Danh pháp

Tên chung quốc tế

Glucose

Tên danh pháp theo IUPAC

(3R,4S,5S,6R)-6-(hydroxymethyl)oxane-2,3,4,5-tetrol

Mã ATC

V – Khác nhau

V06 – Chất dinh dưỡng chung

V06D – Chất dinh dưỡng khác

V06DC – Cacbohydrat

V06DC01 – Glucôzơ

B – Máu và cơ quan tạo máu

B05 – Chất thay thế máu và dung dịch truyền dịch

B05C – Dung dịch tưới

B05CX – Dung dịch tưới khác

B05CX01 – Glucozơ

Phân loại hóa chất điều trị giải phẫu (ATC) của WHO

V – Khác nhau

V04 – Chất chẩn đoán

V04C – Các chất chẩn đoán khác

V04CA – Xét nghiệm bệnh tiểu đường

V04CA02 – Glucozơ

Mã UNII

5SL0G7R0OK

Mã CAS

2280-44-6

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C6H12O6

Phân tử lượng

180,16 g/mol

Cấu trúc phân tử

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 5

Số liên kết hydro nhận: 6

Số liên kết có thể xoay: 1

Diện tích bề mặt cực tôpô: 110

Số lượng nguyên tử nặng: 12

Số lượng nguyên tử trung tâm xác định được: 4

Số lượng nguyên tử trung tâm không xác định được: 1

Liên kết cộng hóa trị: 1

Tính chất

Glucose là gì? Glucose là chất rắn màu trắng hoặc không màu, hòa tan cao trong nước và axit axetic nhưng hòa tan kém trong metanol và etanol. Chúng nóng chảy ở 146 °C (295 °F) (α) và 150 °C (302 °F) ( β ), và phân hủy bắt đầu ở 188 °C (370 °F) giải phóng nhiều sản phẩm dễ bay hơi, cuối cùng để lại cặn của cacbon. Glucose có giá trị pK là 12,16 ở 25 °C (77 °F) trong nước.

Với sáu nguyên tử carbon, nó được phân loại là hexose , một tiểu thể loại của monosacarit. d -Glucose là một trong mười sáu đồng phân lập thể aldohexose. Đồng phân d – , d -glucose, còn được gọi là dextrose , xuất hiện rộng rãi trong tự nhiên, nhưng đồng phân l -, l -glucose thì không. Glucose có thể thu được bằng cách thủy phân carbohydrate như đường sữa ( lactose ), đường mía (sucrose), maltose , cellulose , glycogen , Dextrose thường được sản xuất thương mại từ bột ngô ở Mỹ và Nhật Bản, từ tinh bột khoai tây và lúa mì ở Châu Âu và từ tinh bột sắn ở các vùng nhiệt đới. Quy trình sản xuất sử dụng quá trình thủy phân thông qua hơi nước có áp suất ở độ pH được kiểm soát trong một máy bay phản lực, sau đó là quá trình khử polyme hóa bằng enzym.

Cấu trúc và danh pháp

Glucose thường tồn tại ở dạng rắn dưới dạng monohydrat với vòng pyran khép kín (dextrose hydrat). Mặt khác, trong dung dịch nước, nó là một chuỗi mở ở một mức độ nhỏ và hiện diện chủ yếu dưới dạng α- hoặc β- pyranose , chuyển hóa lẫn nhau. Từ dung dịch nước, ba dạng đã biết có thể được kết tinh: α-glucopyranose, β-glucopyranose và β-glucopyranose hydrat. [26] Glucose là khối xây dựng của disacarit lactoza và sucrose (đường mía hoặc củ cải đường), của oligosacarit như raffinose và của polysacarit như tinh bột , amylopectin , glycogen và xenlulozơ. Nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh của glucose là 31°C (88 °F) và hằng số Gordon–Taylor (hằng số được xác định bằng thực nghiệm để dự đoán nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh đối với các phân số khối lượng khác nhau của hỗn hợp hai chất)

Dạng bào chế

Dung dịch đường truyền tĩnh mạch: glucose 30%

Nhũ tương

Bột pha dung dịch uống

Viên nén

Viên ngậm

Viên nang cứng: thuốc advanced glucose

Quá trình tổng hợp glucose

Đường glucose có ở đâu? Glucose lần đầu tiên bởi nhà hóa học người Đức Andreas Marggraf vào năm 1747 được phân lập từ nho khô. Glucose được phát hiện trong nho bởi một nhà hóa học người Đức khác – Johann Tobias Lowitz – vào năm 1792, và được phân biệt là khác với đường mía ( sucrose ). Glucose có nhiều trong các thực phẩm này. Glucose là thuật ngữ do Jean Baptiste Dumas đặt ra vào năm 1838, thuật ngữ này đã chiếm ưu thế trong tài liệu hóa học. Friedrich August Kekulé đề xuất thuật ngữ dextrose (từ tiếng Latin dexter , có nghĩa là “đúng”), bởi vì trong dung dịch nước glucose, mặt phẳng của ánh sáng phân cực tuyến tính quay sang phải. Ngược lại, tôi-fructose (một ketohexose) và l -glucose chuyển ánh sáng phân cực tuyến tính sang trái. Ký hiệu trước đó theo sự quay của mặt phẳng ánh sáng phân cực tuyến tính ( d và l -danh pháp) sau đó đã bị loại bỏ để ủng hộ ký hiệu d – và l – , đề cập đến cấu hình tuyệt đối của tâm bất đối xứng ở xa nhóm carbonyl nhất , và phù hợp với cấu hình của d – hoặc l -glyceraldehyde.

Vì glucose là một nhu cầu cơ bản của nhiều sinh vật, nên sự hiểu biết đúng đắn về thành phần hóa học và cấu trúc của nó đã góp phần rất lớn vào sự tiến bộ chung trong hóa học hữu cơ. Sự hiểu biết này xảy ra phần lớn là kết quả của các cuộc điều tra của Emil Fischer , một nhà hóa học người Đức đã nhận được giải thưởng Nobel về hóa học năm 1902 cho những phát hiện của mình. Quá trình tổng hợp glucose đã thiết lập cấu trúc của vật liệu hữu cơ và do đó hình thành nên sự xác nhận dứt khoát đầu tiên cho các lý thuyết của Jacobus Henricus van ‘t Hoff về động học hóa học và sự sắp xếp các liên kết hóa học trong các phân tử mang carbon. Trong khoảng thời gian từ 1891 đến 1894, Fischer đã áp dụng lý thuyết của Van ‘t Hoff về các nguyên tử carbon bất đối xứng thiết lập cấu hình hóa học của các chất đồng phân có thể có. Những cái tên ban đầu được gọi là các chất tự nhiên. Các đồng phân đối quang của chúng được đặt cùng tên với việc giới thiệu các danh pháp có hệ thống, có tính đến hóa học lập thể tuyệt đối

Nhờ phát hiện ra quá trình chuyển hóa glucose, Otto Meyerhof đã nhận được giải thưởng Nobel về Sinh lý học và Y học năm 1922. Hans von Euler-Chelpin đã được trao giải Nobel Hóa học cùng với Arthur Harden năm 1929 cho “nghiên cứu về quá trình lên men của glucose”. đường và phần enzyme của chúng trong quá trình này”. Năm 1947, Bernardo Houssay (vì đã khám phá ra vai trò của tuyến yên trong quá trình chuyển hóa glucose và các carbohydrate dẫn xuất) cũng như Carl và Gerty Cori (vì đã khám phá ra quá trình chuyển đổi glycogen từ glucose ) đã nhận giải Nobel về Sinh lý học và Y học.Năm 1970, Luis Leloir được trao giải Nobel Hóa học cho việc phát hiện ra các nucleotide đường có nguồn gốc từ glucose trong quá trình sinh tổng hợp carbohydrate.

Nồng độ glucose trong máu người là bao nhiêu?

Nồng độ glucose trong máu bình thường khoảng:

• Glucose máu lúc đói: 90 đến 130 mg/dl (tương đương 5 – 7,2 mmol/l)
• Dưới 180 mg/dl (tức 10 mmol/l) ở thời điểm sau ăn khoảng 1 – 2 tiếng.
• Trước khi đi ngủ: 100 – 150 mg/l đơn vị glucose máu (tức 6 – 8,3 mmol/l).

Cơ chế vận chuyển glucose vào tế bào

Glucose ăn vào ban đầu liên kết với cơ quan cảm nhận vị ngọt trên lưỡi ở người. Phức hợp protein T1R2 và T1R3 này cho phép xác định các nguồn thực phẩm chứa glucose. Glucose chủ yếu đến từ thức ăn—khoảng 300 g (11 oz) mỗi ngày được tạo ra từ quá trình chuyển hóa thức ăn, nhưng nó cũng được tổng hợp từ các chất chuyển hóa khác trong tế bào của cơ thể. Ở người, sự phân hủy các polysacarit chứa glucose xảy ra một phần trong quá trình nhai nhờ amylase , có trong nước bọt , cũng như bởi maltase , lactase và sucrase trên viền bàn chải.của ruột non. Glucose là một khối xây dựng của nhiều carbohydrate và có thể được tách ra khỏi chúng bằng cách sử dụng một số enzyme. Glucosidase , một nhóm nhỏ của glycosidase, đầu tiên xúc tác quá trình thủy phân polysacarit chứa glucose chuỗi dài, loại bỏ glucose cuối cùng. Đổi lại, disacarit chủ yếu bị phân hủy bởi glycosidase cụ thể thành glucose. Tên của các enzym phân hủy thường bắt nguồn từ poly- và disacarit cụ thể; Ngoài ra, đối với sự phân hủy của chuỗi polysacarit, có amylase (được đặt tên theo amylose, một thành phần của tinh bột), xenlulaza (được đặt tên theo cellulose), chitinase (được đặt tên theo chitin), v.v. Hơn nữa, đối với sự phân cắt của disacarit, có maltase, lactase, sucrase, trehalase, và những người khác. Ở người, khoảng 70 gen được biết là mã hóa cho glycosidase. Chúng có chức năng tiêu hóa và phân hủy glycogen, sphingolipids , mucopolysacarit và poly( ADP-ribose ). Con người không tạo ra cellulase, chitinase hoặc trehalase, nhưng vi khuẩn trong hệ vi sinh vật đường ruột thì có.

Để đi vào hoặc ra khỏi màng tế bào của tế bào và màng của các ngăn tế bào, glucose cần có các protein vận chuyển đặc biệt từ siêu họ chất hỗ trợ chính. Trong ruột non (chính xác hơn là ở hỗng tràng ), glucose được đưa vào biểu mô ruột với sự trợ giúp của các chất vận chuyển glucose trong cơ thể ngườ thông qua một cơ chế vận chuyển tích cực thứ cấp gọi là đồng vận chuyển natri-glucose qua cơ chế đồng vận chuyển natri/glucose. 1 (SGLT1). [49] Quá trình vận chuyển tiếp diễn ra ở mặt đáy của tế bào biểu mô ruột thông qua chất vận chuyển glucoseGLUT2 , cũng được hấp thu vào các tế bào gan , tế bào thận , tế bào của đảo nhỏ Langerhans , tế bào thần kinh , tế bào hình sao và tế bào tanycyte. [50] Glucose đi vào gan qua tĩnh mạch cửa và được lưu trữ ở đó dưới dạng glycogen tế bào. [51] Trong tế bào gan, nó bị phosphoryl hóa bởi glucokinase ở vị trí 6 để tạo thành glucose 6-phosphate , không thể rời khỏi tế bào. Glucose 6-phosphatase có thể chuyển đổi glucose 6-phosphate trở lại thành glucose chỉ ở gan, do đó cơ thể có thể duy trì đủ nồng độ glucose trong máu. Trong các tế bào khác, sự hấp thu diễn ra bằng cách vận chuyển thụ động qua một trong 14 protein GLUT. Ở các loại tế bào khác, quá trình phosphoryl hóa xảy ra thông qua hexokinase , nhờ đó glucose không thể khuếch tán ra khỏi tế bào được nữa.

GLUT3 được biểu hiện cao trong các tế bào thần kinh. Glucose từ máu được GLUT4 lấy từ tế bào cơ (của cơ xương và cơ tim ) và tế bào mỡ. [53] GLUT14 được thể hiện độc quyền trong tinh hoàn. Glucose dư thừa bị phân hủy và chuyển hóa thành axit béo, được lưu trữ dưới dạng chất béo trung tính. bên trongthận , glucose trong nước tiểu được hấp thụ qua SGLT1 và SGLT2 ở màng tế bào đỉnh và truyền qua GLUT2 ở màng tế bào đáy. Khoảng 90% glucose được tái hấp thu ở thận là qua SGLT2 và khoảng 3% qua SGLT1

Sinh tổng hợp

Ở thực vật và một số sinh vật nhân sơ, glucose là sản phẩm của quá trình quang hợp. Glucose cũng được hình thành do sự phân hủy các dạng glucose cao phân tử như glycogen (ở động vật và nấm ) hoặc tinh bột (ở thực vật). Sự phân cắt glycogen được gọi là sự phân giải glycogen, sự phân cắt tinh bột được gọi là sự thoái hóa tinh bột.

Con đường trao đổi chất bắt đầu với các phân tử chứa hai đến bốn nguyên tử carbon (C) và kết thúc ở phân tử glucose chứa sáu nguyên tử carbon được gọi là quá trình tạo đường và xảy ra ở tất cả các sinh vật sống. Các nguyên liệu ban đầu nhỏ hơn là kết quả của các con đường trao đổi chất khác. Ở người, quá trình tạo đường xảy ra ở gan và thận, mà còn ở các loại tế bào khác. Trong gan, khoảng 150 g (5,3 oz) glycogen được dự trữ, trong cơ xương khoảng 250 g.Tuy nhiên,glucose máu được giải phóng trong các tế bào cơ khi phân tách glycogen không thể được đưa vào tuần hoàn vì glucose bị hexokinase phosphoryl hóa và glucose-6-phosphatase không được biểu hiện để loại bỏ nhóm phốt phát. Không giống như glucose, không có protein vận chuyển cho glucose-6-phosphate. Gluconeogenesis cho phép sinh vật tích tụ glucose từ các chất chuyển hóa khác, bao gồm lactate hoặc một số axit amin, trong khi tiêu thụ năng lượng. Glucose cũng có thể được tìm thấy bên ngoài các sinh vật sống trong môi trường xung quanh. Nồng độ glucose trong khí quyển được phát hiện thông qua việc thu thập các mẫu bằng máy bay và được biết là thay đổi theo từng địa điểm. Ví dụ, nồng độ glucose bình thường trong không khí khí quyển từ nội địa Trung Quốc nằm trong khoảng từ 0,8 đến 20,1 pg/L, trong khi nồng độ glucose ở ven biển phía đông Trung Quốc nằm trong khoảng từ 10,3 đến 142 pg/L

Quá trình chuyển hóa glucose trong cơ thể

Khi glucose ở trong cơ thể, nó sẽ di chuyển qua máu và đến các mô cần năng lượng. Ở đó, glucose huyết thanh bị phân hủy trong một loạt các phản ứng sinh hóa giải phóng năng lượng dưới dạng ATP. ATP thu được từ các quá trình này được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hầu như mọi quá trình cần năng lượng trong cơ thể. Ở sinh vật nhân chuẩn, hầu hết năng lượng bắt nguồn từ các quá trình hiếu khí (cần oxy), bắt đầu bằng một phân tử glucose. Đầu tiên, glucose bị phân hủy thông qua quá trình đường phân kỵ khí, dẫn đến việc sản xuất một số sản phẩm cuối cùng là ATP và pyruvate. Trong điều kiện yếm khí, pyruvate chuyển thành lactate thông qua quá trình khử. Trong điều kiện hiếu khí, pyruvate có thể đi vào chu trình axit xitric để tạo ra các chất mang điện tử giàu năng lượng giúp tạo ra ATP tại chuỗi vận chuyển điện tử (ETC).

Tác dụng của glucose

Công dụng của glucose: Glucose chủ yếu được sử dụng để sản xuất fructose và thực phẩm chứa glucose. Trong thực phẩm, nó được dùng làm chất tạo ngọt, giữ ẩm , tăng thể tích và tạo cảm giác mềm miệng hơn. Nhiều nguồn glucose khác nhau từ các thực phẩm chứa glucose, chẳng hạn như nước ép nho (để làm rượu vang) hoặc mạch nha (để làm bia), được sử dụng để lên men thành ethanol trong quá trình sản xuất đồ uống có cồn. Hầu hết nước giải khát ở Hoa Kỳ sử dụng HFCS-55 (với hàm lượng fructoza là 55% ở khối lượng khô), trong khi hầu hết các loại thực phẩm có đường HFCS khác ở Hoa Kỳ sử dụng HFCS-42 (với hàm lượng fructozơ là 42% ở khối lượng khô) ).

Uống đường glucose có tác dụng gì? Mặt khác, ở Mexico, nước giải khát được làm ngọt bằng đường mía, loại đường có khả năng tạo ngọt cao hơn.Ngoài ra, xi-rô glucose được sử dụng, ngoài những thứ khác, trong sản xuất bánh kẹo như kẹo , kẹo bơ cứng và kẹo mềm. Các phản ứng hóa học điển hình của glucose khi đun nóng trong điều kiện không có nước là phản ứng caramen hóa và phản ứng Maillard khi có mặt axit amin.

Ngoài ra, nhiều axit hữu cơ khác nhau có thể được sản xuất theo công nghệ sinh học từ glucose, ví dụ bằng cách lên men với Clostridium thermoaceticum để tạo ra axit axetic , với Penicillium notatum để sản xuất axit araboascorbic , với Rhizopus delemar để sản xuất axit fumaric , với Aspergillus niger để sản xuất axit sản xuất axit gluconic , với Candida brumptii để sản xuất axit isocitric , với Aspergillus terreus để sản xuất axit itaconic , với Pseudomonas fluorescensđể sản xuất axit 2-ketogluconic , với Gluconobacter suboxydans để sản xuất axit 5-ketogluconic , với Aspergillus oryzae để sản xuất axit kojic , với Lactobacillus delbrueckii để sản xuất axit lactic , với Lactobacillus brevis để sản xuất axit malic , với Propionibacter shermanii để sản xuất axit propionic , với Pseudomonas aeruginosa để sản xuất axit pyruvic và với Gluconobacter suboxydansđể sản xuất axit tartaric. Các sản phẩm tự nhiên mạnh, có hoạt tính sinh học như triptolide ức chế quá trình phiên mã của động vật có vú thông qua việc ức chế tiểu đơn vị XPB của yếu tố phiên mã chung TFIIH gần đây đã được báo cáo là một chất liên hợp glucose để nhắm mục tiêu vào các tế bào ung thư thiếu oxy khi tăng glucose biểu thức vận chuyển. Gần đây, glucose đã được sử dụng thương mại như một thành phần chính của “bộ dụng cụ” có chứa axit lactic và insulin nhằm gây hạ đường huyết và tăng lactat máu để chống lại các bệnh ung thư và nhiễm trùng khác nhau

Tác hại của đường glucose

Nồng độ glucose cao trong huyết thanh rất cao được tìm thấy ở bệnh nhân tiểu đường (loại I hoặc loại II) không được điều trị. Glucose dư thừa mãn tính gây ra các tác động độc hại lên cấu trúc và chức năng của nhiều tế bào và cơ quan, bao gồm cả tuyến tụy và tế bào đảo tụy. Nhiều con đường sinh hóa và cơ chế hoạt động đối với độc tính glucose đã được đề xuất. Chúng bao gồm quá trình tự oxy hóa glyceraldehyde , kích hoạt protein kinase C, hình thành và glycation methylglyoxal , chuyển hóa hexosamine, sorbitol hình thành và phosphoryl hóa oxy hóa. Tất cả các con đường này đều có điểm chung là hình thành các loại oxy phản ứng, dư thừa và theo thời gian, gây ra stress oxy hóa mãn tính, từ đó gây ra khiếm khuyết về biểu hiện gen insulin và bài tiết insulin cũng như tăng quá trình chết theo chương trình. Sự tiếp xúc của các tế bào nội mô với lượng glucose cao gây ra sự ức chế GAPDH thông qua phản ứng poly( ADP -ribosyl)ation oxy kích hoạt GAPDH bởi poly(ADP-ribose) polymerase. Ba sản phẩm từ quá trình chuyển hóa glucose ( glyoxal , methylglyoxal và 3-deoxyglucosone ) tạo thành các sản phẩm cuối glycation nâng cao (AGEs) bằng cách phản ứng với amino nhóm protein nội bào và ngoại bào. AGEs đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của các biến chứng thứ phát của bệnh tiểu đường, đặc biệt là liên quan đến bệnh vi mạch ở võng mạc, dây thần kinh, thận và các đảo nhỏ có thể xảy ra. Nồng độ tuyệt đối của haemoglobin glycated tăng 1% có liên quan đến nguy cơ mắc bệnh tim mạch tăng khoảng 10-20%.

Triệu chứng hạ glucose máu

Glucose trong máu thấp có thể gây cảm thấy đói, yêu cơ, bứt rứt, run tay chân, mệt mỏi, cảm thấy buồn nôn, hồi hộp, ói mửa, tay chân bi run,.. .

Tài liệu tham khảo

1. Thư viện y học quốc gia, Glucose , pubchem. Truy cập ngày 12/08/2023.
2. Glucose ,Wikipedia. Truy cập ngày 12/08/2023.