Đang tải... (xem toàn văn)
Hợp chất tự nhiên có vai trò rất quan trọng không chỉ với bản thân thực vật và những sinh vật tổng hợp ra nó mà còn rất hữu dụng trong đời sống con ngƣời. Terpenoid là một nhóm hợp chất tự nhiên rất đa dạng và đƣợc ứng dụng nhiều trong đời sống. Vì vậy, đồ án môn học chuyên ngành “TerpenoidVai trò và ứng dụng trong đời sống con ngƣời” đƣợc thực hiện nhằm đƣa ra một số kiến thứ về terpenoid và ứng dụng của nó.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH TERPENOID – VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI SVTH: Phạm Mỹ Ngọc MSSV: 60701605 GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên TP Hồ Chí Minh, 6– 2011 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] i LỜI CẢM ƠN Sau một học kì tìm hiểu về hợp chất tự nhiên terpenoid, nhờ sự hƣớng dẫn của TS Lê Thị Thủy Tiên, em đã phần nào biết đƣợc con đƣờng sinh tổng hợp và vai trò của terpenoid trong tự nhiên. Bên cạnh đó em còn tìm hiều một số phƣơng pháp thu nhận và ứng dụng terpenoid trong đời sống con ngƣời. Nếu không có sự giúp đỡ tận tình của cô, giúp em sữa chữa những lỗi nhỏ nhất thì em không thể làm tốt đƣợc. Xin chân thành cảm ơn TS Lê Thị Thủy Tiên đã hỗ trợ, giúp em hoàn thành đồ án môn học chuyên ngành “Terpenoid-Vai trò và ứng dụng trong đời sống con ngƣời”. Phạm Mỹ Ngọc [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC ẢNH viii LỜI NÓI ĐẦU 1 1. Tổng quan về terpenoid 2 1.1. Hợp chất tự nhiên và phân loại 2 1.2. Terpenoid 2 1.2.1. Phân loại 2 1.2.2. Quy tắc isoprene 3 1.2.3. Danh pháp terpenoid 5 2. Sinh tổng hợp terpenoid 6 2.1. Sinh tổng hợp từ C 5 pyrophosphate 9 2.2. Terpenoid dạng thẳng 11 2.3. Terpenoid dạng vòng 13 2.4. Monoterpenoid 13 2.5. Sesquiterpenoid 15 2.5.1. Sesquiterpenoid từ cis,trans-farnesyl pyrophosphate khi đóng vòng ở liên kết đôi 6,7 15 2.5.2. Sesquiterpenoi từ cis,trans-farnesyl pyrophosphate khi đóng vòng ở liên kết đôi 10,11 16 2.5.3. Sesquiterpeniod từ trans,trans-farnesyl pyrophosphate 17 2.6. Diterpenoid 18 2.7. Triterpenoid và steroid 20 2.8. Tetraterpenoid và carotenoid 22 2.9. Điều hòa sinh tổng hợp terpenoid 23 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] iii 2.9.1. Điều hòa theo không gian 23 2.9.2. Điều hòa theo thời gian 26 3. Vai trò của terpenoid trong tự nhiên 28 3.1. Chức năng 28 3.2. Tự vệ 28 3.3. Thông tin 30 4. Thu nhận terpenoid 33 4.1. Từ tự nhiên 33 4.1.1. Tạo vết thƣơng (tapping) 33 4.1.2. Ép (expression) 33 4.1.3. Chƣng cất (distillation) 33 4.1.4. Trích ly (solvent extraction) 35 4.2. Từ nuôi cấy tế bào 36 5. Một số ứng dụng của terpenoid trong đời sống con ngƣời 41 5.1. Tinh dầu geranium trong nƣớc hoa, mỹ phẩm, xà phòng 41 5.2. Chất tạo ngọt terpenoid 46 5.2.1. Sesquiterpenoid ngọt – hernandulcin 46 5.2.2. Diterpene glycoside – gaudichaudioside 48 5.2.3. Triterpene glycoside 49 5.3. Chất ngăn ngừa oxy hóa terpenoid 52 5.3.1. Sự hoạt hóa oxy gây bệnh ở động vật 53 5.3.2. Terpenoid làm chất chống oxy hóa trong quá trình oxy hóa peroxyde lipid 54 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ATP: Adenosin Triphosphate CoA: Coenzyme A FPP: farnesyl pyrophosphate GPP: geranyl pyrophosphate GGPP: geranylgeranyl pyrophosphate HMG-CoA reductase: 3-hydroxyl-3-methylglutaryl-coenzyme A IPP: isopentyl pyrophosphate MEP/DOXP: 2-C-Methyl-D-erythritol 4-phosphate/1-Deoxy-D-xylulose 5-phosphate NADP/NADPH: Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] v DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Phân loại terpenoid 3 Bảng 2: Sự thay đổi nồng độ tinh dầu chủ yếu và thành phần terpenoid của geranium hƣơng hoa hồng theo mùa 43 Bảng 3: Sự thay đổi hoạt tính enzyme từ P. graveolen theo mùa 44 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Kiểu kết hợp đầu-đuôi của 2 tiểu đơn vị isoprene 4 Hình 1.2: Một số terpenoid và cách sắp xếp các tiểu đơn vị isoprene tạo sƣờn carbon tƣơng ứng 4 Hình 1.3: Carvone và sƣờn p-menthane 5 Hình 1.4: Các đồng phân của pinene 6 Hình 1.5: Các đồng phân của ionone và patchoulene 6 Hình 2.1: Sinh tổng hợp sƣờn terpenoid: 2 con đƣờng mevalonate và MEP/DOXP 8 Hình 2.2: Quá trình tạo acetyl coenzyme A 9 Hình 2.3: Quá trình tạo prenyl pyrophosphate 10 Hình 2.4: Con đƣờng acid mevalonic và sự sinh tổng hợp sƣờn carbon terpenoid 11 Hình 2.5. Sự tạo thành các tiền chất của terpenoid 12 Hình 2.6: Những nhóm monoterpenoid phổ biến nhất đƣợc hình thành từ geranyl pyrophosphate 14 Hình 2.7: Sesquiterpenoid từ cis,trans-farnesyl pyrophosphate khi đóng vòng ở liên kết đôi 6,7 16 Hình 2.8: Sesquiterpenoid từ cis,trans-farnesyl pyrophosphate khi đóng vòng ở liên kết đôi 10,11 17 Hình 2.9: Sesquiterpenoid từ trans,trans-farnesyl pyrophosphate 18 Hình 2.10: Sự hình thành sƣờn labdane và cembrane của terpenoid 19 Hình 2.11: Sự hình thành sƣờn squalene 21 Hình 2.12: Sự hình thành các sterol từ sƣờn squalene 21 Hình 2.13: Sự hình thành sƣờn caroteinoid 22 Hình 3.1. Các terpenoid có vai trò chức năng 28 Hình 3.2. Các dẫn xuất của eudesmane có vai trò kháng khuẩn và kháng nấm 29 Hình 3.3. Chất truyền thông tin hormone terpenoid 30 Hình 3.4. Chất truyền thông tin pheromone terpenoid 31 Hình 3.5. Chất truyền thông tin allelochemical 32 Hình 3.6. Chất truyền tín hiệu nepetalactone 32 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] vii Hình 4.1. Giản đồ miêu tả erlen chƣng cất Florentine 34 Hình 4.2. Thu nhận tinh dầu bằng chƣng cất 34 Hình 4.3. Thu nhận tinh dầu bằng trích ly 35 Hình 5.2: Cấu tạo geraniol, citronellol và nerol 42 Hình 5.4: Cấu tạo hernandulcin 47 Hình 5.7: Gaudichaudioside A (8), B (9), C (10), D (11) và E (12) 49 Hình 5.9: Periandrin V (13) và periandrin I (14) 50 Hình 5.11: Các abrusoside A (15), B (16), C (17), D (18) và E (19) 51 Hình 5.13: Pterocaryoside A (24) và pterocaryoside B (25) 52 Hình 5.15: Ảnh hƣởng của tinh dầu chanh và tinh dầu thông lá kim lên sự oxy hóa acid -linolenic 54 Hình 5.16: Ảnh hƣởng của các terpenoid khác nhau lên sự oxy hóa acid -linolenic . 55 Hình 5.17: Ảnh hƣởng của tinh dầu thông lá kim và tinh dầu chanh lên sự oxy hóa lipoprotein mật độ thấp (LDL) do đồng cảm ứng. 56 Hình 5.18: Ảnh hƣởng của các terpenoid khác nhau lên sự oxy hóa lipoprotein mật độ thấp (LDL) do đồng cảm ứng 57 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] viii DANH MỤC ẢNH Hình 4.4: Chồi phát triển từ mô sẹo Ruta graveolen 40 Hình 4.5: Mô sẹo (A) và chồi (B, C) của Mentha piperita 41 Hình 5.1: Pelargonium graveolen 42 Hình 5.3: Một số sản phẩm chứa tinh dầu geranium 42 Hình 5.5: Lippia dulci 47 Hình 5.6: Baccharis gaudichaudiana DC 48 Hình5.8 : Periandra dulci 49 Hình 5.10: Abrus precatorius (cam thảo dây) 50 Hình 5.12: Pterocarya paliurus 51 Hình 5.14: Một số sản phẩm chứa chất tạo ngọt 52 Hình 5.19: Thuốc tăng tuần hoàn não Ginkgo Biloba chứa terpene làm việc nhƣ chất chống oxy hóa 57 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] [Type text] 1 LỜI NÓI ĐẦU Hợp chất tự nhiên có vai trò rất quan trọng không chỉ với bản thân thực vật và những sinh vật tổng hợp ra nó mà còn rất hữu dụng trong đời sống con ngƣời. Terpenoid là một nhóm hợp chất tự nhiên rất đa dạng và đƣợc ứng dụng nhiều trong đời sống. Vì vậy, đồ án môn học chuyên ngành “Terpenoid-Vai trò và ứng dụng trong đời sống con ngƣời” đƣợc thực hiện nhằm đƣa ra một số kiến thứ về terpenoid và ứng dụng của nó. Đồ án môn học chuyên ngành này gồm 5 phần: 1. Tổng quan về terpenoid 2. Sinh tổng hợp terpenoid 3. Vai trò của terpenoid trong tự nhiên 4. Thu nhận terpenoid 5. Một số ứng dụng của terpenoid trong đời sống con ngƣời Do có nhiều hạn chế nên đồ án này vẫn còn nhiều thiếu sót, mong quý thầy cô và các bạn góp ý để đồ án đƣợc hoàn chỉnh hơn. [...]... đƣợc gọi là cofactor, để tham gia vào phản ứng Ví dụ, trong phản ứng oxy hóa hoặc phản ứng khử, coenzyme có thể cung cấp năng lƣợng oxy hóa hoặc khử để điều khiển phản ứng Coenzyme sau đó đƣợc phục hồi bằng cách oxy hóa lần nữa hoặc khử lần nữa, trong chu kì sau đó hoặc thậm chí bởi 1 hệ thống enzyme khác Có 3 coenzyme có vai trò đặc biệt trong sinh tổng hợp terpenoid: Adenosin Triphosphate (ATP), Nicotinamide... tên thông dụng hoặc tên bán hệ thống xuất phát từ nhóm cấu trúc terpenoid mà chất nghi ngờ thuộc về Tên thông dụng thƣờng liên quan đến nguồn gốc tự nhiên mà terpenoid đƣợc tìm thấy Hình 1.3: Carvone và sườn p-menthane Ví dụ về hệ thống cùng tồn tại, tên bán hệ thống và tên thông dụng, chúng ta có thể xem xét monoterpenoid, carvone Carvone tìm thấy các dạng đối xứng trong tự nhiên, dạng laevo trong cây... đơn vị isoprene Số nguyên tử carbon Hemiterpenoid 1 5 Monoterpenoid 2 10 Sesquiterpenoid 3 15 Diterpenoid 4 20 Sesterterpenoid 5 25 Triterpenoid 6 30 Tetraterpenoid 8 40 Polyisoprenoid >8 >40 Steroid triterpenoid tạo Diels hydrocarbon khi chƣng cất từ bụi kẽm carotenoid 8 40 1.2.2 Quy tắc isoprene Quy tắc isoprene, đƣợc đƣa ra bởi Wallach năm 1887, xác định terpenoid nhƣ là chất hóa học chứa 1 sƣờn... CARBON TERPENOID Đƣờng phân Con đƣờng MEP/DOXP Con đƣờng Mevalonate Sinh tổng hợp zeatin Sinh tổng hợp monoterpenoid Sinh tổng hợp diterpenoid Sinh tổng hợp carotenoid Sinh tổng hợp N-glycan Sinh tổng hợp sesquiterpenoi d Sinh tổng hợp carotenoid Sinh tổng hợp steroid Chuyển hóa porphyrin và chlorophyll Sinh tổng hợp ubiquinone và các terpenoid –quinone khác Hình 2.1: Sinh tổng hợp sườn terpenoid: 2 con. .. tiền chất của terpenoid [Type text] 12 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] 2.3 Terpenoid dạng vòng Trong quá trình sinh tổng hợp, khả năng phản ứng hóa học cơ bản đƣợc nâng cao và đƣợc điều khiển bởi enzyme xúc tác các phản ứng khác nhau Khi đặc tính hóa học độc lập biểu hiện các phản ứng tiềm năng, các enzyme xúc tác liên quan đến sinh tổng hợp sẽ hƣớng dẫn con đƣờng phản ứng đặc trƣng... sƣờn cembrane chứa vòng 14 Con đƣờng sinh tổng hợp này đƣợc bắt đầu bằng sự thủy phân liên kết carbon-oxygen, là liên kết nối đơn vị terpenoid với nhóm [Type text] 18 [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị Thủy Tiên] pyrophosphate Do đó, tƣơng tự với phản ứng tạo vòng ở monoterpenoid và sesquiterpenoid trong đó cation ban đầu đƣợc tạo thành ở đuôi của phân tử Trong dòng diterpenoid, có 2 phƣơng pháp... hợp sesquiterpenoid và triterpenoid; Các lạp thể sinh tổng hợp monoterpenoid, diterpenoid và tetraterpenoid (cũng nhƣ thành phần prenyl của chlorophyll, plastoquinone, và tocopherol) Ti thể (hoặc bộ máy Golgi) sinh tổng hợp ubiquinone Điều khiển sinh tổng hợp những nhóm terpenoid này có thể kết hợp cách ly vật lý các enzyme của con đƣờng đặc biệt và tốc độ sản xuất tiền chất cơ bản (IPP) bên trong mỗi... của tất cả sesquiterpenoid 1 lần nữa, cả sự thủy phân lẫn sự thêm isopentenyl pyrophosphate vào đơn vị có thể xảy ra Đầu tiên sẽ tạo sesquiterpenoid và thứ hai, geranyl geranyl pyrophosphate (2.14), tiền chất của diterpenoid Sự thêm các đơn vị 5 carbon có thể tiếp tục theo cùng cách để tạo các terpenoid cao hơn, cuối cùng là polyisoprenoid hemiterpenoid monoterpenoi d sesquiterpenoid diterpenoid Vân vân... lọc hơn Chiều hƣớng phản ứng trong sinh tổng hợp terpenoid đƣợc điều khiển mạnh mẽ bởi enzyme của thực vật hoặc động vật Đặc biệt là trƣờng hợp các phản ứng mà chất trung gian pyrophosphate trải qua sự thủy phân enzyme để tạo thành anion pyrophosphate và carbocation [13] Thông thƣờng, có rất nhiều con đƣờng phản ứng mà carbocation có thể tham gia, nhƣng enzyme hƣớng nó đến con đƣờng đặc trƣng Vì thế,... phân chia đa dạng của họ terpenoid dựa trên sự phân loại này Nó cũng cho thấy 2 nhóm phụ đặc trƣng của terpenoid, đó là carotenoid và steroid Steroid và carotenoid là các nhóm phụ của triterpenoid và tetraterpenoid Thỉnh thoảng, từ terpene đƣợc dùng để biểu thị cho bất kì terpenoid nào Tƣơng tự, “isoprenoid” thƣờng đƣợc dùng thay cho terpenoid Danh pháp Bảng 1: Phân loại terpenoid Số tiểu đơn vị . đƣợc ứng dụng nhiều trong đời sống. Vì vậy, đồ án môn học chuyên ngành “Terpenoid -Vai trò và ứng dụng trong đời sống con ngƣời” đƣợc thực hiện nhằm đƣa ra một số kiến thứ về terpenoid và ứng dụng. phần nào biết đƣợc con đƣờng sinh tổng hợp và vai trò của terpenoid trong tự nhiên. Bên cạnh đó em còn tìm hiều một số phƣơng pháp thu nhận và ứng dụng terpenoid trong đời sống con ngƣời. Nếu không. Thị Thủy Tiên đã hỗ trợ, giúp em hoàn thành đồ án môn học chuyên ngành “Terpenoid -Vai trò và ứng dụng trong đời sống con ngƣời”. Phạm Mỹ Ngọc [Đồ án môn học chuyên ngành GVHD: TS Lê Thị