Đề tài Sự chuyển hóa tương hỗ giữa các Monosaccharide

hần của glycolipid, glycoprotein. _ Nhóm CHO ở C1 bị oxi hoá thành –COOH tạo gluconic acid.Nếu cả C6 bị oxi hoá sẽ tạo glucuronic acid. Dạng ester của 2 acid này là lactone. Tính hoá lý của monosaccharide: a/ Lý tính: _ Ngoại trừ glyceraldehide,các monosaccharide còn lại đều có tính quang hoạt. _ Do sự có mặt của nhiều nhóm Hydroxyl trong phân tử, nên các monosaccharide ở dạng tinh thể tan rất tốt trong nước, không tan trong các dung môi hữu cơ, phần lớn có vị ngọ và không màu. b/ Hoá tính: Do sự có mặt của nhóm Cacbonyl, nhóm Hydroxyl trong phân tử, nên có các tính chất hóa học đặc trưng : Phản ứng oxi hoá: Là pp xác định hàm lượng glucose (trong máu và nước tiểu), dd glucose sẽ oxi hoá thuốc thử Fehling có chứa Cu2+ tạo cặn Cu+(màu đỏ). Từ đó xác định lượng glucose. Ngày nay người ta thay bằng pp sử dụng enzyme glucose oxidase. Phản ứng khử: tạo rượu. D-glucose D-sorbitol D-manose D-manitol D-fructose D-manitol, D-sorbitol Phản ứng ester hoá: nhóm OH ở C1 và C6 dễ tham gia tạo phức ester, quan trọng nhất là tao phức ester với nhóm phosphate - sản phẩm của nhiều quá trình chuyển hoá trao đổi chất trong cơ thể như D-glyceraldehide-3-phosphate, D-glucose-6-phosphate, D-glucose-1-phosphate… Phản ứng tạo liên kết glucoside: Phản ứng với acid: Khi đun với acid ở nồng độ cao(HCl 12% hay H2SO4 đđ), pentose, hexose sẽ tách H2O tạo furfurol, oxymethylfurfurol. Tác dụng với Phenylhydrazin : Monosacharide có thể phản ứng với các amin. Điển hình nhất là tác dụng giữa Monosacharid và Phenylhydrazin C6H5NH-NH2 dư. Phản ứng xảy ra theo 3 giai đoạn : Giai đoạn 1 : tạo Phenylhydrazon Giai đoạn 2 : oxi hóa nguyên tử cacbon ở vị trí số 2 tạo nên nhóm cacbonyl Giai đoạn 3 : nhóm cacbonyl phản ứng với Phenylhydrazin tạo nên sản phẩm cuối cùng là phenylosazon của glucose: Do sự hóa vòng của osazon có tác dụng chặn nhóm -OH tự do bên cạnh nên phản ứng dừng lại ở giai đoạn này. TỔNG QUÁT VỀ SỰ CHUYỂN HOÁ TƯƠNG HỖ CỦA CÁC MONOSACCHARIDE: _ Sản phẩm đầu tiên của quá trình quang hợp là acid phosphoglycerinic. Chất này tiếp tục bị chuyển hoá tạo các monosaccharide: glucose, fructose và các sản phẩm đồng phân như manose, galactose. _ Phần lớn sự chuyển hoá tương hỗ của các monosaccharide là nhờ phản ứng enol hoá của các dạng hydrate của các monosaccharide này. _ Sự chuyển hoá giữa galactose, glucose, fructose là nhờ tác dụng của enzyme tương ứng xúc tác cho phản ứng phosphoryl hoá và tạo các dạng ester phosphate của đường. Sau nhờ các enzyme đồng phân hoá tạo các ester phosphate của các loại đường khác nhau và dưới tác dụng của enzyme phosphatase sẽ giải phóng đường tự do: galactose + ATP « galactose-1-phosphate + ADP galactose-1-phosphate « glucose-1-phosphate glucose-1-phosphate « glucose-6-phosphate « frutose-6-phosphate glucose-6-phosphate « glucose + H3PO4 _ Quá trình tạo đường pentose: + Từ acid galacturonic, acid glucuronic tách CO2 tạo araban và xilan (ở TV). +Từ acid dẫn xuất oxi hoá của hexose (C1) + Ngưng tụ phosphodioxyacetone với chất 2C như aldehyde acetic hay aldehyde glicolic, xúc tác aldolase CH2OH CH3 | | CO + CH3CHO « CH-OH | | CH2OPO3H2 CH-OH | CH2OPO3H2 5- deoxycetopentozophosphate CH2OH CH2OH | | CO + CH2HCHO « CH-OH | | CH2OPO3H2 CH-OH | CH2OPO3H2 Xetopentoxophosphate _ Trong sự chuyển hoá tương hỗ của các triose, tetrose, pentose, hexose, heptose còn có sự tham gia của một loạt các enzyme quan trọng: transaldolase, transxetolase. Xilulose-5-℗ + ribose-5-℗ « xodoheptulose-7-℗ +aldehyde-3-phospho glycerinic (nhờ transxetolase xúc tác). Xodoheptulose-7-℗ + aldehyde-3-phosphoglycerinic « fructose-6-℗ + eritrose-4-℗ (nhờ transaldolase xúc tác). _Sản phẩm của phản ứng trên đóng vai trò quan trọng trong các quá trình trao đổi glucid khác nhau ở cơ thể SV (trong chu trình pentosephosphate, trong quang hợp…). SỰ ĐƯỜNG PHÂN: Đặc điểm: Quá trình đường phân (glycolysis) là sự phân rã phân tử glucose thành hai phân tử pyruvate kèm theo năng lượng được giải phóng ở dạng ATP. Không sử dụng oxi phân tử, nhưng quá trình vẫn có thể tiến hành ngay cả khi có oxi phân tử, đây là giai đoạn đầu chuẩn bị cho sự hô hấp hiếu khí. Quá trình đường phân là cơ chế tạo năng lượng từ glucose xưa nhất. Cơ chế này được duy trì suốt quá trình tiến hóa, do đó tổng thể các quá trình đường phân ở các cơ thể khác nhau là khá giống nhau và có lẽ chỉ khác nhau theo cơ chế điều hòa và sản phẩm biến đổi cụ thể từ pyruvate. Vì vậy cần xem xét nó một cách tổng thể trước khi đi sâu vào chi tiết từng giai đoạn phản ứng. Quá trình đường phân gồm 2 phase: Phase chuẩn bị (preparatory phase): từ 1 phân tử glucose có 6C tạo ra 2 phân tử glyceraldehydes-3-phosphate 3C. Phase này có sử dụng năng lượng (2ATP). Phase hoàn trả (payoff phase): biến đổi glyceraldehydes-3-phosphate thành pyruvate kèm theo tồng hợp ATP và hoàn trả lại ATP đã sử dụng ở phase chuẩn bị. Sau đó pyruvate sẽ chuyển đổi theo 3 hướng: Ở điều kiện hiếu khí (aerob): khi có mặt oxy, pyruvate sẽ bị oxy hóa tạo gốc acetyl. Chất này sau đó tạo phân tử acetyl – Coenzyme A và bị oxy hóa hoàn toàn đến CO2 và H2O thông qua chu trình Krebs và chuỗi hô hấp trong màng ty thể, giải phóng năng lượng ở dạng ATP. Pyruvate bị khử thành acid lactic (lactate): Lactate được tạo thành trong quá trình lên mem lactic, thường xảy ra trong mô cơ hay do vi khuẩn sống ở điều kiện yếm khí gây ra. C6H12O6 lên men rượu 2 C2H5OH + 2 CO2 Glucose Ethanol Pyruvate biến đổi thành rượu ethanol và giải phóng CO2: đặc biệt phổ biến ở nấm men lên mem rượu. C6H12O6 lên men lactic 2 CH3CHOHCOOH Glucose Acid Lactic Cơ chế:   Hình 1. Các phản ứng chính của đường phân (dạng mạch thẳng) PHASE CHUẨN BỊ: 1/ Phản ứng phosphoryl hóa glucose: Phản ứng tạo glucose-6- phosphate từ glucose là phản ứng một chiều, được xúc tác bởi enzyme glucokinase: Glucose + ATP Mg2+ glucose-6-phosphate + ADP Glucokinase O O H O H O H O H H H H H CH2 HO H Glucose Mg2+ hexokinase ATP ADP O O H O H O H O H H H H H CH2 O P H Glucose - 6 - phosphate 2/ Biến đổi glucose- 6- phosphate thành fructose- 6- phosphate: Dưới tác dụng của enzym đồng phân hóa (izomerase), glucose – 6 – phosphate dễ dàng chuyển hóa thành fructose-6-phosphate. Đây là phản ứng thuận nghịch nên sự thay đổi năng lượng tự do nhỏ: O O H O H O H O H H H H H CH2 O P H Glucose - 6 - phosphate glucose phosphate izomerase O HO O H O H O H CH2 O P H H H2C OH Fructose - 6 - phosphate 3/ Phản ứng phosphoryl hóa fructose-6-phosphate thành fructose-1,6-bisphosphate: Là phản ứng một chiều ở điềi kiện sinh lý tế bào được enzyme phosphofructo- kinase (PFK) xúc tác. Fructose-6-phosphate tiếp tục bị phosphoryl hóa ở C1 tạo dẫn xuất Fructose-6-bisphosphate: O HO O H O H O H CH2 O P H H H2C OH Fructose - 6 - phosphate Mg2+ phosphofructokinase ATP ADP O HO O H O H O H CH2 O P H H H2C O P Fructose - 1,6 - bisphosphate Ở một số vi khuẩn và đa số thực vật có mặt enzyme phosphofructokinase sử dụng pyrophosphate (PPi) chứ không phải là ATP làm chất cho nhóm phosphate. PFK là enzyme điều hòa trao đổi chất quan trọng nhất trong quá trình đường phân. Đây là phản ứng cơ bản chuẩn bị cho giai đoạn phân giải monosaccharide theo kiểu hiếu khí và yếm khí. 4/ Phản ứng cắt fructose-1,6-bisphosphate thành 2 phân tử đường 3C: Phân tử Fructose – 1,6 – bisphosphate do chứa 2 gốc phosphate ở hai vị trí đối xứng nên có thể dễ dàng bị cắt đứt thành 2 phân tử phosphotriose: O HO O H O H O H CH2 O P H H H2C O P Fructose - 1,6 - bisphosphate andolase O O P H O H O O P O H Dihydroacetone phosphate + Glyceraldehyde - 3 - phosphate *4A/ Biến đổi tương hỗ lẫn nhau giữa các đường 3C: Hai chất phosphotriose hình thành ở trên dưới tác dụng của triose phosphate isomerase lại có thể chuyển từ chất nọ sang chất kia: O O P H O H O O P O H Dihydroacetone phosphate Glyceraldehyde - 3 - phosphate Sau giai đoạn cắt đôi mạch cacbon, tiếp đó là quá trình oxi hóa- khử . Khi đó Glyceraldehyde-3-phosphate tham gia vào sự chuyển hóa. Khi ở trạng thái cân bằng dihydroacetonephosphate chiếm ưu thế nhưng đồng thời với sự chuyển tiếp của Glyceraldehyde-3-phosphate, dihydroacetonephosphate lại biến thành Glyceral dehyde-3-phosphate, nên quá trình biến đổi này xảy ra hầu như hoàn toàn. Vì thế có thể coi như từ 1 phân tử fructose-1,6-diphosphate sẽ cho 2 phân tử Glyceraldehyde-3-phosphate. PHASE HOÀN TRẢ: 5/ Oxy hóa Glyceraldehyde-3-phosphate thành 1,3- bisphosphoglycerate: Đây là phản ứng tích lũy năng lượng đầu tiên trong chu trình đường phân. Trong đó nhóm aldehyde của Glyceraldehyde-3-phosphate bị mất hydro không biến thành nhóm carbocylic như bình thường, mà thành nhóm andehyde chứa phosphate (acylphosphate) có mức năng lượng tự do cao. Còn chất nhận hydro ở dạng ion hydride là NAD+ tạo ra NADH và H+. O O P H O H Glyceraldehyde - 3 - phosphate Phosphoglycerylandehyde Dehydrogenase (-SH) +NAD+ +H3PO4 –NADH2 O O P O O H P 1,3 - bisphosphoglycerate 6/ Chuyển nhóm phosphate từ 1,3 - bisphosphoglycerate cho ADP: Năng lượng trong nhóm acylphosphate được sử dụng để tổng hợp ATP từ ADP và phosphate vô cơ Pi. Năng lượng được giải phóng được tích lũy lại trong phân tử ATP . 1,3 - bisphosphoglycerate O O P O O H P phosphoglyceratekinase 2 ADP 2 ATP O O P O - O H 3 - phosphoglycerate 7/ Biến đổi 3-phosphoglycerate thành 2-phosphoglycerate: Tiếp theo xảy ra sự chuyển 3-phosphoglycerate thành 2-phosphoglycerate nhờ 3-photphogliceratmutase : O O P O - O H 3 - phosphoglycerate phosphoglyceratemutase Mg2+ 2 - phosphoglycerate O O - O H O P 8/ Dehydrate hóa 2-phosphoglycerate: 2-phosphoglycerate bị loại 1 phân tử nước nhờ tác dụng của enzyme Enolaza và chuyển thành photphoenolpyruvate . Enolase được hoạt hóa nhờ các ion Mg2+, Mn2+… Photphoenolpyruvate có mức năng lượng tự do rất cao (- 61,9 KJ/mol), mặc dù mức năng lượng tự do thay đổi của phản ứng là nhỏ 7,5 KJ/mol. 2 - phosphoglycerate O O - O H O P Enolase, Mg2+ H2O O O - C H 2 O P Phosphoenolpyruvate 9/ Tạo pyruvate: Được xúc tác bởi pyruvatekinase và là phản ứng phosphryl hóa trên cơ chất tạo ATP. Sản phẩm là pyruvate ở dạng enol O O - C H 2 O P Phosphoenolpyruvate pyruvatekinase Mg2+ ADP ATP O O - C H 2 OH Enolpyruvate Sau đó enolpyruvate nhanh chóng biến đổi sang dạng ketone của nó là pyruvate (hay là acid pyruvic) phổ biến ở pH = 7: O O - C H 2 OH Enolpyruvate O O - C H 3 O Pyruvate Lên men rượu: Trong điều kiện yếm khí dưới tác dụng của enzyme pyruvate decacboxylase và ancoldehydrogenase của nấm men acid pyruvic chuyển thành rượu ethylic: CH3COCOOH pyruvate decacboxylase Mg2+ CH3CHO + CO2 Acid pyruvic Acetaldehyde CH3CHO + NADH2 Lactatedehydrogenase CH3CH2OH + NAD+ Acetaldehyde Rượu Ethylic Glucose, fructose là những monosaccharide dễ lên men hơn cả, sau đó tới manose và galactose. Các pentose chỉ lên men nhờ 1 vài loại nâm mốc fusarium. Xảy ra phổ biến trong TĐC của SV điển hình là nấm men. Phản ứng tổng quát của quá trình lên men rượu: Glucose + 2 ADP + 2 Pi ® 2 Ethanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O hoặc: C6H12O6    -->  2 C2H5OH  +  2 CO2  +  23 Kcal Enzyme pyruvate decarboxylase có trong men rượu,bia,bánh mì và các vi sinh vật lên men rượu khác; không có mặt ở động vật có xương sống, vi sinh vật lên men lactic acid. Khí CO2 xuất hiện trong quá trình decarboxyl hóa quyết định độ bọt của các loại nước uống lên men (rượu champagne) và độ nở bánh mì. Enzyme acohol dehydrogenase có trong cơ thể sống ® gan người có quá trình oxy hoá ethanol © Ứng dụng : sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men, bánh kẹo, … © Ưu điểm của lên men vi sinh: TB sinh vật thực hiện hàng loạt những biến đổi hóa học với hiệu xuất cao và hầu như không có sản phẩm phụ. Công nghệ này được áp dụng cho công nghiệp siro fructose, kháng sinh, amino acid… Lên men lactic: Trong điều kiện yếm khí, dưới tác dụng lactatdehydrogenase (1.1.1.28) của vi khuẩn acid pyruvic tạo ra acid lactic: Phản ứng này cũng xảy ra trong mô động vật trong điều kiện yếm khí và acid lactic ở dạng L-Lactic. Xảy ra cả ở mô động vật trong điều kiện yếm khí. Chỉ khác là sản phẩm dạng L-lactate. © Ứng dụng : sản xuất bơ, phô mai là tạo acid Lactate rồi đưa về pH sữa ¦ khả năng đông tụ tạo mùi đặc trưng. Chu trình biến đổi từ glucose sang lactate và ngược lại xảy ra ở gan được gọi là chu trình Cori (Cori cycle). © Bản chất : khi vận động viên chạy nước rút , oxygen không cung cấp đủ cho TB để oxy hoá pyruvate thành CO2 và H2O để tạo ATP. Lúc này glycogen (được dự trữ trong TB mô cơ) sẽ là nguồn cung cấp ATP nhờ vào sự lên men lactic acid¦Nồng độ lactate trong máu sẽ tăng lên rất cao. Sau thời gian nghỉ,oxygen được cung cấp đầy đủ cho quá trình oxy hoá sẽ trả đủ ATP để tái tạo glucose và glycogen ở gan từ lactate để trả lại glycogen đã “mượn” trước đó. Ý nghĩa: Làm biến đổi về căn bản cấu trúc ban đầu của phân tử cơ chất (glucose) hô hấp, xúc tiến các chuyển hóa tiếp theo ở giai đoạn hiếu khí dễ dàng hơn. Sau quá trình đường phân (glucolysis) ta thu được 2 phân tử NADH, 2 phân tử ATP và 2 ion H+ CHU TRÌNH KREBS (CHU TRÌNH CITRIC ACID): Đặc điểm: Pyruvate và acertylcoenzyme A không bị oxi hoá trực tiếp bởi oxi không khí mà bị oxi hoá bởi oxi của nước hay sự khử hidro hoá. Oxi phân tử không tham gia trực tiếp vào phản ứng của chu trình Kerbs, nên hidro và các electron được các chất chuyển đặc biệt (NAD, NADP, FAD) tiếp nhận rồi tuần tự chuyển cho nhau, cuối cùng chuyển cho oxi. Khi khử hidro của đa số cơ chất, dòng electron chính được chuyển cho NAD. Sản phẩm Cuối: CO2 (do sự khử cacboxyl oxi hóa các ketoacid của chu trình) và H2O (do sự oxi hóa các chất khử NAD.H2, NADP.H2 và FAD.H2 bởi oxi phân tử, kèm theo giải phóng năng lượng. Cơ chế: Giai đoạn 1: Axetylcoenzyme A ngưng tụ với acid oxaloacetic (dạng enol) và nước tạo thành acid citric. Phản ứng này do enzyme citratsintetase xúc tác. Năng lượng để ngưng tụ do liên kết cao năng của axetylcoenzyme A cung cấp (C~S). Giai đoạn 2: Đồng phân hoá acid citric thành acid iso-citric thông qua acid cis-aconitic Phản ứng thuận nghịch. Tại pH 7.4 , 250C isocitrate chiếm 10% hỗn hợp. Trong TB hướng phản ứng là tạo isocitrate do isocitrate bị tiêu thụ ngay khi vừa tạo thành. Enzyme aconitase chứa tâm FeS làm cầu nối cơ chất với tâm hoạt động và xúc tác phản ứng ± H2O. Giai đoạn 3 : Oxi hoá acid isocitric thành acid a-ketoglutaric, giải phóngCO2, enzyme isoxitratdehydrogenase làm xúc tác Giai đoạn 4: Ôxi hóa acid a-ketoglutaric thành succinyl-CoA,giải phóngCO2 Giai đoạn 5: Biến đổi Succinyl-CoA thành acid Succinic. Đây là giai đoạn tích lũy năng lượng, đó là năng lượng của liên kết cao năng trong sucinyl- CoA được chuyển sang Guanozintriphosphate (GTP) khi Coenzim A giải phóng khỏi sucinyl CoA Phản ứng có sự tham gia của Guanozindiphosphate (GDP) và axit vô cơ H3PO4 Giai đoạn 6: Acid Succinic bị ôxihóa thành acid Fumaric dưới tác dụng của enzyme suxinatdehydrogenaza Enzyme chứa flavoprotein và tâm Fe-S; nằm trên màng trong ty thể ở TB eukaryose,và màng TB chất ở prokaryote. Giai đoạn 7: Hydrate hóa axit fumaric thành axit malic Enzyme xúc tác có tính đặc hiệu xúc tác lập thể cao,chỉ xúc tác phản ứng hydrate hóa liên kết đôi dạng trans của fumarate .Theo hướng ngược lại thì enzyme này chỉ xúc tác phản ứng biến đổi L-malate thành fumarate mà không xúc tác D-malate. Giai đoạn 8: Khử hiđro của axit malic tạo thành axit oxaloaxetic do enzyme malate dehydrogenase tiến hành Cân bằng lệch về acid malic nhưng acid oxaloaxetic tạo ra lập tức đi vào chu trình citric acid nên chiều phản ứng hướng về tạo axit oxaloaxetic Như vậy sau một vòng tròn vẹn của chu trình Krebs , phân tử acid oxaloaxetic được tái tạo lại. Chu trình được tái lặp. Ý nghĩa: Là phương thức phân huỷ oxi hoá các hợp chất dinh dưỡng trong tế bào ĐV, TV, VSV và đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất nội tế bào. Là mắc xích liên hợp, điểm giao lưu của nhiều đường hướng phân giải và tổng hợp các cấu tử khác nhau của tế bào. Kết quả là trong mỗi một vòng của chu trình Krebs , khi oxy hóa hoàn toàn gốc axetyl tạo ra 2 phân tử CO2, 1 NADPH2, 2 NADH2 và 1 FAD.H2 Acetyl-CoA + 2H2O + 3NAD+ + Pi + GDP + FAD ð 2CO2 + 3NADH + GTP + CoA-SH + FADH2 + 2H+ Bảng tổng kết chu trình Krebs Reaction Enzyme DG0' (kJ/mol) Acetyl-CoA + Oxaloacetate + H2O ð Citrate + CoA-SH + H+ Citrate Synthase -32.2 Citrateĩ cis-Aconitate + H2O Aconitase +6.3 cis-Aconitase + H2O ĩ Isocitrate Isocitrate + NAD+ ĩ a-Ketoglutarate + CO2 + NADH Isocitrate Dehydrogenase -8.4 a-Ketoglutarate + NAD+ + CoA-SH ĩ Succinyl-CoA + CO2 + NADH a-Ketoglutarate Dehydrogenase -33.5 Succinyl-CoA + Pi + GDP ĩ Succinate + GTP + CoA-SH Succinyl-CoA Synthetase -2.9 Succinate + E-FAD ĩ Fumarate + E-FADH2 Succinate Dehydrogenase 0 Fumarate + H2O ĩ L-Malate Fumarase -3.8 L-Malate + NAD+ ĩ Oxaloacetate + NADH + H+ Malate Dehydrogenase +29.7 NET: -44.8 CHU TRÌNH PENTOSEPHOSPHATE: Đặc điểm: Là kiểu chuyển hóa glucose tới CO2 và H2O không qua quá trình đường phân và chu trình Krebs. Xảy ra ở nấm men, VK, mô ĐV_TV. Cơ chế: Phản ứng bắt đầu từ giai đoạn tạo nên glucose-6-phosphate. Chất này bị oxy hóa thành 6-Phosphogluconolacton nhờ phản ứng sau : Glucose-6-phosphate + NADP à 6–Phosphogluconolacton + NADPH2 Enzyme xúc tác cho phản ứng trên là glucose-6-phosphate dehydrogenase . Sản phẩm tạo thành bị thủy phân nhờ gluconolactonase và chuyển thành axid phosphogluconic , chất này lại bị oxy hóa decarbocyl hóa tạo nên ribulose-5-phosphate nhờ enzyme phosphogluconatdehydrogenase và NADP: O O H H H H O H O H O H P O 6-phosphogluconolacton +H2O O H H H H O H O H O H O H P O O H acid phosphogluconic NADP NADPH2 O H H O O H O H O H P Ribuloza-5-phosphat + CO2 Tiếp theo đó là quá trình đồng phân hóa các phân tử ribulose-5-phosphate thành ribose-5-phosphate và xilulose-5-phosphate dưới tác dụng của các enzyme phosphoribo izomerase và ribulose-5-photphatepimerase tương ứng : Sau đó dưới tác dụng của các enzyme transetolase và transaldolase, các xetose (xilulose -5- phosphate) và aldose sẽ tương tác với nhau : Gliceraldehyde-3-phosphate dưới tác dụng của enzyme isomerase sẽ chuyển thàønh phosphodioxyaceton. Hai chất này lại tương tác với nhau để tạo thành fructose-1,6-diphosphate dưới tác dụng của enzyme aldolase. Fructose-1,6-diphosphate dưới tác dụng của enzyme phosphatase sẽ mất đđi một gốc axit phosphoric đđể tạo ra fructose-6-phosphate. Dưới tác dụng của enzyme isomerase fructose-6-phosphate lại chuyển thành glucose-6-phosphate và chu trình lại bắt đầu. Cuối cùng có thể thấy rằng từ 6 phân tử ribulose-6-phosphate sẽ thu đđược 5 phân tử glucose-6-phosphate, như vậy chỉ một phân tử glucose-6- phosphate trên 6 phân tử glucose-6- phosphate xuất phát từ đđầu chu trình bị phân giải hoàn toàn. Có thể tóm tắt theo sơ đồ chung sau : 6 Glucose-6-phosphate à 5 glucose-6-phosphate + 12NADP + 7H2O + 6CO2 + 12 NADP.H2 + H3PO4 Ý nghĩa: Qua cả hai chu trình Pentosephosphate không có phản ứng nào dẫn tới tổng hợp trực tiếp ra các phân tử ATP mà chỉ tạo ra ATP nhờ sự chuyển hóa tiếp tục của các NADPH2 qua chuỗi oxy-hóa khử. Như vậy sự oxy hóa glucose theo chu trình Pentosephosphate sẽ tạo nên toàn bộ 36 phân tử ATP. Điều đó thể hiện trong sơ đồ rút gọn sau (loại đđi ở mỗi vế 5 phân tử glucose-6-phosphate): Glucose-6-phosphate + 12NADP + 7H2O à 6CO2 + 12NADP.H2 + H3PO4 Do sử dụng một phân tử ATP đđể phosphoryl hóa glucose ở giai đoạn đầu nên số phân tử ATP tạo thành là 35. Tóm lại trong cơ thể sinh vật, sự phân giải cũng có thể thể tiến hành theo nhều kiểu khác nhau. Các kiểu này bổ sung cho nhau có thể xảy ra song song cùng nhau hoặc một vài kiểu chiếm ưu thế ở những đđiều kiện nhất đđịnh. Điều đó cũng nói lên sự phong phú của các quá trình thích nghi của sinh vật đđối với môi trường sống, vì quá trình phân giải đường cung cấp năng lượng chủ yếu cho mọi hoạt động sinh sống của cơ thể. Ý nghĩa quan trọng nữa của quá trình Pentosephosphate là nó cung cấp các Pentosephosphate cần thiết cho các quá trình tổng hợp các nucleotide đđồng thời các phân tử NADPH2 tạo thành giữ vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp axid béo, các steoride và nhiều chất khác của cơ thể. QUÁ TRÌNH QUANG HỢP: Đặc điểm: Các glucid đơn giản được tổng hợp bởi các cơ thể tự dưỡng như cây xanh và các vi khuẩn có khả năng quang hợp hoặc tổng hợp được glucid nhờ năng lượng thải ra từ sự oxy hóa các hợp chất vô cơ: 6CO2 + 6H2OC6H12O6 + 6O2 Quá trình quang hợp của cây xanh gồm 3 giai đoạn: Quá trình quang phân ly nước kèm theo giải phóng oxy phân tử, trong đó có sự tham gia của chlorophyll. 2H2O + 2NADP ánh sáng 2NADPH2 + O2 Một chuỗi các phản ứng oxy hóa – khử nhờ sự tham gia của chlorophyll và các chất vận chuyển electron khác nhau. Quá trình này được thực hiện nhờ năng lượng của ánh sáng. Hydro và ATP được dùng để khử CO2 tạo nên glucid. Giai đoạn nay không cần sự tham gia của ánh sáng (gọi là phản ứng tối). Chlorophyll trong quang hợp tham gia xúc tác cho chuỗi phản ứng oxy hóa – khử quang hóa học của quá trình. Sự khử CO2 trong quang hợp để tạo nên glucid bao gồm hàng loạt các phản ứng trung gian phức tạp, gọi là chu trình Calvin. Cơ chế: Giai đoạn 1: Sản phẩm đầu tiên được tạo thành trong quá trình này là 3-phosphoglycerate nhờ xúc tác là enzyme ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (Rubisco). Rubisco gắn hoá trị phân tử CO2 lên bộ khung ribulose-1,5-bisphosphate tạo phức trung gian không ổn định. Phức này ngay sau đó bị phân rã thành 2 phân tử 3-phosphoglycerate. Giai đoạn 2: 3-phosphoglycerate biến đổi thành glyceraldehyde-3-phosphate. Giai đoạn này ngược với giai đoạn tương ứng trong quá trình đường phân với khác biệt sau: - Quá trình tổng hợp sử dụng tác nhân khử là NADPH chứ không phải là NADH. - Mặc dù stroma của chlorophyll chứa tất cả enzyme xúc tác của quá trình đường phân nhưng đó là những enzyme đồng phân (isoenzyme) của những enzyme có mặt trong tế bào chất. Do đó, tuy cùng xúc tác các phản ứng giống nhau chúng lại được mã hoá bởi các gene khác nhau. Lúc đầu 3-phosphoglycerate được phosphoryl hoá nhờ enzyme 3-phosphogycerate kinase tạo ra 1,3-bisphosphoglycerate, sau đó chất này lại bị khử tiếp thành glyceraldehyde-3-phosphate nhờ enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Giai đoạn 3: Tái sinh ribulose-1,5-bisphosphate. Là quá trình tái sắp xếp bộ khung của triose thông qua quá trình tạo một số sản phẩm đường trung gian (4C, 5C, 6C, 7C). Trước tiên là sự hình thành fructose-6-phosphate từ glyceraldehyde-3-phosphate và sản phẩm biến đổi đồng phân của nó là dihydroxyacetone phosphate (DAP). Sau đó là một loạt các phản ứng giai đoạn: Enzyme transketolase chuyển nhóm ketol (CH2OH-CO-) từ fructose-6-phosphate sang glyceraldehyde-3-phosphate tạo đường xylulose-5-phosphate và ethryrose-4-phosph