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 để tạo ra nănglượng trong quá trình hô hấp tế bào.. Khi chúng ta ăn thực phẩm vào hàngn

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

1

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 dụngnăng lượng từ ánh sáng mặt trời Ở đó, nó được sử dụng để tạo ra cellulosetrong thành tế bào và tinh bột Trong chuyển hóa năng lượng, Glucose lànguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong tất cả các sinh vật để tạo ra nănglượng trong quá trình hô hấp tế bào Trong thực vật nó được lưu trữ chủ yếu

ở dạng cellulose và tinh bột (hỗn hợp gồm thành phần chính là amylose mạchđơn và amylopectin ở dạng mạch phân nhánh), còn ở động vật nó được lưutrữ trong glycogen Dạng Glucose xuất hiện trong tự nhiên là D-glucose, trongkhi đó L-glucose được sản xuất tổng hợp với số lượng tương đối nhỏ và cótầm quan trọng thấp hơn Bên cạnh đó, Glucose (đường) là nguôn nănglương chính để đi nuôi dưỡng cơ thê Khi chúng ta ăn thực phẩm vào hàngngày (bánh mì, cơm, bún, trái cây, sữa…) thì cơ thể bắt đầu phân hủycarbohydrate có trong các thực phẩm này để chuyển hóa thành năng lượngGlucose đi nuôi các tế bào trong cơ thể Glucose lưu thông trong mau (đườnghuyết), do đó sau khi tiêu thụ thức ăn, nồng độ đường trong máu tăng lên.Các tế bào muốn tiếp nhận Glucose đòi hỏi tuyến tụy phải sản xuất đủ insulin

để “mở khóa vạn năng” chỉ đường cho Glucose đến gặp tế bào Khi nhiều tếbào nhận được Glucose, lượng đường trong máu sẽ trở lại bình thường.Lương Glucose dư thưa se đươc dư trư ơ gan dươi dang Glycogen.Glycogen đóng vai trò giúp cơ thể hoạt động khi đói Cụ thể, nếu chúng takhông ăn uống trong thời gian ngắn, nồng độ Glucose trong máu sẽ giảmxuống Tuyến tụy tiết ra hormone Glucagon, kích hoạt sự phân hủy Glycogenthành Glucose, giup nồng độ đương trong máu trở lại mức bình thường Vìthế, sư thiêu hut hay dư thưa glucose đêu gây ra nhiêu vân đê lơn cho sưckhoe: tăng đương huyêt, ha đương huyêt, biên chưng lên thân, măt, tim,mach mau… Do đo, duy tri mưc Glucose ôn đinh la điêu rât quan trong

3

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

ở các loại quả chín Đặc biệt là trong quả nho nên Glucose còn đượcgọi là đường nho

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

- Con người và động vật đều có một lượng Glucose nhất định 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

- Các men tiêu hoá các chất đường gồm: Amylase trong nước bọt,dịch tụy, lactase, maltase, sucrase, galactase được tiết ở tế bào niêmmạc ruột

- Khi ăn chất bột đường, các men này sẽ thủy phân chuỗi dài thànhchuỗi ngắn 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

(Sucrase)Sucrose Fructose + Glucose

(Lactase)Lactose Galactose + Glucose

- 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

1,4-α-d-glucosidic

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

1,6-α-d-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

phần rất nhỏ dưới dạng disaccarid Các monosaccarid được hấp thutheo cơ

7

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).

qua bờ bàn chải (vi nhung mao) vào tế bào biểu mô theo cơ chế vận

và glucose vào bên trong tế bào Năng lượng để vận chuyển (tức lànăng lượng cần cho sự thay đổi hình dạng của protein mang) là do sự

cùng với nó, như vậy, nó cung cấp năng lượng để vận chuyển ngược

glucose hoặc 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 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 thành glycogen

và dự trữ 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

10

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 thànhpyruvate trong giai đoạn hai của dị hoá Đường phân gặp ở tất cả cácnhóm chủ yếu của vi sinh vật và hoạt động trong sự có mặt cũng nhưvắng mặt của 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 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

12

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 fructo-1,6-bisphosphate aldolase,fructo-1,6-bisphosphate bị phân giải thành glyceraldehyde-3-phosphate

và dihydroxyacetone-phosphate (dihydroxyacetone-phosphate có thể dễdàng chuyển thành glyceraldehyde-3-phosphate)

- 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 sangcarbon số 2 tạo thành 2-phosphorusglycerate và phân tử này bị loạinước để tạo thành một phân tử cao năng thứ hai là phosphoenolpyruvate Phân tử này chuyển nhóm phosphate sang ADP tạo thànhATP và pyruvate là sản 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 ratrong bào tương của tế bào song song với con đường 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 6phosphoglucono lacton dưới tác dụng của glucose-6-phosphat dehydrogenase (G6PDH),

Dưới tác dụng của phospho-gluconolactonase

6-phosphoglucono- - lacton hợp H2O mở vòng tạo thành

6-phosphogluconat

- Oxy hoá 6-phosphogluconat bởi NADP+ giải phóng CO2 và tạothành ribulose-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 phosphat nhờ ribose-5-phosphat isomerase và thành xylulose-5-phosphat nhờ ribose-5-phosphat epimerase (ribose-5-phosphat cũng lànguồn nguyên liệu tổng hợp các base purin và pyrimidin)

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

xylulose Glyceraldehyd-3-phosphat và fructose-6-phosphat đi vào conđường đường phân hoặc tân tạo glucose Như vậy chu trình pentosephosphat 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-sedoheptulo-7-phosphate

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

14

- Con đường pentose phosphate không cung cấp năng lượng dướidạng ATP nhưng nó cung cấp NADPH và ribose-5-phosphat NADPHđược 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

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 quantrọng 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 chúng ta

chuyển hóa thành năng lượng và các dưỡng chất cần thiết khác Đăcbiêt, đương con co tac dung kich thich san sinh insulin giup lam giamcam giac thèm ăn, hệ thống tiêu hóa hoạt động hiệu quả hơn

ơ gan, trơ thanh nguôn năng lương dự trữ dưới dạng Glycogen Chúng

sẽ được huy động sử dụng khi cơ thể người bị thiếu hụt năng lượng

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 bảoquản

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

Glucose cũng được sử dụng trong quá trình làm kem để giữ hỗn hợp nước 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 cơ thể hoạt động tốt hơn nên được sử dụng để làm thuốc tăng lực

- 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 hại cho 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

18