Giáo trình Hóa sinh

ột liên kết đôi, nhân này mang một điện tử độc thân ở N5, điện tử này đƣợc giữ ổn định là do đặc tính cộng hƣởng cao của nhân; bƣớc thứ hai, mọt nguyên tử hydro nữa đƣợc kết hợp vào N5 và tạo nên coenzyme dạng khử. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 142 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG 5.12.3. Coenzyme quinon: Coenzyme này đƣợc gọi là coenzyme Q hay uquinon. Trên thực tế có hàng loạt coenzyme quinon đều là dẫn xuất của benzo – quinon và đều có mạch nhánh dài gồm nhiều gốc terpen. Mạch nhánh này của mỗi chất có chiều dài khác nhau, nghĩa là có số lƣợng (n) gốc terpen khác nhau. Hình 5.11: Coenzyme quinon Coenzyme Q ở loại động vật có vú thƣờng có mạch nhánh dài tới 10 gốc terpen, gọi là coenzyme Q10 (n = 10). Tất cả những chất này đều là những coenzyme oxy hóa khử. Nhờ có khả năng biến đổi thuận nghịch giữa dạng quinon và dạng quinol, các chất này tham gia vào quá trình oxy hóa khử giữa những dehydrogenase và cytocrom b trong chuỗi hô hấp tế bào của ty thể. Vitamin K và vitamin E cũng đƣợc xếp vào loại chất này. 5.12.4. Coenzyme hem: Có nhiều enzyme cần chất cộng tác là nhóm hem. Thí dụ nhƣ hệ thống cytocrom, catalase, peroxydase và một số oxydase. Vai trò chủ yếu của các enzyme này là vận chuyển điện tử nhờ khả năng biến đổi thuận nghịch của sắt (Fe) giữa trạng thái sắt II (Fe2+) và sắt III (Fe3+): Dạng khử Dạng oxy hóa GIÁO TRÌNH HÓA SINH 143 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG 5.12.5. Coenzyme A (CoASH): Cấu tạo của coenzyme này gồm có một gốc 3’, 5’ diphosphoadenosin liên kết với một phân tử 4 – phosphopantethein. Phần pantethein có nhóm thiol (- SH) hoạt động. Coenzyme này làm nhiệm vụ vần chuyển nhóm acyl (gốc acid) và tham gia vào phần lớn các phản ứng ngƣng tụ giữa các phân tử acetat hoặc acid béo khác để tạo ra những chuỗi carbon dài hơn. Hình 5.12: Cấu tạo phân tử Coenzyme A Để cho các phản ứng này có thể xảy ra, acid béo phải đƣợc gắn vào coenzyme A qua liên kết thieste giữa nhóm carboxyl của acid béo và nhóm thiol của coenzyme A. Trong dẫn chất đồng hóa trị này do tác dụng của nguyên tử lƣu huỳnh (S), các điện tử đƣợc phân bố lại và do đó các nguyên tử bên cạnh dễ dàng ion hóa và tạo cho gốc acyl một hoạt tính mới, nghĩa là gốc acyl đƣợc hoạt hóa. Sự hoạt hóa này có thể xảy ra ở nhóm carbonyl (hoạt hóa đầu) hoặc ở nhóm metyl cuối cùng của gốc acid (hoạt hóa đuôi). Ngƣời ta cũng đã chứng minh rằng phosphopantethein (thành phần hoạt động của coenzyme A) cũng là thành phần hoạt động của ACP (protein mang acyl) chất GIÁO TRÌNH HÓA SINH 144 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG này đƣợc coi nhƣ một coenzyme vận chuyển nhóm acyl. Trong quá trình tổng hợp acid béo, phosphopantethein đƣợc gắn chặt vào thành phần protein qua liên kết este giữa gốc acid phosphoric của nó với gốc serin của apoprotein. 5.12.6. S. adenosin methionin: Trong hóa sinh, metyl hóa là một phản ứng rất quan trọng và methionin là chất cụng cấp nhóm methyl quan trong nhất. Nhóm metyl trong methionin đƣợc kết hợp bằng liên kết thioeste có thế năng vận chuyển rất thấp, vì vậy quá trình vận chuyển nhóm metyl phải qua một giai đoạn hoạt hóa trung gian bằng cách gắn một phân tử adenosin (của ATP) vào methionin. Trong dạng kết hợp này, nguyên tử lƣu huỳnh (S) của methionin trở thành ion sulfonium có tác dụng hoạt hóa nhóm metyl, chuẩn bị cho phản ứng vận chuyển nhóm metyl đến chất tiếp nhận. nhận. Hình 5.13: Cấu tạo phân tử của S. adenosin methionin 5.12.7. Coenzyme lipoic (acid lipoic): Cấu tạo phân tử của acd lipoic: GIÁO TRÌNH HÓA SINH 145 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG Hình 5.14: Cấu tạo phân tử của acd lipoic: Chất này tham gia vào phản ứng khử hydro của acid pyruvic và một số ít phản ứng cùng loại. Acid lipoic đƣợc gắn chặt vào phân tử enzyme bằng liên kết amid giữa nhóm carboxyl của nó và nhóm amin tận cùng của lysin của enzyme. Phần hoạt động của coenzyme này là một liên kết disulfur (-S-S-). Liên kết này có thể mở ra hoặc kết hợp vói các phân tử của một phân tử hữu cơ, một nguyên tử lƣu huỳnh thứ hai liên kết với carbon. Trong phức hợp mutienzyme của quá trình khử carboxyl oxy hóa acid pyruvic, coenzyme này có vai trò phối hợp chặt chẽ với coenzyme thiamin pyrophosphat (TPP) nhóm aldehyl hoạt động (đƣợc tạo thành sau khi tách CO2 ra khỏi acid pyruvic) đƣợc chuyển từ TPP đến coenzyme lipoic, một nguyên tử lƣu huỳnh mang hydro và một nguyên tử lƣu huỳnh thứ hai mang nhóm acetyl. Nhƣ vậy, acid lipoic vừa là coenzyme vận chuyển nhóm, vừa là coenzyme oxy hóa khử, nó hoạt động nhƣ một cánh tay di động của phức hơp đa enzyme này. 5.12.8. Coenzyme thiamin pyrophosphat (TPP): Hình 5.14: Cấu tạo phân tử của coenzyme thiamin pyrophosphat (TPP) Thiamin pyrophosphat đóng vai trò coenzyme trong một loạt những phản ứng phân cắt liên kết carbon – carbon ở sát nhóm carbonyl, nói chung là của acid α- cetonic. Vị trí xúc tác chủ yếu của coenzyme này là carbon thứ hai của nhân thiazol. Vị trí này đƣợc khu trú ở giữa nguyên tử lƣu huỳnh (S) và nguyên tử nitơ (N) có liên kết đôi và mang điện tích dƣơng, nên rất dễ ion hóa thành carbanion ái nhân: GIÁO TRÌNH HÓA SINH 146 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG 5.12.9. Coenzyme pyridoxal phosphat: Hình 5.15. Cấu tạo phân tử và cơ chế hoạt động của coenzyme pyridoxal phosphat Cấu tạo phân tử của: Pyridoxin = vitamin B6 Pyridoxalphosphat, ký hiệu PLP Pyridoxaminphosphat, ký hiệu PMP Cơ chế vận chuyển nhóm amin của pyridoxalphosphat Coenzyme này là dẫn xuất phosphoryl hóa của vitamin B6, thành phần cấu tạo có nhân pyridin mang nhóm aldehyd ở vị trí para. Nhóm này là bộ phận trực tiếp hoạt động của coenzyme. Coenzyme tham gia vào nhiều phản ứng tác động vào cấu trúc phân tử của acid amin. Tùy theo từng điều kiện cụ thể, coenzyme này tham gia vào các phản ứng vận chuyển nhóm amin, phản ứng khử carboxyl hay phản ứng cắt gốc R của acid amin. 5.12.10. Coenzyme biotin: GIÁO TRÌNH HÓA SINH 147 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG Hình 5.16: Coenzyme Biotin Thành phần cấu tọa của coenzyme này gồm một nhân dị hình tetrahydrothiophen gắn liền với một gốc ureido và một mạch bên là acid valeric. Biotin thƣờng đƣợc kết hợp vào apoenzyme bằng liên kết giữa nhóm carboxyl của nó và nhóm –NH2 của lysine của apoenzyme. Mạch bên của coenzyme cùng với lysine của apoenzyme tạo nên một mạch thẳng dài 14Ao, di động rất dễ dàng trong quá trình xúc tác. Biotin là coenzyme tham gia vào các phản ứng vận chuyển nhóm carboxyl. Quá trình này gồm hai bƣớc: bƣớc thứ nhất nhóm CO2 đƣợc gắn vào N1 của biotin tạo nên carboxybiotin; bƣớc thứ hai biotin chuyển nhóm carvoxyl đến một cơ chất khác và cơ chất này đƣợc carboxyl hóa. Các enzyme cộng tác với biotin có thể chia làm ba nhóm: carboxylase, decarboxylase , transcarboxylase. 5.13. ĐIỀU HÕA ENZYME Sự điều hòa enzyme trong cơ thể đƣợc điều hòa bởi nhiều yếu tố. Sự điều hòa tốc độ xúc tác bằng sự thay đổi pH trong tế bào. Tốc độ enzyme còn đƣợc điều tiết bởi nồng độ cơ chất và ion kim loại trong tế bào. Sự điều hòa đặc hiệu GIÁO TRÌNH HÓA SINH 148 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG chủ yếu là sự điều hòa enzyme bởi hai cách cơ bản: thứ nhất, enzyme dị lập thể, hoạt tính của chúng đƣợc điều chỉnh thông qua sự kết hợp với một chất chuyển hóa trên một trung tâm khác trung tâm hoạt động gọi là trung tâm dị lập thể (allosteric), có khả năng điều chỉnh âm hay dƣơng; thứ hai enzyme điều chỉnh đồng hóa trị. Sự biến đổi hai dạng hoạt động và không hoạt động của hai loại enzyme này là do tác động của một enzyme khác. Enzyme này tồn tại hai dạng phosphorylase a có hoạt tính cao và phosphorylase b dạng ké hoạt động. Loại a là protein oligome với 4 đơn vị cấu tạo, mỗi đơn vị có một gốc serin đƣợc phosphoryl hóa ở nhóm hydroxyl, gốc phosphat cần thiết cho hoạt động xúc tác tối đa của enzyme và chịu ảnh hƣởng thủy phân chủa phosphorylase photphatase. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Hãy nêu định nghĩa enzyme và mô tả cấu tạo hóa học của enzyme? 2. Hãy trình bày tính đặc hiệu của enzyme trong các phản ứng hóa sinh? 3. Hãy nêu cơ chế hoạt động chung của enzyme? Các mối liên kết tạo phức hợp enzyme-cơ chất? 4. Trình bày ảnh hưởng của cơ chất tới tốc độ phản ứng enzyme? Hãy viết phương trình Michaelis-Menten và nêu ý nghĩa. 5. Hãy cho biết ảnh hưởng của các chất kìm hãm tới tốc độ phản ứng enzyme? 6. Hãy nêu và phân tích các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng enzyme? 7. Hãy cho biết cách gọi tên và phân loại enzyme? 8. Cơ chế của các phương pháp xác định hoạt tính của enzyme? 9. Đơn vị đo hoạt độ enzyme là gi? 10. Enzyme không tan: tính chất và ứng dụng trong công nghiệp. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 149 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG CHƢƠNG VI –VITAMIN Vitamin là một nhóm chất hữu cơ, phần lớn có khối lƣợng phân tử tƣơng đối nhỏ. Bản chất hóa học, lý học của các vitamin rất khác nhau. Nhóm chất hữu cơ này có một điểm chung là đặc biệt cần thiết cho hoạt động sinh sống bình thƣờng của các cơ thể sinh vật dị dƣỡng. Ngƣời ta chia vitamin thành hai nhóm: Nhóm 1 là các vitamin hòa tan trong chất béo; nhóm hai là các vitamin hòa tan trong nƣớc. Nhiều loại vitamin thuộc nhóm hoà tan trong nƣớc là thành phần của các coenzyme (chủ yếu là các enzyme oxy hóa khử). Đa số các vitamin thuộc nhóm hòa tan trong chất béo tham gia vào các quá trình tạo hình của sinh vật. 6.1. VITAMIN TAN TRONG CHẤT BÉO 6.1.1. Vitamin A và Caroten 6.1.1.1. Cấu tạo Năm 1909, Step cho chuột ăn thực phẩm đã rút hết chất béo (bằng hỗn hợp este và rƣợu) thì nhận thấy chuột bị sụt cân nhanh chóng và chết, chứng tỏ vai trò quan trọng của chất béo trong thực phẩm. Hình 6.1: Cấu tạo vitamin A và Caroten Hiện nay ngƣời ta đã biết hai dạng vitamin quan trọng của nhóm vitamin A là vitamin A1 và A2 (hình 6.1). 6.1.1.2. Vai trò và tính chất - Cơ thể bị thiếu vitamin A sẽ bị ngừng lớn, bị suy giảm tính đề kháng và dễ bị khô mắt. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 150 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG - Tham gia vào các quá trình trao đổi protein, lipit, gluxit và muối khoáng. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi thiếu vitamin A sẽ giảm tích lũy protein trong gan, ngừng tổng hợp albumin ở huyết thanh. - Vitamin A dễ tham gia vào quá trình oxy hóa khử vì chúng chứa nhiều liên kết đôi. - Tham gia vào các quá trình trao đổi protein, lipit, gluxit và muối khoáng. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi thiếu vitamin A sẽ giảm tích lũy protein trong gan, ngừng tổng hợp albumin ở huyết thanh. - Vitamin A đóng vai trò quan trọng trong quá trình cảm quang của mắt. Khi thiếu vitamin A, lƣợng glycogen ở gan sẽ suy giảm, tăng tích lũy axit piruvic ở não, cơ vòng của gan cũng nhƣ sẽ dẫn tới hiện tƣợng tăng tạo sỏi thận. Sơ đồ mô tả nhƣ sau (hình 6.2): Hình 6.2: Quá trình tổng hợp Redopsin Dạng ADNehyt của vitamin A kết hợp với opsin (protein), tạo nên sắc tố thị giác gọi là rodopsin, chất này bảo đảm tính nhạy cảm của mắt đối với ánh sáng. Dƣới tác dụng của ánh sáng, rodopsin sẽ bị phân giải thành opsin và ADNehyt của vitamin A là retinal (trans), ngƣợc lại, trong bóng tối lại xảy ra quá trình tổng hợp rodopsin (để tổng hợp đƣợc rodopsin, retinal phải tồn tại ở dạng cis). - Vitamin A bị phân hủy khi có oxy của không khí, tuy nhiên, nó khá bền đối với axit, kiềm và cả khi bị đun nóng nhẹ. Khoảng năm 1920, Osborn, Mendel và một số tác giả khác đã phát hiện thấy ở thực vật cũng có hợp chất tƣơng tự vitamin A, đó là caroten. Sau đó, Eiler GIÁO TRÌNH HÓA SINH 151 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG (1929) và Mur (1930) đã xác định đƣợc các caroten đó là tiền vitamin A (provitamin A). - Ngƣời ta đã xác định rằng, các mô thực vật xanh giàu chlorophyl thì hàm lƣợng caroten cũng cao. Các sản phẩm giàu caroten là ớt, cà rốt, bí đỏ, gấc, hành lá. Khi đƣợc đƣa vào cơ thể động vật, caroten chuyển thành vitamin A nhờ các hệ enzyme đặc trƣng. 6.1.1.3. Nhu cầu về vitamin A - Luợng vitamin A ở thực phẩm tính theo đơn vị quốc tế (đ.v), mỗi đơn vị tƣơng đƣơng với 0,6  (gamma) caroten hoặc 0,3  vitamin A. - Nhu cầu về vitamin A vào khoảng 6 cho 1kg thể trọng. Thông thƣờng, ngƣời ta dùng tới 2.500 đ.v. 6.1.1.4. Nguồn vitamin A - Chủ yếu có ở gan cá, mỡ bò, trứng, cà rốt, hành lá, bí đỏ, gấc, cà chua, ... - Trong một lòng đỏ trứng gà có khoảng 57 vitamin A, vì vậy, chỉ cần 35 quả trứng là đảm bảo đủ vitamin A cho mỗi ngƣời một ngày. - Để bảo quản vitamin A, ngƣời ta thêm các chất chống oxy hóa nhƣ vitamin E, C. - Thịt bò béo có 200đ.v/100g thịt, còn thịt bò gầy có khoảng 70 đ.v/100g thịt. Trong gan bò có 1,21,5mg vitamin A/100g thịt. 6.1.2. Vitamin D (cancipherol) 6.1.2.1. Cấu tạo Vitamin D cũng bao gồm một số dạng cấu trúc gần nhau D2, D3, D4, D5, D6, ... Tuy nhiên, chỉ có hai dạng đầu (D2 và D3) là phổ biến và có ý nghĩa hơn cả: Hình 6.3: Cấu tạo vitamin D GIÁO TRÌNH HÓA SINH 152 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG D2 và D3 là những dẫn xuất của esgosterol và colesterol. Dƣới tác dụng của tia tử ngoại, colesterol và esgosterol có thể chuyển thành vitamin D2 và D3. 6.1.2.2. Tính chất Vitamin D là những tinh thể không màu, không tan trong nƣớc, tan trong chất béo và các dung môi hữu cơ, dễ bị phân hủy dƣới tác dụng của các chất oxy hóa và axit vô cơ, sự phân hủy xảy ra ở các nối đôi ở vòng . Khi chế biến, vitamin D có thể chịu đƣợc nhiệt độ (thông thƣờng, đun sôi 20 phút vẫn giữ đƣợc). 6.1.2.3. Chức năng Vitamin D tham gia vào quá trình điều hòa, trao đổi phospho ở huyết thanh, chuyển phospho ở dạng hóa chất hữu cơ thành vô cơ. Thiếu vitamin D ở trẻ em sẽ dẫn tới triệu chứng suy nhƣợc, chậm mọc răng, xƣơng trở nên mềm và cong (bệnh còi xƣơng). 6.1.2.4. Nguồn vitamin D + Trong mỡ cá, gan, lòng đỏ trứng, sữa động vật (mùa hè giàu hơn mùa đông). + Đặc biệt, nấm men bia khô sau khi chiếu tia tử ngoại chứa một lƣợng vitamin D rất cao. + Một đơn vị quốc tế của vitamin D tƣơng đƣơng với 0,025  vitamin D2 (tƣơng đƣơng 0,025 vitamin D3). 6.1.3. Vitamin K (philoquinon) Năm 1929, Dam đƣa ra nhận xét rằng, đã thấy xuất hiện hiện tƣợng chảy máu ở ống tiêu hóa và ở cơ của một số gà con đƣợc nuôi bằng thức ăn tổng hợp đặc biệt. Đến năm 1934, ông đã chứng minh đƣợc rằng, yếu tố chống bệnh chảy máu đó là chất hòa tan trong chất béo và dung môi của chất béo và ông đặt tên là vitamin K. Đến năm 1937, ngƣời ta mới tìm đƣợc cấu tạo của vitamin K và hiện nay, ngƣời ta đã biết cấu tạo của các vitamin K1, K2 và K3. 6.1.3.1. Cấu tạo GIÁO TRÌNH HÓA SINH 153 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG Vitamin K1- (C31H46O2): dầu, vàng nhạt, kết tinh ở nhiệt độ -20°C. Hình 6.4: Vitamin K1 Vitamin K2 - (C41H56O2): dạng tinh thể màu vàng Hình 6.5: Vitamin K2 Vitamin K3 - dạng tinh thể màu vàng Hình 6.6: Vitamin K3 6.1.3.2. Tính chất + Các vitamin K không tan trong nƣớc, tan trong chất béo và các dung môi của chất béo. + Vitamin K bị phân hủy nhanh dƣới tác dụng của tia tử ngoại, vì khi đó, cấu trúc quinon của nó bị biến động. + Bị phân hủy khi đun nóng trong môi trƣờng kiềm, bền khi đun nóng trong nƣớc. + Các vitamin K đều có tính chất oxy khử, chúng bị khử thành các dẫn xuất hydroquinon. + Hoạt tính của K2 thấp hơn K1 khoảng 60%. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 154 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG 6.1.3.3. Chức năng + Ảnh hƣởng đến sự co giãn của cơ (miogin), làm tăng khả năng co bóp của dạ dày và ruột. + Tham gia vào quá trình đông máu, làm tăng tốc độ đông máu. + Ngƣời ta cho rằng, có lẽ vitamin K tham gia vào thành phần của coenzyme xúc tác quá trình tạo nên protrombin, là một protein có vai trò quan trọng trong quá trình đông máu (ở đây, sự chuyển từ fibrinogen thành fibrin đã làm cho máu đông): - protrombin + protrombokiaza  trombokiaza - trombokiaza + canxin + protrombin  trombin. - trombin + fibrinogen  fibrin 6.1.3.4. Nguồn vitamin K + Có nhiều trong các sản phẩm có nguồn gốc thực vật nhƣ phần xanh trong cà chua, đậu tƣơng, cà rốt hoặc trong gan, thận và thịt của động vật (thịt đỏ giàu vitamin K hơn thịt trắng). + Trong ruột ngƣời có các vi khuẩn có khả năng tổng hợp vitamin K và trong thực tế, sự thiếu vitamin K là do khả năng hấp thụ hoặc sự tổng hợp của các vi khuẩn bị ức chế. Vitamin K thƣờng đƣợc tổng hợp bằng con đƣờng vi sinh vật nhƣ khi cấy bact. Coli lên môi trƣờng thạch có chứa lactat ammon, ta sẽ nhận đƣợc vitamin K. 6.1.4. Vitamin E (Tocopherol) Đƣợc Evans và Bishop tìm ra năm 1922-1923. Đến năm 1936, ngƣời ta đã tách ra đƣợc từ dầu mầm lúa mì và dầu bông với ba loại dẫn xuất là α-, - và - tocopherol. 6.1.4.1. Cấu tạo -tocopherol, đƣợc tổng hợp năm 1938, có cấu tạo nhƣ sau: GIÁO TRÌNH HÓA SINH 155 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG Hình 6.7: Cấu tạo vitamin E Nhƣ -tocopherol khác α-tocopherol ở carbon thứ 7 không chứa nhóm -CH3 thì -tocopherol không chứa nhóm -CH3 ở carbon thứ 5. 6.1.4.2. Tính chất + Là chất lỏng, hòa tan tốt trong dầu thực vật, trong rƣợu và trong este. + -tocopherol thiên nhiên có thể kết tinh chậm trong rƣợu metylic ở nhiệt độ 35°C + Tocopherol bền với nhiệt (170°C), bị phá hủy nhanh chóng dƣới tác dụng của tia tử ngoại. + Bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa nhƣ FeCl3 , axit nitric. 6.1.4.3. Chức năng + Vitamin E tham gia vào sự trao đổi lipit, qua đó, ảnh hƣởng đến khả năng sinh sản cũng nhƣ quá trình sinh sản của động vật. Thiếu vitamin E, quá trình tạo phôi sẽ bị ngăn trở, đồng thời, làm thái hóa các cơ quan sinh sản, teo cơ, thoái hóa tủy sống. + Có tác dụng ngăn cản các axit béo chƣa no khỏi bị oxy hóa. + Vitamin E còn tham gia trong hệ vận chuyển điện tử của các phản ứng oxy hóa khử liên quan đến quá trình tích lũy năng lƣợng. + Vitamin E tham gia vào các quá trình trao đổi các axit amin chứa lƣu huỳnh, lipoit, đồng thời vitamin E cũng có vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động của bộ máy di truyền của động vật. + Do tính chất oxy hóa mạnh của mình, vitamin E có chức năng bảo vệ lipit tránh hiện tƣợng ôi hóa. 6.1.4.4. Nguồn vitamin E + Từ thực vật, vitamin E có trong rau xà lách, rau cải, trong mầm lúa, ngô, GIÁO TRÌNH HÓA SINH 156 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG trong dầu lạc, dầu hƣớng dƣơng; ở động vật, có trong mỡ cá, mỡ bò, ... + Nhu cầu về vitamin E đối với cơ thể không lớn lắm, mặt khác, trong cơ thể luôn có một lƣợng dự trữ, đủ để đảm bảo đƣợc nhu cầu trong thời gian một vài tháng, vì vậy, trong cơ thể ít khi xảy ra hiện tƣợng thiếu vitamin E. Nhu cầu bình thƣờng cho 24 giờ là 1420mg α-tocopherol. Dịch tuỵ và mật có vai trò quan trọng đối với khả năng hấp thụ vitamin E, do đó nếu bị các bệnh về đƣờng tiêu hoá thì dễ bị ảnh hƣởng đến sự hấp thụ vitamin E trong trƣờng hợp đó có thể thiếu vitamin E, mặt khác nếu thừa vitamin E cũng không tốt cho cơ thể. + Để điều chế vitamin E, ngƣời ta tổng hợp hoặc chiết xuất chúng từ nguyên liệu thiên nhiên nhƣ mầm lúa mì, ... 6.2. CÁC VITAMIN TAN TRONG NƢỚC 6.2.1. Vitamin B1 (Tiamin) 6.2.1.1. Cấu tạo Là loại vitamin phổ biến rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt có nhiều trong nấm men, cám gạo, mầm lúa mì, ... Đa số vitamin B1 tồn tại ở dạng tự do (muối tiaminclorit), một phần ở dạng tiaminpirophosphat. Hình 6.8: Vitamin B1 6.2.1.2. Tính chất + Dạng tinh thể, hòa tan tốt trong nƣớc, chịu đƣợc quá trình gia nhiệt thông thƣờng. + Bền trong môi trƣờng axit, bị phá hủy nhanh chóng khi đun nóng trong môi trƣờng kiềm. 6.2.1.3. Chức năng + Dƣới dạng tiaminpirophosphat, B1 tham gia vào hệ enzyme oxy hóa, decarboxyl, các xetoaxit nhƣ axit piruvic hoặc a-xetoglutaric, ... Sự thiếu hụt B1 GIÁO TRÌNH HÓA SINH 157 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG dẫn đến tích lũy các xetoaxit, làm rối loạn quá trình trao đoi chất, dẫn đến các bệnh nhƣ giảm sút tiết dịch vị, bệnh tê phù, ... + Ngoài ra, vitamin B1 còn cùng với axit pantotenic tham gia tạo axetylcolin là chất giữ vai trò quan trọng trong việc truyền dẫn xung động thần kinh. + Khi oxy hóa, vitamin B1 sẽ chuyển thành một hợp chất phát huỳnh quang là thiocrom. Tính chất này đƣợc ứng dụng để định lƣợng vitamin B1. + Nấm men chứa nhiều vitamin B1 nên đƣợc sử dụng để chữa bệnh thiếu vitamin B1. + Nhu cầu về vitamin B1 phụ thuộc vào các điều kiện nhƣ trạng thái sinh lý của cơ thể, chế độ ăn uống, chế độ làm việc, ... Ớ ngƣời, nhu cầu trung bình cần có 1,53mg B1 trong 24 giờ. 6.2.1.4. Nguồn Tiamin + Vitamin B1 có nhiều trong cám gạo (2,32mg B1/100g), lƣợng B1 trong gạo dễ bị phân hủy trong quá trình bảo quản. Ớ gạo đƣợc chứa trong bao không thấm nƣớc, sau 6 tháng bảo quản, lƣợng vitamin B1 có mức hao hụt không đáng kể. Trong khi đó, nếu dùng bao cói để chứa thì sau 6 tháng bảo quản, lƣợng vitamin B1 trong gạo sẽ giảm 40%. 6.2.2. Vitamin B2 (riboflavin) 6.2.2.1. Cấu tạo Hình 6.9: Vitamin B2 6.2.2.2. Tính chất Đƣợc Kohn tách ra (năm 1933) từ sữa, vitamin B2 là tinh thể màu vàng, hòa tan tốt trong nƣớc và rƣợu, không hòa tan trong dung môi của chất béo. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 158 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG 6.2.2.3. Chức năng + Là thành phần coenzyme của các enzyme dehydrogenase favin tham gia vận chuyển hydro và tồn tại ở dạng flavinadenin dinucleotit. + Thiếu B2 sẽ ảnh hƣởng đến việc tạo các coenzyme oxy hóa, khi bị ngƣng trệ cũng sẽ ảnh hƣởng đến quá trình tạo năng lƣợng. + Cần thiết cho việc phát sinh các tế bào ở biểu bì ruột, tăng tốc độ tạo máu, ảnh hƣởng đến sự phát triển của bào thai. 6.2.2.4. Nguồn vitamin B2 + Có nhiều trong sản phẩm thiên nhiên nhƣ nấm men bánh, nấm men bia, đậu, thịt, sữa, cá, ... trong rau xanh, gạo, ... Có nhiều trong thịt chín hơn trong thịt sống, nhiều trong thịt rán hơn trong thịt luộc. Nhu cầu về vitamin B2 của ngƣời là 2 - 2,5mg cho 24 giờ. + Trong ruột động vật nhai lại có nhiều loại vi sinh vật có khả năng tổng hợp vitamin B2 và cung cấp cho động vật đủ lƣợng cần thiết. + Trong quá trình bảo quản gạo, lƣợng vitamin B2 có xu hƣớng tăng lên (ngƣợc với B1). + So sánh về mặt nhạy cảm với nhiệt độ thì B2 bền hơn B1. 6.2.3. Vitamin PP (B5) Tên của vitamin PP là xuất phát từ vai trò của nó: phòng ngừa bệnh pellagra (prevent pellagra). 6.2.3.1. Cấu tạo: Hình 6.10: Vitamin B5 (PP) 6.2.3.2. Tính chất: + Tinh thể màu trắng, có vị acide. Nicotinamit thì có vị đắng. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 159 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG + Ít bị biến đổi theo thời gian bảo quản. 6.2.3.3. Chức năng: + Nếu thiếu vitamin PP thì cơ thể dễ mắc bệnh pellagra hoặc sƣng màng dạ dày, sƣng ruột, da sần sùi, ... + Coenzyme NAD, NADP. 6.2.3.4. Nguồn: Gan, thận, tim, trứng. 6.2.3.5. Nhu cầu: Từ 1525mg cho 24 giờ 6.2.4. Vitamin B6 (Piridoxal, Piridoxin, Pirodoxamin) Hình 6.11: Cấu tạo vitamin B6 Vitamin B6 đƣợc tách ra ở dạng tinh khiết vào năm 1938 từ nấm men, sau từ cám gạo. Cấu tạo của nó đƣợc xác nhận năm 1939 nhờ sự tổng hợp hóa học. 6.2.4.1. Cấu tạo Vitamin B6 tồn tại dƣới 3 dạng là piridoxin, piridoxal, piridoxamin: 6.2.4.2. Tính chất + Piridoxin là tinh thể không màu. Piridoxal là tinh thể dạng vảy trắng. Piridoxamin là tinh thể hình thoi trắng. + Cả 3 loại đều tan trong nƣớc và rƣợu, đều bền khi đun sôi với axit hoặc kiềm và không bền khi có mặt các chất oxy hóa. Ba dạng này có thể chuyển hoá lẫn nhau. + Chúng bị phân hủy nhanh nếu đem chiếu sáng ở môi trƣờng kiềm cũng nhƣ trung tính. Nếu đem chúng chiếu sáng ở trong dung dịch axit thì dạng piridoxamin sẽ bị phá hủy nhanh hơn 2 dạng kia. GIÁO TRÌNH HÓA SINH 160 NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC – TS. BÙI XUÂN ĐÔNG 6.2.4.3. Chức năng + Cả 3 dạng đều có hoạt tính nhƣ nhau, chúng tham gia vào thành phần của hàng loạt các enzyme nhƣ transaminase (amin transpherase) phản ứng chuyển amin hóa, decarboxylase (loại carbon). + Chúng tham gia vào quá trình trao đổi chất béo, chuyển hóa protein thành chất béo và tạo các axit béo chƣa no cần thiết đối với cơ thể. + Vitamin B6 đóng vai trò quan trọng đối với sự tổng hợp các coenzyme nhƣ NAD, coenzyme A, vì vậy, nên khi thiếu vitamin B6 sẽ làm rối loạn sự tạo thành các coenzyme và quá trình trao đổi chất. + Thiếu vitamin B6 sẽ bị mắc các bệnh ngoài da, bệnh thần kinh, sụt cân, rụng lông tóc, ... 6.2.4.4. Nguồn vitamin B6 + Có nhiều ở nấm men bia, lúa mì, ngô, đậu, thịt bò, thận và các sản phẩm từ cá. Trong trứng gà có nhiều B6 và bị giảm dần theo thời gian bảo quản. Vitamin B6 thƣờng đƣợc tổng hợp bằng con đƣờng hóa học. Thực vật và nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp vitamin B6. Trong ruột của động vật nhai lại có vi sinh vật có khả năng tổng hợp B6 cung cấp cho động vật chủ. + Khi bảo quản và chế biến các sản phẩm chứa nhiều B6 nhƣ sữa, trứng, thịt, ngƣời ta thấy có sự biến đổi khá rõ r