Bài Giảng Hóa sinh Phạm Thị Cẩm Vân by Dạy Kèm Quy Nhơn Official

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com fibrolin của tơ tằm, nhện; collagen, elastin của mô liên kết, mô xương. Collagen

Phần A: LÝ THUYẾT

đảm bảo cho độ bền và tính mềm dẻo của mô liên kết.

Chương I

Xúc tác

PROTEIN

N Ơ H

Hầu hết tất cả các phản ứng xảy ra trong cơ thể đều do các protein đặc biệt đóng

MỤC ĐÍCH

vai trò xúc tác. Những protein này được gọi là các enzyme. Mặc dầu gần đây người

1. Viết được công thức cấu tạo của 20 acid amin thường gặp trong phân tử

.Q P T

ta đã phát hiện được một loại RNA có khả năng xúc tác quá trình chuyển hoá tiền

protein. 2. Phân loại acid amin, biết được liên kết trong cấu trúc của protein.

RNA thông tin (pre-mRNA) thành RNA thông tin (mRNA), nghĩa là enzyme không

3. Mô tả được 4 bậc cấu trúc và phân loại protein

nhất thiết phải là protein. Tuy nhiên, hầu hết các phản ứng diễn ra trong các cơ thể

4. Trình bày được tính chất của protein

sống đều được xúc tác bởi các enzyme có bản chất protein. Bởi vậy, định nghĩa có

O Ạ Đ

tính chất kinh điển: enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các

1.1. Khái niệm về protein

G N Ư

Protein là một nhóm các hợp chất đại phân tử sinh học, cùng với

phản ứng hoá học, là chất xúc tác sinh học vẫn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Hiện

polysaccharide, lipid và acid nucleic, tạo nên các hợp phần chủ yếu của cơ thể sống.

nay người ta biết được khoảng 3.500 enzyme khác nhau, trong số đó nhiều enzyme

Một cách cụ thể, protein là các polymer được tạo nên từ các trình tự xác định các

đã được tinh sạch, kết tinh và nghiên cứu cấu trúc.

amino acid. Protein là hợp chất hữu cơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất trong cơ thể sống. Về mặt số lượng, protein chiếm không dưới 50% trọng lượng khô của tế bào. Từ lâu người ta đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt động sống trong cơ thể sinh vật. Ngoài vai trò là thành phần chính trong cấu trúc của tế bào và mô, protein còn

có nhiều chức năng phong phú khác quyết định những đặc điểm cơ bản của sự sống

như sự truyền đạt thông tin di truyền, sự chuyển hoá các chất. Thật vậy, các

ÓA

B 0 0

ẦN

Bảo vệ

Ngoài vai trò là chất xúc tác và tạo cấu trúc cho tế bào và mô, protein còn có chức năng chống lại bệnh tật để bảo vệ cơ thể. Đó là các protein tham gia vào hệ thống miễn dịch. Đặc biệt nhiều loại protein thực hiện các chức năng riêng biệt tạo nên hiệu quả miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu. Các protein miễn dịch được nhắc đến nhiều hơn cả là các kháng thể, bổ thể và các cytokine. Ngoài ra, một số

enzyme, các kháng thể chống lại bệnh tật, các hormon dẫn truyền các tín hiệu trong

protein còn tham gia vào quá trình đông máu để chống mất máu cho cơ thể. Một số

tế bào, ... đều có bản chất là protein. Ngày nay, khi hiểu rõ vai trò to lớn của protein

loài có thể sản xuất ra những độc tố có bản chất protein như enzyme nọc rắn, lectin,

đối với cơ thể sống, người ta càng thấy rõ tính chất duy vật và ý nghĩa của định

... có khả năng tiêu diệt kẻ thù để bảo vệ cơ thể.

Í L -

-H

nghĩa thiên tài của Engels P.: “Sự sống là phương thức tồn tại của những thể

N Á TO

Vận chuyển

protein”. Với sự phát triển của khoa học, vai trò và ý nghĩa của protein đối với sự

Trong cơ thể động vật có những protein làm nhiệm vụ vận chuyển như

sống ngày càng được khẳng định. Cùng với acid nucleic, protein là cơ sở vật chất

hemoglobin, mioglobin, hemocyanin vận chuyển O2, CO2 và H+ đi khắp các mô,

của sự sống.

các cơ quan trong cơ thể. Ngoài ra còn có nhiều protein khác như lipoprotein vận

ÀN

Vai trò sinh học của protein Tạo hình

N Ễ I

chuyển lipid, seruloplasmin vận chuyển đồng (Cu) trong máu ... Một trong những protein làm nhiệm vụ vận chuyển được nhắc đến nhiều nhất đó là hemoglobin.

Ngoài các protein làm nhiệm vụ cấu trúc như vỏ virus, màng tế bào, còn gặp

Vận động

những protein thường có dạng sợi như: sclerotin có trong lớp vỏ ngoài sâu bọ;

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Nhiều protein làm nhiệm vụ vận động co rút như myosin và actin ở sợi cơ,

NH2 ‫ا‬ R – Cα – COOH ‫ا‬ H

chuyển vị trí của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào, ... Dự trữ và dinh dưỡng Các protein làm nhiệm vụ dự trữ như casein của sữa, ovalbumin của trứng, feritin của lách (dữ trữ sắt) v.v... Protein dự trữ này chính là nguồn cung cấp dinh

N Ơ H

Mặc dù có khoảng 300 acid amin hiện diện trong tự nhiên, nhưng có khoảng

dưỡng quan trọng cho các tổ chức mô, phôi phát triển.

.Q P T

20 acid amin tham gia vào cấu tạo protein. Protein nếu được thủy phân hoàn toàn sẽ

Dẫn truyền tín hiệu thần kinh

cho ra 20 L acid α – amin.

Nhiều loại protein tham gia vào quá trình dẫn truyền tín hiệu thần kinh đối với

Phân loại acid amin

các kích thích đặc hiệu như sắc tố thị giác rodopsin ở võng mạc mắt.

O Ạ Đ

Dựa theo mạch bên R: mạch thẳng, mạch vòng

Điều hoà

Dựa theo tính phân cực (polar) hoặc không phân cực (nonpolar) của gốc R,

Nhiều protein có khả năng điều hoà quá trình trao đổi chất thông qua việc tác

G N Ư

acid amin được xếp vào 2 nhóm sau:

động lên bộ máy thông tin di truyền như các hormon, các protein ức chế đặc hiệu

Bảng 1.1: Các acid amin có gốc R không phân cực và acid amin có gốc R phân

enzyme … Một ví dụ điển hình là các protein repressor ở vi khuẩn có thể làm

cực

ngừng quá trình sinh tổng hợp enzyme từ các gene tương ứng. Cung cấp năng lượng Protein là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể sống. Khi thủy phân protein, sản phẩm tạo thành là các amino acid, từ đó tiếp tục tạo thành hàng loạt các sản

phẩm trong đó có các keto acid, aldehyd và carboxylic acid. Các chất này đều bị oxy hoá dần dần tạo thành CO2 và H2O đồng thời giải phóng ra năng lượng.

ÓA

1.2. Cấu tạo protein 1.2.1. Thành phần nguyên tố

LÍ

-H

Thành phần nguyên tố protein gồm: C, H, O, N, S. Ngoài ra còn có Fe, Zn, Cu, Mn, Ca với tỉ lệ rất ít. Trong đó: C: 50-55% O: 20-23%

1.2.2. Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein

ÀN

ÁN

Alanine

Arginine

Isoleucine

Asparagine

Leucine

Acid aspartic

Methionine

Cysteine

Phenylalanine

Acid glutamic

Proline

Glutamine

Tryptophane

Glycine

Valine

Histidine Lysine Serine Threonine Tyrosine

Dựa theo đặc tính sinh lý: + Acid amin thiết yếu: cơ thể động vật không thể tự tổng hợp được

Acid amin chứa 2 nhóm amin (– NH2) và carboxyl ( – COOH), hai nhóm này

R phân cực (polar)

H: 6.5-73%

thường gặp trong protein.

ỄN

R không phân cực (nonpolar)

N: 15-18%

Acid amin là đơn vị cơ bản tạo thành chuỗi polypeptide, có 20 L-α-acid amin

B 0 0

ẦN

+ Acid amin không thiết yếu: cơ thể động vật có thể tự tổng hợp được

gắn vào vị trí carbon α.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 1.2: Tên, ký hiệu, công thức cấu tạo của 20 L acid α – amin hiện diện

Với chuỗi bên chứa nhóm acid và amid của nó

trong protein

Acid aspartic

Asp (D)

Asparagine

Asn (N)

Acid glutamic

Glu (E)

Glutamine

Gln (Q)

Tên

Ký hiệu

Công thức

Với chuỗi bên là hydrocarbon (aliphatic) Glycine

Alanine

Gly (G)

Ala ( A)

Valine

Val (V)

Leucine

Leu (L)

Isoleucine

Ile (I)

Với chuổi bên chứa nhóm hydroxyl (OH) Serine

Ser (S)

Threonine

Thr (T)

N Á TO

Í L

A Ó H

N Ầ R

G N Ư

O Ạ Đ

N Ơ H

.Q P T

Với chuỗi bên chứa nhóm base Arginine

Arg (R)

Lysine

Lys (K)

Histidine

His (H)

Với chuỗi bên chứa nhân thơm Histidine

His (H)

Phenylalanine

Phe (F)

Tyrosine

Tyr (Y)

Tryptophan

Trp (W)

Xem ở trên

Với chuỗi bên chứa nguyên tử lưu huỳnh (S) Cysteine

N Ễ I

Methionine

N À Đ

Cys (C)

Met (M)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Biểu thị sự xoắn của chuỗi polypeptide, là tương tác không gian giữa các gốc

N Ơ H

amino acid ở gần nhau trong mạch polypeptide. Nói cách khác, là dạng không gian cục bộ của từng phần trong mạch polypeptide. Cấu trúc này được làm bền nhờ các

Acid amin Proline

liên kết hydro được tạo thành giữa các liên kết peptide ở gần nhau.

Pro (P)

1.2.3.3. Cấu trúc bậc 3

.Q P T

Biểu thị sự xoắn và cuộn khúc của chuỗi polypeptide thành khối, đặc trưng cho protein dạng cầu, là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau 1.2.3. Các bậc cấu trúc của protein

trong mạch polypeptide. Trong nhiều protein dạng cầu có chứa các gốc cysteine tạo

Về mặt cấu trúc người ta phân biệt protein gồm bốn bậc: bậc 1, bậc 2, bậc 3 và

O Ạ Đ

nên liên kết disulfur giữa các gốc Cys xa nhau trong mạch polypeptide làm cho

bậc 4 (hình. 1.1).

mạch bị cuộn lại. Ngoài ra, cấu trúc bậc 3 còn được giữ vững bằng các loại liên kết

G N Ư

khác như liên kết kị nước, lực Van der Waals, liên kết hydro, liên kết tĩnh điện giữa các gốc amino acid.

Hình 1.1: Sơ đồ các bậc cấu trúc của protein 1.2.3.1. Cấu trúc bậc 1

ÓA

Cấu trúc bậc 1 biểu thị trình tự các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide,

-H

cấu trúc này được giữ vững bằng liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị). Sự rối loạn

Í L -

cấu trúc sắp xếp của protein trong liên kết peptide sẽ dẫn đến bệnh lý. Ví dụ: Bệnh thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm

N Á TO

B 0 0

ẦN

1.2.3.4. Cấu trúc bậc 4 Biểu thị sự kết hợp của các chuỗi có cấu trúc bậc 3 trong phân tử protein.

Những phân tử protein có cấu trúc từ 2 hay nhiều chuỗi protein hình cầu, tương tác với nhau sắp xếp trong không gian tạo nên cấu trúc bậc 4. Mỗi một chuỗi polypeptide đó được gọi là một tiểu đơn vị, chúng gắn với nhau nhờ các liên kết hydro, tương tác Van der Waals giữa các nhóm phân bố trên bề mặt của các tiểu đơn vị để làm bền cấu trúc bậc 4. 1.3. Một số tính chất quan trọng của protein 1.3.1. Tính chất lý học - Phân tử lượng Có nhiều phương pháp xác định phân tử lượng của protein như phương pháp

HbA (người bình thường) His – Val – Leu – Tre – Pro – Glu – Glu – Liz

hóa học, thẩm thấu, tốc độ lắng, … Protein có phân tử lượng lớn > 10.000. Khái

His – Val – Leu – Tre – Pro – Val – Glu – Liz

niệm protein và polypeptide thỉnh thoảng được hiểu giống nhau, tuy vậy

HbS (người bệnh)

Cấu trúc bậc 1 là phiên bản của mã di truyền, việc xác định được cấu trúc

ÀN

polypeptide có trọng lượng phân tử < 10.000.

bậc 1 là cơ sở để tổng hợp nhân tạo protein bằng phương pháp hoá học hoặc bằng

- Đặc tính keo

biện pháp công nghệ sinh học.

Khi hòa tan, protein tạo thành các dung dịch keo và cho hiện tượng Tindal.

N Ễ I

1.2.3.2. Cấu trúc bậc 2

Xung quanh mỗi phân tử protein được bao quanh bằng một lớp dày đặc các phân tử dung môi, nếu dung môi là nước thì sẽ tạo thành tầng hydrate.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Áp suất thẩm thấu

theo pH của môi trường. Mỗi loại protein cũng có điểm đẳng điện (pI) tương ứng và

Protein hòa tan trong nước tạo nên dung dịch keo có áp suất thẩm thấu gọi là

tỉ lệ của mỗi dạng ion trong dung dịch phụ thuộc vào pH của dung dịch hòa tan

áp suất keo nhỏ hơn rất nhiều so với áp suất thẩm thấu của dung dịch thật. Áp suất

protein. Nếu pH của môi trường = pI thì protein tồn tại ở dạng ion lưỡng cực nhiều

keo đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước cùng các chất dinh dưỡng

nhất và protein sẽ không di chuyển trong điện trường. Nếu pH của môi trường > pI

và cặn bã qua thành mạch.

thì anion chiếm nhiều nhất và protein sẽ di chuyển về phía cực dương của điện

N Ơ H

.Q P T

- Sự khuyếch tán

trường. Nếu pH < pI thì dạng cation chiếm nhiều nhất và protein sẽ di chuyển trong

Trong dung dịch, protein khuyếch tán chậm. Do chúng có kích thước lớn cho

điện trường về cực âm. Tính chất này được ứng dụng để tách protein bằng kỹ thuật

nên protein không đi qua được các màng bán thấm như màng tế bào, màng

điện di, ngoài ra còn được ứng dụng để chiết xuất và tinh chế protein bằng phương

cellophan, … Nếu cho dung dịch protein vào màng bán thấm rồi nhúng vào cốc

pháp sắc kí trao đổi ion.

nước thì các phân tử có kích thước nhỏ như NaCl đi qua màng bán thấm một cách

O Ạ Đ

- Sự biến tính của protein

G N Ư

Phân tử protein chỉ thể hiện được đặc tính sinh học của nó trong một khoảng

dễ dàng, còn protein vẫn nằm lại trong túi. Đây là sự thẩm tích và màng bán thấm được gọi là màng thẩm tích. Người ta ứng dụng phương pháp này để loại muối khỏi

giới hạn nhất định của môi trường. Nếu vượt quá giới hạn đó sẽ làm cho protein bị

dung dịch protein.

mất tính chất ban đầu, mất tính chất sinh học, đó là sự biến tính của protein (giảm

N Ầ R

- Độ nhớt Khi hòa tan, protein tạo thành dung dịch keo có độ nhớt khá cao và lớn hơn độ nhớt của nước. Các loại protein khác nhau thì có độ nhớt khác nhau. - Sự hấp phụ

Protein có thể hấp phụ các chất khí, lỏng hoặc rắn lên trên bề mặt của chúng.

Nhờ tính chất này mà nhiều protein đóng vai trò là các chất vận chuyển trong cơ

ÓA

thể. Cơ chế tác dụng của một số loại thuốc hoặc của các chất hóa học cũng được giải thích dựa trên tính chất hấp phụ của protein. - Tính lưỡng tính

Í L -

-H

Phân tử protein gồm nhiều amino acid kết hợp lại với nhau thành một hoặc

N Á TO

B 0 0

tính tan, tính chất sinh học không còn nữa). Sự biến tính không làm đứt các liên kết peptid mà chỉ làm đứt các liên kết yếu như liên kết hydro, liên kết muối, … Vì vậy, cấu trúc không gian của protein bị đảo lộn, các nhóm kị nước quay ra ngoài, các nhóm ưa nước quay vào trong, sự hydrate hóa bị giảm, các chuỗi polypeptid dễ kết hợp lại với nhau, do đó độ tan giảm và protein dễ bị đông kết. Ở trong đường tiêu hóa của động vật, sự biến tính protein giúp cho quá trình tiêu hóa protein diễn ra dễ dàng hơn. Có hai loại biến tính: + Biến tính thuận nghịch Cấu trúc không gian của phân tử protein bị biến đổi tạm thời và có thể trở lại trạng thái ban đầu nếu loại trừ nguyên nhân gây biến tính. Một số yếu tố gây biến

nhiều chuỗi polypeptide. Trên mỗi chuỗi polypeptid đều có một nhóm α-NH2 của

tính thuận nghịch như dung môi hữu cơ trung tính (ether, ethanol, aceton, …), một

amino acid N-tận và một nhóm α-COOH của amino acid C-tận. Ngoài ra, trong

số muối trung tính ((NH4)2SO4).

phân tử protein còn có thể có một số nhóm -NH2 tự do của các amino acid kiềm tính

+ Biến tính không thuận nghịch

và một số nhóm -COOH của các amino acid acid tính. Trong dung dịch các nhóm -

Cấu trúc không gian của phân tử protein bị phá vỡ vĩnh viễn, không tái lập dù

ÀN

NH2 và -COOH này có thể điện li để tạo thành -NH+3 và -COO-. Do đó, protein

N Ễ I

ở điều kiện nào. Các yếu tố gây biến tính không thuận nghịch như acid vô cơ đậm

cũng có tính lưỡng tính như amino acid và trong dung dịch chúng cũng có thể tồn

đặc (HCl, H2SO4, HNO3, …), acid hữu cơ (CCl3-COOH), nhiệt độ cao, …

tại dưới 3 dạng ion: anion, cation và ion lưỡng cực với các nồng độ khác nhau tùy

1.3.2. Tính chất hóa học

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.3.2.1. Phản ứng Biurê:

Khi cho acid nitric đậm đặc tác dụng với protein sẽ có màu vàng, phản ứng

Phản ứng Biure đặc trưng cho liên kết peptid (- CO-NH-), tất cả các chất có

N Ơ H

này xảy ra do trong phân tử protein có acid amin có vòng thơm (phenylalanine,

chứa từ 2 liên kết peptit trở lên đều cho phản ứng này.

tryptophane, tyrosine)

Trong môi trường kiềm mạnh, liên kết peptid trong phân tử protein phản ứng

với Cu2SO4 tạo phức chất màu tím hoặc tím đỏ. Sở dĩ ta gọi phản ứng Biure là do chất biure có nhóm – CO – NH – ( giống như liên kết peptid) và cũng có phản ứng dương tính tạo nên hợp chất màu với protein

0 0 1

N Ầ R

G N Ư

O Ạ Đ

.Q P T

1.3.2.2. Phản ứng của nhóm với α-amin với foocmaldehid (phản ứng Sorenson)

A Ó H

Đây là phản ứng quan trọng thường dùng để đánh giá mức độ thủy phân

protein. Foocmaldehid phản ứng với nhóm amin tạo thành dẫn xuất metylen của acid amin. 1.3.2.3. Phản ứng với Nynhidrin:

N Á TO

Í L

Phản ứng màu đặc trưng quan trọng để định tính và định lượng acid amin Tất cả các α-acid amin của protein đều phản ứng với nynhidrin tạo thành hợp chất màu xanh tím. Phản ứng này rất nhạy, có thể phát hiện được đến microgram

N À Đ

acid amin, vì vậy được dùng nhiều trong phân tích định tính và định lượng acid amin.

N Ễ I

1.3.2.4. Phản ứng Xantoprotein

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

Chương 2

1. Protein là gì? Trình bày câu trúc và chức năng của protein.

ACID NUCLEIC

2. Liên kết peptide là gì ? Vẽ hình.

MỤC ĐÍCH

N Ơ H

3. Phân biệt và kể tên được các acid amin thiết yếu và không thiết yếu ?

1. Viết được công thức của ribose, deoxyribose, các base purine và pyrimidin

3. Trong phân tử protein, liên kết disulfur được tạo thành từ các acid amin nào?

2. Phân biệt được cấu tạo của nucleoside, nucleotide và acid nucleic

4. Trong phân tử protein, liên kết nào đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc bậc III

3. Trình bày được cấu trúc của DNA và RNA, những điểm khác biệt về cấu

.Q P T

trúc của hai loại phân tử này và quy luật bổ sung đôi base TÀI LIỆU THAM KHẢO

O Ạ Đ

2.1. Thành phần cấu tạo

1. Đỗ Đình Hồ, Đông Thị Hoài An, Nguyễn Thị Thảo, Phạm Thị Mai, Trần Thanh

2.1.1. Thành phần cấu tạo của mononucleotide

Lan Phương, Đỗ Thị Thanh Thủy, Lê Xuân Trường (2005), Hóa sinh y học, NXB Y

Acid nucleic, vật chất mang thông tin di truyền của các hệ thống sống, là một

G N Ư

Học, Tp.HCM.

polymer được hình thành từ các monomer là nucleotide. Mỗi nucleotide gồm 3

2. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê

thành phần: nhóm phosphate, đường pentose (là đường 5 carbon) và một base nitơ.

Doãn Niên (2004), Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

2.1.1.1. Acid phosphoric

3. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội.

ÓA

N Ễ I

ÀN

ÁN

Là một acid vô cơ H3PO4, tạo nên tính acid cho acid nucleic, hiện diện cả

DNA và RNA 2.1.1.2. Đường pentose Đường pentose trong acid nucleic gồm có hai loại là đường deoxyribose và ribose. Sự có mặt của 2 loại đường này là một trong những đặc điểm để phân biệt DNA và RNA. - Đường ribose (C5H10O5), hiện diện ở RNA

CH2OH O

H H OH

OH H H OH

CH2OH Hình 2.1: D - Ribose

- Đường deoxyribose (C5H10O4), hiện diện ở DNA

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

-L

H Í

B 0 0

ẦN

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn H

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com CH2OH

Base pyrimidine

H H

cytosine (2-oxy, 6-aminopyrimidine) và uracil (2, 6 dioxypyrimidine)

H H

CH N 1 6 5 CH

CH2OH

Các base nitơ có trong phân tử acid nucleic đều là những dẫn xuất của base

G N Ư

purine hoặc pyrimidine Base purine

. Các base purine là loại base có nhân purine, gồm adenine (6-amino purine)

N Ầ R

và guanine (2-amino, 6-aminopurine) CH N 6 5 1 3 N

9 NH

7 8 CH

- Adenin (6-aminopurin)

ÓA

NH2 6 5

1 2

3 N

9 NH

7 8

N Á TO

- Guanin (6-oxy,2-aminopurin) OH N

1 2

ỄN

H2N

ÀN

6 5

3 N

4 CH

Gốc pyrimidin

- Cytosin (2 - oxy, 6 - aminopyrimidin)

2.1.1.3. Các base có nitơ

O Ạ Đ

Q P.

HC2

Hình 2.2: D - Deoxyribose

HC 2

N Ơ H

Các base nitơ pyrimidine g ồm thymine (2,6-dioxy, 5-methylpyrimidine),

9 NH

7 8

-L

H Í

enol

1 2

H2N

N HO

N 9 NH

OH HN

cetol enol N

6 5 3 N

- Uracin (2,6 - dioxypyrimidin)

CH3

cetol

- Thymin (5 - metyl uracin)

cetol

enol

NH2

cetol enol N

CH3

HN O

Hình 2.4: Các base pyrimidine: Cytosine, Uracil, Thymine Các nucleoside

Hình 2.3: Base purine: Adenin và Guanin

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Nucleoside là sản phẩm thủy phân không hoàn toàn của nucleic acid. Nucleoside gồm có hai thành phần là đường pentose và một base nitơ (thuộc purine

hay pyrimidine), nối với nhau bằng liên kết β-N glycoside. Liên kết này thực hiện giữa C1’ của pentose và N9 của base purine, hoặc C1’ của pentose và N1 của

Adenin + Ribose

G N Ư

Adenosine + H2O

Các nucleotide

A Ó H

Í L

Nucleotide cũng là sản phẩm thủy phân không hoàn toàn của nucleic acid.

O Ạ Đ OH

Deoxyadenosine 5' - monophosphate (5' - dAMP)

Hình 2.6: Cấu tạo hóa học của AMP và 5’-dAMP

Hình 2.5: Liên kết glycoside giữa Adenine và đường ribose

N Ơ H

O- - P - O - CH2 O

Adenosine 5' - monophosphate (AMP)

H2O

O CH2OH

NH2

Y U Q P.

O- - P - O - CH2 O

được đánh số C1’, C2’, C3’, C4’, C5’

pyrimidine. Lưu ý khi pentose được liên kết với base, các nguyên tử carbon của nó

NH2

N Ầ R

Các nucleotide có thể phosphoryl hóa để tạo thành di-, tri-phosphonucleotide NH2

N N

CH2O

OH OH

Adenosine monophosphate (AMP)

Nucleotide gồm có ba thành phần: đường pentose, base nitơ và phosphoric acid (hình 2.6).

ỄN

ÀN

N Á TO

Adenosine triphosphate (ATP)

Hình 2.7: Mối liên hệ giữa AMP, ADP và ATP 2.1.2. Cách liên kết giữa các mononucleotide

Chuỗi có hai đầu, đầu 5’ và đầu 3’, ở dạng tự do hay kết hợp với phosphat. Nhiều nucleotid kết hợp thành chuỗi polynucletid bằng liên kết 3’, 5’ phosphodiester. Liên kết này được tạo thành giữa gốc phosphat của nucleotide này (ở vị trí C5’) với nhóm OH của nucleotide kế tiếp (ở vị trí C3’)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Adenosine diphosphate (ADP)

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Cấu trúc bậc 1 biểu thị trình tự sắp xếp các gốc nucletit trong chuỗi

O-O

polynucleotit

Đối với DNA

O CH2 O H

-O

Base

H LK phosphodieste

-O

Hàm lượng Adenin = Thimin (A=T)

Hàm lượng Guanin = Cytosin (G=C)

Tổng lượng base G + T = A + C

Ngược lại tổng G + X và A + T có thể rất khác nhau.

Base H

LK phosphodieste

CH2 O

-O

Base

ÓA

-H

LK phosphodieste

O CH2 O

N Á TO H

.Q P T

G N Ư

2.2.1.2. Cấu trúc bậc 2 của phân tử acid nucleic

O Ạ Đ

Thành phần Base: A + C = G + U

ÀN

Đối với RNA

CH2 O H

Tổng lượng base purine = base pyrimidin

N Ơ H

Í L -

Base

B 0 0

ẦN

Đối với DNA

Năm 1953, Watson và Crick đưa ra mô hình cấu trúc của phân tử DNA như sau: - DNA gồm: 2 chuỗi polynucleotid xoắn với nhau quanh một trục tạo thành

vòng xoắn đôi. - Hai sợi polynucleotid đối xứng nhau - Các base của mỗi sợi hướng vào bên trong, base của sợi này liên kết với base của sợi kia. - Đường kính, chu kì xoắn, khoảng cách giữa các Nu… Đối với RNA

Phân tử ARN thường chỉ có 1 chuỗi polynucleotid liên tuc. Có sự tự xoắn tạo nên cấu trúc bậc 2 A-U, C-G 2.2.2. Chức năng

- Tự tái bản (sao chép, tự sao) → tổng hợp DNA - Sao mã (phiên mã) → tổng hợp RNA - Dịch mã (giải mã) → tổng hợp protein

2.2. Cấu trúc và chức năng của acid nucleic

N Ễ I

2.2.1. Cấu trúc

2.2.1.1. Cấu trúc bậc 1 của phân tử acid nucleic

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

Chương 3

1. Acid nucleic là gì? Gồm những loại nào?

ENZYME

2. Acid nucleic và nucleotide khác nhau ở điểm nào?

MỤC ĐÍCH

3. Liên kết phosphodieste là gì? Vẽ hình

N Ơ H

1. Trình bày được danh pháp, phân loại và những đặc điểm cấu trúc chung

của enzyme TÀI LIỆU THAM KHẢO

.Q P T

2. Giải thích được cơ chế xúc tác chung của enzyme

1. PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

3. Phân tích được tính đặc hiệu của enzyme

Tp Hồ Chí Minh.

4. Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

2. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê

3.1. Khái niệm

Doãn Niên (2004), Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

O Ạ Đ

Trong các tế bào của cơ thể sống luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất. Sự

3. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội.

G N Ư

trao đổi chất ngừng thì sự sống không còn tồn tại. Quá trình trao đổi của một chất là tập hợp các quy luật của rất nhiều phản ứng hoá học khác nhau. Các phản ứng hoá

ỄN

ÀN

ÁN

các hợp chất có bản chất protein xúc tác cho các phản ứng hoá học đó. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học nhất định và đảm bảo cho các phản ứng xảy ra theo một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ thể sống.

Chúng có trong tất cả các loại tế bào của cơ thể sống. Enzyme còn được gọi là chất xúc tác sinh học (biocatalysator) nhằm để phân biệt với các chất xúc tác hoá học. Chất xúc tác sinh học là những sản phẩm sinh vật, do tế bào sản xuất ra với những lượng nhỏ, có tác dụng làm tăng nahnh phản ứng hóa sinh và khi kết thúc phản ứng chúng vẫn không thay đổi so với trạng thái ban đầu 3.2. Cấu tạo

Enzyme có khả năng và hiệu lực xúc tác rất lớn, có tính đặc hiệu rất cao. Để đảm bảo cho chức năng của enzyme là chất xúc tác sinh học, cấu trúc của enzyme

phải rất tinh vi và phức tạp. 3.2.1. Bản chất protein của enzym

Trong sự phát triển của hóa sinh học, bước nhảy vọt đã đạt được khi người ta thực hiện thành công việc tách rút các chất xúc tác sinh học ra khỏi tế bào và nghiên cứu tính chất của chúng, lúc đó người ta nhận biết rằng enzyme có bản chất protein.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

LÍ

-H

ÓA

B 0 0

N Ầ R

học phức tạp này có liên quan chặt chẽ với nhau và điều chỉnh lẫn nhau. Enzyme là

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Năm 1926, Sumner là người đầu tiên thu được urease ở dạng kết tinh. Cho đến nay

Bảng 3.1: Sự liên quan về chức năng giữa các vitamin và các coenzyme

đã có khoảng hơn 150 enzyme được rút ra ở dạng tinh khiết. Trong số các enzyme

Coenzyme

Chức năng -

đó, một số đã được biết trọn vẹn về cấu trúc bậc I như ribonuclease, trypsin,

NAD, NADP

- Chuyển H và e

chymotrypsin, …

FAD. FMN

- Chuyển H+ và e-

Coenzyme A

- Vận chuyển gốc acyl

Ngày nay người ta xác nhận rằng, các enzyme chính là nhóm protein quan

.Q P T

trọng. Chúng được hình thành trong tế bào như các protein đơn giản (enzyme một

- Phân giải háo khí và tổng hợp acid

thành phần) hoặc như các protein phức tạp (enzyme hai thành phần). Trong số các

béo

enzyme thì đa số là enzyme hai thành phần.

Thiaminpyro(P)

Dạng hoạt động của enzyme hai thành phần bao gồm phần protein và phần Pyridoxal(P)

Enzyme một thành phần là các protein đơn giản thực hiện chức năng xúc tác. Ví dụ: Ribonuclease A và một số enzyme thủy phân protein và một số enzyme khác. 3.2.2. Enzym một và hai thành phần

Bên cạnh phần protein thì enzyme hai thành phần còn chứa phần không có bản chất protein. Người ta gọi phần không phải protein cần thiết bắt buộc đối với hoạt động của enzyme là nhóm ghép (nhóm ngoại, nhóm thêm, yếu tố phụ, …) và phần

protein vốn liên kết với nhóm đó là apoenzyme, phức hợp của hai thành phần trên là holoenzyme (enzyme hai thành phần).

ÓA

Trong trường hợp nhóm ghép là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử bé

-H

được liên kết với phần protein thì nhóm ghép được gọi là coenzyme. Theo cách đó

thì:

N Á TO

LÍ

Nếu đứng riêng rẽ thì cả coenzyme cũng như apoenzyme đều không có khả năng xúc tác. Chỉ có lúc nào 2 phần này kết hợp với nhau thì hoạt tính xúc tác của

N À Đ

enzyme mới thể hiện.

Bản chất hóa học của coenzyme rất khác nhau:

N Ễ I

B 0 0

ẦN

O Ạ Đ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Pantotenic acid(B3) Thiamine(B1) Pyridoxine(B6)

- Chuyển amine hóa

- Khử carboxyl hóa

HƯ

Các ion kim loại có vai trò cần thiết bắt buộc cho sự hoạt động của enzyme. Các

ion (cation) có chức năng giống với các coenzyme. Người ta gọi các ion kim loại đó là các coenzyme đơn giản. Các enzyme cần ion kim loại cho việc thực hiện chức năng của mình được gọi là metalloenzyme. Chức năng của các ion kim loại nói chung phần nhiều là chúng tạo ra các phức hợp giữa một nhóm nhất định nào đó của cơ chất và enzyme. Trước tiên các cation tạo phức “ion kim loại – cơ chất”, sau đó phức hợp này mới phản ứng với enzyme. Các ion Ca, Cu, Mg, Mn, Mo, Zn, … đều là những ion tham gia trong sự hoạt động của các enzyme. Phân loại enzyme

Dựa vào loại phản ứng mà enzyme xúc tác người ta chia enzyme làm 6 loại (theo đúng trình tự loại số 1→6) Loại

Tên

Cơ chế phản ứng xúc tác

Phản ứng tổng quát

enzyme 1

Oxydoreductase Oxy hóa khử (cho nhận điện Akh + Box → Aox+ Bkh

- Một số loại này chính là các vitamin. Sự liên quan về chức năng giữa các vitamin và các coenzyme được giới thiệu ở bảng sau:

- Khử carboxyl hóa

- Chuyển nhóm aldehyd

không có bản chất protein gọi là nhóm prostetic (nhóm ngoại, nhóm ghép, …)

N Ơ H

Vitamin tương ứng

tử, hydro, oxy…) 2

Transferase

Chuyển

nhóm

hóa

học AB + CD → AC +

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Năng lượng hoạt hóa khi có sự xúc tác của enzyme không những nhỏ hơn rất

(amin, glucosyl, phosphat, BD 3

Hydrolase

Thủy phân (liên kết este, R1R2 glycoside, peptide, ete…)

Lyase

Isomerase

chất xúc tác thông thường. Ví dụ trong phản ứng phân hủy H2O2 thành H2O và O2

HOH →

Phân cắt (không có nước AB → A + B

tác là platin thì năng lượng hoạt hóa là 11,7 Kcal/mol, còn nếu có enzyme catalase

tham gia)

xúc tác thì năng lượng hoạt hóa chỉ còn 5,5 Kcal/mol.

.Q P T

Nhiều dẫn liệu thực nghiệm cho thấy quá trình tạo thành phức hợp enzyme-cơ

Đồng phân hóa (đồng phân A → B

chất và sự biến đổi phức hợp này thành sản phẩm, giải phóng enzyme tự do thường

Lygase (gồm cả Tổng hợp Synthetase

nếu không có chất xúc tác thì năng lượng hoạt hóa là 18 Kcal/mol, nếu có chất xúc

R1H + R2OH

quang học, hóa học…) 6

N Ơ H

nhiều so với trường hợp không có xúc tác mà cũng nhỏ hơn so với cả trường hợp có

acyl, methyl…)

O Ạ Đ

trải qua ba giai đoạn theo sơ đồ sau:

A + B → AB

E + S → ES → P + E

và

G N Ư

[Trong đó E là enzyme, S là cơ chất (substrate), ES là phức hợp enzyme-cơ

synthase)

chất, P là sản phẩm (product)] Trong mỗi loại enzyme trên, mỗi loại lại được chia làm nhiều nhóm, mỗi nhóm chia thành nhiều phân nhóm, mỗi phân nhóm gồm nhiều enzyme. Mỗi enzyme được ký hiệu bằng bốn con số: số thứ nhất chỉ loại, số thứ hai chỉ nhóm, số thứ ba chỉ phân nhóm, số thứ tư chỉ thứ tự cảu bản thân từng enzyme trong phân nhóm. Trước 4 chữ số có chữ EC (Enzyme Committee: ủy ban enzyme) 3.3. Cơ chế tác dụng của enzym

Hầu như tất cả các biến đổi hóa sinh trong tế bào và cơ thể sống đều được xúc

ÓA

B 0 0

ẦN

- Giai đoạn thứ nhất: enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành

phức hợp enzyme-cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp. - Giai đoạn thứ hai: xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ

các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng. - Giai đoạn thứ ba: tạo thành sản phẩm, còn enzyme được giải phóng ra dưới

dạng tự do.

tác bởi enzyme ở pH trung tính, nhiệt độ và áp suất bình thường, trong khi đa số các

Các loại liên kết chủ yếu được tạo thành giữa E và S trong phức hợp ES là:

chất xúc tác hóa học khác lại chỉ xúc tác ở nhiệt độ và áp suất cao. Chính nhờ việc

tương tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tương tác Van der Waals. Mỗi loại liên kết

tạo được môi trường đặc hiệu (bởi trung tâm hoạt động của enzyme liên kết với cơ

đòi hỏi những điều kiện khác nhau và chịu ảnh hưởng khác nhau khi có nước.

LÍ

-H

chất) có lợi nhất về mật độ năng lượng để thực hiện phản ứng mà enzyme có được

N Á TO

những khả năng đặc biệt đã nêu trên.

Trong phản ứng có enzyme xúc tác, nhờ sự tạo thành phức hợp trung gian enzyme-cơ chất mà cơ chất được hoạt hóa. Khi cơ chất kết hợp vào enzyme, do kết

ÀN

quả của sự cực hóa, sự chuyển dịch của các electron và sự biến dạng của các liên

kết tham gia trực tiếp vào phản ứng sẽ dẫn tới việc thay đổi động năng cũng như thế

N Ễ I

Với phương pháp nghiên cứu bằng tia X và phương pháp hóa học người ta đã làm sáng tỏ cách thức gắn cơ chất và cơ chế hoạt động của một số enzyme như lysozyme, chymotrypsin, carboxypeptidase A, ... Sau đây sẽ giới thiệu chi tiết hơn cơ chế phản ứng của carboxypeptidase A. Carboxypeptidase A (EC 3.4.17.1) thuộc nhóm peptidhydrolase, xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptide, phản ứng xảy ra với vận tốc lớn nếu amino acid đầu C

năng, kết quả là làm cho phân tử cơ chất trở nên hoạt động hơn, nhờ đó phản ứng

là amino acid thơm. Enzyme này cũng thủy phân liên kết ester. Carboxypeptidase A

được thực hiện dễ dàng hơn.

có khối lượng phân tử 34,3. KDa chứa 1 mol Zn/1 mol E. Zn tham gia trong hoạt

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

động xúc tác của enzyme. Khi thay thế Zn bằng các kim loại hóa trị hai khác sẽ làm

- Oxy trong nhóm -CO- của liên kết peptide tương tác với Zn, còn carbon

thay đổi hoạt độ và có thể cả tính đặc hiệu của enzyme. Trong phân tử enzyme, Zn

N Ơ H

trong nhóm -CO- này tương tác với nhóm carboxyl của Glu-270 qua phân tử nước.

ở gần bề mặt phân tử, tương tác với gốc His - 69, His - 196 và Glu - 72. Các gốc

- Cắt đứt liên kết và giải phóng sản phẩm.

amino acid có vai trò xúc tác trong trung tâm hoạt động của enzyme là: Arg-145,

Nguyên tử Zn phân cực liên kết -CO, tăng tính ái điện tử của nguyên tử

Tyr-248 và Glu-270. Cơ chế phản ứng xúc tác của Carboxypeptidase A được xác

carbon, do đó làm tăng tương tác của nó với nước hoặc với nhóm ái nhân của phân

định trên cơ sở kết quả nghiên cứu phản ứng của nó với dipeptid glycyltyrosine.

tử protein enzyme.

Quá trình phân giải liên kết peptid có thể được phân thành các bước sau:

.Q P T

Gốc Glu-270 hoạt hóa phân tử nước, nhóm -OH được tạo thành tấn công trực

- Tạo thành phức ES: Khi tiếp xúc với cơ chất, các nhóm trong trung tâm hoạt

tiếp vào nguyên tử cacbon của -CO- (trong liên kết peptide của cơ chất), liên kết

động của enzyme thay đổi vị trí trong không gian. Nhóm guanidin của Arg-145

peptide bị kéo căng ra và bị đứt. Gốc Tyr-248 nhường hydrogen cho nhóm -NH

cũng như nhóm carboxyl của Glu-270 dịch chuyển 2Å, nhóm hydroxyl của Tyr-248

trong liên kết peptide cho cơ chất, giải phóng sản phẩm đầu tiên là tyrosine của cơ

dịch chuyển 12Å từ chỗ gần trên bề mặt phân tử chuyền vào trong đến vùng gần với

chất và acyl-enzyme. Sau khi liên kết peptide bị cắt đứt, trạng thái ion hóa của các

liên kết peptid của cơ chất.

nhóm acid và base bị biến đổi tương ứng với pH môi trường, Tyr-248 kết hợp với

Tương tác giữa các nhóm chức của trung tâm hoạt động với glycyltyrosine như

N Ầ R

sau (hình 3.2): - Nhóm carboxyl tự do của cơ chất kết hợp với nhóm tích điện dương của Arg145 của enzyme qua liên kết ion. - Nhóm NH trong liên kết peptide của cơ chất tạo thành liên kết hydrogen với nhóm -OH của Tyr-248.

N À Đ

N Á TO

Í L -

ÓA

-H

B 0 0

G N Ư

O Ạ Đ

proton, trở về trạng thái ban đầu. 3.4. Tính đặc hiệu của enzym

Khả năng xúc tác với tính đặc hiệu cao là một trong những đặc tính cơ bản và quan trọng nhất của enzyme. Tính đặc hiệu của enzyme thể hiện ở chỗ: enzyme chỉ xúc tác cho một trong vô số những chuyển hóa có thể có được đối với các chất. Có hai loại đặc hiệu cơ bản đó là đặc hiệu phản ứng và đặc hiệu cơ chất. * Tính đặc hiệu phản ứng: được thể hiện ở chỗ enzyme chỉ có khả năng lựa chọn một dạng phản ứng trong số các phản ứng và xúc tác cho phản ứng đó. Điều đó thấy rõ trong ví dụ sau đây:

Hình 3.1: Sự tương tác giữa các nhóm chứa của trung tâm hoạt động với glycyltyrosine

N Ễ I

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Hình 3.2: Tính đặc hiệu phản ứng của các enzyme www.facebook.com/daykemquynhonofficial

www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Dưới tác dụng của oxidase, aminoacid bị khử amine hóa bằng cách oxy hóa

* Ngoài các tính đặc hiệu trên nhiều enzyme còn biểu hiện rất cao về tính

để tạo ra cetoacid và NH3. Với sự có mặt của oxidase, một phản ứng khác khử

đặc hiệu hóa học lập thể (Đặc hiệu quang học): Enzyme chỉ tác dụng lên những

carboxyl hóa lại không thể xảy ra. Việc xúc tác này đòi hỏi phải có enzyme khác, đó

dạng đồng phân lập thể nào đó của các chất hữu cơ.

là decarboxylase. Cũng như vậy, phản ứng chuyển amine hóa đòi hỏi phải có

Ví dụ: Enzyme L-lactatdehydrogenase chỉ tác dụng lên L-lactic acid mà không tác

transaminase.

dụng lên D-Lactic acid. Muốn tác dụng lên D-Lactic acid phải có enzyme D-

lactatdehydrogenase.

* Tính đặc hiệu cơ chất: Enzyme có thể lựa chọn đối với các chất tham gia

N Ơ H

.Q P T

phản ứng. Không phải mọi cơ chất có khả năng phản ứng đều được enzyme “tiếp

3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzym

nhận” như nhau.

3.5.1. Nhiệt độ

O Ạ Đ

Mỗi enzyme chỉ chuyên xúc tác cho một hoặc một vài cơ chất nhất định và

Trong phạm vi lý học, tốc độ của phản ứng tăng lên cùng với sự tăng của nhiệt

mức độ đặc hiệu của nó tùy thuộc vào từng loại enzyme. Có 3 mức độ đặc hiệu cơ

độ. Nhưng khi vượt quá phạm vi nào đó, các phản ứng được enzyme xúc tác bị ảnh

chất chủ yếu:

hưởng do sự biến tính của phân tử protein-enzyme. Kết quả này phụ thuộc vào nhiệt

học nhất định mà không phụ thuộc vào các nhóm hóa học nằm ở hai bên liên kết. Ví dụ các esterase có thể tác dụng lên hàng loạt các ester của phosphoric acid. - Đặc hiệu nhóm: biểu hiện là enzyme chỉ có thể tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học nhất định và một trong hai nhóm nằm ở hai bên liên kết cũng phải có cấu tạo nhất định. Ví dụ carboxylpeptidase có khả năng phân hủy liên kết peptide gần nhóm –COOH tự do, nghĩa là liên kết peptide ở cuối mạch polypeptide, …

Í L -

ÓA

- Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme chỉ tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định và các nhóm hóa học ở hai bên liên kết cũng phải xác định.

N Á TO

0 0 1

-H

Ví dụ: Enzyme trypsine thủy phân các liên kết peptide giữa lysine hoặc arginine

G N Ư

độ tối thích của enzyme, là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng enzyme đạt cực đại.

- Đặc hiệu tương đối: Enzyme chỉ có thể tác dụng lên một kiểu liên kết hóa

ẦN

Mỗi enzyme có nhiệt độ tối thích khác nhau. Sự khác nhau này tùy thuộc vào

nguồn gốc của các enzyme, tùy theo từng điều kiện hoặc từng sự khác nhau về tính nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử protein-enzyme. Đa số enzyme mất hoạt tính xúc tác ở nhiệt độ cao(>80oC), trừ papain,

myokinase có thể tồn tại ở 100oC. 3.5.2. pH

Mỗi enzyme đều có trị số pH tối thích nào đó đối với hoạt tính của chúng. Ở ngoài phạm vi của trị số này hoạt tính của enzyme đều bị giảm thấp.

Trị số pH tối thích của một số enzyme như sau: Enzyme

pH tối thích

Pepsine

1,5 – 2,5

Amylase(mạch nha) 4,6 – 5,0

với bất cứ aminoacid nào. Sản phẩm là những đoạn peptide có lysine hoặc arginine

Amylase(nước bọt)

6,8 – 7,2

chứa nhóm COOH tự do ở phía tận cùng của peptide.

Trypsine

7,8 – 9,5

Arginase

9,8

Catalase

6,8 – 7,0

Peroxidase

6,0

ÀN

- Enzyme Trombine còn có tính đặc hiệu cao hơn trypsine: nó chỉ thủy phân

liên kết peptide ở phía carboxyl của gốc arginine nào có gốc glycine đứng liền kề

N Ễ I

sau nó:

Những nguyên nhân sau đây có thể dẫn tới sự phụ thuộc vào pH của enzyme:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Ký hiệu [E0] là nồng độ enzyme ban đầu, [ES] nồng độ phức trung gian

a) Nếu trong số các nhóm bên tham gia trực tiếp trong sự hoạt động của enzyme chứa nhóm có khả năng phân ly.

N Ơ H

enzyme-cơ chất và [E] là nồng độ enzyme tự do khi phản ứng đạt đến cân bằng. Do

b) pH đã ảnh hưởng tới các nhóm phân ly khác của protein-enzyme vốn có

đó [E] = [ E 0 ] - [ES] . [S] là nồng độ cơ chất ban đầu và cũng được xem là nồng độ

tác dụng trong việc duy trì cấu hình có hoạt tính của enzyme.

cơ chất lúc phản ứng đạt đến cân bằng vì nồng độ cơ chất trong phản ứng luôn lớn

c) Sự thay đổi pH của môi trường có thể ảnh hưởng tới các nhóm phân ly của

gấp nhiều lần nồng độ enzyme do đó có thể bỏ qua lượng [S] ở trong phức ES. Hơn

.Q P T

cơ chất hay của coenzyme vốn được kết hợp với enzym

nữa, khi nghiên cứu động học phản ứng enzyme thường xác định vận tốc ban đầu,

3.5.3. Nồng độ cơ chất và nồng độ enzym

lượng cơ chất bị chuyển hóa chưa đáng kể so với nồng độ ban đầu của nó.

Nồng độ enzym

O Ạ Đ

Từ phương trình phản ứng (1) có thể thiết lập các phương trình vận tốc phản

Nói chung trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính

ứng như sau:

vào nồng độ enzyme, v = k[E]

- Vận tốc phản ứng tạo thành ES là:

G N Ư

Trong đó: v là vận tốc phản ứng; [E] là nồng độ enzyme.

k1 ([E0] - [ES]) [S] (2)

Cũng có trường hợp khi nồng độ enzyme quá lớn, vận tốc phản ứng tăng chậm Nồng độ cơ chất

Năm 1913, L. Michaelis và M. Menten đã đưa ra mô hình để giải thích tính chất động học của phản ứng enzyme và đã lập được phương trình biểu diễn mối quan hệ vận tốc phản ứng (v) với nồng độ cơ chất của enzyme. Đặc điểm quan trọng nhất của mô hình này là: mở đầu phản ứng cần thiết phải

tạo thành phức trung gian enzyme - cơ chất (ES). Sau đó phức ES chuyển hóa tiếp tạo thành sản phẩm cuối cùng của phản ứng và enzyme tự do, enzyme lại kết hợp với phân tử cơ chất khác bắt đầu vòng xúc tác mới.

A Ó H

B 0 0

ẦN

- Vận tốc phân li phức ES là tổng vận tốc của 2 phản ứng:

+ Phản ứng phân li để tạo thành E và S (ngược với phản ứng kết hợp)

+ Phản ứng biến đổi thành P và E Do đó vận tốc phân li phức ES là bằng: (k2 + k3)[ES] (3). Khi hệ thống phản

ứng đạt đến cân bằng, vận tốc tạo thành ES bằng vận tốc phân li ES:

k1 ([E0] - [ES]). [S] = (k2 + k3) [ES] (4) Để đơn giản hơn, dùng hằng số

Trường hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất S, enzyme (E) xúc tác

Í-

cho sự chuyển hóa nó chỉ tạo thành một sản phẩm P, phản ứng xảy ra như sau: K3

N À Đ

N Á TO

-L

Trong đó: k1, k2, k3 là các hằng số vận tốc các phản ứng tương ứng v1, v2, v3. Vận tốc phản ứng chuyển hóa phức ES tạo thành sản phẩm và enzyme quyết định

N Ễ I

vận tốc xúc tác phản ứng chuyển S → P. Vận tốc phản ứng tỷ lệ với nồng độ của phức ES, nồng độ ES càng cao, vận tốc phản ứng càng lớn.

và sắp xếp lại các số hạng trong phương trình (4) sẽ có:

Như trên đã nói, ES càng lớn vận tốc phản ứng càng lớn. Khi nồng độ cơ chất đủ lớn, tất cả các phân tử enzyme có trong phản ứng đều tham gia trong phức ES,

vận tốc phản ứng sẽ đạt đến cực đại (V). Do đó có thể thiết lập tỉ lệ sau: v [ES] = V [E 0 ] (6)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

[ES] Tính [E 0 ] từ phương trình (5) và thay vào (6) sẽ có: v=

V[S] Km + [S] (7)

Đây là phương trình Michaelis-Menten đã được Holden và Briggx hoàn thiện.

Km được gọi là hằng số Michaelis. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ cơ chất đến vận tốc phản ứng (theo phương trình (7)), trong đó v là hàm số của [S] có dạng của nhánh hyperbol vuông góc. Để xác định Km cũng như V có thể dựa vào đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa

vận tốc phản ứng với nồng độ cơ chất: thay đổi nồng độ cơ chất, với mỗi nồng độ

G N Ư

cơ chất xác định vận tốc ban đầu của phản ứng. Theo cách biến diễn ở phương trình biến phương trình này thành dạng có đường biểu diễn thẳng. Cách đơn giản nhất là lấy số nghịch đảo của cả 2 vế trong phương trình (7) (Lineaweaver và Burk, 1934), do đó sẽ có phương trình sau:

Phương trình (8) có dạng Y - ax + b, đường biểu diễn của nó là thẳng, cắt trục

ÓA

1 1 − tung ở điểm V và cắt trục hoành ở điểm Km . Theo cách này, chỉ cần tiến hành

-H

.Q P T

Hình 3.3: Sự phụ thuộc của tốc độ ban đầu của nồng độ cơ chất của một phản ứng do enzyme xúc tác

(7), cần tiến hành khá nhiều thí nghiệm mới vẽ được chính xác. Vì vậy người ta cải

1 Km 1 1 = . + v V [S] V (8)

O Ạ Đ

N Ơ H

B 0 0

ẦN

Đối với các enzyme allosteric, đường biểu diễn sự phụ thuộc của v vào [S]

không có dạng hyperbol. Trong nhiều trường hợp, đường biểu diễn quan hệ giữa vận tốc ban đầu của phản ứng với nồng độ cơ chất có dạng gần như chữ “S” (dạng sigmoid). Điều đó có nghĩa là khi phân tử cơ chất đầu tiên kết hợp vào một trung tâm hoạt động của enzyme đã làm tăng nhanh việc kết hợp các phân tử cơ chất tiếp theo vào các trung tâm hoạt động khác trong phân tử enzyme. Điều này cũng giống như khi một phân tử O2 kết hợp vào Hb đã làm tăng nhanh sự tương tác của các

thí nghiệm với ba, bốn nồng độ cơ chất đã có thể vẽ được đồ thị khá chính xác và

phân tử O2 tiếp theo. Đường biểu diễn có dạng chữ “S” cũng cho thấy chỉ cần nồng

xác định được các trị số Km và V. Điều quan trọng cần nhấn mạnh là khi nghiên

độ cơ chất tăng lên rất nhỏ cũng có thể làm tăng vận tốc xúc tác nhiều lần lớn hơn

cứu động học phản ứng enzyme cần xác định vận tốc ban đầu của phản ứng, sử

so với các enzyme tuân theo phương trình Michaelis - Menten.

N Á TO

Í L -

dụng chế phẩm enzyme tinh khiết. Ngoài ra, nồng độ cơ chất cũng không nên quá lớn vì nó có thể làm giảm vận tốc phản ứng enzyme.

N Ễ I

ÀN

3.5.4. Chất hoạt hóa và chất kìm hãm

Hoạt độ của enzyme có thể bị thay đổi dưới tác dụng của một số chất có bản chất hóa học khác nhau. Các chất làm giảm hoạt độ enzyme gọi là các chất kìm hãm hoặc các chất ức chế (inhibitor), thường kí hiệu là I. Các chất này có thể là những ion, các phân tử vô vơ, hữu cơ kể cả các protein. Các chất ức chế tham gia trong sự điều hòa, kiểm tra các quá trình trao đổi chất trong hệ thống sống.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

+i   → EI K −i

E+I

(9)

Các chất gây biến tính protein đều là những chất kìm hãm không đặc hiệu

enzyme. Nhiều chất khác không làm biến tính protein nhưng vẫn làm giảm hoạt độ xúc tác của nó theo cơ chế khác. Các chất này có thể kìm hãm thuận nghịch hoặc không thuận nghịch enzyme. Nếu là kìm hãm thuận nghịch, phản ứng kết hợp giữa enzyme và chất kìm hãm (I) nhanh chóng đạt đến cân bằng. Trong trường hợp kìm hãm không thuận nghịch, K-i rất bé, có thể xem như bằng 0. I kết hợp với E bằng

O Ạ Đ

N Ơ H

.Q P T

Hình 3.4: Mô hình minh họa sự sai khác giữa chất kìm hãm cạnh tranh và chất kìm hãm không cạnh tranh trong cách kết hợp với enzyme

liên kết đồng hóa trị hoặc kết hợp rất chặt đến mức khó lòng tách khỏi E, sự phân li phức EI rất chậm.

G N Ư

- Các chất kìm hãm cạnh tranh

Chất kìm hãm này kết hợp với enzyme ở chỗ khác với trung tâm hoạt động

Các chất kìm hãm cạnh tranh là những chất kìm hãm thuận nghịch enzyme, có

(hình 3.4) làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme, do đó theo hướng

cấu trúc tương tự với cấu trúc của cơ chất, do đó có khả năng kết hợp vào trung tâm

không có lợi cho hoạt độ xúc tác của nó làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác. Sau khi

N Ầ R

hoạt động của E chiếm chỗ kết hợp của cơ chất. Sự kết hợp của I và S vào trung tâm hoạt động của enzyme có tính chất loại trừ lẫn nhau. Như vậy, I cạnh tranh làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác là do làm giảm số lượng phân tử enzyme có khả năng kết hợp với cơ chất. Ví dụ, chất kìm hãm cạnh tranh của succinate

dehydrogenase là malonic acid (HOOC-CH2-COOH), có cấu tạo khá giống với cơ chất của enzyme là succinic acid (HOOC-CH2-CH2-COOH). Do chỗ I và S có

A Ó H

B 0 0

kết hợp với chất kìm hãm không cạnh tranh, enzyme vẫn có thể kết hợp với cơ chất tạo thành phức EIS. Có thể viết phương trình phản ứng (1) khi có chất kìm hãm không cạnh tranh như sau: E + S → ES → E + P E + I → EI EI + S → EIS

khuynh hướng đầy nhau ra khỏi phức với enzyme cho nên nếu nồng độ cơ chất rất

lớn so với nồng độ chất kìm hãm, có thể loại trừ hoàn toàn tác dụng kìm hãm của nó.

Í L

Trong trường hợp đơn giản nhất (phương trình phản ứng (1)), khi có chất kìm

ÁN

hãm cạnh tranh, có các phản ứng xảy ra như sau: E+S

→ ES → E + P

E+I

→ EI

ÀN

- Chất kìm hãm không cạnh tranh

Khi có chất kìm hãm không cạnh tranh vận tốc cực đại bị giảm dần trong khi

đó Km không thay đổi, vận tốc phản ứng bị giảm tương ứng. Dưới tác dụng của chất kìm hãm không cạnh tranh, mức độ kìm hãm không phụ thuộc vào tương quan nồng độ giữa S và I, nồng độ cơ chất lớn cũng không loại trừ được tác dụng kìm hãm. Trong một số trường hợp sản phẩm phản ứng có thể tác dụng như chất kìm hãm không cạnh tranh của enzyme. Ngoài ra cũng có trường hợp chất kìm hãm chỉ kết hợp với ES mà không kết hợp với E tự do, trong trường hợp này cả V và Km

đều bị giảm dần, do đó độ dốc của đường biểu diễn không đổi.

Như trên đã nói, chất kìm hãm cạnh tranh cũng kết hợp vào trung tâm hoạt

ỄN

Các chất kìm hãm, nhất là các chất kìm hãm có tính đặc hiệu cao có ý nghĩa

động của enzyme, nhưng khác với cơ chất ở chỗ bản thân chất kìm hãm không bị

lớn

chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme.

disopropilphosphofluoridate

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

trong

nghiên

cứu

khoa

học

cũng

(DIPF

như

hoặc

trong DFP),

thực

tế.

Ví

dụ:

iodoacetamid,

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

p-cloromerurbenzoate, ... thường được dùng để phát hiện các nhóm chức năng trong

N Ơ H

trung tâm hoạt động của enzyme. DIPF chỉ phản ứng với gốc Ser có vai trò xúc tác

1. Định nghĩa enzyme? Phân loại enzyme và cho ví dụ?

trong trung tâm hoạt động của enzyme acetylcholinesterase, trypsin, chymotrysin,

2. Mối quan hệ enzyme và vitamin?

tạo thành phức không hoạt động. Các chất kìm hãm protein thường có tính đặc hiệu

3. Tại sao nói : enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein ?

khá cao, kìm hãm thuận nghịch enzyme, chúng có vai trò quan trọng trong việc điều

4. Các điều kiện ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng của enzyme ?

hòa, kiểm tra quá trình trao đổi chất trong hệ thống sống. Thuộc loại này, các protein điều hòa hoạt độ proteinase được nghiên cứu nhiều hơn cả và đã được sử

.Q P T

TÀI LIỆU THAM KHẢO

dụng trong y học, trong nghiên cứu khoa học.

1. Đỗ Đình Hồ, Đông Thị Hoài An, Nguyễn Thị Thảo, Phạm Thị Mai, Trần Thanh

O Ạ Đ

Lan Phương, Đỗ Thị Thanh Thủy, Lê Xuân Trường (2005), Hóa sinh y học, NXB Y Học, Tp. HCM.

G N Ư

2. PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

Tp Hồ Chí Minh.

N Ễ I

N À Đ

N Á TO

Í L

A Ó H

0 0 1

N Ầ R

3. Nguyễn Thị Hiền (2000), Hoá sinh nông nghiệp, NXB Giáo dục. 4. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Chương 4 VITAMIN MỤC ĐÍCH 1. Trình bày được bản chất hóa học của các loại vitamin tan trong dầu (A, D,

E và K) và các vitamin tan trong nước (vitamin C và vitamin nhóm B) 2. Biết được nguồn gốc của các loại vitamin

N Ơ H

.Q P T

Hình 4.1: Thiamin (vitamin B1)

4.1. Khái niệm Vitamin là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử bé, có cấu tạo hoá học

Vitamin B bền trong môi trường acid, còn trong môi trường kiềm nó rất dễ

rất khác nhau và đều có hoạt tính sinh học nhằm đảm bảo cho các quá trình hoá sinh

bị phân huỷ khi đun nóng. Trong cơ thể B có thể tồn tại ở trạng thái tự do hay ở

và sinh lý trong cơ thể tiến hành được bình thường, và do đó, có ảnh hưởng rất lớn

B) tham gia vào các phản ứng enzyme, trong khi đó những vitamin khác tham gia vào quá trình nhìn và điều khiển sự sao chép (vitamin A), các phản ứng khử (vitamin C và E), tạo xương (vitamin D), đông máu (vitamin K) v.v…

ÓA

nước tiểu.

Í L -

0 0 1

biotin, C. Chúng được tích luỹ chỉ với lượng ít. Lượng dư thừa được thải ra qua

-H

Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: A, D, E, K. Chúng được tích luỹ.

4.2. Các vitamin tan trong nước 4.2.1. Thiamin (vitamin B1)

ÀN

ÁN

HƯ

ẦN

ceto acid bị ngừng trệ làm cho cơ thể tích luỹ một lượng lớn các ceto acid làm rối loạn trao đổi chất và gây nên các trạng thái bệnh lý nguy hiểm. Vitamin B hoà tan tốt trong môi trường nước và chịu nhiệt khá nên không bị 1

phân huỷ khi nấu nướng. B được tổng hợp chủ yếu ở thực vật và một số vi sinh vật. 1

Người và động vật không tổng hợp được B mà phải nhận từ nguồn thức ăn. Nguồn 1

chứa nhiều Vitamin B là cám gạo, ngô, lúa mì, gan, thận, tim, não, nhất là ở nấm 1

men. Khi thiếu B có thể phát sinh bệnh beri-beri, còn gọi là bệnh tê phù, do quá 1

trình trao đổi chất bị rối loạn. Nhu cầu Vitamin B phụ thuộc vào điều kiện nghề 1

nghiệp, vào trạng thái sinh lý của cơ thể, vào lứa tuối. Nhu cầu hàng ngày của người lớn là 1-3mg, của trẻ em 0,5-2mg.

Vitamin B là loại Vitamin rất phổ biến trong thiên nhiên, đặc biệt trong nấm 1

pyruvic acid, oxaloacetic acid.... Vì vậy khi thiếu Vitamin B sự chuyển hoá các

Lượng tiếp nhận dư thừa dẫn đến hiện tượng thừa vitamin (đặc biệt vitamin A và E).

pyrophosphate là coenzyme xúc tác cho quá trình phân giải các ceto acid như

tiếp nhận cùng với thức ăn. Nhiều vitamin là tiền chất của cofactor (vitamin nhóm

Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B1, B2, B6, B12, folate, pantothenate,

và có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể. Thiamin

Vitamin không được tổng hợp ở động vật bậc cao, vì vậy chúng phải được

loại dựa vào độ hoà tan:

dạng Thiamin pyrophosphate. Thiamin pyrophosphate là dạng B liên kết với H PO

đối với sự trao đổi chất.

Các vitamin thuộc các nhóm hoá học khác nhau. Thường chúng được phân

O Ạ Đ

4.2.2. Riboflavin (vitamin B2)

men, cám gạo, mầm lúa mì ... Trong đó cám gạo có hàm lượng Vitamin B cao nhất.

Vitamin B là dẫn xuất của vòng Isoalloxazin, thuộc nhóm flavin. Trong cơ

Vitamin B được tách ra ở dạng tinh thể vào năm 1912 và xác định được cấu trúc

thể B liên kết với H PO tạo nên coenzyme FMN và FAD là những coenzyme của

hoá học của nó.

hệ enzyme dehydrogenase hiếu khí.

ỄN

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Vitamin B có nhiều trong nấm men, trứng, gan, hạt ngũ cốc, rau quả ... 6

N Ơ H

Nếu thiếu Vitamin B sẽ dẫn đến các bệnh ngoài da, bệnh thần kinh như đau 6

đầu, bệnh rụng tóc, rụng lông ...

Hàng ngày mỗi người lớn cần 1,5-2,8 mg, với trẻ em cần 0,5-2mg Vitamin B. 6

4.2.4. Cobalamin (vitamin B12)

Hình 4.2: Riboflavin (vitamin B2)

.Q P T

Vitamin B12 có cấu tạo phức tạp, trong thành phần chứa nhóm CN, CO,

Ở trạng thái khô Vitamin B bền với nhiệt và acid. 2

O Ạ Đ

amin.Thành phần chính của vitamin B12 là nhóm porphyrin.

Vitamin B có nhiều trong nấm men, đậu, thịt, sữa, gan, trứng. Khi thiếu

Vitamin B12 giúp cho việc tạo hồng cầu tố và hồng cầu. B12 tham gia quá

G N Ư

Vitamin B sự tổng hợp các enzyme oxi hoá khử bị ngừng trệ làm ảnh hưởng đến

trình tổng hợp nucleotide nhờ xúc tác phản ứng metyl hóa các basen nito. Thiếu

quá trình oxi hoá khử tạo năng lượng cho cơ thể. Đồng thời khi thiếu Vitamin B

vitamin B12 gây ra bệnh thiếu máu ác tính.

việc sản sinh ra các tế bào của biểu bì ruột cũng bị ảnh hưởng gây nên sự chảy máu ruột hay rối loạn hoạt động của dạ dày, ruột. Vitamin B còn giúp cơ thể kháng 2

khuẩn tốt hơn. Nhu cầu Vitamin B hàng ngày của một người khoảng 2-3mg. 2

4.2.3. Pyridoxin (vitamin B6)

N Á TO

Í L

A Ó H

Hình 4.3: Các dạng vitamin B6

ÀN

Vitamine B6 Tồn tại trong cơ thể ở 3 dạng khác nhau: Piridoxol, Pyridoxal,

Pyridoxamine. Ba dạng này có thể chuyển hoá lẫn nhau

ỄN

Vitamin B là thành phần coenzyme của nhiều enzyme xúc tác cho quá trình

chuyển hoá amino acid, là thành phần cấu tạo của phosphorylase...

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

B 0 0

ẦN

Ngoài các loại Vitamin trên, trong nhóm Vitamin tan trong nước còn một số

Vitamin khác như Vitamin B , Vitamin B , Vitamin H... 5

4.2.5. Ascorbate (vitamin C)

Hình 4.4: Ascorbate (vitamin C) Vitamin C là ascorbic acid. Trong cơ thể Vitamin C tồn tại ở 2 dạng: dạng khử là ascobic acid và dạng oxy hoá là dehydro ascobic. Vitamin C tham gia nhiều quá trình sinh lý quan trọng trong cơ thể: - Quá trình hydroxyl hoá do hydroxylase xúc tác. +2

- Duy trì cân bằng giữa các dạng ion Fe /Fe , Cu /Cu .

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Vận chuyển H trong chuỗi hô hấp phụ.

bệnh quáng gà, khô mắt, chậm lớn, sút cân, giảm khả năng đề kháng của cơ thể đối

- Làm tăng tính đề kháng của cơ thể đối với những điều kiện không thuận lợi

với các bệnh nhiễm trùng.

của môi trường, các độc tố của bệnh nhiễm trùng, làm giảm các triệu chứng bệnh lý

0,5-1mg.

do tác dụng của phóng xạ.

4.3.2. Calciferol (vitamin D)

Ngoài ra Vitamin C còn tham gia vào nhiều quá trình khác có vai trò quan trọng trong cơ thể. Vitamin C có nhiều trong các loại rau quả tươi, nhất là trong các loại quả có múi như cam, chanh, bưởi... Nhu cầu hàng ngày cần 70-80mg/người. Nếu thiếu Vitamin C sẽ dẫn đến bệnh hoại huyết, giảm sức đề kháng của cơ thể, bị bệnh chảy máu răng, lợi hay nội quan (bệnh scorbutus).

G N Ư

4.3. Các vitamin tan trong chất béo 4.3.1. Retinol (vitamin A)

-L

Í-

Hình 4.5: Retinol (vitamin A)

ÁN

A Ó H

0 0 1

Vitamin A có 2 dạng quan trọng là A và A . Vitamin A được hình thành từ 1

N Ơ H

Nhu cầu Vitamin A hàng ngày đối với người lớn 1-2mg, trẻ em dưới 1 tuổi

N Ầ R

O Ạ Đ

.Q P T

Hình 4.6: Calciferol (vitamin D)

Trong cơ thể tồn tại nhiều loại Vitamin D, trong đó quan trọng nhất là dạng D và D . Các Vitamin D là dẫn xuất của các sterol. Trong cơ thể Vitamin D được 2

tạo ra từ tiền Vitamin D có sẵn dưới da nhờ ánh sáng mặt trời có tia tử ngoại.

β.caroten là tiền Vitamin A. Từ β.caroten tạo thành 2 phân tử Vitamin A.

Thiếu hoặc thừa Vitamin D đều ảnh hưởng đến nồng độ photpho và canxi

Vitamin A có nhiều trong dầu cá, lòng đỏ trứng. Trong thực vật có

trong máu. Thiếu Vitamin D trẻ em dễ bị bệnh còi xương, ở người lớn bị bệnh loãng

ÀN

nhiều tiền Vitamin A (β.caroten) nhất là trong củ cà rốt, quả cà chua, quả gấc,... quả

đu đủ.

ỄN

Vitamin D có nhiều trong dầu cá, mỡ bò, lòng đỏ trứng. Tiền Vitamin D có

Vitamin A có vai trò quan trọng trong cơ chế tiếp nhận ánh sáng của mắt,

tham gia vào quá trình trao đổi protein, lipid, saccharide. Thiếu Vitamin A sẽ bị

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xương. sẵn trong mỡ động vật. Hàng ngày mỗi người cần khoảng 10-20mg, trẻ em dưới 30 tháng cần nhiều hơn: 20-40mg.

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Vitamin K cần cho quá trình sinh tổng hợp các yếu tố làm đông máu

4.3.3. Tocopherol (vitamin E)

N Ơ H

(prothrombin) cho nên Vitamin K là Vitamin chống chảy máu, thiếu Vitamin K tốc

độ đông máu giảm, máu khó đông.

Vitamin K có nhiều trong cỏ linh lăng, bắp cải, rau má, cà chua, đậu, ngũ cốc, lòng đỏ trứng, thịt bò ...

.Q P T

Thường ở người khoẻ mạnh, vi khuẩn đường ruột có khả năng cung cấp đủ Vitamin K cho nhu cầu của cơ thể, chỉ cần bổ sung thêm khoảng 0,20,3mg/ngày/người.

Hình 4.7: Tocopherol (vitamin E)

G N Ư

Vitamin E có nhiều dạng khác nhau. Đó là các dạng α, β, γ, δ ... tocopherol. Các dạng khác nhau này được phân biệt bởi số lượng và vị trí của các nhóm metyl gắn vào vòng thơm của phân tử. Trong các loại Vitamin E, dạng α -tocopherol có

N Ầ R

hoạt tính cao nhất Vitamin E có nhiều ở các loại rau xanh, nhất là xà lách, ở hạt ngũ cốc, dầu thực vật, gan bò, lòng đỏ trứng, mầm hạt hoà thảo ... Vitamin E có tác dụng như chất chống oxi hoá nên có tác dụng bảo vệ các

0 0 1

chất dễ bị oxi hoá trong tế bào. Vitamin E còn có vai trò quan trọng trong sinh sản. Nhu cầu Vitamin E hàng ngày khoảng 20mg cho một người lớn.

4.3.4. Phylloquinon và menoquinon (vitamin K)

N Ễ I

N À Đ

N Á TO

Í L

A Ó H

O Ạ Đ

Hình 4.8: Các dạng vitamin K 45

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

Chương 5

1. Chức năng sinh hóa của các vitamin ?

N Ơ H

GLUCID VÀ TRAO ĐỔI GLUCID

2. Ghép các chữ chỉ các coenzyme trong thành phần cấu tạo có các vitamin tương

MỤC ĐÍCH

ứng :

1. Trình bày được định nghĩa glucid và phân loại glucid.

a. NAD+

4. …. Nicotinamid

2. Mô tả được bằng sơ đồ những con đường chuyển hóa chính của glucid

b. Coenzyme A

5. .... Riboflavin

3. Xác lập được mối quan hệ giữa chuyển hóa của glucid, lipid và protein.

c. FAD

6. .... Vitamin B1

d. TPP

7. .... Acid pantothenic

e. Pyridoxal phosphat

8. .... Vitamin B6

5.1. 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.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

chung nói trên ví dụ: deoxyribose (C H O ).

Doãn Niên (2004), Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

N Ầ R

2. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội. 3. Phạm Thị Thu Cúc (2001), Giáo trình sinh hóa Phần 1, ĐHCT.

ỄN

N À Đ

N Á TO

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.

5.2. 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: C ‫ا‬ C=O ‫ا‬ (CHOH)n ‫ا‬ CH2OH

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

-H

ÓA

G N Ư

Tuy nhiên có những saccharide có công thức cấu tạo không ứng với công thức

1. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê

Í L -

O Ạ Đ

.Q P T

Nhóm khử là ketone ta có đường ketose có công thức tổng quát:

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CH2OH ‫ا‬ C=O ‫ا‬ (CHOH)n ‫ا‬ CH2OH Đường pentose, hexose dạng aldose trong thiên nhiên chủ yếu ở dạng vòng có

Tính chất của monosaccharide

- Tính khử (phản ứng bị oxy hóa)

N Ơ H

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

.Q P T

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+

đồng phân anomer α- và β-

dưới dạng oxyd đồng I (Cu2O) tủa màu đỏ gạch, monosaccharide bị oxy hóa thành

Trong thiên nhiên monosaccharide có chứa từ 2 đến 7 carbon và được gọi tên

acid.

theo số carbon (theo tiếng Hy Lạp) + ose

O Ạ Đ

- Tính oxyl hóa (bị khử)

Ví dụ: monosaccharide có 3C gọi là triose. Tương tự ta có tetrose, pentose, hexose,

G N Ư

Monosaccharide có thể bị khử thành các polyalcol tương ứng

heptose. * D – glucose (đường nho): có trong hạt, quả, trái, máu người và động vật CHO CH2OH O H C OH H H H HO C H H

H H

C C

OH OH

OH D - α - glucose (mach vòng)

CH2OH D - glucose * D – fructose (đường trái cây): có nhiều trong trái cây, mật ong CH2OH O CH2OH CO CH2OH HO C H OH OH H H H C OH

N Á TO

D - α - fructose (mach vòng) * D – galactose (đường sữa):

ÀN

CH2OH

N Ễ I

OH H OH H

O H

-H

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. - Tác dụng của acid : đun sôi các pentose, hexose với acid ở nồng độ cao ( HCl hoặc oxymetylfucfurol. Các sản phẩm này ngưng tụ với các hợp chất phenol như α-

CHO C

HO H

C C

H OH

+H2

12% hoặc H2SO4 đặc) phân tử của chúng loại đi 3 phân tử H2O, tạo thành fucfurol

CH2OH D - fructose

OH H D - α - galactose (mach vòng)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í L -

ÓA

B 0 0

N Ầ R

Glucose

naphtol, timol,antron…tạo thành hợp chất màu đặc trưng. 5.3. Disaccharide

Sự tạo thành disaccharide là do sự kết hợp của 2 monose cùng loại hay khác loại nhờ liên kết glycoside. Liên kết glycoside có thể được tạo thành giữa -OH

CH2OH D - galactose 50

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Glucoside của monose này với -OH glycoside của monose kia, hay giữa một nhóm H 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

5.4. Polisaccharide

trạng thái tự do. Nghĩa là disaccharide sẽ không có tính khử khi 2 nhóm -OH

N Ơ H

Còn gọi là glycan, tùy thành phần monose có trong polysaccharide người ta chia

glycoside liên kết với nhau.

chúng ra làm: homopolysaccharide (chỉ chứa một lọai monosaccharide) và

Các disaccharide quan trọng

heteropolysaccharide (có ít nhất 2 lọai monosaccharide).

* Maltose do 2 phân tử α- D-glucose liên kết với nhau ở vị trí C1 - C4 tạo thành. Công thức cấu tạo: CH2OH O H H H OH

5.4.1. Tinh bột

Là polysaccharide dự trữ của thực vật, do quang hợp tạo thành. Trong củ và hạt

CH2OH O H H H O

OH H

α - glucose

khoảng từ 4 đến 20%.

nhanh tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Tinh bột không có tính khử

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 β D- glucose ở vị trí C1- C4.

H OH

OH H

CH2OH O H H H

H O

O CH2OH β - galactose

N Á TO

G N Ư

Tinh bột không hòa tan trong nước, đun nóng thì hạt tinh bột phồng lên rất

Maltose có nhóm -OH glucoside ở trạng thái tự do nên có tính khử. Maltose

O Ạ Đ

có từ 40 đến 70% tinh bột, các thành phần khác của cây xanh có it hơn và chiếm

α - glucose

.Q P T

H Í

-L

ÓA

B 0 0

ẦN

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

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.

H OH α - glucose

* Saccharose do một phần tử α D-glucose liên kết với một phân tử β D-fructose

Amylose bắt màu xanh với iodine, màu này mất đi khi đun nóng, hiện màu

ở vị trí C -C . Do đó nó không có tính khử, còn gọi là đường mía vì có nhiều trong

trở lại khi nguội. Một đặc trưng hóa lý khác cần chú ý là nó bị kết tủa bởi rượu

ÀN

butylic.

mía. Dễ bị thủy phân khi đun nóng.

N Ễ I

* Amylopectin

CH2OH O H H H OH

D - α - glucose

O CH2OH

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 glycosidic. 1

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

H 51 OH

OH CH OH 2 H

β- fructose

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Có cấu tạo giống amylopectin nhưng phân nhánh nhiều hơn, bị thuỷ phân bởi

N Ơ H

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. 5.5. Phân giải glucid 5.5.1. Phân giải polysaccharide

.Q P T

Sự phân giải polysaccharide được thực hiện theo hai cách: thủy phân và phosphoryl phân.

- Thủy phân là quá trình phân giải có sự tham gia của nước. Dưới tác dụng Tinh bột bị thủy phân (bởi acid vô cơ hoặc bởi enzyme amylase trong đường

tử nhỏ hơn.

G N Ư

glucose.

Ví dụ:

5.4.2. Cellulose Được cấu tạo bởi những phân tử β D-glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1-

4 glycoside. 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 SO , cellulose sẽ bị thủy 2

phân thành các phân tử β D-glucose.

ÓA

-H

Cellulose có dạng hình sợi dài, nhiều sợi kết hợp song song với nhau thành

Í L -

chùm nhờ các liên kết hydro, mỗi chùm (micelle) chứa khỏang 60 phân tử cellulose.

O Ạ Đ

của các enzyme tương ứng khác nhau, các polysaccharide bị bẽ gãy thành các phân

tiêu hóa) sẽ tạo thành sản phẩm trung gian là Dextrin, cuối cùng cho maltose rồi

B 0 0

ẦN

Tinh bột, glycogen → dextrin, maltose, glucose

Cellulose → n glucose

- Phosphoryl phân: acid phosphoric thay thế nước trong quá trình thủy phân.

Enzyme phosphorylase chỉ tác dụng vào liên kết 1,4 của phân tử tinh bột mà không tác động đến liên kết 1,6 (liên kết này chỉ bị phân cắt bởi amilo – 1,6 glucosedase). Trong phản ứng này phosphorylase xúc tác cho sự tách 1 gốc glucose ra khỏi chuỗi dưới dạng glucose-1-phosphat và cứ tiếp tục như thế cho đến hết mạch. 5.5.2. Phân giải disaccharide

Tương tự như polysaccharide, disaccharide được phân giải thành các monosaccharide. Ví dụ: Maltose

Maltase

2 glucose

Lactose

Lactase

galactose + glucose

Giữa các chùm có những khoảng trống, khi hoá gỗ khoảng trống này chứa đầy

N Á TO

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

ÀN

với HNO , tạo acetyl cellulose với CH COOH. 3

5.4.3. Glycogen

N Ễ I

fructose + glucose

5.5.3. Phân giải monosaccharide Quá trình đường phân

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.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Saccarose Saccarase

Những carbohydrat phức tạp như tinh bột ở thực vật và glycogen ở động vật đều được thủy phân thành những phân tử glucose trước khi đi vào quá trình hô hấp. Sự

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

hô hấp hoàn toàn một hợp chất giàu năng lượng như glucose trải qua một chuỗi dài

Glucose là một hợp chất bền vững, ít có xu hướng phân cắt ra thành những

những phản ứng, trong đó có những phản ứng xảy ra không cần sự hiện diện của

chất đơn giản hơn, do đó tế bào muốn lấy năng lượng từ Glucose trước tiên phải đầu

oxy và có những chuỗi phản ứng lệ thuộc vào oxy.

tư cho nó một ít năng lượng để hoạt hóa phân tử. Do đó, giai đoạn đầu của đường

N Ơ H

phân là cung cấp ATP cho phân tử glucose (Hình 5.1). Trong các phản ứng chuẩn

Glucose ADP

bị hai phân tử ATP gắn gốc phosphat cuối cùng của nó vào phân tử glucose.

Q P.

ATP

Glucose -6-phosphate

HO CH2

Fructose -6-phosphate

OH OH

ADP ATP

Glucose

Fructose 1,6-diphosphate

G N Ư

O P O CH2 O O-

Hexokinase, Mg2+

O Ạ Đ ATP

-O

OH OH

ADP

OH OH

Glucose -6-phosphate

Trong phản ứng này hexokinaz xúc tác chuyển một gốc phosphat vào

DHAP

glucose. Phản ứng kế tiếp là phản ứng chuyển đổi glucose-6-phosphat thành

Glyceraldehyde 3-phosphate NAD+ NADH

1,3 diphosphoglyceric acid

ADP ATP

3 phosphoglyceric acid

ÓA

2-phosphoglyceric acid

LÍ

-H

Phosphoenolpyruvic acid

ADP

N Á TO ATP

Pyruvate

Hình 5.1. Các phản ứng chính của đường phân

ÀN

Ðường phân là giai đoạn đầu tiên của quá trình hô hấp glucose xảy ra không

cần sự hiện diện của O2. Ðường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tất cả tế bào

N Ễ I

sống, và là chuỗi phản ứng đã xảy ra ở những sinh vật đầu tiên khi mà trái đất còn chưa có O2.

B 0 0

ẦN

fructose-6-phosphat. -O

O P O CH2 O OOH OH

O Mg2+ OH

OH Glucose -6-phosphate

-O

Phosphohexose isomerase

P O CH2 O-

CH2OH OH

OH Fructose-6-phosphate

Sau khi tạo ra sản phẩm trong bước (2), một phân tử ATP nữa được tiêu thụ để thêm một gốc phosphat nữa vào phân tử. O -O

P O CH2 O-

CH2OH

O ATP

ADP

OH Fructose-6-phosphate

Phosphofructokinase (PFK-1)

-O

P O CH2 O-

O CH2O O P O OH

O-

OH Fructose-1,6-diphosphate

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 trong bước (4).

Một chất là PGAL

(phosphoglyceraldehyd) và một chất trung gian thường chuyển đổi ngay thành

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

PGAL trong bước (5). PGAL là một đường trung gian 3C, là chìa khóa trung gian

trong cả quá trình đường phân và quang hợp. O -O

P O CH2 O-

O CH2O O P O O-

H Aldolase

CH2 C O CH2

OH Fructose-1,6-diphosphate

O O P O O OH

Dihydroxyaceton phosphate

2 H C OH

O CH2 O P O OGlyceraldehyde-3-phosphate

N Ơ H O

O-

2ADP

Phosphoglycerate kinase Mg2+

Y U Q P.

O1,3-diphosphoglycerate

2 H C OH

O O P O

CH2

2 ATP

O3-phosphogycerate

Ở giai đoạn này, tế bào thu lại được 2 phân tử ATP đã dùng cho sự

phosphoryl hóa glucose trong lúc bắt đầu đường phân. Năng lượng đầu tư ban đầu

O Ạ Đ

Ðến giai đoạn này quá trình đường phân đã sử dụng 2 phân tử ATP.

đã được trả lại. Qua phản ứng kế tiếp, cuối cùng là nước được tách ra từ PGA, và

Phản ứng kế tiếp, hơi phức tạp hơn, bắt đầu để dẫn đến sự thành lập ATP

sau đó gốc phosphat được chuyển đổi và được gắn lại bởi cầu nối giàu năng lượng: O

tử và một ion H+ được lấy từ mỗi phân tử PGAL (như vậy phân tử này bị oxy hóa) 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 hóa PGAL. Năng lượng được giải phóng từ sự oxy hóa PGAL được dùng để gắn một gốc phosphat vô cơ P vào PGAL, gốc phosphat được gắn vào bằng một cầu nối giàu năng lượng. O

NAD+

H C OH CH2

NADH + H+

ÓA

O O P O

OO O P O

H C OH

O O P O

Glyceraldehyd-3-phosphate dehydrogenase

OGlyceraldehyde-3-phosphate

ÁN

Í L -

-H

CH2

Trong phản ứng kế tiếp, gốc phosphat mới được chuyển vào ADP để tạo ra

ATP. Trong quá trình này, một gốc phosphat giàu năng lượng được chuyển vào

ÀN

một cơ chất ADP để tạo thành ATP, phản ứng này được gọi là phosphoryl hóa ở mức cơ chất (substrate-level phosphorylation). Sản phẩm 3C là PGA, một chất

trung gian trong chu trình Calvin-Benson, một lần nữa cho thấy sự tương quan

ỄN

giữa hai quá trình:

B 0 0

ẦN

CH2

O O P O-

Phosphoglycerate mutase

2H C CH2

O-

3-phosphogycerate O C

Mg2+

O-

O O P OO-

2-phosphoglycerate O

O-

O 2 H C O P O OCH3

- H2O

2-phosphoglycerate

O-

O C O P O OCH2

Enolase

Phosphoenolpyruvate

Sau phản ứng sắp xếp lại trong bước (9) gốc phosphat được chuyển vào ADP theo sự phosphoryl hóa ở mức cơ chất để thành lập ATP, kết quả tạo ra hai phân tử ATP và hai phân tử acidpyruvic: O

O-

O 2 C O P O OCH2

2ADP

Mg2+, Mn2+ Pyruvate kinase

O-

2 C O

ATP

CH3 Pyruvate

Phosphoenolpyruvate

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

HƯ

O-

1,3-diphosphoglycerate

O-

H C OH

bởi phân tử nhận điện tử nicotinamid adenin dinucleotid, hay NAD+, chất này bị

O O P O

CH2

H C OH

mới, thật sự là hai phản ứng. Phản ứng đầu là một phản ứng oxy hóa khử: hai điện

O O P O

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Vì hai phân tử ATP sử dụng trong bước (1 và 3) đã được lấy lại trong bước

Khi sản xuất thức ăn chua thì sự gây chua nhanh nhờ vi khuẩn lactic là một

(7), nên hai phân tử ATP này là được tổng hợp thêm cho tế bào. -

Các điểm quan trọng cần chú ý trong sự đường phân là:

yếu là lactobacillus plantarum, loại vi khuẩn này sống trên lá cây và bằng cách này

Mỗi phân tử glucose (C6 H12O6) bị phân tách thành hai phân tử acid

mà được đưa vào cùng với nông sản. Để lên men lactic nhanh điều quan trọng là

pyruvic (C3H4O3).

thực vật có đủ carbohydrate dễ dàng bị phân giải, đặc biệt là saccharose. Những bắp

Hai phân tử ATP sử dụng trong lúc đầu của quá trình, sau đó có bốn phân tử

N Ơ H

điều kiện cơ bản cho thành công của lên men lactic và bảo quản. Để lên men chủ

.Q P T

cải trắng đã già thoả mãn điều kiện này. Thực phẩm xanh, non thì hàm lượng

được tạo ra, như vậy tế bào còn được hai phân tử này.

carbohydrate ít, và cây thức ăn giàu đạm thì sự lên men lactic xảy ra chậm, pH chỉ

Hai phân tử NADH được thành lập.

được giảm rất ít và những vi khuẩn khác, như vi khuẩn butyric có thể phân giải thực

Vì không sử dụng oxy, quá trình có thể xảy ra dù có sự hiện diện của O2 hay

phẩm xanh. Việc cho thêm mật vào có thể hạn chế nhược điểm trên, vì mật chứa

O Ạ Đ

nhiều saccharose và raffinose, những chất này sau khi thuỷ phân được phân giải

không. Các phản ứng của đường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tế bào,

bên ngoài ty thể. Lên men yếm khí

N Ầ R

Pyruvate được coi là sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân. Nó có thể lên men rượu để tạo ethanol hoặc lên men lactic để tạo lactic acid hoặc được phân giải qua chu trình Krebs để tạo CO2 và H2O. Ở sự lên men rượu trước hết pyruvate được khử cacboxyl hoá

acetaldehyde, sau đó dưới tác dụng của NADH nó được khử thành ethanol.

thành

G N Ư

nhanh bởi vi khuẩn lactic

0 0 1

NADH được ra trong quá trình đường phân được sử dụng để oxy hoá

A Ó H

acetaldehyde, như vậy sự tái tạo NADH là do oxy hoá aldehydphosphoglyceric (phản ứng 8 đường phân) cung cấp cho phản ứng này.

Í L

Quá trình lên men rượu gồm quá trình đường phân từ carbohydrate cho đến

pyruvic acid, từ chất này đến acetaldehyde và ethanol là sản phẩm cuối cùng.

N Á TO

Đường hexose (glucose, fructose) là nguyên liệu ban đầu của quá trình lên men,

tổng quát được biểu diễn như sau:

1 Hexose + 2ATP → fructose – 1,6 – diphosphate

N À Đ

Fructose – 1,6-diphosphate → 2 aldehydphosphoclyceric 2 aldehydphosphoglyceric + 2NAD+ → 2 pyruvate + 4ATP + 2 NADH 2 pyruvate + 2NADH → 2 ethanol + 2 NAD+ + 2CO2

N Ễ I

Cuối cùng: 1 hexose → 2 ethanol + 2CO2 + 2ATP

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Hình 5.2: Các phản ứng chính của sự lên men

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Cis-aconitate thường không tách khỏi enzyme, ở tế bào thường tạo isocitrate vì

Hô hấp háo khí – Chu trình Krebs

Có thể chia quá trình này ra làm 4 giai đoạn chính:

N Ơ H

isocitrate sẽ được chuyển hóa tiếp theo trong chu trình, dù cân bằng ở pH= 7,4, o

- Phân giải glucose thành pyruvate (xem quá trình đường phân).

nhiệt độ 25 C chỉ có it hơn 10% isocitrate. Isocitrate có nhóm H-C-OH, mà chỉ 2

- Chuyển hóa pyruvate thành acetyl- CoA.

nguyên tử hydro ở vị trí này mới dễ dàng tách khỏi cơ chất để kết hợp với

- Oxy hóa acetyl- CoA thông qua chu trình Krebs (chu trình citric acid).

coenzyme NAD hoặc NADP .

- Oxy hóa các coenzyme khử qua chuổi hô hấp(xem phần khái niệm về sự trao đổi Chuyển hóa pyruvate thành acetyl-CoA(hiếu khí)

O-

O C C

NADH O

CoA-SH, NAD+ Tpp lipoate, FAD

CH3 Pyruvate

Pyruvate dehydrogenase complete (E1 + E2 + E3)

COOH

H Citrate

G N Ư

Phản ứng 3:

CO2

CH3

N Ầ R

Acetyl CoA

Oxy hóa acetyl-CoA qua chu trình Krebs: Do trong chu trình có mặt các sản

phẩm trung gian là các di- và tricarboxylic nên chu trình Krebs còn có tên là phản ứng sau

ÓA

0 0 1

chu trình tricarboxylic, hay chu trình citric acid. Chu trình Krebs bao gồm 8

H Í

citrate. Năng lượng cần cho sự trùng hợp do sự phân giải liên kết cao năng trong

S-CoA C

CH3 Acetyl CoA

COOH

CH2

COOH

Oxaloacetate

ÀN

ÁN H2O

-L

CoA-SH

Citrate synthetase

ỄN

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

aconitase

COOH

CH2 C

O O-

H C

COOH

HO C

COOH

H Iso citrate

H Cis aconitate

COOCH2 NAD(P)+

NAD(P)H.H+

Isocitrate dehydrogenase

O-

O O α Ketoglutarate

Kết quả của sự oxy hóa dưới tác dụng xúc tác của enzyme isocitrate +

dehydrogenase là 2 nguyên tử hydro được chuyền cho NAD(P) và 1 nguyên tử C

dưới tác dụng xúc tác của phức enzyme α-ketoglutarate dehydrogenase. Giống như +

phản ứng 3, NADH+H , CO và succinyl CoA được tạo thành.

CH2

COOH

CH2 COOH Citrate

NAD+

COO-

CH2

Co SH

NADH

CH2

COO-

CH2

CH2 C

COOH

Phản ứng 4: Sản phẩm α ketoglutarate vừa bị oxy hóa vừa bị khử carboyl hóa

Phản ứng 2: Citrate bị biến đổi thành isocitrate, là quá trình thuận nghịch được

xúc tác bởi enzyme aconitase.

CH2

H2O

được tách ra khỏi cơ chất dưới dạng CO2.

HO C

O Ạ Đ aconitase

O Iso citrate

O-

COOH

COO-

Phản ứng 1: Là phản ứng trùng hợp acetyl-CoA và oxaloacetate để tạo thành

acetyl-CoA cung cấp.

S-CoA C

HO C

Q P.

CH2

COOH

CH2

chất).

α Ketoglutarate dehydrogenase complex C

S-Co

COO-

α Ketoglutarate

Succinyl CoA 62

CO2

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com 1 vòng chu trình đã khép kín, oxaloacetate được tạo ra ở đây khác với oxaloacetate

Phản ứng 5:

COO-

CH2

GDP Pi

COOCH2

Succinate CoA synthetase

CH2

CH2 C

S-CoA

carbon từ acetyl-CoA. Oxaloacetate mở đầu của phản ứng 1 có 2 carbon tham gia tạo CO ở phản ứng 3 và 4.

HO C

Succinate

L- Malate

G N Ư

Phản ứng 6:

FAD+

COO-

CH2

Succinate CoA synthetase

-OOC

COO-

Fumarate

Succinate

0 0 1

Ở đây có sự kìm hãm cạnh tranh enzyme giữa succinate và malonate. Coenzyme

khử FADH qua chuỗi hô hấp tạo ATP. 2

A Ó H

N Ầ R

O Ạ Đ

CH2

Malate dehydrogenase

COO-

lũy năng lượng trong ATP.

COO-

Q P.

NAD+

CH2

thông qua GTP. Đây là chặng phản ứng duy nhất của chu trình Krebs xảy ra sự tích

FADH.H+

NADH.H+

COO-

Năng lượng trong liên kết cao năng của succinyl CoA được dùng để tạo ATP

COO-

O Succinyl CoA

N Ơ H

mở đầu của phản ứng 1 về thành phần carbon, oxaloacetate mới được bổ sung 2

Co-SH

GTP

COO-

Oxaloacetate

Phản ứng 7: Là phản ứng hydrate hóa fumarate để tạo malate dưới tác dụng của

enzyme fumarase.

COO-

H C

C-

Fumarase

C H

-OOC

Fumarate

COO-

OH -

N Á TO C

-OOC

N À Đ

Carbonion transition state

Í L H+

Fumarase

COO-

C-

C -OOC

Malate

Fumarase có tính đặc hiệu rất cao, xúc tác sự hydrate hóa nối đôi của fumarate (dạng trans) mà không tác động lên maleate( đồng phân dạng cis của fumarate).

N Ễ I

Phản ứng 8: Malate tạo ra ở phản ứng 7 sẽ tiếp tục bị oxy hóa để cho ra

oxaloacetate, enzyme xúc tác cho phản ứng này là malate dehydrogenase. Như vậy

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

Oxy hóa các coenzyme khử qua chuổi hô hấp

Là quá trình phosphoryl oxy hóa (hóa thẩm thấu và tổng hợp ATP)(gradien hóa

1. Trong số những chất sau đây, chất nào có tính khử?

điện). Kết quả:

a. Galactose

e. Ribose

1 NADH = 3 ATP (trong ty thể)

b. Maltose

f. Saccarose

1 NADH = 2 ATP (trong tế bào chất)

c. Manose

1 FADH = 2 ATP

d. Frucstose

Q P.

N Ơ H

g. Xylose

h. Sorbitol

2. Disaccharide là gì? Disaccharide nào có tính khử, disaccharide nào không có tính khử? Tại sao?

O Ạ Đ

3. Phân biệt cấu trúc amylose và amylopectin : cấu trúc mạch, phản ứng màu với iod, hiện diện trong polysaccharide nào ?

G N Ư

4. Tính năng lượng ATP sinh ra khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử glucose thành CO2 và H2O

ÓA

N Ễ I

N À Đ

N Á TO

-L

B 0 0

ẦN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đồng Thị Thanh Thu (1996), Hóa sinh ứng dụng, ĐHKHTN Tp Hồ Chí Minh. 2. PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

Tp Hồ Chí Minh. 3. Nguyễn Bình Huyên, Hà Ái Quốc, Đồng Thị Thanh Thu (2001), Sinh hóa cơ bản Phần 2, NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. 4. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội. 5. Phạm Thị Thu Cúc (2001), Giáo trình sinh hóa Phần 1, ĐHCT.

H Í

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Glycerine là một rượu có 3 chức, do đó có thể hình thành monoglycerid;

Chương 6

N Ơ H

diglycerid hay triglycerid. Các ester này được biết từ lâu với các tên mono, di– và

LIPID VÀ TRAO ĐỔI LIPID

triacylglycerol. Dầu, mỡ có nguồn gốc tự nhiên luôn là hỗn hợp các triglycerid.

MỤC ĐÍCH

Các acid béo của dầu, mỡ có nguồn gốc tự nhiên đều có số nguyên tử carbon

1. Phân biệt được các loại lipid về thành phần và chức năng

chẵn. Bởi vì các acid béo đều được tổng hợp từ các đơn vị 2C (gốc acetyl).

2. Vẽ được sơ đồ thoái hóa và tổng hợp bình thường các chất lipid đơn giản

.Q P T

Bên cạnh các acid béo bão hòa, một số acid béo không bão hòa đã được tìm

trong cơ thể (acid béo, glycerid)

thấy trong dầu, mỡ. Sau đây là một số acid béo bão hòa thường gặp:

6.1. Khái niệm chung về lipid

- Caproic acid (6C): CH – (CH ) – COOH

* Định nghĩa rộng: Lipid là chất tan được trong dung môi hữu cơ, không tan

O Ạ Đ 3

trong nước, định nghĩa này không phản ánh hết tính chất của các lipid vì:

2 4

- Caprilic acid (8C): CH – (CH ) – COOH 3

- Có lipid không tan được trong dung môi hữu cơ như phospholipid không tan trong

G N Ư

2 6

- Caprinic acid (10C); lauric acid (12C); miristic acid (14C); panmitic acid

aceton.

(16C); stearic acid (18C); arachidic acid (20C).

- Nhưng cũng có chất không phải lipid nhưng tan được trong dung môi hữu cơ. * Định nghĩa hẹp: Lipid là ester của rượu và acid béo. Tuy nhiên có những

lipid do acid béo liên kết với rượu bằng liên kết peptide. * Định nghĩa dung hoà: Lipid là những chất chuyển hoá của acid béo và tan được trong dung môi hữu cơ.

Lipid rất phổ biến ở động vật cũng như ở thực vật và tồn tại dưới 2 dạng mỡ nguyên sinh chất (dạng liên kết) và dạng dự trữ (dạng tự do).

0 0 1

ẦN

* Các acid béo chưa bão hòa thường gặp là: - Oleic acid: CH – (CH ) – CH = CH – (CH ) – COOH 3

2 7

CH – (CH ) - [CH – CH = CH] – (CH ) – COOH 3

2 3

Tính chất glycerid:

- Thủy giải bằng nước:

Í-

- Dạng dự trữ (dạng tự do) có tác dụng cung cấp năng lượng cho cơ thể, bảo

-L

vệ các nội quan, là dung môi cần thiết cho một số chất khác.

ÁN

Căn cứ vào thành phần nguyên tố có mặt, người ta chia lipid ra làm 6.2. Lipid đơn giản 6.2.1. Glycerid

N À Đ

2 7

- Eruxic acid: CH – (CH ) – CH = CH – (CH ) – COOH

khác ví dụ: ty thể, lạp thể... dạng này không bị biến đổi ngay cả khi con người bị

A Ó H

- Linolenic acid: CH – [CH – CH = CH] – (CH ) – COOH

- Mỡ nguyên sinh chất: thành phần của màng tế bào cũng như các bào quan bệnh béo phì hoặc bị đói.

2 7

- Linoleic acid:

CH2 – OCO – R1 ‫ا‬ CH – OCO – R2 ‫ا‬ CH2– OCO – R3

2 7

2 11

CH2 – OH ‫ا‬ CH – OH ‫ا‬ CH2 – OH

+ 3H2O

R1COOH +

R2COOH R3COOH

- Thủy giải bằng enzyme

Glycerid là ester của rượu glycerol và acid béo, là mỡ dự trữ phổ biến ở động vật và thực vật.

ỄN

CH2 – OCO – R1 ‫ا‬ CH – OCO – R2 ‫ا‬ CH2– OCO – R3

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

CH2 – OH ‫ا‬ CH – OCOR2 ‫ا‬ CH2 – OH

Lipase

R1COOH + R3COOH

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Phản ứng xà phòng hóa CH2 – OCO – R1 ‫ا‬ CH – OCO – R2 ‫ا‬ CH2– OCO – R3

Nói chung những acid và alcol trong thành phần của sáp chứa từ 16 đến hơn + NaOH

CH2 – OH ‫ا‬ CH – OH ‫ا‬ CH2 – OH

R1COONa +

30 nguyên tử carbon. Ví dụ: như sáp ong: C30H61 - OCO - C15H31

R2COONa

N Ơ H

Ở nhiệt độ thường sáp ở thể rắn, không tan trong nước, ít tan trong rượu,

R3COONa

nhưng tan trong dung môi hữu cơ.

- Sự alcol giải

.Q P T

Ở thực vật sáp tạo thành lớp mỏng bao phủ lấy thân, lá, quả. Lớp sáp bao phủ

CH2 – OCO – R1 ‫ا‬ CH – OCO – R2 ‫ا‬ CH2– OCO – R3

+ CH3OH

CH2 – OH CH – OH ‫ا‬ CH2 – OH

ở quả giữ cho chúng khỏi bị thấm nước vào, khỏi bị khô và khỏi bị vi sinh vật làm

R1COOCH3 +

hại. Sáp được ứng dụng rộng rãi để làm nến, sáp bôi và các thuốc cao, một số đại

R2COOCH3

diện đáng chú ý là:

R3COOCH

* Spermacet

G N Ư

O Ạ Đ

Spermacet có trong dịch lỏng của xoang sọ cá voi, cá nhà táng... công thức

Các chỉ số của chất béo

cấu tạo gồm:

- Chỉ số acid: là số mg KOH dùng để trung hòa hết lượng acid béo tự do có trong 1gam chất béo (nói lên mức độ chất béo bj thủy phân nhiều hay ít) - Chỉ số este: là số mg KOH dùng để trung hòa acid béo liên kết với glycerol có trong 1gam chất béo - Chỉ số xà phòng: là số mg KOH dùng để trung hòa hết các acid béo tự do và acid béo kết hợp có trong 1gam chất béo

- Chỉ số iot: là số gam iot liên kết được với 100 gam chất béo. Chỉ số I đặc trung

ÓA

cho mức độ chưa no của acid béo

H Í

- Chỉ số peroxid: số mg I được giải phóng từ 100 gam chất béo Vai trò

- Dự trữ năng lượng

N Á TO

-L

- Cách nhiệt và tạo chất đệm che chở các cơ quan bên trong khỏi các tác nhân cơ học 6.2.2. Sáp (Cerid)

N À Đ

Sáp có trong động vật cũng như thực vật, sáp là những este của alcol mạch dài và acid béo. Rượu đều là bậc một (- CH2OH).

ỄN

R- là gốc alcol như alcol cetilic, hexacosanol...

R1- là gốc các acid béo như acid palmitic...

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ẦN

C16H33- O - CO - C15H31

H2O

Spermacet

C16H33OH

C15H31COOH

Alcol cetylic

acid palmatic

Loại alcol cetylic còn gặp trong mỡ nhờn ở phao câu gà, vịt. Người ta cho rằng spermacet có tác dụng làm lớp bảo vệ lông và da động vật đối với ảnh hưởng của nước. * Lanolin

Lanolin là hỗn hợp nhiều este của acid béo và rượu. Loại chất này có nhiều ở lông cừu lanolin dễ ngấm nước thành chất quánh nhuyễn dùng trong kỹ nghệ nước hoa, xà phòng. * Sáp ong

Sáp ong hỗn hợp của nhiều este 6.2.3. Sterid

Sterid là những este của alcol vòng như cholesterol và acid béo cao phân tử loại palmitic , oleic . . . Sterid (hoặc cholesterol) là dẫn xuất của nhân cyclo-pentan hydrophenantren (mà cyclopentan perhydrophenantren là trùng hợp của cyclopentan

và

perhydrophenantren).

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

N Ơ H

.Q P T

Nhóm sterid thực vật đáng chú ý nhất là ergosterin có trong men bia, nấm rạ,

O Ạ Đ

nó.có khả năng biến thành vitamin D2 ớươl tác dụng của tia tử ngoại (mở mạch 9 10).

G N Ư

6.3. Lipid phức tạp 6.3.1. Phospholipid

Cholesterol luôn luôn có ở trong máu và mô bào. Nếu acid béo liên kết với

ÓA

nó qua nhóm OH, ta được một este là cholesterid. Hai loại này có ở não tới 10 -

H Í

12% và thường ở dạng tự do hoặc phức hợp với các chất khác, trước hết là protein Cholesterol không hoà tan trong nước, hẻm, acid, chỉ tan trong benzen, cloroform...

-L

Ở cơ thể động vật già lượng cholesterol cao. Trong da động vật, cholesterol

N Á TO

có dưới dạng oxy hoá là 7 - dehydrocholesterol (mạch kép giữa 7 - 8). Đó là chất tiền vitamin D3' nó sẽ biến thành vitamin dưới tác dụng của tia tử ngoại (mở mạch 9 - 10) với bước sóng 260mµ cho nên người ta cho gia súc tắm nắng vào buổi sớm là

ÀN

để tăng cường vitamin D.

N Ễ I

N Ầ R

Phospholipid là một nhóm chất hữu cơ giống mỡ, tức là loại lipoid, có nhiều

trong não, dây thần kinh và ở Các Cơ quan như gan, tim, thận và ở lòng đỏ trứng. Các đại diện của phospholipid thường ở dạng liên kết với protein trong

lipoproteid của vách tế bào và của nội khí quan ở tế bào chất. Hàm lượng phosphatid của lòng đỏ trứng gà gồm 6,5 - 12%, ở sữa tươi có khi tới 100 110mg% (có nghĩa là cứ 100mg phosphatid chứa trong 100ml mỡ). Trong cấu trúc của phosphatid ta thấy có acid phosphoric và nhiều hợp chất khác. Phần alcol trong phosphatid có thể là glycerin, inosid hoặc sphingosin... do đó photphatid có tên gọi tương ứng với alcol là: glycerophosphatid, inositphosphatid, sphingophosphatid. Sau đây ta xét lần lượt từng loại: * Glycerophosphatidyl Thành phần cấu tạo gồm: glycerin, acid béo, acid phosphonic và một gốc chứa base (Nitơ) Lecithin: (phosphatidyl choline)

Chất này có nhiều trong lòng đỏ trứng (chữ Hy lạp Lekitos - lòng đỏ), trong mô và huyết thanh động vật, công thức hoá học như sau:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn CH2 OCO β

CH OCO

CH2

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com CH3 - (CH2)12 - CH = CH - CH - CH - CH2OH

OH NH2

Sphingosin

OH O

CH2

O Cholin có cấu tạo

Acid béo liên kết với sphingosin qua nhóm quan theo kiểu mạch peptid.

(CH3)3

OH CH2

CH2

(CH3)3

Cơ thể động vật phần nhiều chứa α. - lecithin.

không khí dễ hoá sẫm vì acid béo không bão hoà bị oxy hoá. Trong nọc độc của rắn, của ong, hoặc ở vi khuẩn (như trực trùng clostidium welchu) có enzym lecithinase A (còn gọi là phosphatidase) khi thuỷ phân tách mất một acid

CH OCO

CH2 OCO Lecithinase - RCOOH

R2 OH

CH2

CH OH OH (CH3)3

CH2

N Á TO

Í-

-L O

α - Lecithin

A Ó H

CH2

G N Ư

6.3.2. Glucolipid

arachidic... khi phân lập ta thấy lecithin là chất kết tinh trắng, thể sáp, ra ngoài

mạnh (tính chất tiêu huyết hoặc làm dung huyết).

(CH3)3

Sphingomyelin không tan trong nước, chỉ tan trong aceton và cồn.

acid béo thường gặp trong lecithin tự nhiên là steanc, palmitic, oleic, linoleic,

béo biến lecithin thành lisolecithin. Đây là một chất có tác dụng làm vỡ hồng cầu rất

O Ạ Đ

.Q P T

CH - NH - COR OH CH2 - O - P - O - CH2 - CH2 - N

Các sphingomyelin khác nhau do nhóm acid béo

Trong phân tử lecithin có carbon bất đối nên có đồng phân quang học. Các

CH2 OCO

CH3 - (CH2)12 - CH = CH - CH - OH

N Ơ H

B 0 0

ẦN

Glycolipid là lipid phức tạp không chứa phospho, trong thành phần của

chúng có chứa hexose, thường là galactose hay các dẫn xuất của galactose, đôi khi là glucose. Thuộc nhóm này có MGDG, DGDG và sulfolipid khá phổ biến trong lục lạp và các thành phần khác của tế bào ở lá.

(CH3)3

Lisolecithin

Lecithin ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm (sản xuất socola, margann, làm chất ngăn ngừa chất béo khỏi bị oxy hoá)

N À Đ

* Sphingophosphatidyl (sphingomyelin)

Loại này là những este phức tạp có ở các mô bào, nhất là ở hệ thần kinh, thành phần của nó gồm: H3PO4, choline, các acid béo và một chất rượu là

N Ễ I

sphingosin.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CH2

OH O

CH2

R1CO-SCoA

Acyl transferase

OCO

trong nước, các lipid máu được vận chuyển bằng cách kết hợp với các protein tạo

thành các lipoprotein huyết tương. Các protein kết hợp vận chuyển các lipid ở dạng

CH2

Lipoprotein là các đại phân tử phức hợp hình cầu có kích thước nhỏ hơn hồng cầu Về cấu tạo, lipoprotein có hai lớp: lớp lỏi ở trung tâm và lớp áo bề mặt. Lớp lõi gồm các lipid kị nước, lớp áo bề mặt là các protein và các lipid phân cực. Có 2 loại lipoprotein: - Lipoprotein vận chuyển huyết tương. - Lipoprotein màng

Vai trò: giúp lipid dễ dàng vận chuyển trong máu và mô, tăng tính hòa tan của lipid 6.4. Sự tổng hợp lipid 6.4.1. Sự tổng hợp Glycerid

-L

Í-

A Ó H

Sinh tổng hợp glycerid xảy ra chủ yếu ở gan, trong mô mỡ. Từ các acid béo

ÁN

và glycerin đã được tổng hợp sẽ tạo thành glyceride theo các phản ứng sau đây: OH

CH2

ATP

ÀN

ADP CH 2

Kinase

Glycerol

N Ễ I

B 0 0

ẦN

HƯ

O Ạ Đ

CH2

OCO

CH2

HSCoA

Acyl transferase

OCO

H2O

Diacyl glycerol-phosphatase

R3CO-SCoA

CH2 OH Diacyl glycerin

CH2

OCO

CH2

Diglycerid phosphat

Diglycerid phosphat CH2

CH2

Monoglycerid phosphat

các lipoprotein là các apoprotein.

CH2

R2CO-SCoA

OCO

Monoglycerid phosphat

6.3.3. Lipoprotein

CH2

N Ơ H

CH2

Y U Q P.

Glycerol -3-phosphat

Là những lipid phức tạp có chứa protein. Vì đặc tính kị nước, không tan

HSCoA

Acyl transferase

CH2

OCO

CH2 OH Diacyl glycerin CH2

OCO

CH2

OCO

Glycerid

6.4.2. Tổng hợp phospholipid Tổng hợp Lecithin

Nguyên liệu cần có là: glycerine; các acid béo và các hợp chất phụ(x)

- Quá trình tổng hợp đòi hỏi chi phí một lượng năng lượng do ATP và CTP

CH2

Glycerol -3-phosphat

cung cấp. Ví dụ: Sinh tổng hợp phosphatidyl-choline (lecithin). Sơ đồ sinh tổng hợp như sau:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Lizophosphatid

glycerolphosphat + R1COOH

N Ơ H

- Phospholipase B thủy phân cả 2 liên kết A, B. Enzyme này phổ biến có trong động vật và xúc tác tái tổng hợp phosphatid từ lysophosphatid và acyl – CoA Lysophosphatid + RCO – CoA - Phospholipase C thủy phân liên kết C H2O

Phosphatid

phosphatid + CoA

.Q P T

1,2 diglycerid + gốc nito đã phosphoril hóa.

- Phospholipase D thủy phân liên kết D Phosphatidil –choline

H2O

O Ạ Đ

acid phosphatidic + choline

Như vậy hai sản phẩm chủ yếu của sự thủy phân lipid là acid béo và glycerin. Các thành phần này được đưa vào tế bào.

6.5. Sự phân giải lipid 6.5.1. Sự thủy phân lipid đơn giản

CH2

OCO

CH2

OCO

R1COOH

R2COOH

CH2

R3COOH

CH2

H2O

Glycerol 6.5.2. Sự phân giải lipid phức tạp

Acid béo

A Ó H

B 0 0

ẦN

G N Ư

Lysophospholipase

Phospholipase B

CH2

O ‫اا‬ R2 – C

O ‫اا‬ C

Phospholipase D O

C–H CH2

Phospholipase A

O Phospholipase C

Một đại diện của lipid phức tạp là phosphatid. Có 5 enzyme tham gia thủy phân các liên kết trong phosphatid. Các chữ cái A, B, C, D dùng để chỉ các liên kết trong phân tử.

Í L

Dưới tác dụng của phospholipase A, B, C, D các phospholipid có thể bị thủy

phân hoàn toàn giải phóng ra các thành phần cấu tạo: acid béo, glycerol, acid phosphoric, base nitơ

N Á TO

- Phospholipase A1 thủy phân liên kết A

Trong nọc rắn cũng chứa enzyme này, nó được hoạt hóa khi có ion Ca2+. Sơ

ÀN

đồ phản ứng được thực hiện bởi enzyme này sau đây: Phosphatid

ỄN

H2O

lysophosphatid + R2COOH

O ‫اا‬ P ‫ا‬ OH

Base N

6.5.3. Sự phân giải glycerin

CH2

Glycerol

ATP Kinase

ADP CH 2

CH2

NAD+ P

NADH.H+

Glycerol -3-phosphat

CHO Chu trình Krebs

- Lysophospholipase thủy phân liên kết A của lysophosphatid

CH2 O P Glyceraladehyde - 3-phosphat

H2O 77

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Số ATP = [5(n/2 – 1) + 12n/2] – 1

6.5.4. Sự oxy hóa các acid béo (β –oxy hóa)

Sự oxy hóa acid béo xảy ra trong nguyên tử carbon ở vị trí β so với nhóm

Trong đó: n là số nguyên tử carbon

carboxyl. Những enzyme của con đường β-oxy hóaacid béo trong ty thể và

N Ơ H

Đối với acid béo bão hòa có số carbon lẽ cũng trải qua quá trình β-oxy hóa

như trên nhưng vòng oxy hóa cuối cùng tạo thành acetyl CoA và propionyl CoA

lysosome.

6.5.4.1. Hoạt hóa acid béo: thành acyl CoA

Propionyl CoA trải qua nhiều quá trình biến đổi, carboxyl hóa rồi đồng phân

Acid béo trước hết sẽ được hoạt hóa để chuyển thành dẫn xuất CoA tương

.Q P T

hóa tạo thành succinyl CoA. Chất này có thể đi vào chu trình Kreb.

ứng. Phản ứng sử dụng ATP dưới sự xúc tác của acyl CoA synthetase

R - CH2 - CH2 - CH2 - CO - SCoA

R-COOH + ATP + HSCoA → RCO-SCoA + ADP 6.5.4.2. Các phản ứng của sự β oxi hóa: Acyl CoA bị oxy hóa nhờ một số phản ứng liên tục

O Ạ Đ

Acyl CoA

FAD+

Acyl-CoA dehydrogenase

- Tiếp theo là khử hydrohóa acyl CoA dưới tác dụng của enzyme acyl CoA dehydrogenase để tạo thành liên kết đôi α-β - Sự hydrate hóa liên kêt đôi để tạo thành β-hydroxyl-CoA dưới sự xúc tác của enzyme enoil –CoA hydratase - Sự khử hydro nhờ L-β-hydroxylacyl CoA dehydrogenase để tạo thành βceto acyl-CoA - Phản ứng cuối cùng là chuyển hóa nhóm acyl của phân tử β-ceto acyl-CoA

lên một phân tử coenzyme mới. Quá trình này được xúc tác bởi enzyme acetyl CoA acyl transferase.

ÓA

Qua các bước trên thì phân tử acid béo ngắn đi hai nguyên tử C để tạo nên

H Í

B 0 0

ẦN

HƯ

FADH.H+

R - CH2 - CH CH - CO - SCoA Trans-2,3 -enoyl-CoA

Enoyl acyl-CoA hydratase R - CH2 - CH - CH2 - CO - SCoA OH L- β - hydroxyl CoA NAD+

L- β - hydroxyl CoA dehydrogenase NADH.H+

acetyl CoA. Quá trình này lập lại đến khi toàn bộ sản phẩm cuối cùng là acetyl CoA. Acetyl CoA sẽ đi vào chu trình Kreb

-L

6.5.4.3. Tổng kết năng lượng của sự β-oxy hóa acid béo:

ÁN

R - CH2 - C - CH2 - CO - SCoA O β - ceto acyl CoA

Quá trình β-oxy hóa tạo ra FADH và NADH. Chúng bị oxyl hóa lại nhờ sự vận chuyển điện tử sẽ tạo ra năng lượng tương ứng với 2 và 3 phân tử ATP. Tổng

HSCoA β - ceto tiose

cộng tạo ra 5 ATP trong 1 lần phân cắt. Acetyl CoA sau đó sẽ bị oxyl hóa bởi chu

ÀN

trình Kreb sẽ tạo ra 12 ATP. Như vậy sự oxy hóa hoàn toàn 1 cặp carbon se tạo ra 17ATP.

N Ễ I

Số phân tử ATP được tạo thành khi oxy hóa hoàn toàn một phân tử acid béo

Chu trình Krebs

R - CH2 - C - SCoA

CH3 CO - SCoA Acetyl CoA

O Acyl CoA (kem hon 2C)

có số carbon chẵn (2n) được tính theo công thức sau:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

Chương 7

1. Vai trò và tính chất của chất béo?

CHUYỂN HÓA PROTEIN

2. Tìm số ATP cơ thể tích trữ được khi oxy hóa hoàn toàn một phân tử acid stearic,

MỤC ĐÍCH

acid oleic, acid linoleic.

1. Trình bày được sự phân giải acid amin và protein

3. Tổng hợp chất béo và phân giải chất béo (triglycerid)?

2. Biết được qua trình tổng hợp protein

.Q P T

7.1. Sự phân giải protein và acid amin

TÀI LIỆU THAM KHẢO

7.1.1. Sự phân giải protein

1. Đồng Thị Thanh Thu (1996), Hóa sinh ứng dụng, ĐHKHTN Tp Hồ Chí Minh.

O Ạ Đ

N Ơ H

Peptide và protein được các enzyme thủy phân protein (protease) có trong

2. PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

dịch tiêu hóa thủy phân thành các peptide và cuối cùng là thành các acid amin tự do.

Tp Hồ Chí Minh.

Các protease và peptidase xúc tác phản ứng cắt đứt các liên kết peptide với sự tham

3. Nguyễn Bình Huyên, Hà Ái Quốc, Đồng Thị Thanh Thu (2001), Sinh hóa cơ bản

gia của nước

Phần 2, NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. 4. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội.

N Ầ R

5. Phạm Thị Thu Cúc (2001), Giáo trình sinh hóa Phần 1, ĐHCT.

ỄN

ÀN

ÁN

Quá trình thủy phân protein xảy ra tại lysosome, nơi chứa nhiều enzyme thủy phân protein là protease. Quá trình thủy phân xảy ra qua 2 giai đoạn - Nhờ peptid-peptido hydrolase, protein bị thủy phân thành các đoạn peptid ngắn. - Nhờ peptid-hydrolase thủy phân tiếp các peptid thành amino acid. protease

Kết quả chung là : Protein

n.amino acid (n-1)H2O

Mỗi peptidase có tác dụng đặc hiệu đối với vị trí của liên kết peptide và bản chất của gốc R của các acid amin tham gia tao thành liên kết peptide của chuỗi protein. Lúc đầu các peptidase trong dịch vị, dịch vị, dịch tràng được tiết ra dưới dạng không hoạt động, sau đó trở thành hoạt động trong ống tiêu hóa để giúp sự thủy phân protein. Ở động vật có vú, sự phân giải protein đầu tiên do tác động của pepsin. Tế

bào niêm mạc dạ dày tiết ra pepsinogen. Nhờ pepsin và HCl của dịch dạ dày, pepsinogen biến đổi thành pepsin họat động và pepsin họat động sẽ thủy phân protein thành amino acid. Pepsinogen (không hoạt động)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í L

A Ó H

B 0 0

G N Ư

Thủy phân là con đường phân giải protein phổ biến ở thực vật và động vật.

Dịch vị HCl (pH: 1-2)

Pepsin (hoạt động)

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com 7.1.2.1. Khử cacboxyl hóa

H2N

N Ơ H

Quá trình này được thực hiện trong các động vật, thực vật và đặc biệt là phổ

COOH

biến trong cơ thể sinh vật. Sự khử carboxyl tiến hành theo sơ đồ sau: Aminopeptidase

Pepsin

(tế bào ruột)

Dạ dày

Trypsin

Chymotrypsin

Carboxypeptidase

(tụy tạng)

1: Glu

3: AA kiem

5: Tyr, Phe

2: Tyr, Phe

(Arg, Lys)

Leu, Met

.Q P T

Sản phẩm phản ứng là các amine. Đó là các chất có họat tính sinh học cao có vai trò trong quá trình trao đổi chất, các hoạt động sinh lý của cơ thể như

O Ạ Đ

histaminMỗi một aminoacid riêng biệt được xúc tác bởi một enzyme decarboxylase tương

7.1.2. Sự phân giải các acid amin

G N Ư

Các acid amin bị phân giải qua các phản ứng loại amin, loại cacboxyl và

CH2

CO2

NH2

ứng.

Amine Khử amin hóa

NH2

7.1.2.2.

chuyển hóa mạch bên. Cuối cùng đều dẫn đến một số sản phẩm đi vào chu trình

Decarboxylase

COOH

Bằng nhiều con đường khác nhau, các amino acid bị khử nhóm amine tạo ra

Kreb. Glycine Serine Threonine Alanine

Histidine Arginine Glutamine Proline

Glutamate

Pyruvate

α - cetoglutarate Isoleucine Leucine Tryptophane

Isocitrate Succinate - CoA Citrate

Succinate

Acetyl CoA Oxaloacetate

ÁN

Maltase

Tyrosine Tryptophane Leucine Lysine Phenylalanine

N Ễ I

ÀN

Acid aspartic Asparagine

-L

Fumarate

Acetoacetyl CoA

Í-

Isoleucine Methionine Valine

A Ó H

Proline Phenylalanine

Hình 7.1: Các con đường đưa bộ khung cacbon của acid amin vào chu trình Krebs

- Khử amin bằng các enzyme khử. Nhờ enzyme khử xúc tác, amino acid bị khử

thành acid tương ứng và giải phóng NH . 3

COOH

NH2

CH2

COOH

NH3

NADH.H+ NAD+ NADPH.H+ NADP+

- Khử amin nhờ amino acid oxydase, amino acid bị oxi hóa để tạo ceto acid tương ứng và NH R

COOH

2 O2

COOH

NH3

NH2 Amino acid

Ceto acid

Phản ứng này tiến hành qua 2 giai đoạn: trước hết aminoacid bị loại hydro để tạo thành iminoacid tương ứng với sự tham gia của enzyme dehydrogenase

COOH

NH2 Amino acid

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

0 0 1

N Ầ R

các sản phẩm tương ứng.

NAD+

NADH.H+

NADP+

NADPH.H+ 84

COOH

NH Imino acid

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1. Sinh tổng hợp và phân giải protein.

Tiếp đó iminoacid kết hợp với phân tử H2O, NH3 bị loại trừ và giải phóng

N Ơ H

2. Trong enzyme tiêu hóa protein, enzyme nào hoạt động ở môi trường acid?

cetoacid

3. Chọn tập hợp các enzyme thủy phân tiêu hóa protein

- Khử amine bằng con đường thủy phân.

1. Pepsin

Q P.

Nhờ tác dụng của enzyme thủy phân hydrolase, amino acid bị thủy phân tạo oxiacid

3.Trypsin, chymotrypsin

tương ứng và NH

5. Carboxypeptidase, aminopeptidase

Chọn: A. 1,2,4

O Ạ Đ B. 1,3,4

2. Lyase, transferase

4. Hydratase

C. 2,4,5

D. 1,3,5

E. 2,3,5

4. Điều nào sao đây không đúng?

G N Ư

a. Mỗi mã ứng với một acid amin gồm 3 nucletide liền nhau

- Khử amine hoá bằng cách chuyển hoá nội phân tử.

Trong các phản ứng trên thì phản ứng amine hoá bằng cách oxy hoá là phổ biển trong thực vật so với đường hướng khác. Các α-cetoacid đều là sản phẩm chủ yếu của sự khử amine hoá các aminoacid. 7.2. Sinh tổng hợp protein

ÓA

Tham gia vào sư tổng hợp polypeptide và protein có mRNA, tRNA, rRNA,

-H

trong đó rRNA là thành phần của ribosome. Với sự tổng polypeptite thông tin di

Í L -

B 0 0

ẦN

b. Mã được đọc theo chiều 5’→3’ c. Mã kết thúc là UAA, UAG và UGA d. Mã thoái hóa là những mã cùng mã hóa một acid amin

e. Ứng với mã sao AUU ở ARNm là mã gốc ATT ở DNA TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đồng Thị Thanh Thu (1996), Hóa sinh ứng dụng, ĐHKHTN Tp Hồ Chí Minh. 2. 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. 3. Nguyễn Bình Huyên, Hà Ái Quốc, Đồng Thị Thanh Thu (2001), Sinh hóa cơ bản

truyền được chuyển từ DNA đến polypeptide. Trước khi nghiên cứu quá trình tổng

Phần 2, NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh.

hợp protein cần phải đề cập đến từng acid nucleic và ribosome. (tham khảo tài liệu

4. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội.

di truyền)

N Á TO

5. Phạm Thị Thu Cúc (2001), Giáo trình sinh hóa Phần 1, ĐHCT.

Quá trình xảy ra chủ yếu ở ribosome. Gồm 4 giai đoạn chủ yếu: + Hoạt hóa Aa

N À Đ

+ Khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide + Kéo dài chuỗi polypeptide

N Ễ I

+ Kết thúc tổng hợp polypeptide

(Tham khảo tài liệu di truyền)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Phần B: THỰC HÀNH

Cho vào ống nghiệm 2 ml dung dịch protein trứng thêm vào 2 ml dung dịch

N Ơ H

(NH4)2SO4 bão hòa. Như vậy trong ống nghiệm sẽ có dung dịch bán bảo hòa. Quan

Bài 1: PROTEIN

sát hiện tượng xảy ra trong dung dịch, ghi nhận kết quả và giải thích.

Protein là nhóm các hợp chất hữu cơ có vai trò quan trọng trong cấu trúc cũng

Sau đó lắc đều, để yên 5 phút rồi lọc bỏ kết tủa.

như các hoạt động sống của tế bào. Thành phần chủ yếu cấu trúc nên protein là các

Thêm vào ống nghiệm chứa dịch lọc trên tinh thể (NH4)2SO4 cho đến khi đạt

phân tử axit amin.

.Q P T

nồng độ bão hòa ((NH4)2SO4 không tan thêm được nữa). Quan sát hiện tượng xảy ra

Protein là những hợp chất cao phân tử có phân tử lượng rất lớn do vậy trong

trong ống nghiệm, ghi nhận kết quả và giải thích.

dung dịch protein là hệ keo cao phân tử, có tính chất lưỡng tính, có khả năng kết

1.1.2. Thí nghiệm 2: Kết tủa protein bằng dung môi hữu cơ

tủa…

O Ạ Đ

Trong môi trường trung tính hoặc acid, protein sẽ kết tủa với các dung môi

Có nhiều loại protein khác nhau, chúng phân biệt nhau bởi nhiều đặc điểm như

hữu cơ ethanol, ether… Sự kết tủa sẽ tốt hơn nếu cơ thêm chất điện giải như NaCl.

sự kết tủa, tính hòa tan, phản ứng màu….

- Ống nghiệm, phễu lọc.

cho phần lý thuyết. 1.1. Kết tủa thuận nghịch: 1.1.1. Thí nghiệm 1: Kết tủa protein bằng (NH4)2SO4

(NH4)2SO4 là một tác nhân gây kết tủa protein. Với nồng độ khác nhau (NH4)2SO4 gây nên sự kết tủa của các tiểu phần protein. Dựa vào tính chất này người ta sử dụng (NH4)2SO4 để chiết rút tinh thể protein như trong công nghệ enzyme.

ÓA

1.1.1.1. Dụng cụ: - Ống nghiệm - Phễu lọc - Giấy lọc 1.1.1.2. Hóa chất:

N Á TO

Í L -

-H

- Dung dịch protein: lấy lòng trắng trứng của 2-3 quả trứng gà đem hòa với 700ml nước cất, sau đó thêm 300 ml dung dịch NaCl bão hòa. Lọc qua vải nhiều lớp ta thu được dung dịch các loại protein có trong lòng trắng trứng.

N À Đ

- Dung dịch (NH4)2SO4 bão hòa

N Ễ I

- Giấy lọc.

1.1.2.2. Hóa chất

- Dung dịch protein trứng - Etanol 960 - Tinh thể NaCl 1.1.2.3. Tiến trình Cho vào ống nghiệm 2ml dung dịch protein trứng, thêm vào vài tinh thể NaCl lắc cho tan hết, cho thêm vào 4ml etanol 960 theo cách nhỏ từng giọt vào ống nghiệm. Lắc một lúc rồi để yên, quan sát hiện tượng, ghi nhận kết quả và giải thích. Ngay sau khi kết tủa xuất hiện, gạn lấy phần nước sang một ống nghiệm khác. Thêm vài ml nước cất vào ống nghiệm có kết tủa. Quan sát hiện tượng, ghi nhận kết quả và giải thích. 1.2. Kết tủa không thuận nghịch 1.2.1. Thí nghiệm 3: Kết tủa protein bằng nhiệt độ

Phần lớn các protein bị kết tủa khi đun nóng tử 50 đến 600C, nhưng một vài loại Ở môi trường trung tính hoặc acid yếu thì protein bị kết tủa khi đun nóng

1.2.1.1. Dụng cụ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

B 0 0

ẦN

có thể chịu nhiệt độ cao hơn, vì vậy muốn kết tủa chúng phải kéo dài thời gian đun.

- Tinh thể (NH4)2SO4 1.1.1.3. Tiến trình:

G N Ư

1.1.2.1. Dụng cụ

Mục đích chương: qua bài này HSSV biết được đặc tính của protein, minh hoạ

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Ống nghiệm

- Dung dịch CuSO4 2%

- Kẹp

1.2.2.3. Tiến trình

- Đèn cồn

N Ơ H

Lấy 4 ống nghiệm cho vào mỗi ống 2ml dung dịch protein trứng, sau đó nhỏ từ

- Que diêm

từ vào các ống nghiệm các dung dịch muối kim loại theo tuần tự:

1.2.1.2. Hóa chất

- Ống 1: Dung dịch Ag NO3 2%

.Q P T

- Dung dịch albumin

- Ống 2: Dung dịch Pb(CH3COO)2 2%

- CH3COOH 1%

- Ống 3: Dung dịch FeCl3 2%

- CH3COOH 10%

- Ống 4: Dung dịch CuSO4 2%

- NaOH 10%

Quan sát sự kết tủa của 4 ống nghiệm, sau đó cho thêm một lượng thừa các muối

- Dung dịch NaCl bảo hòa 1.2.1.3. Tiến trình

G N Ư

1.3. Thí nhiệm 5: Phản ứng Biure

Phản ứng Biure được thể hiện khi cho Cu tác dụng với dung dịch protein, do

Lấy 5 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 2ml albumin - Ống 1: đun sôi.

N Ầ R

- Ống 2: thêm 1 giọt CH3COOH 1% (môi trường acid yếu), đun sôi. - Ống 3: thêm 8 giọt CH3COOH 10% (môi trường acid), đun sôi. - Ống 4: thêm 8 giọt NaOH 10%, đun sôi. - Ống 5: thêm 8 giọt CH3COOH 10% và 6 giọt NaCl bão hòa, đun sôi. Quan sát các ống nghiệm, ghi nhận kết quả và giải thích. 1.2.2. Thí nghiệm 4: Kết tủa protein bằng kim loại

ÓA

Kết tủa protein bằng muối kim loại nặng được ứng dụng giải độc khi cơ thể bị

-H

ngộ độc muối thủy ngân, đồng, chì. Khi cơ thể chưa kịp hấp thụ, người ta dùng sữa hoặc lòng trắng trứng đẻ giải độc. 1.2.2.1. Dụng cụ - Ống nghiệm - Kẹp 1.2.2.2. Hóa chất

ÀN

- Dung dịch protein trứng

N Á TO

- Dung dịch Ag NO3 2%

N Ễ I

O Ạ Đ

tương ứng vào các ống nghiệm.Quan sát hiện tượng, ghi nhận kết quả và giải thích.

Í L -

B 0 0

trong protein có các liên kết peptit. Cường độ bắt màu của phản ứng phụ thuộc vào độ dài mạch peptit tức là phụ thuộc vào số lượng liên kết peptit có trong phân tử

protein. 1.3.1. Dụng cụ: Ống nghiệm, đèn cồn, kẹp 1.3.2. Hóa chất:

- Cacbamit tinh thể CO(NH2)2 (urê) - Dung dịch NaOH 10% - Dung dịch CuSO4 0,2% - Dung dịch protein trứng (không có NaCl) 1.3.3. Tiến trình: Ống 1: cho vài tinh thể urê đun nhẹ trên đèn cồn cho đến khi tinh thể nóng chảy

thì dừng lại. Để nguội Biure được tạo thành. Thêm vào ống nghiệm 1ml dung dịch NaOH 10%, lắc cho tan hết và nhỏ thêm vài giọt CuSO4 0,2%, quan sát hiện tượng, ghi nhận kết quả và viết phương trình phản ứng. Ống 2: cho vào 1ml dung dịch protein trứng, thêm vào 1ml NaOH 10% và

- Dung dịch Pb(CH3COO)2 2%

một giọt CuSO4 0,2%. Quan sát hiện tượng, ghi nhận kết quả viết phưong trình

- Dung dịch FeCl3 2%

phản ứng.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

So sánh màu của ống nghiệm 1 với ống nghiệm 2.

Bài 2: GLUCID

1.4. Thí nghiệm 5: Phản ứng Nyhydrin

N Ơ H

Glucid là nhóm hợp chất hữu cơ rất phổ biến ở mọi cơ thể sống, vừa là chất

Tất cả acid amin đều phản ứng với Nyhydrin để tạo nên những aldehyde,

cấu` tạo nên cơ thể vừa tham gia vào quá trình trao đổi chất và năng lượng để cung

phóng thích CO2 và NH3 và tạo thành màu xanh hoặc xanh tím.

cấp năng lượng cho cơ thể hoạt động.

1.4.1. Dụng cụ:

Thành phần cơ sở cấu tạo nên các loại glucid là các monosaccharide. Từ các

.Q P T

- Ống nghiệm.

monosaccarit bằng các liên kết glucoside tạo nên các disaccharide và

- Nồi cách thủy

polysaccharide khác nhau, tạo nên sự phong phú đa dạng của nhóm chất này.

1.4.2. Hóa chất:

Mục đích: giúp sinh viên nắm được đặc tính của glucid minh họa cho phần lý

O Ạ Đ

- Dung dịch kiềm loãng

thuyết

- Dung dịch Nyhydrin 0.1%

2.1. Thí nghiệm: Khảo sát tinh bột

- Dung dịch albumin 0.2%

2.1.1. Thí nghiệm 1: Phát hiện tinh bột bằng iot

1.4.3. Tiến trình

Dùng kiềm loãng để chỉnh dung dịch albumin 0.2% đến pH gần 7. Cho 2ml

N Ầ R

albumin vào trong ống nghiệm và thêm vài giọt dung dịch Nyhydrin 0.1% đặt trong nồi cách thủy khoảng 10 phút. Ghi nhận kết quả

N Ễ I

ÀN

ÁN

Amylose là chuỗi mạch thẳng cù các phân tử α.D.glucose liên kết với nhau bằng liên kết (1-4) glucoside. Chuỗi mạch thẳng này cuộn lại thành hình xoắn lò xo nên có khả năng hấp thụ các phân tử của các chất khác vào trong lòng của vòng xoắn để tạo nên các dạng phức đặc biệt. Khi phân tử tinh bột hấp thụ vào vòng xoắn của amylose phân tử iot sẽ tạo nên phức chất có màu xanh đen đặc trưng. Đây là phản ứng đặc trưng của tinh bột người ta thường dùng để phát hiện sự có mặt của tinh bột

trong các đối tượng nghiên cứu. 2.1.1.1. Dụng cụ: Ống nghiệm, đèn cồn, cốc thủy tinh

2.1.1.2. Hóa chất: - Dung dịch tinh bột 1% - Dung dịch lugol 2.1.1.3. Tiến trình Cho vào ống nghiệm 2ml dung dịch tinh bột 1%, thêm vào đó 1 giọt dung dịch lugol.Quan sát màu của dung dịch trong ống nghiệm. Đem đun nhẹ ống nghiệm đó trên đèn cồn, tiếp tục quan sát màu của dung dịch. Đem làm lạnh ống nghiệm trong 10 phút.Quan sát dung dịch trong ống nghiệm, ghi nhận kết quả và giải thích hiện tượng trên.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

LÍ

-H

ÓA

B 0 0

G N Ư

Tinh bột là polysaccharide bao gồm 2 nhóm chất là amylose và amylopectin.

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Nhỏ từng giọt H2SO4 đậm đặc vào ống nghiệm một cách cẩn thận(nghiêng

2.1.2. Thí nghiệm 2: Phản ứng thủy phân tinh bột

2.1.2.1. Dụng cụ:

N Ơ H

ống nghiệm rồi cho H2SO4 đậm đặc chảy theo ống nghiệm). Ghi nhận kết quả, giải

Ống nghiệm lớn, bếp điện, kẹp

thích

2.1.2.2. Hóa chất:

2.2.2. Thí nghiệm 4: Phản ứng Fehling

- HCl đậm đặc

Một tính chất quan trọng của các phân tử glucid là tính khử do trong cấu trúc

.Q P T

- Dung dịch hồ tinh bột 1%

phân tử của chúng có chứa nhóm cetose (C=O), andehyde (CHO) hay nhóm OH-

- Lugol

glucoside (ở cấu tạo mạch vòng).

Các phân tử glucid có tính khử có khả năng khử Cu+2 thành Cu+1. Dựa vào

2.1.2.3. Tiến trình: Dùng ống nghiệm lớn cho vào 15ml dung dịch hồ tinh bột. Thêm tiếp vào 5ml HCl đậm đặc, khấy đều. Đun cách thủy, cứ sau 1 phút lấy 1 giọt dung dịch

2.2.2.1. Dụng cụ:

G N Ư

đang thủy phân và nhỏ 1 giọt lugol để sẵn trên kính đồng hồ. Thử như vậy đến khi

Ống nghiệm, đèn cồn, kẹp

không còn màu với lugol. Nhận xét màu thay đổi khi thử với lugol. Kết luận

2.2.2.2. Hóa chất:

Dùng dung dịch thủy phân để sử dụng cho các phản ứng sau 2.2. Định tính monosaccharide 2.2.1. Thí nghiệm 3: Phản ứng Molish (glucose tác dụng với α-naphtol)

Trong môi trường acid đặc, các pentose biến đổi thành fufurol, còn hexose thì biến đổi thành hydroxymetyl fufurol. Các sản phẩm này tác dụng với α.naphtol cho phức chất màu xanh tím. 2.2.1.1. Dụng cụ:

ÓA

Ống nghiệm, ống hút

2.2.1.2. Hóa chất

LÍ

- Dung dịch monosaccharide 2% (glucose, fructose,...) - Dung dịch α.naphtol 10% trong rượu 960 - H2SO4 đậm đặc - Glucose 2% 2.2.1.3. Tiến trình Dung dịch

ỄN

Α.naphtol 10%

ÀN

H2SO4 đậm đặc

ÁN

-H

B 0 0

ẦN

H -

Dung dịch glucose 1% Thuốc thử Fehling gồm:

+ Dung dịch A: 6,28g CuSO4.5H2O/ 1 lit dung dịch + Dung dịch B: hòa150g NaOH trong nước cất + 50 ml glyxerin rồi cho nước cất đủ 1 lit Hai dung dịch bảo quản riêng trong chai nâu, trước khi dùng mới trộn với nhau theo tỉ lệ 1:1 2.2.2.3. Tiến hành: Cho vào ống nghiệm 2ml dung dịch thuốc thử Fehling (gồm 1ml dung dịch A và 1ml dung dịch B) sau đó thêm vào 2ml dung dịch glucose 1%. Đun sôi trên đèn cồn trong 2-3 phút. Quan sát sự thay đổi màu của dung dịch và sự xuất hiện kết

tủa trong ống nghiệm. Ghi nhận kết quả và giải thích 2.2.3. Thí nghiệm 5: Phản ứng tráng gương

Các monosaccharide khử Ag dưới dạng muối thành Ag kim loại

Glucose 2%

Hồ tinh bột thủy phân

2ml

2 giọt

2ml

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

O Ạ Đ

phản ứng khử đó để xác định khả năng khử của phân tử glucid.

Ag+

Ag0

2.2.3.1. Dụng cụ Ống nghiệm, đèn cồn, kẹp

2.2.3.2. Hóa chất:

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Glucose 5% - AgNO3 5%

Bài 3: ENZYME

- NH3 đặc

N Ơ H

Enzyme là chất xúc tác sinh học, tham gia xúc tác các phản ứng hóa sinh xảy ra

2.2.3.3. Tiến hành:

trong cơ thể sống.Bản chất hóa học của enzyme là protein. Theo thành phần cấu tạo

Lấy 1 ống nghiệm, cho vào đó 1ml AgNO3 5% và từng giọt NH3 đặc để tạo

thì enzyme có 2 loại:

thành kết tủa. Sau đó thêm từ từ cho đến khi kết tủa tan hoàn toàn (không cho thừa

.Q P T

Enzyme đơn phức bao gồm: những phân tử enzyme mà thành phần cấu tạo

NH3 ). Tiếp tục cho 3ml glucose 5% vào rồi đun sôi trong 5 phút. Quan sát hiện

chỉ có phân tử protein đơn giản tạo nên.

tượng, ghi nhận kết quả và giải thích.

O Ạ Đ

Enzyme nhị phức: trong thành phần cấu tạo ngoài protein còn có nhóm phi protein – nhóm coenzyme.

Do thành phần chính của enzyme là protein nên tính chất enzyme phụ thuộc tính

G N Ư

chất protein, hoạt tính enzyme phụ thuộc hoạt tính protein. 3.1. Thí nghiệm 1: Xác định vai trò của enzyme amylase

ỄN

ÀN

ÁN

Amylase là nhóm enzyme thủy phân rất phổ biến ở động vật, thực vật, vi

sinh vật. Chức năng của amylase là xúc tác phản ứng thủy phân tinh bột thành glucoza. Có nhiều loại amylase tham gia thủy phân tinh bột với các mức độ khác nhau như: α –amylase, β-amylase, glucoamylase, amilo1,6-glucozitara. Ở người, amylase có nhiều ở tuyến nước bọt. Trong thành phần nước bọt hàm lượng

amylase rất cao, cho nên nước bọt làm nhiệm vụ thủy phân tinh bột thành đường một phần ngay khi còn ở khoang miệng. 3.1.1. Dụng cụ Ống nghiệm, tủ ấm, kẹp 3.1.2. Hóa chất

- Dung dịch tinh bột 1% - Dung dịch thuốc thử Fehling (A và B) - Dung dịch thuốc thử lugol - Enzyme amylase 1% (hoặc nước bọt pha loãng 10 lần) 3.1.3. Tiến trình

Cho vào 4 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch tinh bột 1% tiếp tục cho vào các ống nghiệm theo trật tự sau: -

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í L

A Ó H

B 0 0

ẦN

Ống 1 và 2: thêm vào mỗi ống 2ml enzyme amylase 1%

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn -

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Từ đó rút ra kết quả kim loại nào kích thích, kim loại nào kìm hãm hoạt tính của

Ống 3 và 4: thêm vào mỗi ống 2ml nước cất để làm đối chứng 0

N Ơ H

Đem cả 4 ống nghiệm để vào tủ ấm ở nhiệt độ 37 C trong thời gian 15 phút.

enzyme.

Lấy 4 ống nghiệm ra và tuần tự tiến hành tiếp:

3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát sự có mặt của enzyme catalase

Thử phản ứng Fehling với ống nghiệm 1và 3

Thử phản ứng lugol với ống nghiệm 2 và 4

đổi chất trong tế bào

2 H2O2

3.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất kìm hãm lên hoạt tính 3.3.1. Dụng cụ

của enzyme

- Cối chày sứ

3.2.1. Dụng cụ

- Bình tam giác

Ống nghiệm, pipet, tủ ấm

G N Ư

- Giấy lọc

3.2.2. Hóa chất

.Q P T

Catalaza

O Ạ Đ

2 H2O

+ O2

- Que diêm

- Dung dịch NaCl 1% - Dung dịch CuSO4 1% - Dung dịch (CH3COO)2Pb 1% - Dung dịch lugol - Dung dịch FeCl3 1% - Dung dịch tinh bột 1% - Enzyme amylase 1% (hoặc nước bọt pha loãng 10 lần)

ÓA

3.2.3. Tiến trình

Lấy 5 ống nghiệm cho vào mỗi ống 2ml dung dịch nước bọt pha loãng và dung dịch muối kim loại theo thứ tự: -

Ống 1: 1ml dung dịch NaCl 1%

Ống 2: 1ml dung dịch CuSO4 1%

Ống 3: 1ml dung dịch (CH3COO)2Pb 1%

Ống 4: 1ml dung dịch FeCl3 1%

Ống 5: 1ml dung dịch nước cất

N Á TO

Í L -

-H

Sau khi lắc đều, cho tiếp vào mỗi ống nghiệm trên 1ml dung dịch tinh bột 1%.

Đặt các ống nghiệm đó vào tủ ấm ở nhiệt độ 370C. Sau 15 phút lấy các ống nghiệm

N Ễ I

khử. Catalase xúc tác phản ứng phân hủy H2O2-là sản phẩm của nhiều quá trình trao

Nhận xét kết quả trên 4 ống nghiệm, giải thích hiện tượng.

ÀN

Catalase thuộc nhóm enzyme hoạt hóa O2 (oxydaza) của lớp enzyme oxi hóa

ra thử phản ứng với thuốc thử lugol từ đó xác định sự có mặt của tinh bột trong các

ống nghiệm và suy ra hoạt tính của enzyme chịu ảnh hưởng của các kim loại trên.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

B 0 0

ẦN

- Phễu

3.3.2. Hóa chất

- Dung dịch H2O2 3% - Khoai tây (hoặc hạt đậu nẩy mầm) 3.3.3. Tiến trình

Lấy 5g củ khoai tây cắt nhỏ và nghiền nát trong cối sứ, thêm vào đó 20 ml nước cất để chiết dịch enzyme. Lọc dịch chiết qua giấy lọc ta được dịch chiết enzyme trong đó có catalase (Có thể thay khoai tây bằng hạt đậu nảy mầm thì hoạt độ catalase mạnh hơn, thí nghiệm dễ thành công hơn.)

Lấy dịch lọc cho vào bình tam giác, cho thêm vào bình tam giác 5ml H2O2 3%, đậy nút bình lại và lắc mạnh khoảng 5 phút. Quan sát dung dịch trong bình tam giác và lắc nhẹ một lúc, sau đó để yên lấy que diêm cháy sắp tàn, mở nút bình, đưa que diêm vào miệng bình, quan sát hiện tượng, ghi nhận kết quả và giải thích. 3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát sự có mặt của enzyme saccarase của nấm men

Trong nấm men chứa nhiều enzyme saccarase, đây là enzyme thủy phân làm nhiệm vụ xúc tác phản ứng thủy phân saccarase thành 2 phân tử đường đơn là glucose và fructose 3.4.1. Dụng cụ

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Cối chày sứ, kẹp

Bài 4: LIPID

- Đèn cồn, ống nghiệm, phễu lọc…

N Ơ H

Lipit là những hợp chất hữu cơ không tan trong nước, tan trong các dung môi

3.4.2. Hóa chất

hưu cơ. Đặc trưng chung về cấu tạo của lipit là trong phân tử có liên kết este giữa

- Dung dịch saccarose 2%

chức rượu với chức axit của axit béo. Sự khác nhau giữa các lipit là do các

- Thuốc thử Fehling (A và B)

loại rượu và các loại axit béo tạo nên.

- Men bánh mì

4.1. Thí nghiệm 1: Khả năng hòa tan của lipid

3.4.3. Tiến trình

4.1.1. Dụng cụ

Lấy 1g men bánh mì cho vào cối giã nhuyễn với 2ml nước cất. Chia dịch men

Ống nghiệm, kẹp

làm 3 phần cho vào 3 ống nghiệm, sau đó làm tiếp như sau:

4.1.2. Hóa chất

O Ạ Đ

.Q P T

Ống 1: đun sôi trên đèn cồn, để nguội

- Dầu lạc

Ống 2 và 3: không đun

- Cồn, ethanol, benzen, chloroform 4.1.3. Tiến trình

Cho tiếp vào ống nghiệm 1 và 2 dung dịch saccarose 2% mỗi ống 4ml, ống nghiệm thứ 3 cho vào 4ml nước cất. 0

Để cả 3 ống nghiệm vào tủ ấm với nhiệt độ 37 C trong thời gian 15 phút. Lấy

các ống nghiệm ra thử phản ứng Fehling với các dịch lọc trong đó. Quan sát hiện tượng trong 3 ống nghiệm, ghi nhận kết quả và giải thích.

ỄN

ÀN

ÁN

B 0 0

ẦN

Lấy 5 ống nghiệm cho vào mỗi ống 0,15 ml dầu lạc, thêm vào mỗi ống 1ml

dung môi tuần tự như sau: -

Ống 1: cồn 960C

Ống 2: cloroform

Ống 3: Benzen

Ống 4: Rượu etylic (ethanol)

Ống 5: nước cất

Lắc mạnh các ống nghiệm, xác định mức độ hòa tan của dầu lạc trong các dung môi trên. 4.2. Thí nghiệm 2: Xác định chỉ số acid

Chỉ số axit là số mg KOH cần để trung hòa hết những axit béo tự do có trong 1g chất béo 4.2.1. Dụng cụ

Bình tam giác, pipet, buret... 4.2.2. Hóa chất

- KOH 0,1N - Ether ethylic (cồn tuyệt đối) - Phenolphtalein 0,5% trong alcohol

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í L

A Ó H

G N Ư

100

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com dung dịch tinh bột 1% làm cho dung dịch có màu xanh đen. Chuẩn độ tiếp cho đến

- Dầu lạc

khi mất màu xanh đen

4.2.3. Tiến trình

Cân 1g dầu lạc cho vào bình tam giác + 10ml erter ethylic, lắc cho dầu tan

(a – b) x 0,01269 x 100

hoàn toàn sau đó thêm vào 3 giọt phenolphtalein. Dùng dung dịch KOH 0,1N chuẩn

I2 =

Chỉ số

độ cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 30 giây.

Chỉ số axit

Kết quả V x f x 5,6/m

X: chỉ số axit

g I2/100g

.Q P T

: là số ml Na2S2O3 0,1N chuẩn độ ở bình 2

: là số ml Na2S2O3 0,1N chuẩn độ ở bình 1

: trọng lượng mẫu phân tích (g)

O Ạ Đ

V: là số ml KOH 0,1N chẩn độ

0,01269 : là số gam I ứng với 1ml dung dịch Na2S2O3 0,1N

f: Hệ số điều chỉnh nồng độ KOH

4.4. Thí nghiệm 4: Xác định chỉ số peroxit

G N Ư

m: trọng lượng mẫu vật

Các peroxit tạo thành trong quá trình ôi hóa của chất béo, trong môi trường

5,6: là số mg KOH tương ứng 1ml dung dịch KOH 0,1N

acid có khả năng phản ứng với KI giải phóng iot theo phản ứng:

4.3. Thí nghiệm 3: Xác định chỉ số iot

N Ầ R

Chỉ số iot là số gam iot kết hợp được với 100g chất béo. Chỉ số iot tỉ lệ thuận với số lượng nối đôi trong phân tử axit béo, tức là axit béo không no càng nhiều thì chỉ số này càng lớn. 4.3.1. Dụng cụ

Bình tam giác, pipet, buret... 4.3.2. Hóa chất

ÓA

- Dung dịch iot 0,1N trong cồn - Dung dịch Na2S2O3 0,1N - Dung dịch tinh bột 1% - Dầu lạc 4.3.3. Tiến trình

N Á TO

Í L -

-H

R1 CH CH R2 O O

Na2S2O3

→

NaI

+ Na2S4O6

4.4.1. Dụng cụ

- Bình tam giác, pipet... 4.4.2. Hóa chất

- Acid acetic (CH3COOH) đặc - Cloroform - Dung dịch KI bảo hòa (pha dùng ngay)

Bình 2: 1gam nước cất + 10ml cồn tuyệt đối + 10ml dung dịch I2 (làm bình

- Hồ tinh bột 1%

đối chứng vì không có chứa chất béo)

- Dầu thực vật

N Ễ I

lượng iod được giải phóng

H2O

Chỉ số peroxyt được tính bằng số mili đương lượng thiosulfate kết hợp với

- Dung dịch Na2S2O3 0,01N

Na2S2O3 0,1N. Lúc đầu dịch trong bình có màu vàng nhạt thì cho thêm vào 1ml

CH3COOK

Định phân iod tạo thành dung dịch thiosulfate natri:

Bình 1: 1gam dầu lạc +10ml cồn tuyệt đối + 10ml dung dịch I2 0,1N

Lắc kỹ và để yên trong 15 phút sau đó chẩn độ cả 2 bình bằng dung dịch

R1 CH CH R2 O

CH3COOH

ÀN

N Ơ H

4.4.3. Tiến trình

- Bình 1: 2 gram dầu lạc + 10ml acid acetic/cloroform (tỉ lệ

2:1) + 1ml dung dịch KI

101

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

102

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Bình 1: 2ml nước cất + 10ml acid acetic/cloroform (tỉ lệ 2:1) + 1ml dung

TÀI LIỆU THAM KHẢO

dịch KI. Đật nút, lắc hỗn hợp của 2 bình thật cẩn thận và đặc vào chỗ tối khoảng 10

N Ơ H

1. Đỗ Đình Hồ, Đông Thị Hoài An, Nguyễn Thị Thảo, Phạm Thị Mai, Trần Thanh

phút. Sau đó cho thêm vào cả hai bình 25ml nước cất, 0.5ml hồ thinh bột 1% sau đó

Lan Phương, Đỗ Thị Thanh Thủy, Lê Xuân Trường (2005), Hóa sinh y học, NXB Y

chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,01N cho đến khi mất màu xanh

Học, Tp. HCM.

.Q P T

2. Đồng Thị Thanh Thu (1996), Hóa sinh ứng dụng, ĐHKHTN Tp Hồ Chí Minh.

Tính kết quả:

3. PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

(a – b)*f*0.01269*100 P=

Tp Hồ Chí Minh.

O Ạ Đ

4. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê

a: số ml dung dịch Na2S2O3 0,01N dùng chuẩn độ bình 1

Doãn Niên (2004), Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

b: số ml dung dịch Na2S2O3 0,01N dùng chuẩn độ bình 2

5. Nguyễn Minh Chơn, Phan Thị Bích Trâm, Nguyễn Thị Thu Thủy (2005), Giáo

c: trọng lượng mẫu đem phân tích

trình Thực tập sinh hóa, ĐHCT.

f: hệ số điều chỉnh nồng độ Na2S2O3

6. Nguyễn Thị Hiền (2000), Hoá sinh nông nghiệp, NXB Giáo dục.

N Ầ R

100: hệ số quy chuẩn 100g mẫu đem phân tích 0.01269: số gram iot tương ứng với 1ml dung dịch Na2S2O3 0,01N

N Ễ I

N À Đ

N Á TO

Í L

A Ó H

B 0 0

G N Ư

7. Nguyễn Đình Huyên, Hà Ái Quốc, Đồng Thị Thanh Thu (2001), Sinh hóa cơ bản Phần 2, NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. 8. Nguyễn Văn Mùi (2001), Thực hành hóa sinh học, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. 9. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội. 10. Phạm Thị Thu Cúc (2001), Giáo trình sinh hóa Phần 1, ĐHCT.

103

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

104

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com 3.5.4. Chất hoạt hóa và chất kìm hãm .......................................................................34

MỤC LỤC

Chương 4

N Ơ H

Vitamin ...............................................................................................39

PHẦN A: LÝ THUYẾT ..........................................................................................01

4.1. Khái niệm ...........................................................................................................39

Chương 1.

Protein ................................................................................................01

4.2. Các vitamin tan trong nước ................................................................................39

1.1. Khái niệm về protein ..........................................................................................01

4.2.1. Thiamin (vitamin B1) ......................................................................................39

1.2. Cấu tạo protein ...................................................................................................03

4.2.2. Riboflavin (vitamin B2) ...................................................................................40

1.2.1. Thành phần nguyên tố protein.........................................................................03

4.2.3. Pyridoxin (vitamin B6) ....................................................................................41

1.2.2. Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein .....................................................................03

4.2.4. Cobalamin (vitamin B12) .................................................................................42

1.2.3. Cấu trúc của protein ........................................................................................07

4.2.5. Ascorbate (vitamin C) .....................................................................................42

1.3. Một số tính chất quan trọng của protein ............................................................08

4.3. Các vitamin tan trong chất béo..........................................................................43

1.3.1. Tính chất lý học ...............................................................................................08

4.3.1. Retinol (vitamin A) .........................................................................................43

1.3.2. Tính chất hóa học ............................................................................................10

4.3.2. Calciferol (vitamin D) .....................................................................................44

Chương 2.

4.3.3. Tocopherol (vitamin E) ..................................................................................45

Acid nucleic ........................................................................................14

N Ầ R

2.1. Thành phần cấu tạo ............................................................................................14 2.1.1. Thành phần cấu tạo của mononucleotide ........................................................14 2.1.2. Cách liên kết giữa các mononucleotide ..........................................................18 2.2. Cấu trúc và chức năng của acid nucleic .............................................................19

2.2.1. Cấu trúc ...........................................................................................................19 2.2.2. Chức năng .......................................................................................................20

ÓA

B 0 0

G N Ư

O Ạ Đ

.Q P T

4.3.4. Phylloquinon và menoquinon (vitamin K) ........................................................45 Chương 5

Glucid và trao đổi glucid ..................................................................48

5.1. Khái niệm ...........................................................................................................48 5.2. Monosaccharide .................................................................................................48 5.3. Disaccharide .......................................................................................................50 5.4. Polisaccharide.....................................................................................................52

Enzyme ...............................................................................................22

5.4.1. Tinh bột ...........................................................................................................52

3.1. Khái niệm .........................................................................................................22

5.4.2. Celluloz ...........................................................................................................53

3.2. Cấu tạo .............................................................................................................22

5.4.3. Glycogen .........................................................................................................53

3.2.1. Bản chất protein của enzyme ..........................................................................22

5.5. Phân giải glucid ..................................................................................................54

3.2.2. Enzym một và hai thành phần .........................................................................23

5.5.1. Phân giải polysaccharide .................................................................................54

3.3. Cơ chế tác dụng của enzyme ..............................................................................25

5.5.2. Phân giải disaccharide .....................................................................................54

3.4. Tính đặc hiệu của enzyme ..................................................................................28

5.5.3. Phân giải monosaccharide ...............................................................................54

3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme ..................................30

Chương 6

Chương 3.

ÀN

N Á TO

Í L -

-H

3.5.1. Nhiệt độ ...........................................................................................................30

N Ễ I

Lipid và trao đổi lipid .......................................................................67

6.1. Khái niệm chung về lipid ...................................................................................67

3.5.2. pH ....................................................................................................................30

6.2. Lipid đơn giản ....................................................................................................67

3.5.3. Nồng độ cơ chất và nồng độ enzyme ..............................................................31

6.2.1. Glycerid ...........................................................................................................67

105

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

106

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

6.2.2. Sáp (Cerid) ......................................................................................................69

2.2.3. Thí nghiệm 5: Phản ứng tráng gương .............................................................94

6.2.3. Sterid ...............................................................................................................70

Bài 3

6.3. Lipid phức tạp ....................................................................................................72

3.1. Thí nghiệm 1: Xác định vai trò của enzyme amylase ........................................96

6.3.1. Phospholipid ....................................................................................................72

3.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất kiềm hãm lên hoạt tính của

6.3.2. Glucolipid ........................................................................................................74

enzyme

6.3.3. Lipoprotein ......................................................................................................75

3.3. Thí nghiệm 3: Xác định hoạt tính của enzyme catalase .....................................98

6.4. Sự tổng hợp lipid ................................................................................................75

3.4. Thí nghiệm 4: Xác định hoạt tính của enzyme saccarase của nấm men ...........98

6.5. Sự phân giải lipid ...............................................................................................77

Bài 4

Chương 7

Chuyển hóa protein...........................................................................82

4.1. Thí nghiệm 1: Khả năng hòa tan của lipid ....................................................... 100

7.1. Sự phân giải protein và acid amin .....................................................................82

4.2. Thí nghiệm 2: Xác định chỉ số acid ................................................................. 101

7.1.1. Sự phân giải protein ........................................................................................82

4.3. Thí nghiệm 3: Xác định chỉ số iod ................................................................... 102

7.1.2. Sự phân giải acid amin ....................................................................................83

4.4. Thí nghiệm 4: Xác định chỉ số peroxid ............................................................ 102

7.2. Sinh tổng hợp protein .........................................................................................84

N Ầ R

PHẦN B: THỰC HÀNH.........................................................................................87 Bài 1

Protein ................................................................................................87

1.1. Kết tủa thuận nghịch ..........................................................................................87 1.1.1. Thí nghiệm 1: Kết tủa protein bằng (NH4)SO4 ...............................................87

0 0 1

1.1.2. Thí nghiệm 2: Kết tủa protein bằng dung môi hữu cơ ....................................88

N Ơ H

Enzyme ...............................................................................................96

.............................................................................................................97

.Q P T

Lipid ................................................................................................. 100

G N Ư

O Ạ Đ

1.2. Kết tủa không thuận nghịch ...............................................................................88

A Ó H

1.2.1. Thí nghiệm 3: Kết tủa protein bằng nhiệt độ ..................................................88

1.2.2. Thí nghiệm 4: Kết tủa protein bằng kim loại ..................................................89

Í L

1.3. Thí nghiệm 5: Phản ứng Biure ...........................................................................90

1.4. Thí nghiệm 6: Phản ứng Nyhydrin.....................................................................91 Bài 2

N Á TO

Glucid .................................................................................................92

2.1. Khảo sát tinh bột ................................................................................................92 2.1.1. Thí nghiệm 1: Phát hiện tinh bột bằng iot .......................................................92

N À Đ

2.1.2. Thí nghiệm 2: Phản ứng thủy phân tinh bột....................................................93 2.2. Định tính monosaccharide..................................................................................93

N Ễ I

2.2.1. Thí nghiệm 3: Phản ứng Molish (tác dụng với α-naphtol) .............................93 2.2.2. Thí nghiệm 4: Phản ứng Fehling .....................................................................94

107

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

108

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial