngành và khoa học ứng dụng trong sản xuất
Nông nghiệp. Tuy vậy chỉ mới gần đây, tất cả mọi quá trình sinh học này mới
được nghiên cứu một cách khoa học và được giải thích một cách đầy đủ.
Tính chất và phương hướng của hoá sinh học là nghiên cứu trên cơ thể
sống, tìm ý nghĩa chức phận của tất cả mọi thành phần, mọi sản phẩm chuyển
hoá, trên cơ sở đó, tìm hiểu sâu về:
- Mối liên quan giữa quá trình hoá học và sinh vật học.
- Mối liên quan giữa cấu trúc và chức năng sống của các cơ quan trong cơ
thể.
- Cơ chế điều hoà toàn bộ quá trình sống: Trong đó nổi lên là những vấn
đề liên quan đến sự trao đổi, chuyển hoá các chất trong cơ thể sống của thực vật.
Trong khuôn khổ tiểu luận thuộc học phần Hoá sinh thực vật chương trình
Cao học Nông nghiệp, chúng em xin được báo cáo tổng hợp, đánh giá và đưa ra
một số ý kiến nhận xét về chủ đề “Mối liên quan giữa các chất trong quá trình
trao đổi chất” trên cơ sở kiến thức đã được tiếp thu qua môn học. Rất mong sự
giúp đỡ, góp ý của TS. Trần Thị Lệ - Giảng viên môn học, để chúng em được bổ
sung, hoàn thiện thêm kiến thức.

Cao học Trồng trọt K14 1

Tiểu luận Hoá sinh thực vật
B. NỌI DUNG
 Trong cơ thể sinh vật sự trao đổi chất luôn luôn diễn ra không ngừng.
Các hợp chất hữu cơ có mối quan hệ mật thiết với nhau, chúng có thể
chuyển hoá qua lại lẫn nhau.
 Mối liên quan tương hỗ của các hợp chất được thể hiện trên hai mặt
 Nguyên liệu
 Năng lượng
Nhờ khả năng chuyển hoá tương hỗ giưa các chất mà cơ thể sinh vật phát triển
ổn định cũng như có khả năng thích ứng với điều kiện môi trường
Để nghiên cứu mối liên quan này ta xét sự trao đổi của từng cặp hợp chất
sau:
Gluxit Lipid



Protein
I. Mối liên quan giữa carbohydrate và lipid
Sơ đồ chung của sự chuyển hóa giữa Glucid và Lipid
Cao học Trồng trọt K14 2
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
Carbohydrate dễ dàng chuyển thành lipid thông qua hai hợp chất trung gian
là dihydroxyacetonphosphate và acetyl-CoA
dihydroxyacetonphosphate → glycerolphosphate
carbohydrate → glucose

Glyceraldehydphosphate→ acetyl-CoA →acid béo
-
Ngược lại Glycerine có thể biến đổi thành Phosphodioxylaxeton
Ngược lại Glycerine có thể biến đổi thành Phosphodioxylaxeton

Phản ứng 1
Phản ứng 1
: do enzyme glycerolkinase xúc tác.
: do enzyme glycerolkinase xúc tác.


Phản ứng 2
Phản ứng 2
: do enzyme dehydrogenase xúc tác.
: do enzyme dehydrogenase xúc tác.
- Phosphodioxiacetone dưới tác dụng của enzyme trioso(P)-isomerase sẽ
- Phosphodioxiacetone dưới tác dụng của enzyme trioso(P)-isomerase sẽ
chuyển thành aldehydphosphoglyceric
chuyển thành aldehydphosphoglyceric
- Aldehydphosphoglyceric sẽ đi ngược quá trình đường phân để tạo nên
- Aldehydphosphoglyceric sẽ đi ngược quá trình đường phân để tạo nên
Glucose
Glucose (Hình I.1)
- Glycerine hoặc glyceraldehydphosphate có thể biến đổi thành fructose
- Glycerine hoặc glyceraldehydphosphate có thể biến đổi thành fructose
-1,6 - diphosphate (Hình I.1)
-1,6 - diphosphate (Hình I.1)
Cao học Trồng trọt K14 3
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
- Acetyl-CoA thông qua chu trình Krebs không thể tổng hợp được
carbohydrate vì hai nguyên tử carbon của nó đã bị loại thành CO
2
trước khi tạo
ra hợp chất oxaloacetic là chất có vai trò tổng hợp mới carbohydrate (quá trình

gluconeogenese).
Khi mô cơ bị mệt mỏi có hiện tượng là chu trình Krebs không thể tiếp
nhận tất cả các phân tử pyruvate tạo ra từ quá trình đường phân. Pyruvate được
khử thành lactate, chất này được tích luỹ và khi mô cơ nghỉ ngơi chúng lại được
oxy hoá thành pyruvate.
Sau đó pyruvate vào trong ty thể và được carboxyl hoá nhờ enzyme
pyruvatcacboxylase tạo thành oxaloacetate. Pyruvate vào trong ty thể và có thể
tham gia vào 2 đường hướng phản ứng khác nhau. Nó có thể được biến đổi nhờ
enzyme pyruvatdehydrogenase và sau đó đi vào chu trình Krebs. Pyruvate cũng
có thể được carboxyl hoá để tạo oxaloacetate và chịu sự biến đổi theo con đường
Cao học Trồng trọt K14 4
NADH + H
+
COOH
CH
3
COPyruvate
COOH
CH
3
HCOH
Lactate
Hình I.1
Hình I.1
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
gluconeogenese. Theo đường hướng nào là tuỳ thuộc vào nồng độ acetyl-CoA,
chất có khả năng hoạt hoá enzyme pyruvatcarboxylase theo cơ chế biến cấu,
trong khi đó ADP lại ức chế enzyme này.
Trong tế bào chất malate được oxy hoá thành oxaloacetate nhờ NAD
+

Oxaloacetate được biến đổi tiếp tục thành photphoenolpyruvate nhờ
enzyme quan trọng của gluconeogenese là phosphoenolcarboxykinase. Phản ứng
này gồm 1 phản ứng khử carboxyl hoá và 1 phản ứng phosphoryl (phản ứng
kinase). Phản ứng cần 1GTP, tương tự ATP.
Cao học Trồng trọt K14 5
COOH
COOH
CH
2
C=O
Oxaloacetate PEP
COOH
CH
2
C - O ~
P
GTP
GDP+CO
2
PEP-carboxykinase
CO
2
ATP
ADP + P
i
COOH
CH
3
C = O
Pyruvate

COOH
CH
2
Oxaloacetate
COOH
C = O
Pyruvat-carboxylase
NAD
+
NADH+H
+
COOH
CH
2
Malate
COOH
HCHO
Malat-dehydrogenase
COOH
CH
2
Oxaloacetate
COOH
C = O
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
PEP là 1 chất được tạo ra trong quá trình đường phân. Từ chất này đi
ngược lại những phản ứng riêng lẽ của quá trình đường phân cho đến fructozo-
1,6-diphotphate. Chất này được khử phosphoryl hoá và đồng phân hoá cho đến
glucose cũng như glucose-1-phosphate. Các nguyên tử C trong lactate được sử
dụng để tổng hợp nên glucose hoặc glycogen nhờ ATP và NADH. Sự

phosphoryl hoá trực tiếp pyruvate để tạo thành PEP là không thực hiện được vì
lý do năng lượng, nghĩa là mức năng lượng của pyruvate thấp hơn nhiều so với
mức năng lượng của PEP. Như hình I.2 sự biến đổi này được thực hiện qua
oxaloacetate, nhằm để đi quanh “dốc đứng” giữa pyruvate và PEP. Con đường
này đòi hỏi một năng lượng bổ sung, là 1 ATP cho carboxyl hoá pyruvate và 1
GTP cho tạo thành PEP. Hai nguồn năng lượng này đủ để tổng hợp PEP, liên kết
cao năng của chúng giải phóng 62 kJ/mol.

Hình I.2 Sơ đồ Gluconeogenes
Cao học Trồng trọt K14 6
Glucose
1,6 Fructosediphosphate
Triosephosphate
Phosphoglycerate
PEP
Pyruvate
Acid béo
Pyruvate
Acetyl-CoA
Malate
Oxaloacetate
Glutamate
Aspartate
Chu trình Krebs
Ty thể
Tế bào chất
GDP+CO
2
GTP
NADH+H

+
NAD
+
NAD
+
NADH+H
+
CO
2
+ATP
ADP+P
i
NH
3
NH
3
Oxaloacetate


α-oxoglutarate
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
Như ở trên đã nêu enzyme pyruvatcarboxylase được điều khiển theo cơ chế
biến cấu. Sự điều khiển này là một cơ chế có ý nghĩa. Khi nồng độ acetyl-CoA
cao thì không cần tạo acetyl-CoA bổ sung theo con đường khử carboxyl hoá
bằng cách oxy hoá. Trong trường hợp này pyruvatcarboxylase được hoạt hoá
nhờ acetyl-CoA và pyruvate được sử dụng để tạo oxaloacetate. Ngược lại khi
nồng độ ADP cao, nghĩa là nồng độ ATP thấp thì pyruvatcarboxylase bị ức chế.
Pyruvate được thực hiện khử carboxyl hoá bằng cách oxy hoá để cung cấp
acetyl-CoA cho chu trình Krebs, là chu trình cùng với chuỗi enzyme hô hấp tái
tạo ATP.

Ở thực vật và một số vi sinh vật có chu trình glyoxilate xảy ra ở
glyoxisome, cấu trúc này chứa enzyme β-oxy hoá peroxesome. Ở đây acetyl-
CoA có nguồn gốc acid béo sẽ tạo thành oxaloacetic acid, sau đó là
phosphoenolpyruvate, rồi từ đó tạo glucose.
Cứ mỗi vòng chu trình glyoxilate ( từ 2 phân tử acetyl-CoA tạo ra được 1
phân tử succinic acid. Acid này bị oxy hoá để tạo ra oxaloacetic acid.
Oxaloacetic acid sẽ bị khử carboxyl hoá để biến thành phosphoenolpyruvic acid.
Chất này sẽ chuyển thành glucose-6-phosphate.
Cao học Trồng trọt K14 7
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
Như vậy từ 4 phân tử acetyl-CoA tạo ra 2 phân tử succinic acid, sau đó 2
phân tử oxaloacetic acid. Các biến đổi tiếp theo sẽ cho ra 2 phân tử
phosphoenolpyruvic acid. Cuối cùng thu được 1 phân tử glucose.
II. Mối liên quan giữa trao đổi Protein và Lipit.
a. Sự chuyển hoá Lipid thành các a. amin tham gia tổng hợp nên Protein.
- Acid béo là sản phẩm cơ bản của sự phân giải lipid. Trong quá trình trao
đổi chất, acid béo là tiền chất của một số amino acid.
Cao học Trồng trọt K14 8
Sơ đồ II.1
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
A xit báo từ phân giải Lipit cùng xúc tác của emzim Lipase tạo thành
AxetylcoA, AxetylcoA sau khi đi vào chu trình Glyoxylate sẽ chuyển hoá thành
a. citric và a. iso citric, sau đó từ a. sucsinic sẽ tạo thành a. fumaric và a. malic,
điểm cuối là a. oxalo axetic đi vào quá trình ngược đường phân để trở về dạng
cacbonhydrate. Sự chuyển hoá AxetylcoA thành các amino acid có thể được
trình bày qua sơ đồ II. 1.
b. Sự chuyển hoá Protein thành Lipid.
Cao học Trồng trọt K14 9
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
Chuyển hoá Protein thành Lipid được biểu diễn qua sơ đồ trên, trong đó

có mối liên quan giữa a. piruvic và A.xetyl co A trong Chu trình Kreb. Một số
aminoacid (leucine, isoleucine, tryptophan) khi phân giải sẽ tạo thành acetyl-
CoA, từ đó tổng hợp nên acid béo. Một số aminoacid khác (alanine cysteine,
serine) bị phân giải thành pyruvic acid. Theo con đường tổng hợp mới glucose,
pyruvic acid sẽ tạo thành 3- phosphoaldehydglyceric (ngược quá trình đường
phân).
Tổng hợp mối liên quan giữa a. béo và Protein được thể hiện qua sơ đồ sau
(Hình II. 2)
Cao học Trồng trọt K14 10
Fruc. 1,6 dP
Rib. 5 P
His
Protein
Serin
Gly, Xyl
APEP
Phenyl
ALP
Glycerol - P
ycerol - P
a. Piruvic
Ala, Val,
Leu
AOA
ASP
Tre, Met,
Ile, Cys
a. Αceto
Glutaric
Arg, Pro.

a. Glutamic
Lipid
Glycerin
Những
chất khác
A. béo
Acetyl co.A
2- phosphoglycerate thành
PhosphoenolPyruvate:
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
III. Mối liên quan giữa Cacbonhydrate và Protein.
- Thể hiện trong quá trình đường phân: (Hình III.1)
+ Quá trình biến đổi từ 2-phosphoglycerate thành PhosphoenolPyruvate:
(Sơ đồ III.2)
`
Cao học Trồng trọt K14 11
O-
Acetylserine
Serin
Glycin
e
Cystein
Acetyl
CoA
CoA
Cystein synthase
O-Acetylserine
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
- Phosphoenolpyruvate (PEP) sẽ phản ứng với Enzim Erythrose 4-
phosphate (EP) để tạo thành DAHP (3-Deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-

phosphate)
- Từ DAHP có thể chuyển hoá thành Shikimate:
Cao học Trồng trọt K14 12
(Sơ đồ III.2)
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
- Từ Shikimate chuyển hoá thành Chlorimate:
Cao học Trồng trọt K14 13
Shikimate
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
- Từ Chorimate tiếp tục chuyển hoá thành Tyrosine và Phenylalanine:
- Từ 2 phân tử acid pyruvic trong quá trình đường phân sẽ tiếp tục có
hướng chuyển hoá thứ 2 để cho ra 2 amino acid là Valine và Leucine:
Cao học Trồng trọt K14 14
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
+ Quá trình chuyển hoá trên có mối tương quan chặt chẽ với việc hình
thành a. Glutamic và Alanine acid với sự tham gia của Glutamate alanine
aminotransferase.
Cao học Trồng trọt K14 15
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
- Con đường tiếp theo là từ chu trình Kreb, acid oxaloacetic được chuyển
hoá thành a. aspactic, a. aspactic vào chu trình Ornithine và sử dụng 1 ATP đồng
thời giải phóng ra AMP và PPi để tạo thành asparagine
Acid aspartic
Asparagine
+ Đồng thời Acid Aspartic qua nhiều bước chuyển hoá để tạo thành
threonine và từ threonine chuyển hoá thành Isoleucine, Leucine và Valine (Sơ
đồ III.3); Acid aspartic cũng tiếp tục chuyển hoá theo đường hướng khác để tạo
thành Lysine (Sơ đồ III.4).
Cao học Trồng trọt K14 16
NH

3
H
2
O
NAD
H
2
NAD
Chu trình
Ornithine
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
Cao học Trồng trọt K14 17
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
(Sơ đồ III.3)
Cao học Trồng trọt K14 18
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
(Sơ đồ III.4)
- Từ chu trình Kreb acid αketoglutaric sẽ amin hoá cùng 1 NADPH
2
để
chuyển hoá thành acid Glutamic
Cao học Trồng trọt K14 19
Acid Glutamic
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
C. KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận:
- Nghiên cứu mối quan hệ, sự chuyển hoá của các chất nhằm làm sáng tỏ
mối liên quan giữa Cacbonhydrate và Protein, Lipid, thông qua đó giúp chúng ta
nắm vững cơ chế chuyển hoá các chất nhằm trang bị những kiến thức tối ưu cho
nghiên cứu cũng như giải thích những vấn đề phát sinh trong thực nghiệm và

thực tế đồng ruộng.
- Qua các sơ đồ chuyển hoá, cho thấy giữa các chất có mối liên quan về
mặt nguyên liệu là khả năng chuyển hoá một chất này thành một chất khác
thông qua một số sản phẩm trung gian. Ví dụ, carbohydrate có thể chuyển hoá
thành aminoacid bằng cách amine hoá một số cetoacid. Ngược lại một số
aminoacid có thể chuyển thành carbohydrate bằng cách loại nhóm aminoacid
thành các cetoacid, rồi từ đó tổng hợp carbohydrate.
Mối liên quan về mặt năng lượng thể hiện ở chỗ: khi phân giải một hợp
chất nào đó năng lượng được tích luỹ trong ATP. Nguồn ATP này được sử dụng
cho các phản ứng tổng hợp. Ví dụ, ATP được tạo thành trong quá trình đường
phân, quang phosphoryl hoá (quang hợp) và chủ yếu được tạo thành trong quá
trình phosphoryl hoá oxy hoá (hô hấp). Sự phosphoryl hoá oxy hoá qua chu
trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử cho thấy rằng: bất kể acetyl-CoA có
nguồn gốc từ carbohydrate, hoặc acid béo hay aminoacid cũng đều bị oxy hoá và
tổng hợp ATP.
- Nhờ khả năng chuyển hoá tương hỗ giữa các chất mà cơ thể sinh vật thích
ứng với môi trường. Ví dụ vào mùa đông, ở cây trồng xảy ra sự chuyển hoá tinh
bột thành đường và chất béo, nhờ đó khả năng chịu rét của cây trồng được nâng
cao. Hoặc đối với một số động vật ngủ đông, do dự trữ lipid lớn, nên đã đảm bảo
cung cấp đủ năng lượng và các chất cần thiết cho cơ thể sử dụng trong suốt thời
gian dài mùa đông; Làm rõ cơ chế chuyển hoá Glucid trong hạt khi nảy mầm để
tổng hợp nên Protein mầm; Sức nẩy mầm của những hạt giống chứa nhiều Lipid
cao do tích luỹ và phân giải nhiều năng lượng, nhiều vật chất cung cấp cho hoạt
động sống
Cao học Trồng trọt K14 20
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
2. Một số Kiến nghị:
- Cần tiếp tục tìm hiểu các cơ chế liên quan đến sự chuyển hoá các chất
nhằm hoàn thiện hơn chủ đề của đề tài.
- Qua tìm hiểu về cơ chế chuyển hoá, xuất nhiện nhiều đường hướng

chuyển hoá liên quan đến các hợp chất dị vòng, các hợp chất thứ cấp cần được
nghiên cứu để thấy rõ mối liên quan.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Thị Lệ, Võ Văn Quang, 2006, Giáo trình hoá sinh
thực vật, nhà xuất bản Nông nghiệp
2. Võ Văn Quang, Bài giảng sinh hoá, Trường ĐH Nông
lâm Huế
3. Mathews, Vanholde, Ahern, Companion Web Site
4. Nguyễn Xuân Thắng, Đào Kim Chi, Phạm Quang
Tùng, Nguyễn Văn Đồng, 2004. Hóa sinh học. Nxb Y học, Hà Nội
5. />6. />7. www.answers.com/topic/aspartic-acid
8. www.3dchem.com
9. library.thinkquest.org
10. www.uic.edu
Cao học Trồng trọt K14 21
Tiểu luận Hoá sinh thực vật
Cao học Trồng trọt K14 22