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 lànguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong tất cả các sinh vật đểtạo ra năng lượng trong quá trình hô hấp tế bào.. Khi chúng ta ăn thực phẩm vào hàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍMINH KHOA 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

GVHD : Ths Bùi Phạm Thanh

Hương Bộ môn : Hóa sinh và Dinh dưỡng người Lớp : Thứ ba – ca 1 Khóa : 2020

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11/2022

🙢🙢🙢

5 Nguyễn Thị Kiều

Trinh

20125766

- Sự chuyển hóa củaglucose theo conđường Pentosephosphate

P

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 vớicông thức phân tử C6H12O6 và phổ biến nhất Glucose chủ yếuđược tạo ra bởi thực vật và hầu hết các loại tảo trong quá trìnhquang hợp từ nước và CO2, sử dụng năng lượng từ ánh sángmặt trời Ở đó, nó được sử dụng để tạo ra cellulose trong thành

tế bào và tinh bột Trong chuyển hóa năng lượng, Glucose lànguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong tất cả các sinh vật đểtạo ra năng lượng trong quá trình hô hấp tế bào Trong thực vật

nó được lưu trữ chủ yếu ở dạng cellulose và tinh bột (hỗn hợpgồm thành phần chính là amylose mạch đơn và amylopectin ởdạng 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 lượngtương đối nhỏ và có tầm quan trọng thấp hơn Bên cạnh đó,Glucose (đường) là nguồn năng lượng chính để đi nuôi dưỡng cơthể 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 trong các thực phẩm này để chuyển hóa thành năng lượngGlucose đi nuôi các tế bào trong cơ thể Glucose lưu thôngtrong máu (đường huyết), do đó sau khi tiêu thụ thức ăn, nồng

độ đường trong máu tăng lên Các tế bào muốn tiếp nhậnGlucose đòi hỏi tuyến tụy phải sản xuất đủ insulin để “mở khóavạn năng” chỉ đường cho Glucose đến gặp tế bào Khi nhiều tếbào nhận được Glucose, lượng đường trong máu sẽ trở lại bìnhthường Lượng Glucose dư thừa sẽ được dự trữ ở gan dưới dạngGlycogen Glycogen đóng vai trò giúp cơ thể hoạt động khi đói

Cụ thể, nếu chúng ta không ăn uống trong thời gian ngắn, nồng

độ Glucose trong máu sẽ giảm xuống Tuyến tụy tiết rahormone Glucagon, kích hoạt sự phân hủy Glycogen thànhGlucose, giúp nồng độ đường trong máu trở lại mức bìnhthường Vì thế, sự thiếu hụt hay dư thừa glucose đều gây ranhiều vấn đề lớn cho sức khỏe: tăng đường huyết, hạ đườnghuyết, biến chứng lên thận, mắt, tim, mạch máu… Do đó, duytrì mức Glucose 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 còngọi là một monosaccharide Không chỉ có riêng Glucose, cácmonosaccharide khác còn bao gồm Fructose, Galactose vàRibose Đây là một loại đường có trong thực phẩm mà cơ thể sửdụng để chuyển hóa thành năng lượng Khi Glucose đi quadòng máu đến các tế bào, thì được gọi là đường huyết hoặcđường trong máu

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 mạch vòng

Hình 1.2: Ảnh minh hoạ glucose ở dạng mạch hở và mạch vòng

- 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 ở các loại quả chín Đặc biệt là trong quả nhonên Glucose còn được gọi là đường nho

- Glucose chiếm khoảng 30% trong thành phần của mật ong

- Con người và động vật đều có một lượng Glucose nhấtđịnh trong cơ thể

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

5

Hình 1.4: Các loại trái cây chứa nhiều glucose nhất

2 Quá trình chuyển hóa đường Glucose

2.1 Tiêu hóa và hấp thụ

2.1.1.Tiêu hóa

nước bọt, dịch tụy, lactase, maltase, sucrase, galactase được tiết ở tế bào niêm mạc ruột

dài thành chuỗi ngắn hơn, chuỗi ngắn thành disaccharide

và cuối cùng thành monosaccharide, glucose sẽ được giảiphóng, quá trình này bắt đầu ở miệng

+ Khi nhai chậm, thức ăn giàu chất bột đường sẽ kích thíchtiết amylase trong nước bọt Trong nước bọt có chứa các chấtnhầy, enzyme amylase, enzyme khử khuẩn và một số ítenzyme maltase Alpha-amylase có nhiệm vụ phân cắt cácliên kết glucose trong tinh bột, glycogen, oligosaccharide vàpolysaccharide thành các đoạn ngắn hơn và maltose Enzymemaltase sẽ phân giải lactose thành glucose

+ Do trong dạ dày không có men tiêu hóa nên hầu nhưglucose vẫn chưa được tiêu hóa Bởi vậy, tại dạ dày là bướcđệm cho giai đoạn tiêu hóa ở ruột non

+ Ruột non là nơi tiêu hóa chủ yếu của chất bột đường nhờcác dịch tiêu hóa như dịch mật, dịch tụy, dịch ruột, thức ăn

sẽ được phân giải tới mức đơn giản nhất để cơ thể có thể hấpthu và đào thải chất thừa ra ngoài dễ dàng Enzyme amylasecủa tụy sẽ tiếp tục tiêu hóa chất bột đường thànhpolysaccharide, rồi thành disaccharide Bước cuối cùng, tếbào niêm mạc ruột non sẽ tiết ra các men tiêu hóadisaccharide thành các monosaccharide:

(Maltase)

Glucose (Sucrase)

P

Sucrose Fructose +

Glucose (Lactase)

P

- Hỗn hợp của maltotriose, maltose, glucose và oligomer

(isomaltose và alpha-limit dextrins) chứa cả liên kết 1,4- và

1,6-α-d-glucosidic

+ Maltose-glucoamylase thủy phân các gốc glucose glucosidic

1,4-α-d-+ 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-glucosidic liên 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 giớihạn qua niêm mạc miệng nhưng trong quá trình hấp thu,glucose sẽ được vận chuyển tích cực vào tế bào ruột non.

- Glucose được hấp thu chủ yếu dưới dạng monosaccarid vàmột phần rất nhỏ dưới dạng disaccarid Các monosaccaridđược hấp thu theo cơ

chế vận chuyển tích cực thứ phát (đồng vận chuyển với

Na+) và khuếch tác được tăng cường (faciltated diffusaion,còn dịch là khuếch tán thuận hóa)

- Sự hấp thu của glucose: từ lòng ruột, glucose được vậnchuyển qua bờ bàn chải (vi nhung mao) vào tế bào biểu

mô theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát Chỉ khi

cả glucose và ion Na+ đã được gắn vào protein mangthì protein này mới thay đổi hình dạng để đưa cả Na+ vàglucose vào bên trong tế bào Năng lượng để vận chuyển(tức là năng lượng cần cho sự thay đổi hình dạng củaprotein mang) là do sự chênh lệch nồng độ ion Na+, giữalòng ruột và tế bào biểu mô Có nghĩa là khi Na+ khuếchtán từ lòng ruột vào tế bào, nó sẽ kéo theo glucose đi cùngvới nó, như vậy, nó cung cấp năng lượng để vận chuyểnngược bậc thang Cơ chế này được gọi là sự đồng vậnchuyển với Na+ của glucose hoặc cơ chế vận chuyển tíchcực thứ phát Khi nồng độ glucose ở trong tế bào tăng cao,glucose sẽ khuếch tác qua màng đáy bên của tế bào biểu

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

8

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 thànhglycogen và dự trữ trong

- gan

- Hoặc chuyển hóa thành glucose đưa đến các mô rồi

bị ôxy hóa cho năng lượng

- Ở cơ thể bình thường khi nhịn ăn: lượng glucose trongmáu là 70 – 100mg/100ml máu Sau bữa ăn có nhiều bộtđường thì sẽ tăng lê: 140 – 150mg/100ml máu Còn nếulượng này vượt quá 170 mg/100ml máu → vượt quángưỡng ở thận → bài tiết qua nước tiểu biểu hiện ở bệnhnhân tiểu đường

PA

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

70 mg/100ml máu: hypoglycaemia (hạ đường huyết)

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

PA

Lượng đường huyết trong cơ thể tăng lên, khi đó tuyến tụy sẽgiải phóng insulin để đưa glucose vào các tế bào để giảm lượngđường trong máu trở về mức bình thường Lượng glucose dưthừa sẽ được lưu trữ ở gan dưới dạng glycogen, glycogen đóngvai trò rất quan trọng trong việc cân bằng cơ thể lúc

đói Khi đói lượng đường huyết sẽ giảm, khi đó tuyến tụy sẽ tiếptục tiết ra một loại hormone là glucagon để phân hủy glycogenthành glucose, giúp bù lại lượng đường cần thiết cho cơ thểhoạt động Khi bị suy giảm insulin: lượng glucose trong máu sẽtăng và hormone khác là hormone tuyến giáp cũng làm tăngđường huyết

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

2.2 Đường phân

2.2.1.Đường phân là gì ?

- Đường phân (tiếng Anh là Glycolysis) có nghĩa là “táchđường” Đây là quy trình giải phóng năng lượng trongđường.

- Đường phân xảy ra trong bào tương Trong quá trình đườngphân, một loại đường 6 carbon (glucose) được tách thành

2 phân tử axit piruvic (3 carbon)

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 glucosethành pyruvate trong giai đoạn hai của dị hoá Đường phângặp ở tất cả các nhóm chủ yếu của vi sinh vật và hoạtđộng trong sự có mặt cũng như vắng mặt của oxy Quátrình 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 phânhủy thành ADP 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 đượcchuyển thành fructo-1,6-bisphosphate Giai đoạn này sửdụng 2ATP cho 1 phân tử glucose

- Dưới sự xúc tác của enzyme fructo-1,6-bisphosphatealdolase, fructo- 1,6-bisphosphate bị phân giải thànhglyceraldehyde-3-phosphate và dihydroxyacetone-phosphate (dihydroxyacetone-phosphate có thể dễ dàngchuyển thành glyceraldehyde-3-phosphate)

- Glyceraldehyde-3-phosphate bị oxy hoá nhờ NAD+ làchất nhận electron, đồng thời một nhóm phosphate đượcgắn vào để tạo thành 1,3-bisphosphate glycerate Sau đónhóm phosphate ở carbon số 1 được chuyển cho ADP tạothành 3-phosphoglycerate và ATP

- Nhóm phosphate trên 3-phosphoglycerate được chuyểnsang carbon số 2 tạo thành 2-phosphorusglycerate vàphân tử này bị loại nước để tạo thành một phân tử caonăng thứ hai là phosphoenol pyruvate Phân tử này chuyểnnhóm 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 phosphatexảy ra trong bào tương của tế bào song song với conđường đường phân, nhưng chiếm 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 pentose phosphat

- Trước hết G6P oxy hoá bởi NADP+ tạo thành phosphoglucono-δ- lacton dưới tác dụng của glucose-6-phosphat dehydrogenase (G6PDH),

6 Dưới tác dụng của phospho-gluconolactonase phosphoglucono-δ- lacton hợp H2O mở vòng tạo thành 6-phosphogluconat

6 Oxy hoá 6-phosphogluconat bởi NADP+ giải phóng CO2 vàtạo thành ribulose-5-phosphat dưới tác dụng của 6-phosphogluconat dehydrogenase.

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

- Trước hết ribulose-5-phosphat đồng phân hoá thành 5-phosphat nhờ ribose-5-phosphat isomerase và thànhxylulose-5-phosphat nhờ ribose-5-phosphat epimerase(ribose-5-phosphat cũng là nguồn nguyên liệu tổng hợpcác base purin và pyrimidin)

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

- Glyceraldehyd-3-phosphat và fructose-6-phosphat đi vàocon đường đường phân hoặc tân tạo glucose Như vậy chutrình 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 chuyển hoá này là:

● Transketolase xúc tác chuyển nhóm ketol 2 carbon

● Transaldolase xúc tác chuyển nhóm

3-carbon từ sedoheptulo-7- phosphate với

glyceraldehyde-3-phosphate

Hình 2.7: Sơ đồ tóm tắt con đường chuyển hóa pentose

phosphate

- Con đường pentose phosphate không cung cấp năng lượngdưới dạng ATP nhưng nó cung cấp NADPH và ribose-5-phosphat NADPH được sử dụng như dạng năng lượng choquá trình tổng hợp acid béo, cholesterol và các steroid.Ribose-5- phosphat cung cấp cho quá trình tổng hợp basepurin và pyrimidin.

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 số mô: 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, các hormon steroid

- Con đường thay thế này để chuyển hóa glucose đặc biệt

quan trọng vì tạo 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 chúngta

- Cung cấp năng lượng cho cơ thể: Khi đi vào cơ thể,

Glucose sẽ chuyển hóa 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 cảm giác 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 ở gan, trở thành nguồn năng lượng dự trữ dưới dạng

Glycogen Chúng sẽ được 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 bột hoặc xenlulozơ

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

chất bảo quản

- Glucose giúp các hỗn hợp có pha đường không bị “lại

đường” - hiện tượng nổi lên những hạt đường nhỏ khi để