Bg hoa sinh 1 phan 1 9207

VỊ TRÍ CỦA MÔN HÓA SINH TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO DƯỢC s ĩ ĐẠI HỌC Hoá sinh học trong đào tạo Dược sĩ đại học được xem là môn cơ sở phục vụ cho các môn nghiệp vụ: hóa dược, bào chế, kiể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN

2 MỤC ĐÍCH CỦA HÓA SINH HỌC VÀ s ự LIÊN QUAN VỚI NHỮNG NGÀNH KHOA HỌC CỦA s ự SốN G KHÁC

Mục đích của Hóa sinh học là mô tả và giải thích ở mức độ phân tử tất cả các tiến trình hóa học của các tế bào sống Do vậy, nhà Hóa sinh học phải :

Tách riêng biệt vô sô" các phân tử hiện diện trong tế bào

Xác định cấu trúc cũa các phân tử này

Xác định chức năng của từng phân tử này

Để đạt được các mục đích trên, Hóa sinh học phải sử dụng rât nhiều kỹ thuật phân tích như:

+ Các phương pháp phân lập và tinh chế các sinh phân tử:

Muối kết (tủa protein bằng ammoni Sulfat)

Sắc ký : giấy, trao đổi ion, ái lực, lớp mỏng, khí, lỏng, lỏng cao áp, lọc gel

Điện di: giấy, cao áp, thạch, acetat cellulose, gel tinh bột, gel polyacrylamid, gel SDS-polyacrylamid

Phân tích tinh thể bằng tia X

3 VAI TRÒ CỦA HÓA SINH HỌC

Kiến thức về Hóa sinh là cần thiết cho tất cả các khoa học về sự sống Hoá sinh học của acid nucleic được xem như là trung tâm của ngành Di truyền học Ngược lại, việc sử dụng các tiến bộ trong lĩnh vực di truyền cho phép làm sáng tỏ nhiều vân đề của Hoá sinh học

Sinh lý học, nghiên cứu về các chức năng của cơ thể, hầu như trùng lắp hoàn toàn với Hoá sinh học.

Miễn dịch học sử dụng nhiều kỷ thuật sinh hoá, và nhiều tiến bộ của ngành miễn dịch được các nhà hoá sinh sử dụng rộng rãi

Dược lực học và Dược học đều dựa trên các kiến thức về Hoá sinh học và Sinh lý học ; nhất là hầu hết các dược phẩm đều được chuyển hoá bởi các phản ứng được xúc tác bằng enym

Cách tác động của các chất độc trên các phản ứng và các quá trình sinh hoá là đối tượng nghiên cứu của Độc chất học Các tiến bộ của Hoá sinh học được sử dụng ngày càng nhiều trong việc nghiên cứu các lĩnh vực căn bản của Bệnh học như sự viêm nhiễm, sự tổn hại tế bào, ung thư Nhiều nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực Vi sinh Học, Động vật học và Thực vật học sử dụng hầu như tuyệt đốì các tiến trình của Hoá sinh học

Sự liên quan giữa Hoá sinh học và các ngành học nêu trên là điều hiển nhiên vì như chúng ta đã biết, sự sống lệ thuộc vào các phản ứng và các quá trình sinh hoá Thực tế hiện nay là các rào cản cổ xưa giữa các ngành khoa học của sự sống đã bị phá vở, và Hoá sinh học ngày nay trở thành ngôn ngữ chung cho các ngành này

4 M ố i QUAN HỆ TƯƠNG H ổ GIỬA HÓA SINH HỌC VÀ Y DƯỢC HỌC

Mốì quan hệ tương hổ giửa Hóa sinh học và Y Dược học thúc đẩy nhiều tiến bộ trong cả hai lĩnh vực chủ yếu của các nhà khoa học về sức khỏe là:

- hiểu rõ và duy trì được sức khỏe con người,

- hiểu rõ và trị liệu hiệu quả các bệnh tật

Vai trò của Hóa sinh học trên 2 lĩnh vực này là:

+ Hóa sinh học làm sáng tỏ nhiều khía cạnh về sức khỏe và bệnh tật

+ Nghiên cứu về các khía cạnh của sức khỏe và bệnh tật mở ra thêm nhiều lĩnh vực mới của hóa sinh

Ví dụ:

- Kiến thức về cấu trúc và chức năng của protein thì cần thiết để làm sáng tỏ sựkhác nhau về mặt hoá sinh của Hemoglobin bình thường và Hemoglobin s (bệnh hồng cầuhình liềm) (Glutamic ở vị trí 6 chuổi p được thay bằng Valin)

- Mặt khác việc phân tích Hemoglobin s góp phần giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của cả 2 loại Hemoglobin bình thường và bất thường

2

Hình 1.1 Ví dụ về mốì liên quan giữa Hóa sinh và Y dược

5 S ự BÌNH THƯỜNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA SINH LÀ CĂN BẢN CỦA s ứ c

KHỎE

WHO định nghĩa về sức khỏe như sau: "là tình trạng tố t về các m ặt sinh lý, tam lý,

xã hội va không ch ỉ đơn thuần ỉầ không có bệnh tật hay suy nhược".

Đứng về quan điểm tuyệt đôi của Hóa sinh học có thể định nghĩa như sau: ''Sức

khỏe có thê được xem như là tình trạng mà tất cả cắc phản ứng trong và ngoai t ế bào xảy

ra trong cơ th ể được tiến hầnh với tỷ lệ tương ứng với sự sinh tồn cao nhất của sinh vật trong điều kiện sinh lý".

Trong thực tế, vấn đề chăm sóc sức khỏe của người bệnh ngoài việc cần có các

kiến thức về sinh học còn phải có các kiến thức về Tâm lý học và Xã hội học

Các nghiên cứu về Hóa sinh còn tác động đến Dinh dưỡng học và Y học dự phòng

Điều kiện tiên quyết để bảo vệ sức khỏe là: có khẩu phần ăn tôi ưu về mặt dinh dưỡng

(đầy đủ và hài hòa các chất) Đó là :

Để hiểu rõ về dinh dưỡng cần rất nhiều kiến thức về Hóa sinh Hầu như tất cả các

bệnh đề.u có cơ sở hóa sinh của nó Hầu hết các bệnh tật chính là biểu hiện bất thường của

phân tử, của phản ứng hóa học hay các tiến trình hóa sinh

Các yếu tô" chính gây bệnh ở động vật và người gồm:

- Tác nhân vật lý: chấn thương cơ học, nhiệt độ cao, thay đổi đột ngột áp suất khí quyển, phóng xạ, shock do điện

- Tác nhân hóa học, gồm cả dược phẩm: các hợp chất độc, thuốc điều trị

- Tác nhân sinh học: virus, vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng

- Thiếu oxy: thiếu máu, giảm khả năng cung cấp oxy máu, các chất độc tác động trên các enzym oxy hóa

- Rối loạn di truyền: bẩm sinh hay phân tử

- Các phản ứng miễn dịch: quá mẫn, bệnh tự miễn

- Dinh dưỡng thiếu cân đối: thiếu , thừa

- Rốì loạn nội t i ế t : thiếu, thừa

Các tác nhân trên tác động trên một hay nhiều phản ứng hóa học hay các phân tử trong cơ thể

Các nghiên cứu hóa sinh được ứng dụng nhiều trong cả hai lĩnh vực chẩn đoán và điều trị bệnh

Bảng 1.1 M ột sô'ứ ng dụng của các nghiên cứu hóa sinh va x é t nghiệm hóa sinh trên các

bệnh

1-Nghiên cứu nguyên nhân chủ yếu và cơ chê

bệnh

2-Đề xuất sự điều trị hợp lý các bệnh (l)trên

3- Kết hợp trong việc chẩn đoán một sô" bệnh

đặc hiệu

4- Thực hiện thử nghiệm sàng lọc trong việc

chẩn đoán sớm một sô" bệnh

5- Phôi hợp trong việc theo dõi các tiến trình

(vd: sự hồi phục, sự tăng nặng, sự thuyên giảm

hay tái phát) của một sô" bệnh

6-Phốì hợp trong việc đánh giá đáp ứng trị liệu

Chứng minh bản chất của sự khiếm khuyết gen trong bệnh xơ nang

Dùng khẩu phần ăn giảm phenylalanin để điều trị bệnh phenylceton niệu

Định lượng Creatinine kinase MB (CK-MB) trong huyết thanh để chẩn đoán bệnh nhồi máu cơ tim

Định lượng Thyroxin stimulate hormon

(TSH)/ máu trẻ sơ sinh để chẩn đoán nhược

giáp bẩm sinh

Định lượng Alanin aminotransferase (ALT) trong huyết thanh để theo dõi tiến triển của bệnh viêm gan do nhiểm khuẩn

Định lượng kháng nguyên carcinoembryonic (CEA) trong máu trên một sô" bệnh nhân được chửa trị ung thư ruột kết

6 TÁC ĐỘNG CỦA D ự ÁN BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME PROJECT) Đ ố i VỚI HÓA SINH HỌC VÀ Y DƯỢC HỌC

Quá trình của dự án có thể sơ lược như sau:

4

Cuối những năm 1990 đã có nhiều tiến bộ đáng kể trong việc giải trình tự bộ gen người.

Tháng 7/2000 lãnh đạo 2 nhóm nghiên cứu (International Human Sequencing Consortium và Celera Genomics) thông báo trên 90% bộ gen người đã được giải trình tự

Bản phác thảo của trình tự bộ gen người được công bô" đầu năm 2001

Ngoại trừ một vài chổ khiếm khuyết nhỏ, trình tự của toàn bộ bộ gen người được

hoàn tất năm 2003 (50 năm sau m ô tả bản chết xoắn kép củã A D N bởi Watson và

Phương pháp theo dõi các bệnh về gen đã có những cải tiến quan trọng

Ẩnh hưởng chính trên các lĩnh vực như proteomic (protein di truyền), sinh tin học (bioinformatic), kỹ thuật sinh học (biotechnology), và pharmacogenomic (dược lý di truyền)

7 VỊ TRÍ CỦA MÔN HÓA SINH TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO DƯỢC s ĩ ĐẠI HỌC

Hoá sinh học trong đào tạo Dược sĩ đại học được xem là môn cơ sở phục vụ cho các môn nghiệp vụ: hóa dược, bào chế, kiểm nghiệm, dược ỉực, dược lâm sàng, dược liệu Chương trình hóa sinh nhằm cung cấp cho sinh viên dược các kiến thức về cấu trúc, tính chất và nồng độ các phân tử sinh học trong các tế bào, dịch sinh vật Chương trinh cũng nhằm cung cấp các kiến thức cho sinh viên dược về các quá trình sinh tổng hợp, thó ai hóa các chất; quá trình trao đổi, vận chuyển các chất và năng lượng trong việc duy trì sự sông

Bên cạnh việc phục vụ cho các môn nghiệp vụ nêu trên, với các kiến thức được trang bị trong chương trình hóa sinh, người dược sĩ đại học sau khi ra trường có thể dễ dàng tiếp cận môi trường xét nghiệm lâm sàng ở các bệnh viện

CHƯƠNG 2

HÓA HỌC GLUCID

M ự c TÊƯ

1 Nêu được định nghĩa và phân loại glucid

2 Trình bày được cấu trúc hóa học, các dạng đồng phân và tính chất hóa học của monosaccarid(tiêu biểu là glucose)

3 Trình bày được câu trúc và tính chất vai trò của các disaccarid và polysaccarid

1 ĐẠI CƯƠNG

Glucid hay carbohydrat phân bô rộng rãi ở thực vật và động vật, nó có vai trò quan trọngtrong cấu tạo và chuyển hóa ơ thực vật, glucose được tổng hợp từ CƠ2 và H20 qua quá trình quanghợp và được dự trữ ở dạng tinh bột hay được sử dụng tổng hợp cellulose (tạo khung cho cây) Động vật có thể tổng hỢp carbohydrat từ glycerol của lipid và từ acid amin, nhưng phần lớn nguồn carbohydrat động vật sử dụng là từ thực vật Glucose là carbohydrat quan trọng nhất, phần lớn carbohydrat từ thức ăn hấp thu vào máu là glucose và các đường khác đến gan sẽ được chuyển thành glucose ơ động vật có vú glucose là nguồn cung câp năng lượng chính và cũng ]à nguyên liệu cơ thể sử dụng để tổng hợp dạng dự trữ là glycogen; để tổng hợp rìbose và deoxyribose cung cấp cho tổng hợp acid nucleic; để tổng hợp galactose sử dựng trong tổng hợp lactose của sữa, tổng hợp glycolipid, glycoprotein, proteoglycan

1.1 Định nghĩa

Glucid hay carbohydrat là những polyhydroxy aldehyd hay polyhydroxy ceton và các dẫn xuất của chúng

1.2 Phân loại

Glucid được phân loại thành

Monosaccaríd là những glucid đơn giản nhất chỉ gồm có một đơn vị aldehyd hay ceton không

thể bị thủy phân bằng acid để cho những đơn vị nhỏ hơn, chúng còn được gọi là OSE và có thể coi như là đơn vị cấu tạo của glucid Monosaccarid quan trọng nhất trong thiên nhiên là D-glucose, đó

là một nguỵên tử gồm 6 nguyên tử carbon Người ta xem D-glucose là nguồn nguyên liệu chính cung cấpnang lứợng chõ phần lớn sinh vật

Oligosaccarid gồm từ 2-10 đơn vị monosaccarid nôi lại với nhau bằng nối osid hay nối

glucosid Ví dụ như maltose hay sucrose

Polysaccarìd gồm một sô monosaccarid nối lại với nhau (>10), chúng có thể là những dây

thẳng hoặc dây nhánh Trong thiên nhiên có 2 loại polysaccarid quan trọng là tinh bột và cellulose,

cả 2 đều là chất trùng hợp của D-glucose

6

2 MONOSACCARID

Monosaccarid có công thức tổng quát là (CH20)n n > 3 Sườn carbon của monosaccarid là dây thẳng trong đó ngoại trừ carbon mang nhóm chức carbonyl, tất cả các carbon khác đều mang nhóm chức -OH Nếu nhóm carbonyl là nhóm aldehyd thì ta có một aldose Nhóm chức carbonyl có thể là một ceton khi đó đường là một cetose

T

OH— c — HCH2OH L- glyceraldehyd

H— c — OH

I

c h2o hD- glyceraldehyd

Hình 2.1: Triose

n = 4 : tetrose, n = 5: pentose, n = 6: hexose, n = 7: heptose

Tất cả các monosaccarid đều là chất kết tinh trắng, tan trong nước và có vị ngọt

2.1 Nhóm D-aldose và D-cetose từ 3C-6C

oD-Glyceraldehyd

2.2 Glucose - Monosaccarid có vai trò sinh học quan trọng nhất

2.2.1 Câ'u trúc của glucose được ứình bày dưới ba dạng

a _ D _ G lu c o p y ra n o s e

OH Ị3_D_G I ucopy ranos e

r(_ 'ý I

8

Đồng phân D và L : dựa vào vị trí của nhóm -OH trên cacbon cuối cùng mang chức rượu bậc I (cacbon số 5 của glucose) Nếu nhóm -OH ở phía phải thì đường thuộc nhóm D, nếu ở phía trái thì thuộc nhóm L Phần lớn các monosaccarid ở động vật có vú thuộc nhóm D và các enzym chuyển hóa chúng cũng chuyên biệt cho monosaccarid nhóm D.

ỌỊ[

Đồng phân a và P: cấu trúc vòng của aldose là một bán acetal, được tạo thành do nhóm aldehyd tác

dụng với nhóm alcol Glucose ở dạng tinh thể là khi pha cc-D-glucopyranose vào dung dịch, lúc đầu

dung dịch có góc quay đặc hiệu là +112°2 của dạng a, sau đó dạng a giảm dần và dạng p tăng lên cho đến khi cân bằng động được thiết lập, góc quay của dung dịch ở trạng thái cân bằng động là +52°7 và trạng thái này là hỗn hợp a-glucopyranose (38%) p-glucopyranose (62%) và khoảng 0,1%

ở dạng thẳng Khi pha p-glucopyranose vào dung dịch thì hiện tượng chuyển quay bắt đầu từ +18°7 tới góc quay ổn định là +52°7

a _ D _ G lu c o p y ra n o s e

OH

P _D _G lucopyranose

/ Đồng phân epime: các đồng phân khác nhau ở vị trí nhóm -OH của cacbon thứ 2, 3, 4 so với glucose được gọi là đồng phân epime Các đồng phân epime của glucose có giá trị sinh học là manose và galactose, được tạo thành từ sự epime hóa cacbon sô" 2 và 4

c h 2 o h

HỌ ) -0

a _ D _ G lu c o s e Ot_D_Mannose

Hình 2.7: Đồng phân epime của glucose

Đồng phân aldose và cetose: nhóm carbonyl là nhóm aĩđehyd thì ta có một aldose Nhóm chức carbonyl có thể là một ceton khi đó đường là một cetose

9

2.2.3 Tĩnh chất

• Tắc dụng với acid vồ cơ mạnh tạo Furfural

Monosaccarid tương đôi bền với các acid vô cơ loãng, tuy nhiên dưới tác dụng của các acid vô

cơ mạnh đậm đặc (H2SO4 đđ, HC1 đđ ) các monosaccid bị khử nước cho ra furfural hay dẫn xuât của furfural Chất này kết hợp với những chất có nhân phenol để cho ra những phức chất có màu Phản ứng này dùng để định tính và định lượng các monosaccarid Ví dụ như phản ứng Molish, Selivanoff, phản ứng định lượng glucose bằng ortho-Toluidin

-ÁC

fiH/ -

CH2OHD-Glucose

OH— c

ĩ OH— CH

^-OH

ÇH-OHICH-OHCFfeOHtrans-enediol

H , 0

IHO-CjH

X

ÇH-OHICH-OH

ÇI^OHI

= °OH— CHÇH-OHICjH-OH

CH2OH D-Fructose

ị

OH— ÇHII

OH - ỸOH— ÇHĩCH- OH ICH-OH

Hình 2.9: Glucose trong môi trường kiềm CH2OH

D-Manose

CtfcOHcis-enediol

10

• Tính khử

Vì nó mang nhóm chức carbonyl nên các monosaccarid đều có tính khử, tính chất này được thể hiện khi cho monosaccarid tác dụng với một muôi kim loại nặng (Cu++, Hg++, .)• Monosaccarid khử chúng để giải phóng ra các kim loại tự do hoặc oxyd kim loại có độ oxy hóa thấp hơn và khi đó các monosaccarid bị oxy hóa thành acid Các phản ứng này được dùng để định tính và định lượng glucose hay monosaccarid, đặc biệt và với thuốc thử Fehling Monosaccarid sẽ khử Cu2+ thành Cu+ dưới dạng oxyd đồng I tủa màu đỏ gạch

Hình 2.10: Phản ứng oxy hóa glucose bằng Cu'

• Tắc dụng với phenyl hydrazin

Chức carbonyl của các monosaccarid sẽ tác dụng với phenyl hydrazin để cho ra phenyl hydrazon, nhưng với một lượng thừa phenyl hydrazin sẽ được osazon kết tủa với hình dạng đặc biệt Phản ứng này dùng để định tính các chất đường Ví dụ lactosazon có hình cầu gai, glucosazon có hình bó mạ D-frưctose, D-glucose, D-Manose cho cùng một osazon

• Phản ứng oxỵ hóa bởi acid nitric

Dưới tác dụng của acid nitric cả chức aldehyd lẫn chức rượu bậc 1 của monosaccarid đều bị oxy hóa để cho ra một acid gọi là acid aldaric Ví dụ glucose và galactose bị oxy hóa bởi acid nitric cho sản phẩm tương ứng là saccarid acid và mucic acid Phản ứng này thường dùng để phát hiện và định phân galactose vì acid mucid tạo thành rất khó tan nên có thể tách rời khỏi hỗn hợp được

• Phản ứng tạ o gỉycosid

Liên kết glycosid hình thành do nhóm -OH bán acetal của monosaccarid kết hợp với nhóm -

OH của một chất khác (R-OH), tạo liên kết O-glycosid Các N-glycosid là do kết hợp với nhóm NH2

của một chât khác (R-NH2) , ví dụ nucleosid.O- glycosid thường gặp phổ biến ở thực vật, một số có

tác dụng dược lý nhưglycosid trợ tim (digitalin, ouabain, .)• Liên kết glycosid cũng chính là liên kết nôi các monosaccarid lại với nhau để tạo disaccarid và polysaccarid

• Phản ứng tạo es te

Do các nhóm -OH alcol nên các monosaccarid có thể phản ứng với các acid tạo các este tương ứng Quan trọng nhất là este phosphat là các chất hữu cơ có vai trò quan trọng trong cơ thể vì chúng là những sản phẩm chuyển hóa trung gian và là dạng hoạt hóa của các cơ chất chuyển hóa của glucid

2.3 Các dẫn chất của monosaccarid

Dẩn chấi alcol Nhóm carbonyl của monosaccarid có thể bị khử thành chức rượu như D-

glucose bị khử thành sorbitol Glycerol (thường gặp trong lipid) ]à dẫn chất alcol của glyceraldehyd

Dần châtacid Có 3 loại dẫn chất acid là acid aldonic, acid aldaric và acid uronic.

A c id aỉdonic do sự oxy hóa chức aldehyd Ví dụ dẫn chất aldonic của glucose là gluconic

A c id aỉdaríc do sự oxy hóa chức aldehyd và chức rượu bậc I do sự oxy hóa mạnh.

Acid uronic do sự oxy hóa chức rượu I và cần che chở nhóm aldehyd Ví dụ dẫn chất uronic của

glucose và galactose là glucuronic acid và galacturonic acid, thường gặp trong thành phần của polysaccarid phức tạp) Glucuronic tham gia cơ chế khử độc, liên hợp bilirubin tại gan

Dẩn châ't amin (osamin) Do sự thay thế nhóm -OH của c sô" 2 bằng nhóm -NH2 Các osamin

có thể được acetyl hóa Glucosamin, galactosamin, muramic acid và neuramic acid tham gia cấu tạo nhiều polysaccrid phức tạp, glycolipid và glycoprotein

M uram ic acid N _A cetylm uram ic acid

N _A cetylneuram inic acid (sialic acid)

Hình 2.14: Các dẫn chất amin (osamin)

2.4 Một sô" monosaccarid thường gặp và có vai trò quan trọng

Cắc pentose có vai trò sinh học quan ừọng

D-Ribose thành phần câu tạo của acid nucleic và các coenzym như ATP, NAD, NADP,

flavoprotein Ribose phosphat là chất chuyển hóa trung gian trong con đường pentose phosphat

D-Ribuỉose được tạo ra trong các quá trình chuyển hóa Ribulose phosphat là chất chuyển hóa

trung gian trong con đường pentose phosphat

D-Arabinosecó trong gôm arabic, gôm của mận và cherry Là thành phần của glycoprotein D-Xỵlose có trong proteoglycan, glycoaminoglycan, glycoprotein.

D-Lỵxose có trong thành phần của lyxoflavin được phân lập từ cơ tim

L-Xylulose là chất chuyển hóa trung gian của con đường uronic acid

13

Bảng 2.1: Các pentose có vai trò sinh học quan trọng

coenzym như ATP, NAD, NADP, flavoprotein Ribose phosphat là chât chuyển hóa trung gian trong con đường pentose phosphat

D-Ribulose Được tạo ra trong các quá

của con đường uronic acid

Cấc hex ose có vai ừò sinh học quan trọng

D-Gìucose có trong dịch ép trái cây, từ sự thủy phân tinh bột, đường mía, maltose và lactose

Là monosaccarid của cơ thể, được sử dụng bởi các mô

D-Fructose có trong dịch ép trái cây, mật ong, từ sự thủy phân đường mía Có thể được sử

dụng hay chuyển thành glucose bởi gan

D-Gaìactose từ sự thủy phân lactose Có thể chuyển thành glucose ở gan và tham gia chuyển

hóa Được tổng hợp ở tuyến sữa Là thành phần của glycolipid và glycopotein

D-Manose từ sự thủy phân một sô" cây và gôm Tham gia vào thành phần của glycoprotein.

Bảng 2.2: Các hexose có vai trò sinh học quan trọng

thủy phân tinh bột, đường mía, maltose và lactose

Là monosaccarid của cơ thể Được sử dụng bởi các mô

ong Từ sự thủy phân đường mía

Có thể được sử dụng hay chuyển thành glucose bởi gan

D-Galactose Từ sự thủy phân lactose Có thể chuyển thành glucose ở gan và tham gia

chuyển hóa Được tổng hợp ở tuyến sữa Thành phần của glycolipid và glycopotein

D-Manose Từ sự thủy phân một sô"

cây và gôm

Thành phần của glycoprotein

14

3 DISACCARID

Disaccarid được tạo thành do hai monosaccarid liên kết với nhau bằng liên kết glycosid Nếu

cả hai nhóm -OH bán acetal của hai monosaccarid đều tham gia tạo liên kết glycosid thì disaccarid

tạo thành không còn tính khử Nếu -O H của monosaccarid thứ hai tham gia tạo liên kết glycosid là -

OH alcol thì disaccarid tạo thành còn tính khử Các disaccarid quan trọng thường gặp là maltose,

lactose và succrose (saccarose)

Maltose: có trong mầm lúa, men bia, kẹo mạch nha là sản phẩm do sự thủy phân tinh bột Câu tạo bởi hai phân tử a-D-glucopyranose kết hợp với nhau bằng liên kết a l,4 glycosid Maltose có tính khử

Lactose: Là đường sữa, có nhiều trong sữa của các loài động vật Câu tạo bởi một phân tử a- D-glucopyranose kết hợp với một phân tử P-D-galactopyranose bằng liên kết p~l,4 Lactose có tính khử

Sucrose (saccarose): là đường mía, có nhiều trong mía và củ cải đường Do một phân tử a-D- glucopyranose kết hợp với một phân tử Ị3-D-fructofuranose bằng liên kết a(3-l,2 Không có tính khử Saccarose dễ bị thủy phân hơn lactose và manóse Hỗn hợp glucose và fructose thành lập do sự thủy phân saccarose còn được gọi là đường nghịch chuyển tức là có sự chuyển nghịch của năng lượng triền quang vì saccarose là một chất hữu triền (+66,5°) trong khi hỗn hợp glucose và fructose

là một hỗn hợp tả triền (glucose +52°, fructose -93°) Do đó có thể theo dõi sự thủy phân của saccarose bằng triền quang kế

4 POLYSACCARID

Phần lớn glucid tìm thây trong thiên nhiên là các polysaccarid có phân tử lượng lớn Các chât này khi bị thủy phân bằng acid hay bằng các enzym đặc hiệu sẽ cho ra các monosaccarid hoặc là các dẫn chất của chúng D-glucose là chất thường gặp nhất trong thành phần của polysaccarid Người ta phân loại: homopolysaccarid cấu tạo bởi một loại monosaccarid và heteropolysaccarid câu tạo bởi nhiều loại monosaccarid khác nhau.Ngoài ra người ta còn có thể phân loại polysaccarid theo chức năng của chúng như: polysaccarid dự trữ mà chức năng chính là cung cấp năng lượng và polysaccarid cấu tạo là thành phần cấu tạo của các cấu tử tế bào

4.1 Tinh bột

♦ Là glucid dự trữ của thực vật và là thức ăn glucid chính của người, có nhiều trong các loại hạt ngũ cốc (lúa, ngô, .) trong các loại củ (khoai tây, khoai lang, )' Nó được dự trữ dưới dạng những hạt nhỏ nằm trong tế bào chất của tế bào Tinh bột không tan trong nước lạnh, đun nóng trong nước các hạt tinh bột nở ra và khuếch tán thành dung dịch hồ tinh bột có dạng keo Tinh bột cho màu xanh tím khi với iod

♦ Tinh bột cấu tạo bởi hai loại phân tử amylose và amylopectin

Am ylose do các đơn vị a-D-glucose được nôi lại với nhau bằng nôi a- 1,4 Mỗi dây amylose

có thể chứa từ vài trăm đến vài ngàn phân tử a-D-glucose Amyỉose chiêm 15-25% trong tinh bột.' Nó không tan trong nước mà cho những dung dịch giản gồm những mixen trong đó amylose cuộn lại thành hình xoắn ốc Amylose cho màu xanh với dung dịch iod

Hình 2.16: c ấ u tạo amylose

Amỵlopectin do các đơn vị a-D-glucopyranose liên kết với nhau bằng liên kêt a-1,4 glucosid

và a -1,6 glucosid nên có nhiều mạch nhánh, liên kết a -1,6 glucosid nằm ở vị trí gôc các nhánh Amylopectin chiếm 75-85% trong phân tử tinh bột Amylopectin cũng cho những dung dịch giả và cho màu đỏ tím với iod

♦ Tinh bột bị thủy phân bởi acid vô cơ và nhiệt hoặc bởi amylase của hệ tiêu hóa tạo thành các sản phẩm trung gian gọi là dextrin cho màu khác nhau với iod và sản phẩm cuối cùng là

maltose, rồi glucose không cho màu với iod

Tinh bột —> Amylodextrin —» Erythrodextrin —> Acrodextrin —» Maltose —> Glucose

4.2 Gìycogen

Là glucid dự trữ của động vật, có nhiều nhất ở gan và cơ Glycogen có cấu tạo giống

amylopectin nhưng mang nhiều nhánh hơn và các nhánh ngắn hơn, nhánh chỉ chứa từ 8-12 gốc

glucose Cho màu đỏ nâu với iod

4.3 Dexữan

Là homopolysaccarid của a-D-glucose, có dây nhánh, nhưng sườn chính được cấu tạo bởi

những phân tử glucose nốì với nhau bằng nôì a-1,6 Vi khuẩn Leuconostoe mesenteroides có enzym

dextransucrase biến đổi saccarose thành dextran Dung dịch có độ nhớt cao, trong y học được dùng

làm chất thay thế huyết tương

4.4 Cellulose

Đây là một polysaccarid có nhiều trong thiên nhiên vì là thành phần cấu tạo chính của thực

vật Gỗ chứa 50% celluose và bông là cellulose gần như tinh khiết Cellulose gồm những phân tử p-

D-glucose nốì với nhau chỉ bằng nôi p-1,4, vì vậy celluỉose không có cấu tạo mạch nhánh

c h 2 o h c h 2 o h c h 2 oh

Hình 2.18: cấu tạo cellulose

Sự thủy phân hoàn toàn cellulose trong acid loãng cho những phân tử glucose Sự thủy phân

không hoàn toàn cho một đường đôi là cellobiose Vì cơ thể người không có enzym thủy phân liên

kết p 1-4 glycosid nên cellulose không có giá trị dinh dưỡng, ơ động vật ăn cỏ trong ống tiêu hóa có

các vi sinh vật có thể sản xuất enzym thủy phân cellulose

4.5 Chitin

Là một homopolysaccarid của N-acetyl-p-D-glucosamin, có cấu trúc cơ bản giống như

cellulose trừ nhóm -O H ở C2 được thay thế bằng nhóm acetyl amin Chitin phân bô" nhiều trong giới

sinh vật, trong thành phần của các loại nấm, tảo và ở các loài này nó thay thế cho cellulose hay các

glucan Chitin được biết nhiều nhất với vai trò cấu tạo lớp vỏ của động vật chân đốt và thân mềm

4.6 Pectin

Là một homopolysaccarid của D-galacturonic acid, có nhiều trong trái cây và có giá trị kinh

tế với khả năng tạo gel

17

5 PO LYSACCARIDPHỨC TẠP

Polysaccarid là những phân tử lớn có cấu trúc phức tạp, có nhiều trong tự nhiên và đóng vai trò sinh học quan trọng, trong thành phần có các loại monosaccarid, các dẫn chât của monosaccarid như osamin, uronic, acid sialic, acid neuramic, acid sulfuric, acid acetic

5.1 Glycosaminoglycan và Proteoglycan

Đây là các polysaccarid đóng vai trò quan trọng trong cấu tạo của động vật có xương sống và

còn được gọi là mucopolysaccarid, đơn vị là disaccarid mà trong thành phần của disaccarid này là

acetylgalactosamin, acid glucuronic, Một trong những glỵcosaminoglỵcan quan trọng là

chondroitin sulfat và keratan sulfat của mô liên kết, dermatan sulfat của da, acid hyaluronic và heparin.

Trong cấu tạo của da và mô liên kết, chức năng chính của glycosaminoglycan là tạo khung

nền để gắn các thành phần protein và cấu tạo protein-carbohydrat được gọi là proteoglycan

Chondroitin Sulfat, có nhiều trong các tổ chức liên kết như sụn, các mô liên kêt, mô bảo vệ

và mô nâng đỡ như da, gân, van tim và thành động mạch

Keratan Sulfat: có nhiều trong mô liên kết.

A cid Hyaluronic, có chức năng khác ngoài chức năng tham gia câu tạo Đây là một polyme

rất tan trong nước do đó nó có nhiều trong hoạt dịch của khớp với vai trò tạo độ trơn nhớt giúp khớp xương vận chuyển dễ dàng và trong dịch thủy tinh thể với vai trò tăng độ nhớt

Hepariir là chất chông đông mátrtự nhiên có mặt ở các mô của cơ thể, trong tê bào mast của

mạch máu và ở bề mặt của tế bào nội mô Nó kết hợp với antiprothrombin III trong máu và phức

hợp này ức chế các enzym tham gia vào quá trình tạo cục máu đông Do đó heparin tổng hợp đượcdùng như là một dược phẩm ngăn chặn sự tạo cục máu đông trong mạch máu.

5.2 Glycoprotein

Là các protein có gắn những chuỗi oligosaccarid hay polysaccarid Thành phần glucid trongcấu trúc glycoprotein có thể là các osamin, acid sialic, acid neuramic,fucose,

Glycoprotein có những chức năng sinh lý quan trọng như :

• Tham gia vào thành phần cấu tạo mô, màng tế bào

• Thành phần của các dịch nhầy (mucus)

• Một số hornome như LH, FSH, TSH có bản chât là glycoprotein

• Các thành phần miễn dịch như immunoglobulin, interferon cũng có bản chất là glycoprotein

• Hầu hết các loại protein huyết tương đều có bản chất hóa học là glycoprotein

• Các dịch sinh lý trong cơ thể như nước tiểu, nước bọt, máu cũng chứa glycoprotein

• Nhiều glycoprotein giữ vai trò quan trọng ở màng tế bào như kháng nguyên nhóm máu A, B, o ởmàng hồng cầu, như các tác nhân nhận biết trên bề mặt tế bào (marker) Kháng nguyên nhóm

máu ở màng tế bào hồng cầu là các oligosaccarid gắn vào protein ở bề mặt cửa màng tế bào ơ

sinh vật nhiều loại tế bào trên bề mặt được đánh dấu (marker) để nhận biết các tế bào cùng loại hay nhận biết các khác biệt miễn dịch từ tế bào lạ ở ngoài vào Các tác nhân nhận biết trên bề mặt tế bào thường là các saccarid gắn trên các thành phần protein hay lipid của màng tế bào

Hình 2.20: Kháng nguyên nhóm máu

19

Hình 2.21: Các tác nhân nhận biết (oligosaccarid) trên bề mặt tế bào

5.3 Các polysaccarid của lớp màng tế bào vi khuẩn

Hầu hết tế bào của sinh vật và vi khuẩn đều có màng tế bào ơ vi khuẩn tùy theo tính chất cấu tạo của màng tế bào người ta chia vi khuẩn thành hai loại chính là Gram dương và Gram âm

Vi khuẩn Gram dương-, thành tế bào có mặt ngoài cấu tạo bởi nhiều lớp phức hợp

polysaccarid-peptid ( peptidoglycan), mặt trong là lớp lipid

Vi khuẩn Gram âm cấu tạo của vi khuẩn Gram âm là lớp lipid thứ nhất bao mặt ngoài một lớp

peptidoglycan, mặt trong là lớp lipid thứ hai

Trong cấu trúc hóa học của peptidoglycan ở vi khuẩn Gram dương, những chuỗi polysaccarid với các đơn vị cấu tạo là N-acetylglucosamin và acid N-acetylmuramic được liên kết với nhau bởi những chuỗi peptid ngắn tạo thành lớp peptidoglycan và lớp ngoài thành vi khuẩn cấu tạo gồm nhiều lớp peptidoglycan Ớ vi khuẩn Gram âm thì lớp peptidoglycan mỏng hơn rất nhiều so với Gram dương Sự khác nhau trong cấu trúc thành tế bào của vi khuẩn Gram dương và âm đưa đến sự khác nhau về phương pháp nhuộm và sự khác nhau về độ nhạy với kháng sinh

Một số kháng sinh (ví dụ như penicillin) ức chế sự phát triển của vi khuẩn bằng cách ngăn chặn quá trình tạo lớp peptidoglycan thông qua việc ngăn chặn các con đường tổng hợp carbohydrat Tuy nhiên cũng có một sô" chất tấn công trực tiếp vào lớp peptidoglycan ví dụ như lysozym có nhiều trong thực bào, lòng trắng trứng, nước mắt Lysozym xúc tác quá trình thủy giải liên kết glycosid giữa GlcNAc và MurNAc trong chuỗi polysaccarid và nó dẫn đến vi khuẩn chêt do

sự tan rã lớp thành

CÂU HỎI Tự LƯỢNG GIÁ

Chọn m ột hay nhiều câu đúng

1 D-Gỉucose trong môi trường kiềm cho hỗn hợp gồm các đồng phân sau:

20

' a)) D-Glucose, D-Fructose, D-Manose -

Dj D-Glucose, D-Fructose, D-Galactose

c) D-Glucose, D-Galactose, D-Manose

d) D-Fructose, D-Galactose, D-Manose

2 Các monosaccarid nào sau đây cho cùng một osazon

a) D-Glucose, D-Fructose, D-Manose

b) D-Glucose, D-Fructose, D-Galactose

c) D-Glucose, D-Galactose, D-Manose

d) D-Fructose, D-Galactose, D-Manose

3 Khi oxy hoá glucose bằng Cu2+ ta được

a) là polymer của p-D glucose

b) Cấu tạo gồm 1/3 amylose và 2/3 amylopectin

c) Công thức cấu tạo tổng quát tượng tự glycogen

12 Tinh bột và cellulose giông nhau ở đặc điểm

a) đều có cấu tạo mạch nhánh

b) là polymer của a-D-glucosse

c) sản phẩm thủy phân cuối cùng ỉà D-glucose

a) có trong thành phần của glycogen

b) có trong thành phần của tinh bột

c) cấu tạo bởi những phân tử a-D glucose nôi với nhau bằng nối a - 1,4

d) cấu tạo bởi những phân tử a-D glucose nôi với nhau bằng nối a-1,4 và a-1,6

Chon câu tương ứng

15 Chọn sản phẩm thủy phân của các chất sau

1 Sản phẩm thủy phân của saccarose a D-glucosamin

2 Sản phẩm thủy phân của glycogen b a- D-glucose

3 Sản phẩm thủy phân của pectin c D-galacturonic

4 Sản phẩm thủy phân của chitin d ị3-D-Fructose

5 Sản phẩm thủy phân của cellulose e (3- D-glucose

6 Sản phẩm thủy phân của lactose f P-D-galactose

7 Sản phẩm thủy phân của heparin g glucuronic

8 Sản phẩm thủy phân của dextran h a-D-fructose

i a-D-galactose

22

16 Chọn thành phần tham gia trong câu tạo của các polysaccarid sau

d N- acetyl galactosamin

TÀI LIỆU ĐỌC THÊM

Tiếng việt

1 Trường Đại Học Y Hà Nội - Bộ Môn Hóa Sinh Hóa Sinh NXB Y học, 2001

Tiếng nước ngoài

1 Robert K Murray, Daryl K Granner, Victor w Rodwell Harper’s Illustrated

Biochemistry 27th Lange, 2003

2 Peter N Campbell Biochemistry Illustrated 4th edition Churchill livingston, 2000

3 Victor L Davison, Donald B Sittman Biochemistry 3th edition Harwal Publishing,

1994

23

CHƯƠNG 3

HÓA HỌC LIPID

MỤC TIÊU

1 Trình bày đặc điểm chung, cách phân loại và vai trò của lipid trong cơ thể

2 Trình bày cấu trúc hóa học, danh pháp, phân loại và tính chất của các thành phần cấu tạo của các hợp chất Lipid

3 Mô tả cấu trúc hóa học và nêu được tính chất, vai trò sinh học của một số hợp chất lipid đơn giản và phức tạp

Lipid có thể tạo phức hợp với Glucid (Glycolipid) hay với Protein (Lipoprotein)

1.2 Các nguồn lipid trong thiên nhiên

1.2.1 Lipid dự trữ

Phần lớn là các Lipid trung tính, ester của Acid béo và Glyjcerol Lipid dự trữ tích tụ trong

mô mỡ của động vật và trong các hạt của thực vật (đậu phọng, mè, hạt

điều )-1.2.2 Lipid cấu tạo (lipid màng)

Có trong hầu hết các tế bào, nhất là mô thần kinh ; chủ yếu là những Lipid phức tạp như Phospholipid, Glycolipid, Cholesterol

1.3 Chức năng của lipid trong cơ thể

- Lipid là nguồn cung cấp và dự trữ năng lượng lớn : Lipid là một thành phần quan trọng trong bữa ăn hàng ngày vì có giá trị năng lượng cao nhất (9,3 kcal/g) so với Glucid (4,1 kcál/g) Protid (4,2 kcal/g)

- Lipid phức tạp tham gia vào thành phần cấu tạo của tê bào, đặc biệt là các tổ chức thần kinh có hàm lượng Lipid rất cao

- Lipid chứa các vitamin tan trong dầu và một sô" acid béo cần thiết mà cơ thể không tựtổng hợp được, phải đưa từ ngoài vào qua đường thức ăn

- Lipid dự trữ ở mô mỡ có tác dụng cách nhiệt và tạo chất đệm để bảo vệ các cơ quantrong cơ thể Lipid không phân cực thì có tác dụng cách điện, truyền nhanh các sóng khử cựctheo trục sợi thần kinh

- Phức hợp Lipoprotein là thành phần quan trọng của màng tế bào và ty thể ở bào tương, đồng thời là phương tiện vận chuyển Lipid trong máu

1.4 Phân loại

Dựa vào cấu trúc, Lipid được chia thành 3 loại:

1.4.1 Lipid đơn giản

Lipid đơn giản là ester của acid béo với các alcol khác nhau.Ví dụ:

- Glycerid là ester của acid béo với glycerol

- Cerid (sáp) là ester của acid béo với alcol có trọng lượng phân tử cao (30-40 carbon)

- Sterid là ester của acid béo với alcol mạch vòng là Sterol ( tiêu biểu là Cholesterol)

1.4.2 Lipid phức tạp

Lipid phức tạp là ester mà trong thành phần cấu tạo, ngoài acid béo và alcol còn có các thành phần khác như acid Phosphoric , các O se Ví dụ:

- Phospholipid: có thêm một gốc acid Phosphoric, base có nitơ và các nhóm thê khác

- Glycolipid: có chứa acid béo, Sphingosin, Carbonhydrat

- Các Lipid phức tạp khác: Sulfolipid và Aminolipid Lipoprotein cũng có thể được xêp trong nhóm này

1.4.3 Tiền chất và các dẫn xuất của lipid

- Acid béo tự do (kể cả Prostaglandin, Leukotrien .)

- Glycerol và các alcol khác, alcol mạch vòng (Sterol) và các dẫn xuất

- Aldehyd của chất béo và các thể ceton

- Hydrocarbon (Terpen, Squalen, Caroten)

- Vitamin tan trong lipid (A, D, E, K)

- Hormon Steroid: Hormon sinh dục, hormon vỏ thượng thận

2 ACID BÉO

2 ì Đặc điểm

- Acid béo trong thiên nhiên thường là các acid monocarboxylic mạch thẳng có số carbonchẩn (4->36 C) ; chỉ có một sô" rất ít có dạng mạch nhánh, mạch vòng hay có sô" carbon lẻ

- Acid béo tồn tại rất ít ở dạng tự do, hầu hết trong thiên nhiên đều là sản phẩm thủy phân

Lipid Trong máu, acid béo được gắn chủ yếu vào albumin của huyết thanh

- Những acid béo trong mạch c không có liên kết đôi được gọi là acid béo bão hòa (no), có

nhiều trong mỡ động vật và ở thể rắn ở nhiệt độ thường

- Những acid béo có một hay nhiều liên kết đôi gọi là acid béo không bão hòa (không no),

có nhiều trong dầu thực vật và thường ở thể lỏng ở nhiệt độ thường

2.2 Danh pháp

2.2.1 Cách đánh sô"

Các nguyên tử c trong mạch được đánh sô" theo thứ tự tính từ gốc carboxyl (- COOH)

Nếu đánh sô" theo chữ sô" 1,2,3 n , thì Ci là c của nhóm - COOH

Nếu đánh số theo chữ Hy Lạp thì c của nhóm CH2 cạnh nhóm - COOH là C a, tiếp theo là

CỊ3, Cy c của nhóm - CH3 tận cùng luôn luôn là Cco Nếu tính từ Ccol (Cn), tiếp theo sẽ là

Tên thông thường

Tên theo qui ước quốc tế tên của mạch hydrocarbon có cùng số c cộng thêm đuôi “-oic”.

Ví dụ:

- Acid béo no có 16C có tên thông thường là acid Palmitic (vì được chiết xuất từ cây cọ

“palm”) và tên theo qui ước quốc tế là acid Hexadecanoic (tên của mạch hydrocarbon tương ứng

là hexadecan + oic)

- Acid béo chưa no có 18 c , một liên kết đôi có tên thông thường là acid Oleic (vì có trong

dầu olive) và tên theo qui ước quốc tế là acid Octadecenoic (tên của mạch hydrocarbon tướng

ứng là octadecen + oic)

2.2.3 Ký hiệu

• Độ dài của acid béo được biểu thị bằng sô" chỉ số nguyên tử c có trong mạch, sô" lượng và

vị trí của các liên kết đôi được biểu thị bằng ký hiệu A với sô" mũ bên tay phải, c ấ u hình của

liên kết đôi được biểu thị bằng chữ c (cis) hay t (trans) trước ký hiệu A

Ví dụ:

- Acid Oleic có 18 c và 1 liên kết đôi dạng cis giữa C9 và C10 ký hiệu là 18:1 c(A9)

- Acid Linoleic có 18 c và 2 liên kết đôi dạng cis , một ở giữa C9 & C10, một ở giữa C12 & C13

được ký hiệu là 18:2 c(A9,12)

- Các acid béo no không có liên kết đôi như acid Stearic có 18 c có ký hiệu là 18:0

• Ký hiệu 0) với sô" đi kèm biểu thị vị trí của liên kết đôi tính từ Cco (Cn)

Ví dụ: 0)9 biểu thị liên kết đôi ở C9 tính từ Cco (Cn)

2.3 Phân loại

2.3.1 Acid béo bão hòa (no)

- Thường gặp trong thiên nhiên ở thể rắn, có dạng mạch thẳng, mạch nhánh hay mạch vòng,

có công thức tổng quát là Cn H 2n+i COOH

- Một sô" acid béo bão hòa thường gặp trong thiên nhiên:

2.3.1.1 Acid béo bão hòa mạch thẳng

Bảng 1 Một số acid béo sinh học bão hòa mạch thẳng quan trọng

2.3.1.2 Acid béo bão hòa có mạch nhánh

Ví dụ: acid Tuberculostearic (Methyloctadecanoic) của vi khuẩn Kock

CH2 -(CH,)17 - CH - (CH j )8 - COOH

c h 3

2.3.1.3 Acid béo bão hòa mang chức alcol

Ví dụ: acid Cerebronic có trong thành phần Lipid phức tạp của não (Cerebrosid)

OH

2.3.2 Acid béo không bão hòa (không no)

2.3.2.1 Đặc điểm

- Chứa một hay nhiều liên kết đôi trong phân tử

- Thường ở thể lỏng ở nhiệt độ thường

- Tồn tại dưới nhiều dạng đồng phân khác nhau do vị trí của các liên kết đôi trong chuỗi carbon Trong thiên nhiên, hầu như tất cả các liên kết đôi của acid béo không bão hòa đều có đồng phân hình học dạng cis Đồng phân này kém bền vững và có nhiệt độ nóng chảy thâp hơn đồng phân dạng trans

- ở động vật, mạch c của acid béo không no có thể chứa 22C, 6 liên kêt đôi, mỗi liên kêt đôi cách nhau 3C; còn ở thực vật mạch c chỉ chứa không quá 20C, 4 liên kêt đôi, các liên kêt đôi cách nhau 2C

2.3.2.2 Phân loại

Tùy theo sô" liên kết đôi có trong mạch , acid béo không bão hòa được chia thành 2 nhóm:

A cid béo không bão hòa có m ộ t liên k ế t đôi (acid m onoethylenic)

Vị trí liên kết đôi thường là ở giữa Cọ và Cio

Chất tiêu biểu là acid Oleic (18C A9), có trong tất cả các dầu thực vật và mỡ động vật

CH3 - (CH2)7 - CH - CH - (CH2)7 _ COOH

A cid béo không bão hòa có nhiều liên k ế t đồi (acidpolỵethỵlenic)

Một số acid béo quan trọng thuộc nhóm này là :

- Acid Linoleic 18:2 (À9,12 ) chứa 2 liên kết đôi.có nhiều trong hạt ngũ cốc, hạt bông, hạt đậunành

- Acid Linolenic 18:3 (À9,12,15) chứa 3 liên kết đôi có nhiều trong dầu lanh

- Acid Arachidonic 20:4 (Ạ3’8’11'14 ) chứa 4 liên kết đôi, có nhiều trong dầu đậu phọng

Acid Linoleic và Acid Linolenic được gọi là acid béo thiết yếu vì cơ thể động vật không tự tổng hợp được, phải được bổ sung vào khẩu phần thức ăn

Tùy theo vị trí của liên kết đôi đầu tiên tính theo chiều từ Cn đên Cio , các acid béo khôngbăo hòa được xếp thành 4 họ là co9 (n -9), 0)7 (n -7), (Oỏ (n -6), co3(n -3)

Bảng 2: Một số acid béo sinh 1ỌC không bão hòa quan trọng.

A cid béo có 1 liên k ế t đôi

A cid béo có 2 liên k ế t đôi

A cid béo có3 liên k ế t đôi

A cid béo có 4 liên k ế t đôi

A cid béo có 5 liên k ế t đôi

cis 7,10,13,16,19 Docosapentaenoic

A cìd béo có 6 liên k ế t đôi

Docosahexaenoic (DHA)EPA và DHA là hai acid béo đặc biệt cần thiết cho quá trình phát triển tế bào não ở thời kỳ đầu của quá trình sinh trưởng ở trẻ em

2.3.2.3 Acid béo không bão hòa nhóm Eicosanoid

- Là các dẫn xuất của acid Arachidonic

- Gồm 3 nhóm: Prostaglandin, Thromboxan và Leukotrien được sản xuất từ nhiều loại tê bào,

có tác dụng sinh học kiểu hormon nhưng không vận chuyển vào máu mà tác động lên chính các

tổ chức sản xuất ra chúng

Prostagladin (PG)

• Cấu trúc: Là dẫn xuất của acid Prostanoic, acid béo có vòng 5 cạnh, với 20C và 2 chuỗi

• Danh pháp: Hợp chất Prostaglandin được viết tắt là PG + chữ cái in hoa biểu thị loại vòng

có trong phân tử (có tất cả 7 loại vòng là A, B, D, E, F, G, H, I) Bên dưới chữ cái này làsô biểu

thị số liên kết đôi có trong mạch hydrocarbon.

Ví dụ: PGE2

o

• Chức năng

- Được phân bô" rộng rãi trong các mô, nhưng vai trò vẫn chưa được biêt đầy đủ

- Là chất trung gian hoạt động của nhiều hormon (Epinephrin, Glucagon) nên có tác dụng

điều hòa một số tác động sinh học như tổng hợp AMP vòng (phân tử thông tin nội tê bào), co cơ

trơn, tạo tiểu cầu, tiết acid của dạ dày, tác động giữ nước và muôi của ông thận

Một sô" Prostaglandin có thể gây sốt, viêm và đau

Thromboxan

- Là dẫn xuất của acid Prostanoic, có vòng chứa oxygen

- Được phân lập từ tiểu cầu, có tác động gây co động mạch và tham gia chủ yêu vào quá trình đông máu

bị hen suyễn, bị ong đốt, dị ứ n g )

- Có liên quan đến phản ứng dị ứng và phản ứng viêm

0

Leukotrien

2.4 Tính dm t của acid béo

2.4.1 Lý tính

- Acid béo là một chất có tính lưỡng cực (Amphipathic) vì có một đầu là nhóm hydroxyl phân cực và một đầu là chuỗi hydrocarbon không phân cực Trong hệ thông hai pha, đầu phân cực kết hợp với nước và đầu không phân cực kết hợp với pha kỵ nước dẫn đến sự hình thành cấu trúc micell hay lớp màng đôi (bilayer)

P h ầ n thân cự c

P h ầ n k h ô n g p h ân

cực (k ỵ nư ớc)

Cấu trúc Micell

Hình 3.1: Sự hình thành cấu trúc micell và lớp màng đôi (Bilayer) của Lipid

- Điểm nóng chảy tăng theo chiều dài của mạch hydrocarbon và giảm theo mức độ không bão hòa của acid béo (sô" liên kết đôi có trong mạch)

- Độ tan trong nước giảm theo chiều dài của mạch c và độ bão hòa của acid béo

- Các acid béo thường gặp trong thiên nhiên không tan trong nước và tan trong dung môi hữu

cơ Muôi của acid béo (xà phòng) dễ tan hơn acid béo tương ứng (trừ xà phòng calci)

2.4.2 Hóa tính : Do nhóm carboxyl (-COOH) và liên kết đôi quyết định

2.4.2.1 Phản ứng tạo xà phòng (phản ứng trung hòa)

Muôi kiềm của acid béo (xà phòng)

2A.2.2 Phản ứng tạo ester:

2A.2.3 Phản ứng đồng phân hóa cis - trans

Ví dụ: 18CA9 cis - ► 18C A 9 trans

Vận tốc của phản ứng này tăng khi nhiệt độ tăng

2.4.2A Phản ứng halogen hóa

Acid béo chưa no tác dụng với halogen (Brom, Iod ) tạo thành dẫn xuât halogen của acid béo Mỗi nốì đôi có thể gắn với 2 nguyên tử halogen

Phản ứng này dùng để xác định chỉ sô" iod của một chât béo

2A.2.5 Phản ứng khử (phản ứng hydrogen hóa)

Sự hydrogen hóa các acid béo không bão hòa khi có mặt của Platin hay Paladi làm chât xúc

tác dẫn đến sự thành lập acid béo bão hòa có cùng số nguyên tử c Ví dụ:

18:1 (A9) ► 18:0

Phản ứng này được ứng dụng trong kỹ thuật chế biến dầu thành bơ thực vật (magarin)

2.4.2.Ó Phản ứng oxy hóa

O xy hóa bởi o xỵ (O 2 ): Phân tử acid béo bị cắt đứt nơi có nối đôi tạo thành hai acid béo khác.

CH3_(CH2)n_ C H ị c H - ( C H 2)n-CO O H - * CH3_(C H 2)n-C O O H

+ HOOC - (CH2)n - COOH

Phản ứng này cũng có thể được thực hiện với Permanganat trong môi trường kiềm

O xỵ hóa bởi ozon (O 3 ) : tạo thành một Ozonid Chất này bị thủy phân cho ra hai aldehyd và

H2O2 Aldehyd sau đó tiếp tục bị oxy hóa thành acid

Phản ứng oxy hóa dùng để xác định vị trí của nôi đôi

3 ALCOL CỦA LIPID

Alcol trong thành phần của Lipid được chia thành hai nhóm:

- Alcol n - Triacontanol: CH3(CH2)28CH2ƠH

3.1.2 Alcol có nitơ (amino alcol): kết hợp với acid béo bằng liên kết amid

3.2 Alcol mạch vòng : Sterol

Sterol là dẫn xuất của nhân Steroid (Cyclopentanoperhydrophenantren)

Nhân này có ba vòng 6C và một vòng 5C, thường có nhóm metyl (- C H 3 ) ở C10 và C13 và mạch nhánh ở C17

Theo qui ước, nhóm thế ở C10 và C13 ở trên mặt phẳng của phân tử, là dạng ß

Sterol có nhóm hydroxyl ở C3, một chuỗi hydrocarbon có ít nhất 8C ở C \1

Sterol tham gia vào thành phần cấu tạo của sterid

3.2.1 Cholesterol

3.2.1.1 Đại cương

- Là chất tiêu biểu của các Sterol động vật, có trong hầu hết các tế bào của cơ thể đặc biệt

là các tổ chức thần kinh, mật, sỏi mật, thể vàng của buồng trứng dưới dạng tự do hoặc ester hóa với acid béo (Cholesterid hay Cholesterol ester)

- Là thành phần cấu trúc quan trọng của màng tế bào, Lipoprotein của huyết tương

- Là tiền chất để tổng hợp Hormon Steroid và các acid mật

3.2.1.2 Cấu tạo hóa học

Cholesterol là hợp chất có chứa chức rượu (OH) ở vị trí C3 dạng ß, có một liên kết đôi giữa C5 và Cô, có hai nhóm metyl ở C10 và C13 và mạch nhánh ở C17 có 8C

Coprosterol: được tìm thấy trong phân, do các vi khuẩn ở ruột khử liên kết đôi giữa c5và Có

của Cholesterol

Ergosterol: là Sterol thực vật có trong lúa mạch, nấm men, dùng để điều chê vitamin D2 vì

dưới tác động của tia cực tím, vòng p sẽ mở ra và biến thành vitamin D2

A cid mật, m uối m ậ t

- Là dẫn xuất của acid Cholanic (gồm 24C)

- Có 4 acid mật tùy theo vị trí của các nhóm - OH ở C3, C7 và C12

HO

COOH OH

Acid chenodeoxycholic

35

Hormon Steroid

Là dẫn xuất của Cholesterol, gồm 3 nhóm chính:

• Hormon sinh dục nữ : Estrogen có 18C , được tổng hợp trong buồng trứng, vỏ thượng thận,

nhau, tinh hoàn, gồm 3 chất chính là:

Estron: 1,3,5 Estradien 3-ol-17-on

Estradiol: 1,3,5 Estradien 3,17 diol

Estriol: 1,3,5 Estratrien 3,16,17 triol

• Hormon sinh dục nam: Androgen có 19C được tổng trong tinh hoàn, vỏ thượng thận, buồng

trứng Có 2 chất chính:

À4 Androsten 17-ol 3- on

Androsteron: Androstan 3-ol, 17-on

• Hormon vỏ thượng thận (Corticosteroid): Gồm 3 nhóm chính

- Glucocorticoid : kích thích tân tạo đường

- Mineralocorticoid: tham gia vào quá trình chuyển hóa muôi nước, điều hòa chất điện giải trong máu

- Androgen vỏ thượng thận: Hormon sinh dục nam

4 LIPBD ĐƠN GIẢN

Glycerid là một chất béo rất phổ biến trong tự nhiên, có trong nhiều động vật và thực vật, được gọi là Lipid trung tính (vì không tích điện)

Glycerid khác nhau do sự khác nhau về thành phần cấu tạo của acid béo Glycerid động vật chứa nhiều acid béo bão hòa, có trong hầu hết tổ chức, nhiều nhất ở mô mỡ (90%); Glycerid thực vật chứa nhiều acid béo không bão hòa

4.1.1 Cấu tạo hóa học

- Là ester của Glycerol và Acid béo

- Tùy theo sô" và vị trí nhóm OH của Glycerol được ester hóa sẽ tạo thành Monoglycerid, Diglycerid và Triglycerid với các đồng phân khác nhau do thành phần và vị trí của các gốc acid béo trong phân tử

- Các acid béo có thể giống nhau hay khác nhau, là acid béo bão hòa hay không bão hòa

4.1.1.2 Diglycerid (Diacyl Glycerol)

- Trong thiên nhiên, phần lớn các Triglycerid đều ở dạng hỗn tạp

- Tùy theo thành phần và vị trí của acid béo, các Glycerid có thể ở dạng đồng phân D hay L

- Triglycerid có các gốc acid béo giống nhau không có đồng phân

4.1.2 Cách gọi tên

Các Glycerid được gọi tên tùy theo acid béo có trong thành phần cấu tạo

Ví dụ:

- Tristearin là Triglycerid có cả ba gốc acid béo đều là acid Stearic

- 1,2-distearopalmitin là Triglycerid có hai gốc acid Stearic ở vị trí 1,2 và một gốc acid

4.1.3 Tính chất lý hóa

- Ở nhiệt độ thường, Glycerid chứa acid béo no (mỡ) ở thể rắn, chứa acid béo không no (dầu)

ở thể lỏng

- Ớ dạng tinh khiết không có mùi vị và màu

- Nhiệt độ nóng chảy tăng theo số acid béo, độ dài và độ bão hòa của acid béo

- Không tan trong nước, không tạo được nhũ tương bền , tan trong các dung môi hữu cơ

- Monoglycerid và Diglycerid nhờ còn có nhóm OH tự do nên có tính phân cực, dễ tạo ra các mixen , tan trong các dung môi không phân cực

-Tính chất của các chất béo được đặc trưng bằng một số các chỉ sô" Ví dụ :

Palmitic

37

Chỉ sô'xà phòng hóa: số mg KOH cần thiết để xà phòng hóa lg chât béo.

Chỉ sô" này tỷ lệ nghịch với trọng lượng phân tử của các acid béo (chỉ số này tăng khi mạch acid béo càng ngắn)

C hỉsốaciđ số mg KOH cần thiết để trung hòa acid béo tự do của lg chât béo.

Chỉ sô" này biểu hiện lượng acid béo tự do có trong chất béo

C hìsốiod: lượng iod có thể gắn vào 100g lipid.

Chỉ số Iod biểu hiện mức độ không bão hòa của acid béo có trong chất béo Chỉ sô" Iod càng cao, số nối đôi trong chuỗi acid béo càng nhiều.

4.1.3.1 Phản ứng thủy phân

- Trong môi trường acid : cho Glycerol và Acid béo

Ọ II

Phản ứng này được ứng dụng để xác định chỉ sô" xà phòng hóa của chất béo

của huyết tương được thủy phân qua nhiều giai đoạn tạo thành các sản phẩm trung gian là di và monoglycerid

4.1.3.2 Phản ứng tự oxy hóa (peroxy hóa lipid)

Chất béo có nhiều acid béo không bão hòa để lâu ngoài không khí thường có mùi ôi khét

Đó là do sự hình thành các gốc tự do (RCOO", RO ", OH ‘) trong quá trình oxy hóa các nối đôi tạo thành một peroxyd Chất này sau đó tách ra thành aldehyd và acid béo bay hơi có mùi hôi

Sự peroxy hóa Lipid với sự có mặt của oxy không những gây ra hiện tượng hư hỏng của thực phẩm chứa chất béo, mà còn phá hủy các tổ chức trong cơ thể gây lão hóa và có thể là một trong các nguyên nhân gây ung thư

38

Một sô" chất như Glutathion, Mannitol, Vitamin c, Vitamin E đã được chứng minh là

những chất có vai trò thu dọn (scavenger) gốc tự do sinh ra từ phản ứng peroxy hóa Lipid.

4.2 Cerid (sáp)

- Là ester của acid béo cao phân tử (14-16C) và alcol mạch dài (16C - 30C)

- Sáp có trong động vật, thực vật và vỏ vi khuẩn như vi khuẩn la o

Vídụ: Sáp ong

^30^61 “O " Ỹ ~ ^15^31

0

4.3 Sterid và các hợp chất Steroid khác

Sterid là ester của acid béo và alcol mạch vòng là Sterol

Ví dụ: Cholesterid hay Cholesterol ester là ester của Cholesterol và acid béo

Acid béo thường là acid Palmitic, acid Stearic, và acid Oleic

II

o Cholesterid

Ngoài các dẫn xuất Sterol đã nêu trên, còn có một số Steroid quan trọng khác như acid mật, Hormon steroid (Hormon sinh dục, Hormon vỏ thượng thận), vitamin D, Glucozid tim, các hợp chất Terpen

5.1.1 Glycerophospholipid (Glycerophosphatid hay diacylphosphatid)

Glycerophospholipid là những Lipid chứa Glycerol và acid Phosphoric kết hợp với nhau dưới dạng acid Glycerophosphoric

Acid Phosphoric có thể gắn với một trong ba gốc hydroxyl của Glycerol

39