TIỂU LUẬN QUÁ TRÌNH CHUYỂN hóa các CHẤT DINH DƯỠNG chủ đề QUÁ TRÌNH CHUYỂN hóa GLUCOSE TRONG cơ THỂ

Trong chuyển hóa năng lượng, Glucose là nguồnnguyên liệu quan trọng nhất trong tất cả các sinh vật để tạo ra năng lượngtrong quá trình hô hấp tế bào.. Khi chúng ta ăn thực phẩm vào hàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT DINH DƯỠNG

Chủ đề: QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA GLUCOSE

TRONG CƠ THỂ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11/2022



GVHD : Ths Bùi Phạm Thanh Hương

Bộ môn : Hóa sinh và Dinh dưỡng người Lớp : Thứ ba – ca 1

Khóa : 2020

3 Nguyễn Thị Thu Thủy 20125729 - Đường phân.

4 Phạm Thị Ánh Tài 20125661 - Tiêu hóa, hấp thụ của

glucose.

5 Nguyễn Thị Kiều Trinh 20125766

- Sự chuyển hóa của glucose theo con đường Pentose phosphate.

- Kết luận (các nguy cơ khi ăn thừa/thiếu, các bệnh liên quan và khuyến nghị lượng sử dụng).

7 Trương Quốc Bửu 20125334 - Thuyết trình bài tiểu

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

1 Tổng quan giới thiệu 4

1.1 Khái niệm: 4

1.2 Cấu tạo: 4

1.3 Trạng thái tự nhiên của của Glucose 5

2 Quá trình chuyển hóa đường Glucose 6

2.1 Tiêu hóa và hấp thụ 6

2.2 Đường phân 10

2.3 Con đường Pentose phosphate: (hay còn gọi là hexose monophosphate) 13

3 Vai trò và ứng dụng của Glucose 16

3.1 Vai trò 16

3.2 Ứng dụng 16

4 Kết luận 17

4.1 Tác dụng phụ của dư thừa đường Glucose 17

4.2 Tác dụng phụ của thiếu hụt đường Glucose 17

4.3 Khuyến nghị lượng sử dụng 18

4.4 Các bệnh liên quan đến sử dụng dư thừa glucose 18

4.5 Các biện pháp khắc phục giảm lượng đường huyết trong máu 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

LỜI MỞ ĐẦU

Glucose (còn gọi là Dextrose) là một loại monosaccharide với công thức phân

tử C6H12O6 và phổ biến nhất Glucose chủ yếu được tạo ra bởi thực vật vàhầu hết các loại tảo trong quá trình quang hợp từ nước và CO2, sử dụng nănglượng từ ánh sáng mặt trời Ở đó, nó được sử dụng để tạo ra cellulose trongthành tế bào và tinh bột Trong chuyển hóa năng lượng, Glucose là nguồnnguyên liệu quan trọng nhất trong tất cả các sinh vật để tạo ra năng lượngtrong quá trình hô hấp tế bào Trong thực vật nó được lưu trữ chủ yếu ở dạngcellulose và tinh bột (hỗn hợp gồm thành phần chính là amylose mạch đơn vàamylopectin ở dạng mạch phân nhánh), còn ở động vật nó được lưu trữ trongglycogen Dạng Glucose xuất hiện trong tự nhiên là D-glucose, trong khi đó L-glucose được sản xuất tổng hợp với số lượng tương đối nhỏ và có tầm quantrọng thấp hơn Bên cạnh đó, Glucose (đường) là nguồn năng lượng chính để

đi nuôi dưỡng cơ thể Khi chúng ta ăn thực phẩm vào hàng ngày (bánh mì,cơm, bún, trái cây, sữa…) thì cơ thể bắt đầu phân hủy carbohydrate có trongcác thực phẩm này để chuyển hóa thành năng lượng Glucose đi nuôi các tếbào trong cơ thể Glucose lưu thông trong máu (đường huyết), do đó sau khitiêu thụ thức ăn, nồng độ đường trong máu tăng lên Các tế bào muốn tiếpnhận Glucose đòi hỏi tuyến tụy phải sản xuất đủ insulin để “mở khóa vạnnăng” chỉ đường cho Glucose đến gặp tế bào Khi nhiều tế bào nhận đượcGlucose, lượng đường trong máu sẽ trở lại bình thường Lượng Glucose dưthừa sẽ được dự trữ ở gan dưới dạng Glycogen Glycogen đóng vai trò giúp

cơ thể hoạt động khi đói Cụ thể, nếu chúng ta không ăn uống trong thời gianngắn, nồng độ Glucose trong máu sẽ giảm xuống Tuyến tụy tiết ra hormoneGlucagon, kích hoạt sự phân hủy Glycogen thành Glucose, giúp nồng độđường trong máu trở lại mức bình thường Vì thế, sự thiếu hụt hay dư thừaglucose đều gây ra nhiều vấn đề lớn cho sức khỏe: tăng đường huyết, hạđường huyết, biến chứng lên thận, mắt, tim, mạch máu… Do đó, duy trì mứcGlucose ổn định là điều rất quan trọng

1 Tổng quan giới thiệu

1.1 Khái niệm:

Glucose (Dextrose) là đơn vị cơ bản của carbohydrate, hay còn gọi là mộtmonosaccharide Không chỉ có riêng Glucose, các monosaccharide khác cònbao gồm Fructose, Galactose và Ribose Đây là một loại đường có trong thựcphẩm mà cơ thể sử dụng để chuyển hóa thành năng lượng Khi Glucose điqua dòng máu đến các tế bào, thì được gọi là đường huyết hoặc đường trongmáu

Hình 1.1: Vòng tuần hoàng của glucose 1.2 Cấu tạo:

Glucose có công thức phân tử là C6H12O6, tồn tại ở dạng mạch hở và mạchvòng

- Nếu nhóm –OH đính với C1 nằm dưới mặt phẳng của vòng 6 cạnh là

α, ngược lại nằm trên mặt phẳng của vòng 6 cạnh là β –

- Nhóm –OH ở vị trí C số 1 được gọi là OH – hemiaxetal

1.3 Trạng thái tự nhiên của của Glucose

- Chúng tồn tại trong hầu hết các bộ phận của thực vật, nhiều nhất là ởcác loại quả chín Đặc biệt là trong quả nho nên Glucose còn được gọi

là đường nho

thể

Hình 1.3: Thành phần mật ong với hàm lượng glucose cao nhất

Hình 1.4: Các loại trái cây chứa nhiều glucose nhất

- Khi ăn chất bột đường, các men này sẽ thủy phân chuỗi dài thành chuỗingắn hơn, chuỗi ngắn thành disaccharide và cuối cùng thànhmonosaccharide, glucose sẽ được giải phóng, quá trình này bắt đầu ởmiệng

+ Khi nhai chậm, thức ăn giàu chất bột đường sẽ kích thích tiết amylasetrong nước bọt Trong nước bọt có chứa các chất nhầy, enzyme amylase,enzyme khử khuẩn và một số ít enzyme maltase Alpha-amylase có nhiệm

vụ phân cắt các liên kết glucose trong tinh bột, glycogen, oligosaccharide

và polysaccharide thành các đoạn ngắn hơn và maltose Enzyme maltase

sẽ phân giải lactose thành glucose

+ Do trong dạ dày không có men tiêu hóa nên hầu như glucose vẫn chưađược tiêu hóa Bởi vậy, tại dạ dày là bước đệm cho giai đoạn tiêu hóa ởruột non

+ Ruột non là nơi tiêu hóa chủ yếu của chất bột đường nhờ các dịch tiêuhóa như dịch mật, dịch tụy, dịch ruột, thức ăn sẽ được phân giải tới mứcđơn giản nhất để cơ thể có thể hấp thu và đào thải chất thừa ra ngoài dễdàng Enzyme amylase của tụy sẽ tiếp tục tiêu hóa chất bột đường thànhpolysaccharide, rồi thành disaccharide Bước cuối cùng, tế bào niêm mạcruột non sẽ tiết ra các men tiêu hóa disaccharide thành cácmonosaccharide:

(Maltase) Maltose Glucose + Glucose

- Hỗn hợp của maltotriose, maltose, glucose và oligomer (isomaltose vàalpha-limit dextrins) chứa cả liên kết 1,4- và 1,6-α-d-glucosidic.

+ Maltose-glucoamylase thủy phân các gốc glucose 1,4-α-d-glucosidic.+ Phức hợp sucrase/isomaltase thủy phân các liên kết 1,6-α-d-glucosidic của các oligomer phân nhánh, cũng như 1,6-α-d-glucosidicliên kết trong maltose và sucrose

Hình 2.1: Quá trình chuyển hoá chất đường bột trong đó có glucose

2.1.2 Sự hấp thu

- Glucose là chất duy nhất có thể hấp thu với một lượng giới hạn quaniêm mạc miệng nhưng trong quá trình hấp thu, glucose sẽ được vậnchuyển tích cực vào tế bào ruột non

- Glucose được hấp thu chủ yếu dưới dạng monosaccarid và một phầnrất nhỏ dưới dạng disaccarid Các monosaccarid được hấp thu theo cơ

chế vận chuyển tích cực thứ phát (đồng vận chuyển với Na+) và khuếchtác được tăng cường (faciltated diffusaion, còn dịch là khuếch tán thuậnhóa).

- Sự hấp thu của glucose: từ lòng ruột, glucose được vận chuyển qua bờbàn chải (vi nhung mao) vào tế bào biểu mô theo cơ chế vận chuyểntích cực thứ phát Chỉ khi cả glucose và ion Na+ đã được gắn vàoprotein mang thì protein này mới thay đổi hình dạng để đưa cả Na+ vàglucose vào bên trong tế bào Năng lượng để vận chuyển (tức là nănglượng cần cho sự thay đổi hình dạng của protein mang) là do sự chênhlệch nồng độ ion Na+, giữa lòng ruột và tế bào biểu mô Có nghĩa là khi

Na+ khuếch tán từ lòng ruột vào tế bào, nó sẽ kéo theo glucose đi cùngvới nó, như vậy, nó cung cấp năng lượng để vận chuyển ngược bậcthang Cơ chế này được gọi là sự đồng vận chuyển với Na+ của glucosehoặc cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát Khi nồng độ glucose ở trong

tế bào tăng cao, glucose sẽ khuếch tác qua màng đáy bên của tế bàobiểu mô để vào máu theo cơ chế khuếch tán được tăng cường(facilitated) Tốc độ hấp thu tối đa của glucose vào khoảng 120 g/giờ

Hình 2.2: Sự hấp thụ glucose qua ruột vào máu

2.1.3 Sự chuyển hóa của glucose

Hình 2.3: Sơ đồ chuyển hoá glucose cho năng lượng và dự trữ

- Glucose, fructose và galactose được chuyển hóa thành glycogen và dựtrữ trong

- gan

- Hoặc chuyển hóa thành glucose đưa đến các mô rồi bị ôxy hóa chonăng lượng

- Ở cơ thể bình thường khi nhịn ăn: lượng glucose trong máu là

70 – 100mg/100ml máu Sau bữa ăn có nhiều bột đường thì sẽ tăng lê:

140 – 150mg/100ml máu Còn nếu lượng này vượt quá 170 mg/100mlmáu → vượt quá ngưỡng ở thận → bài tiết qua nước tiểu biểu hiện ởbệnh nhân tiểu đường

- Khi nhịn ăn mà hàm lượng vượt quá 140 mg/100ml máu:hyperglycaemia (tăng đường huyết) Còn hàm lượng dưới 70 mg/100mlmáu: hypoglycaemia (hạ đường huyết)

- Cơ thể có cơ chế điều hòa lượng đường huyết:

Lượng đường huyết trong cơ thể tăng lên, khi đó tuyến tụy sẽ giải phónginsulin để đưa glucose vào các tế bào để giảm lượng đường trong máu trở vềmức bình thường Lượng glucose dư thừa sẽ được lưu trữ ở gan dưới dạngglycogen, glycogen đóng vai trò rất quan trọng trong việc cân bằng cơ thể lúc

đói Khi đói lượng đường huyết sẽ giảm, khi đó tuyến tụy sẽ tiếp tục tiết ramột loại hormone là glucagon để phân hủy glycogen thành glucose, giúp bùlại lượng đường cần thiết cho cơ thể hoạt động Khi bị suy giảm insulin: lượngglucose trong máu sẽ tăng và hormone khác là hormone tuyến giáp cũng làmtăng đường huyết

Hình 2.4: Các tác nhân làm tăng và giảm đường huyết trong máu

Hình 2.5: Quá trình chuyển hoá 1 đường 6 cacbon thành 2 axit piruvic

3 cacbon

- Đây là con đường phổ biến nhất dùng phân giải glucose thành pyruvatetrong giai đoạn hai của dị hoá Đường phân gặp ở tất cả các nhóm chủyếu của vi sinh vật và hoạt động trong sự có mặt cũng như vắng mặtcủa oxy Quá trình này diễn ra trong phần nền tế bào chất của cơ thể

2.2.2 Đường phân

Đường phân có thể chia thành 2 giai đoạn chính:

 Giai đoạn “đầu tư” năng lượng: 2 phân tử ATP sẽ bị phân hủy thànhADP và nhóm phosphate (PO4)3 – vô cơ

 Giai đoạn “thu hồi” năng lượng: 4 phân tử ATP được sinh ra từ ADP và

Pi từ môi trường

Hình 2.6: Sơ đồ quá trình đường phân

Các giai đoạn của quá trình đường phân:

- 6-carbon glucose được phosphoryl hoá hai lần được chuyển thànhfructo-1,6-bisphosphate Giai đoạn này sử dụng 2ATP cho 1 phân tửglucose

- Dưới sự xúc tác của enzyme 1,6-bisphosphate aldolase, 1,6-bisphosphate bị phân giải thành glyceraldehyde-3-phosphate vàdihydroxyacetone-phosphate (dihydroxyacetone-phosphate có thể dễdàng chuyển thành glyceraldehyde-3-phosphate)

fructo Glyceraldehyde-3-phosphate bị oxy hoá nhờ NAD+ là chất nhậnelectron, đồng thời một nhóm phosphate được gắn vào để tạo thành1,3-bisphosphate glycerate Sau đó nhóm phosphate ở carbon số 1được chuyển cho ADP tạo thành 3-phosphoglycerate và ATP

- Nhóm phosphate trên 3-phosphoglycerate được chuyển sang carbon số

2 tạo thành 2-phosphorusglycerate và phân tử này bị loại nước để tạothành một phân tử cao năng thứ hai là phosphoenol pyruvate Phân tửnày chuyển nhóm phosphate sang ADP tạo thành ATP và pyruvate làsản phẩm cuối cùng của con đường

Tóm lại, quá trình đường phân tạo ra được:

- 2 phân tử axit pyruvate

- 2 phân tử ATP (adenosine triphosphate)

- 2 phân tử NADH (nicotinamide adenine dinucleotide)

- 2 phân tử nước

2.3 Con đường Pentose phosphate: (hay còn gọi là hexose

monophosphate)

2.3.1 Mô tả quá trình chuyển hóa con đường pentose phosphate

- Sự oxy hoá glucose theo con đường pentose phosphate xảy ra trongbào tương của tế bào song song với con đường đường phân, nhưngchiếm tỉ lệ thấp hơn nhiều (7-10%)

- Tuy nhiên ở một số tế bào như hồng cầu, gan, mô mỡ, tuyến sữa thời

kỳ hoạt động, con đường này chiếm ưu thế

- Con đường pentose phosphate được chia thành 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Oxy hoá glucose-6-phosphat tạo sản phẩm NADPH và

6-phosphoglucono- Oxy hoá 6-phosphogluconat bởi NADP+ giải phóng CO2 và tạo thànhribulose-5-phosphat dưới tác dụng của 6-phosphogluconatdehydrogenase.

+ Giai đoạn 2: Sự biến đổi tiếp tục của pentose-5-phosphat.

- Trước hết ribulose-5-phosphat đồng phân hoá thành ribose-5-phosphatnhờ ribose-5-phosphat isomerase và thành xylulose-5-phosphat nhờribose-5-phosphat epimerase (ribose-5-phosphat cũng là nguồn nguyênliệu tổng hợp các base purin và pyrimidin)

- Nếu như nhu cầu chuyển hoá bằng ribose-5-phosphat và phosphat đã đầy đủ, phần dư thừa sẽ chuyển thành glyceraldehyd-3-phosphat và fructose-6- phosphat

xylulose-5 Glyceraldehyd-3-phosphat và fructose-6-phosphat đi vào con đườngđường phân hoặc tân tạo glucose Như vậy chu trình pentose phosphat

có thể viết:

6 G6P + 12 NADP+ + 6 H2O  5 G6P + 12 NADPH + 6 CO2 + Pi

- Hai enzyme đặc trưng, đóng vai trò trung tâm trong những sự chuyểnhoá này là:

 Transketolase xúc tác chuyển nhóm ketol 2 carbon

 Transaldolase xúc tác chuyển nhóm 3-carbon từ phosphate với glyceraldehyde-3-phosphate

sedoheptulo-7-Hình 2.7: Sơ đồ tóm tắt con đường chuyển hóa pentose phosphate

- Con đường pentose phosphate không cung cấp năng lượng dưới dạngATP nhưng nó cung cấp NADPH và ribose-5-phosphat NADPH được

sử dụng như dạng năng lượng cho quá trình tổng hợp acid béo,cholesterol và các steroid Ribose-5- phosphat cung cấp cho quá trìnhtổng hợp base purin và pyrimidin

Sự chuyển hóa glucose bằng con đường pentose phosphate chi tiết

2.3.2 Đặc điểm của chu trình pentose

- Phosphoryl hoá một lần từ G  G6P

- Xảy ra ở dịch bào tương (cytosol) của tế bào Xảy ra mạnh ở một sốmô: vỏ thượng thận, tuyến sữa, hồng cầu, mô mỡ

2.3.3 Ý nghĩa của chu trình pentose

- Cung cấp nhiều NADPH+ cho các quá trình tổng hợp acid béo, cáchormon steroid

- Con đường thay thế này để chuyển hóa glucose đặc biệt quan trọng vìtạo ra ribose 5-phosphate, là tiền chất đường để tổng hợp DNA và RNA,

và NADPH, được sử dụng bởi nhiều con đường sinh tổng hợp

3 Vai trò và ứng dụng của Glucose

3.1 Vai trò

3.1.1 Đối với con người:

Glucose là thành phần có vai trò khá quan trọng đối với cơ thể chúng ta

- Cung cấp năng lượng cho cơ thể: Khi đi vào cơ thể, Glucose sẽ chuyểnhóa thành năng lượng và các dưỡng chất cần thiết khác Đặc biệt,đường còn có tác dụng kích thích sản sinh insulin giúp làm giảm cảmgiác thèm ăn, hệ thống tiêu hóa hoạt động hiệu quả hơn

- Đường Glucose khi được hấp thụ vào trong cơ thể sẽ được dự trữ ởgan, trở thành nguồn năng lượng dự trữ dưới dạng Glycogen Chúng sẽđược huy động sử dụng khi cơ thể người bị thiếu hụt năng lượng

- Là thành phần tham gia vào cấu trúc của tế bào (RNA và DNA)

3.1.2 Đối với ngành công nghệ thực phẩm

- Glucose được dùng để sản xuất ancol etylic từ nguyên liệu tinh bộthoặc xenlulozơ

- Trong công nghiệp thực phẩm, glucose được sử dụng làm chất bảoquản

- Glucose giúp các hỗn hợp có pha đường không bị “lại đường” - hiệntượng nổi lên những hạt đường nhỏ khi để lâu Đồng thời, Glu cũnggiúp bánh kẹo lâu bị khô và giữ được độ mềm

- Glucose cũng được sử dụng trong quá trình làm kem để giữ hỗn hợpnước và đường mịn

3.2 Ứng dụng

3.2.1 Trong y học

- Glucose có chứa chất dinh dưỡng cơ bản giúp tạo ra năng lượng để cơthể hoạt động tốt hơn nên được sử dụng để làm thuốc tăng lực dànhcho trẻ em, người già và cả người suy nhược cơ thể

- Glucose được sử dụng để pha huyết thanh (ứng dụng trong tiêm truyền

y tế)

- Glucose được dùng để sản xuất vitamin C

3.2.2 Trong công nghiệp

Dùng để tráng gương, tráng ruốt phích (thay cho anđehit vì anđehit độc hạicho sức khoẻ con người

Hình 3.1: Các ứng dụng của glucose

4 Kết luận

4.1 Tác dụng phụ của dư thừa đường Glucose

+ Lượng đường trong máu tăng cao

+ Tăng huyết áp, tăng lipid trong máu

+ Đái tháo đường

+ Ăn quá nhiều đường có thể gây sâu răng

+ Góp phần tăng trọng lượng cơ thể

+ Có thể dẫn đến nhịp tim không đều

+ Tăng nguy cơ mắc bệnh về thận

+ Đẩy nhanh quá trình suy giảm nhận thức

4.2 Tác dụng phụ của thiếu hụt đường Glucose

+ Đói, đổ mồ hôi, chóng mặt