LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
Enzym oxy hóa khử
PHẦN I . GIỚI THIỆU CHUNG :
Muốn tồn tại và duy trì được các chức năng hoạt động sống như sinh trưởng ,
sinh sản, vận động cơ học, bài tiết … ,sinh vật cần có năng lượng.
Nguồn năng lượng duy nhất đối với cơ thể người, động vật và đa số vi sinh
vật là năng lượng hóa học tàng trữ trong các phân tử của các chất dinh dưỡng có
trong thức ăn và sau đó được phân hủy
Những phản ứng phân hủy này có kèm theo giải phóng năng lượng được tiến
hành trong tế bào sống với sự tham gia của những hệ enzym đặc biệt chính là quá
trình oxy hóa-khử sinh học và hệ enzym xúc tác cho những phản ứng này là hệ
enzym oxy hóa khử .
Hệ enzym này chủ yếu do vi sinh vật hay do bản thân cơ thể động vật tạo ra trong
quá trình sống của chúng. Các enzym này có tên gọi chung là Oxydoreductase :
gồm một số nhóm enzym chủ yếu như :dehydrogenase (nhóm ngoại là NAD,
NADP, FAD , … ), Oxydase (polyphenoloxydaza, catalaza, lipo_oxydaza, …) và các
chất chuyển trung gian khác. Các chất dinh dưỡng cơ bản dùng làm nguyên liệu
cho quá trình oxy hóa khử trong cơ thể sinh vật là Gluxit, protit, lipit …
Các quá trình oxy hóa sinh học thuộc các phản ứng dò hóa không những chỉ
là nguồn năng lượng quan trọng dùng để thực hiện các phản ứng tổng hợp khác
nhau mà còn là nguồn cung cấp các chất trung gian dùng làm nguyên liệu cho các
phản ứng tổng hợp và đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc liên hợp các quá
trình trao đổi chất.
Nguyên liệu dùng để chế biến lương thực , thực phẩm thường là các cơ thể
sống hay các mô sống và tác nhân chuyển hóa trong một số ngành thực phẩm như
công nghiệp lên men chẳng hạn lại là vi sinh vật, vì vậy trong lónh vực công nghiệp
thực phẩm các quá trình oxy hóa_ khử sinh học có một ý nghóa đặc biệt quan trọng
Trong quá trình chế biến thực phẩm, nhiều quá trình oxy hóa _khử sinh học
tạo ra các sản phẩm có màu sắc đẹp, vò ngon, hương thơm làm cho thực phẩm có
tính chất đặc trưng riêng hay làm tăng giá trò cảm quan và tiêu dùng của sản phẩm
Ví dụ : cùng một thứ lá chè, nhờ sự khống chế và lợi dụng tài tình hệ enzym
polyphenoloxydaza của bản thân nguyên liệu có sẵn trong lá chè mà người ta tạo ra
chè xanh, chè đen, chè đỏ, chè vàng … ) có hương vò và sắc nước khác nhau và
trong sản xuất ca cao, thuốc lá người ta cũng sử dụng hoạt động của hệ enzym này.
Theo quan điểm hóa học thì sự lên men là quá trình phân giải oxy hóa – khử
đường do hệ enzym của các vi sinh vật tiến hành trong điều kiện yếm khí. Năng
lượng do quá trình này sinh ra cũng được dùng để tạo nên các hợp chất cao năng
nhằm thỏa mãn nhu cầu năng lượng của vi sinh vật. Tuy nhiên phần lớn năng lượng
được giải phóng lại tán xạ dưới dạng nhiệt năng. Về quan điểm năng lượng thì sự
lên men và các quá trình phân giải yếm khí glucoza là bất lợi, không kinh tế: bởi
những sản phẩm cuối cùng của sự lên men có tàng trữ trong phân tử một thế năng
lớn. Cho nên muốn cung cấp đủ năng lượng cho hoạt động sống thì vi sinh vật phải
phân giải một lượng đường lớn và do đó cũng tạo nên một lượng lớn sản phẩm cuối
1
Enzym oxy hóa khử
cùng. Người ta lợi dụng điều này để sản xuất rượu, bia, cồn, nước giải khát có gas,
rượu, dấm, acid thực phẩm …Vì vậy có thể nói rằng các phản ứng oxy hóa – khử
sinh học là cơ sở của ngành công nghiệp lên men.
Tóm lại, đốùi với cơ thể sinh vật, các phản ứng oxy hóa – khử sinh học có ý
nghóa quan trọng bậc nhất trong sự trao đổi chất cũng như trao đổi năng lượng .
Riêng đối với công nghiệp thực phẩm, các phản ứng oxy hóa – khử sinh học có thể
có lợi hay bất lợi tùy theo mục đích cụ thể, đối tượng bảo quản và chế biến. Điều
quan trọng ở đây là sự khám phá và hiểu biết sâu sắc về cơ chế của các phản ứng
oxy hóa sinh học đã cho phép con người điều khiển được chúng vào những mục
đích mong muốn.
PHẦN II. TỔNG QUAN VỀ ENZYM :
I.) CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA ENZYM.
Bản chất hóa học của phần lớn enzym là protein. Bản chất hóa học của
enzym chỉ được xác đònh đúng đắn từ sau khi kết tinh được enzym. Enzym đầu tiên
nhận được ở dạng tinh thể là Urease của đậu tương và nhiều enzym khác đã có đủ
bằng chứng để xác nhận các tinh thể protein thu được chính là enzym .
Phần lớn enzym có dạng hạt như các protein hình hạt, tỉ lệ giữa trục dài và
trục ngắn của phân tử vào khoảng 1 – 2 hay 4 – 6. Các enzym cũng có phân tử
lượng lớn, đa số vào khoảng 20.000 đến 90.000 dalton, có những enzym lên tới một
triệu hay lớn hơn.
Giống như các protein hình hạt khác, các enzym có thể hoà tan trong nước,
dung dòch muối loãng nhưng không tan trong dung môi không phân cực. Dung dòch
enzym có tính chất của dung dòch keo ưu nước. Khi hòa tan enzym vào nước, các
phân tử nước lưỡng cực sẽ kết hợp với các ion, các nhóm ion hay các nhóm phân
cực trong phân tử enzym tạo thành lớp vỏ hydrat. Lượng nước hydrat này có vai trò
quan trọng đối với các phản ứng sinh hóa.
Enzym trong dung dòch dễ dàng bò kết tủa dưới tác dụng của một số yếu tố
vật lý và hóa học vốn làm kết tủa protein. Vidụ : dưới tác dụng của muối trung hòa
như amon sunfat hay các dung môi hữu cơ như axeton, etanol… ở nhiệt độ thấp,
enzym bò kết tủa nhưng không bò mất hoạt tính. Ngược lại, dưới tác dụng của các
yếu tố gây biến tính protein ( nhiệt độ cao, axit hay kiềm đặc, muối kim loại nặng
ở nồng độ cao) phần lớn enzym sẽ bò biến tính , mất hoạt tính xúc tác. Điều đáng
chú ý là mức giảm hoạt độ tương ứng mức độ biến tính của phân tử protein, enzym.
Các tính chất đã nêu được sử dụng để thu nhận chế phẩm enzym có hoạt tính xúc
tác hay để ức chế enzym khi cần thiết.
Enzym được cấu tạo từ các L –α acid amin kết hợp vơi nhau qua liên kết
peptit. Các enzym cũng bò thủy phân dưới tác dụng của peptit – hydrolaz, axit hoặc
kiềm. Khi enzym bò thuỷ phân hoàn toàn tạo thành các L –α acid amin, trong nhiều
trường hợp ngoài acid amin còn thu nhận được các chất khác. Trong trường hợp thứ
nhất enzym là một protein đơn giản, gọi là enzym một thành phần ; trường hợp thứ
hai, enzym là một protein phức tạp, gọi là enzym hai thành phần. Phân tử enzym
2
Enzym oxy hóa khử
hai thành phần (holoenzym) bao gồm phần protein (apoenzym) kết hợp với một
nhóm khác không phải là protein gọi là nhóm ngoại hay coenzym. Một coenzym
khi kết hợp với các apoenzym khác nhau, tạo thành các holoenzym khác nhau, xúc
tác cho quá trình chuyển hóa các chất khác nhau nhưng giống nhau về kiểu phản
ứng. Apoenzym quyết đònh tính đặc hiệu của enzym và làm tăng hoạt tính xúc tác
của coenzym. Coenzym quyết đònh kiểu phản ứng mà enzym xúc tác, trực tiếp tham
gia phản ứng và làm tăng độ bền của apoenzym đối với các yếu tố gây biến tính.
Các coenzym thường là dẫn xuất của các Vitamin hoà tan trong nước. Đa số enzym
thuộc enzym 2 thành phần. Đến nay người ta cũng đã xác đònh được rằng phần lớn
các enzym trong tế bào là những protein có cấu trúc bậc 4. Ở những điều kiện xác
đònh, phân tử của chúng có thể bò phân ly thuận nghòch tạo thành các phân tử dưới
đơn vò (pdđv) , hoạt độ enzym bò giảm hay có thể bò mất hoàn toàn. Ở những điều
kiện thích hợp các pdđv lại có thể kết hợp với nhau và hoạt động xúc tác của
enzym được phục hồi.
Trong tế bào còn tồn tại nhiều hệ enzym (multienzym) : bao gồm các enzym
xúc tác cho dây chuyền phản ứng của một quá trình trao đổi chất nhất đònh, trong
đó sản phẩm của phản ứng do một enzym xúc tác là cơ chất của enzym xúc tác cho
phản ứng tiếp theo. Ví dụ : hệ thống gồm 3 enzym E1, E2, E3 xúc tác cho dây
chuyền phản ứng sau :
A
E1
B
E2
C
E3
D
Trong sơ đồ trên , B là sản phẩm của phản ứng do E1 xúc tác nhưng lại là cơ chất
của E2.
Các enzym trong hệ thống nhiều enzym có thể tồn tại riêng rẽ ở dạng hòa tan,
không liên kết với nhau hay có thể kết tụ với nhau, liên kết với nhau khá bền tạo
thành phức hệ nhiều enzym. Khi tách riêng khỏi phức hệ enzym , sẽ mất hoạt tính
xúc tác. Ngoài ra , một số hệ thống enzym có thể liên kết với các màng, cơ quan tử
của tế bào (màng ti thể, riboxom …).
II.) TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
Mỗi hoạt động xúc tác của enzym đều thông qua bộ phận đặc biệt của phân
tử enzym gọi là trung tâm hoạt động của enzym. Trung tâm này gồm những nhóm
hóa học, những liên kết peptit tiếp xúc trực tiếp với cơ chất. Một phần hay toàn
bộ phân tử enzym được coi là có khung cấu trúc thích hợp để duy trì hình dạng cần
thiết đối với tính chất đặc hiệu và hiệu lực xúc tác. Do vậy khi làm thay đổi hình
dạng của chúng dẫn đến khả năng xúc tác bò thay đổi.
Trung tâm hoạt động của enzym thường bao gồm những acid amin có nhóm
hóa học có hoạt tính cao như serin (-OH), Histidin (vòng imidazol), cystein (-SH),
Lysin (-NH2), Tryptophan (indol), glutamic (-COOH). Các gốc acid amin tạo nên
trung tâm hoạt động không nhất thiết sắp xếp ở cạnh nhau trong cấu trúc bậc một
nhưng gần nhau trong cấu trúc 2, 3 và 4. ion kim loại có vai trò trong trung tâm
hoạt động. Coenzem là thành phần quan trọng của trung tâm hoạt động.
3
Enzym oxy hóa khử
Có enzym có trung tâm hoạt động nhưng có enzym có hai hay nhiều trung
tâm hoạt động có thể giống nhau hay khác nhau về cấu tạo hay chức năng. chỉ có
cơ chất đặc hiệu có cấu trúc thích hợp với trung tâm hoạt động của enzym để tạo
thành phức hợp enzym – cơ chất, quá trình xúc tác chỉ xảy ra khi cơ chất gắn vào
trung tâm hoạt động. Fisher (1894) cho rằng trung tâm hoạt động được hình thành
sẵn với một cấu tạo nhất đònh và chỉ cho phép cơ chất có cấu tạo tương ứng kết hợp
vào cơ chế này có thể ví như “ổ khoá” và “chìa khóa”. Thuyết này đã giải thích
được một số trường hợp nhưng không giải thích đầy đủ nhiều kết quả thu được
trong thực nghiệm. Do vậy Koshland (1958) đã đưa ra giả thuyết khác là mô hình
“tiếp xúc cảm ứng”. Theo thuyết này thì đặc điểm của vùng trung tâm hoạt động là
rất mềm dẻo và linh hoạt chưa ở tư thế sẵn sàng hoạt động chỉ khi tác dụng với cơ
chất gây cảm ứng tác dụng không gian làm biến đổi hình dạng phân tử enzym tạo
nên trung tâm hoạt động, đònh hướng một cách chính xác để gắn với cơ chất. Trong
quá trình này cấu trúc enzym bò biến đổi, đã làm cho một số tính chất lí hoá của
enzym thay đổi theo như hình sau.
1.) Trung tâm dò lập thể.
Trong quá trình xúc tác của phân tử enzym, ngoài trung tâm hoạt động làm
xúc tác còn có một loại trung tâm khác làm nhiệm vụ điều chỉnh hoạt tính của
enzym, gọi là trung tâm điều chỉnh hay là trung tâm dò lập thể. Trung tâm dò lập
thể ở khác vò trí trung tâm hoạt động. Cơ chế tác dụng của yếu tố dò lập thể là ở
chỗ khi nó tác động vào trung tâm dò lập thể của enzym làm thay đổi hình dạng
không gian của enzym chuyển trạng thái hoạt động của enzym hoạt động hay
không hoạt động. Sự kết hợp yếu tố dò lập thể vào trung tâm dò lập thể của enzym
thường là sự kết hợp thuận nghòch. Cơ chế tác dụng của yếu tố dò lập thể là ở chỗ
khi nó tác dụng vào trung tâm dò lập thể của enzym làm thay đổi hình dạng của
enzym dẫn đến làm biến đổi trung tâm hoạt động làm cho hoạt tính xúc tác của
enzym bò thay đổi tăng lên hay giảm đi. Trung tâm dò lập thể đóng vai trò quan
trọng trong cơ chế điều chỉnh enzym thường hay nói đến cơ chế của sự ức chế
ngược là cơ chế điều chỉnh dò lập thể mà thông thường enzym của phản ứng đầu
tiên của quá trình chuyển hoá là enzym dò lập thể và sản phẩm cuối cùng của quá
trình phản ứng là yếu tố dò lập thể âm.
2.) Enzym polyme.
Là enzym có cấu tạo bởi nhiều đơn vò nhỏ, mỗi đơn vò nhỏ là một chuỗi
polypeptit và được gọi là protome. Enzym polyme thường có từ hai đến bốn đơn vò
nhỏ, có trường hợp có tới 10 đến 12 đơn vò nhỏ. Malat dehydrogenase có hai đơn vò
nhỏ, Urease có tám đơn vò nhỏ, catalase có 6 đơn vò nhỏ,ATP của ti thể tim bò có
10 đơn vò nhỏ. Enzym polyme thường chỉ thể hiện hoạt tính xúc tác cao khi phân tử
nguyên vẹn, khi các đơn vò nhỏ bò tách rời ra thì hoạt tính của enzym bò giảm hay
mất hẳn.
3.) Các dạng phân tử của enzym(Isozym)
4
Enzym oxy hóa khử
Enzym cùng xúc tác một loại phản ứng hoá học nhưng có thể tồn tại nhiều
dạng phân tử khác nhau và có một số tính chất lý, hoá, miễn dòch khác nhau. Các
dạng phân tử khác nhau của một enzym thường đựơc gọi là isozym. Lactat
dehydrogenase có phân tử lượng khoảng 130.000 do bốn đơn vò nhỏ tạo nên, mỗi
đơn vò nhỏ là một chuỗi polypeptit có trọng lượng phân tử khoảng 35.000. Các
chuỗi polypeptit này được sinh tổng hợp do hai gen khác nhau kí hiệu :H và M; có
nguồn gốc ở tim (H) và cơ (M) được sắp xếp thành 5 dạng phân tử lớn:
LDH1:HHHH
LDH2:HHHM
LDH3:HHMM
LDH4:HMMM
LDH5:MMMM
Tỷ lệ các dạng phân tử còn có thể thay đổi tuỳ theo tuổi tác, trạng thái sinh lý và
bệnh lý.
III.) CÁC TIỀN CHẤT ENZYM.
Hầu hết các enzym được tổng hợp trong cơ thể đều thông qua giai đoạn đầu
tiên là những tiền chất enzym không có hoạt động xúc tác gọi là Zymogen hay
Proenzym. Những tiền chất enzym này bò biến đổi bằng quá trình thuỷ phân liên
kết peptit loại bỏ những đoạn peptit có tác dụng kìm hãm hay che lấp trung tâm
hoạt động về enzym. Do đó phân tử lượng enzym có hoạt tính thường nhỏ hơn phân
tử lượng của Proenzym. người và động vật có vú các enzym thuỷ phân protid
trong ống tiêu hoá được tổng hợp ra dưới dạng proenzym. Ví dụ : pepsinogen,
chymotrypsinogen, trypsinogen trong quá trình hoạt hoá pepsinogen đã giải phóng 5
chuỗi peptit ngắn có trọng lượng phân tử 4000 dlk và một peptit có trọng lượng
phân tử 3200dlk có tác dụng ức chế hoạt tính của enzym khi còn kết hợp với
enzym. Quá trình hoạt hoá trypsinogen xảy ra sự thuỷ phân liên kết peptit giữa gốc
axít amin thứ 6 và 7 loại bỏ hexapeptit đã làm thay đổi hình dạng bộc lộ trung tâm
hoạt động của enzym. Đối với chymotrypsinogen chuyển thành trymotrypsin bằng
sự thuỷ phân giải phóng 2 dipeptit làm thay đổi hình dạng phân tử làm cho His vò
trí 57 xích gần gốc Ser vò trí 195 tạo trung tâm hoạt động enzym .
IV.) CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA ENZYM.
Cơ chế tác dụng chung của enzym là làm giảm năng lượng hoạt hoá, làm
tăng tốc độ phản ứng. Hoạt động xúc tác của enzym bao gồm nhiều yếu tố và có
thể kể một vài yếu tố chính như sau:
Sự tiếp cận và đònh hướng :
Cơ chất được tiếp cận với enzym sao cho liên kết cảm thụ của cơ chất được
tiếp cận với các nhóm hoạt động của enzym và được đònh hướng chính xác với các
nhóm ấy. Quá trình này sẽ gây ra sự biến đổi các quỹ đạo liên kết của chúng làm
cho phức hợp enzym – cơ chất ở vào trạng thái hoạt hóa.
5
Enzym oxy hóa khử
Mối quan hệ giữa hình dạng không gian của enzym đối với hoạt đông xúc
tác : cấu trúc phân tử không gian của enzym có liên quan mật thiết với hoạt động
xúc tác của enzym. Sự biến đổi cấu trúc không gian của enzym nhất là trung tâm
hoạt động xúc tác của enzym. Người ta cho rằng, sự kết hợp giữa enzym và cơ chất
tạo thành phức hợp trung gian [ES] đã gây ra tác dụng cảm ứng tương hỗ tức thời
giữa enzym và cơ chất. Cấu trúc enzym luôn luôn được biến đổi sao cho các nhóm
hoạt động của enzym được đònh hướng chính xác và tiếp cận thuận lợi với cơ chất
sao cho phân tử cơ chất bò “căng ra” hay bò “xoắn lại” và dễ dàng bò bẻ gẫy.
Sự tiếp xúc acid – base :
Nhờ xúc tác acid – base mà hầu hết các phản ứng xảy ra trong cơ thể thực
hiện ở môi trường pH trung tính, nồng độ H + và OH- rất thấp. Nếu không có cơ chế
này các phản ứng hóa học thường xảy ra ở môi trường có nồng độ H + và OH- cao.
Với những nhóm hoạt động đặc biệt có khả năng nhường hay nhận proton enzym
thực hiện được quá trình xúc tác acid – kiềm này. Sự xúc tác này phụ thuộc 2 yếu
tố quan trọng, thứ nhất là lực của acid – base nghóa là hằng số phân ly proton của
chúng; thứ hai là tốc độ nhường hay nhận proton base của cid- base . Thí dụ : nhóm
imidazol của Histidin là một trong những chất xúc tác acid – base khá mạnh.
Sự xúc tác đồng hóa trò :
Nhiều enzym có thể kết hợp với cơ chất bằng liên kết đồng hóa trò tạo phức
hợp trung gian có hoạt tính cao, giảm được năng lượng hoạt hóa của phản ứng để
cơ chất dễ dàng tham gia phản ứng tạo sản phẩm. Hoạt động của enzym thường
thông qua hợp chất trung gian enzym – cơ chất đồng hóa trò được phân biệt theo
gốc acid amin của enzym được trực tiếp phản ứng với cơ chất. Nhóm Serin bao
gồm enzym này, nhóm Hydroxyl của gốc Serin đặc hiệu của enzym tham gia tạo
thành liên kết este hay với nhóm acyl như trong trường hợp của chymotrypsin để
tạo phức hợp trung gian acyl – enzym, hay với nhóm phosphat trong trường hợp
phosphoglucomutase để tạo ra một phospho enzym. Trong nhóm cystein bao gồm
phospho glyceraldehyd dehydrogenase, papain, acetyl CoA acetyl transferase liên
kết đồng hóa trò thioeste được hình thành giữa nhóm acyl của cơ chất và nhóm
sulfhydryl của gốc cystein đặc hiệu của enzyn. Nhóm Histidin bao gồm một số
enzym vận chuyển nhóm phosphat như gluco 6 phosphatase, succinyl – CoA
sythetase. Những enzym này có nhóm imidazol của Histidin dặc hiệu của enzym
được phosphoryl hóa. Nhóm Lysin bao gồm enzym fructodiphosphat aldolase,
tranaldolase, D – amino acid oxidase, hợp chất trung gian của chúng là base Schiff
giữa nhóm - NH2 của Lysin đặc hiệu của enzym và nhóm carbonyl của cơ chất.
Cơ chế tác dụng của enzem không phải do một yếu tố đơn độc mà tác dụng
tổng hợp của nhiều yếu tố, nhiều nhóm hoạt động của enzym tạo ra. Cơ chế tác
dụng của từng men rất phức tạp và có những đặc điểm riêng trong đó có vai trò xúc
tác của enzym do các nhóm chức trong phân tử enzym. Bản chất enzym là protein,
phân tử của chúng gồm hàng trăm hay hàng ngàn gốc acid amin, các acid amin
này liên kết với nhau bằng các liên kết peptid qua các nhóm α – carboxyl và α –
amin. Tất cả các acid amin (trừ glycin) đều có mạch nhánh.
Các mạch nhánh
6
Enzym oxy hóa khử
này thường có trạng thái tự do và tuỳ theo bản chất của nó, có thể tham gia vào
những phả ứng hóa học nhất đònh. Trong những acid amin cấu tạo nên trung tâm
hoạt động của enzym có những acid amin có mạch nhánh với hoạt tính hóa học
cao. Các nhóm này tạo nên các nhóm chức năng của trung tâm hoạt động ; có
những nhóm trực tiếp tham gia vào các hoạt động xúc tác ; có những nhóm khác
làm nhiệm vụ kết hợp và đònh hướng cho cơ chất và coenzym và tạo nên bộ phận
tiếp xúc của en zym : Tuy nhiên ta không thể xác đònh được một ranh giới rõ rệt
giữa các nhóm “xúc tác” và các nhóm “tiếp xúc” và vì những nhóm tiếp xúc cũng
thường tham gia vào sự xúc tác. Các nhóm chức năng thường nằm ở những bộ phận
khác nhau trong các chuỗi polypeptid của phân tử enzym, nhưng do sự cuộn khúc
của các mạch peptid, các nhóm đó lại gần kề nhau về không gian và đònh hướng
theo một cách nhất đònh. Sự phá huỷ hay khóa một nhóm chức năng nào đó
thường gây ra sự ngừng hãm hay làm chậm phản ứng xúc tác. Khi cấu trúc bậc 3,
hay bậc 4 của phân tử enzym bò hư hại hay rối loạn vì lý do vật lý, hay rối loạn vì
lý do hóa học nào đó, cũng thường gây tổn hại đến cấu trúc tinh vi của trung tâm
hoạt động, là rối loạn sự đònh hướng tương hỗ của các nhóm chức năng.
Các nhóm chức năng thường có trong phân tử enzym bao gồm:
- Các nhóm carboxyl của acid aspartic và acid glutamic
- Nhóm έ- amin của Lysin
- Nhóm guanidin của arginin
- Nhóm indol của Tryptophan
- Nhóm imidazol của Histidin
- Nhóm Hydroxyl của Serin và threomin
- Nhóm phenol của Tyrosin
- Nhóm sulfuhydryl của Cystein
- Nhóm thioeste của Methionin
- Những mạch carbon của những acid amin khác và vòng thơm của
phenylalanin; các nhóm chức năng tham gia vào hoạt động của enzym bằng
nhiều cơ chế. Nhờ khả năng nhường hay nhận proton, chúng có thể hoạt
động như những chất xúc tác acid hay chất xúc tác theo nghóa rộng. Chúng
cũng có thể liên lết bằng liên kết đồng hóa trò với cơ chất tạo thành phức
hợp enzym – cơ chất có hoạt tính cao, để thực hiện cơ chế xúc tác đồng hóa
trò.
- Trong những enzym có chứa kim loại, nhiều trường hợp chính ion kim loại
đóng vai trò trung gian giữa những nhóm chức năng của enzym và cơ chất.
Ion kim loại là những chất mang điện tích dương, có thể đóng vai trò chất
hút điện tử rất mạnh và do đó tham gia vào cơ chế phản ứng rất có hiệu lực.
V.) TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYM
Tính đặc hiệu cao của enzym là một trong những sai khác chủ yếu giữa
enzym với các chất xúc tác khác. Mỗi enzym chỉ có khả năng xúc tác cho sự
7
Enzym oxy hóa khử
chuyển hóa một hay một số chất nhất đònh theo một kiểu phản ứng nhất đònh. Đặc
tính tác dụng lựa chọn này gọi là tính đặc hiệu hay tính chuyên hóa của enzym.
1.) Đặc hiệu kiểu phản ứng
Thể hiện ở chỗ mỗi enzym chỉ có thể xúc tác cho một trong những kiểu phản
ứng chuyển hóa một chất nhất đònh. Ví dụ : phản ứng oxy hóa khử, thuỷ phân …
2.) Đặc hiệu cơ chất
Cơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của enzym và
bò chuyển hóa dưới tác dụng của enzym. Mức độ đặc hiệu của các enzym không
giống nhau, ngưới ta thường phân biệt thành các mức sau :
a.)Đặc hiệu tuyệt đối
Enzym chỉ có tác dụng trên một chất nhất đònh và hầu như không có tác dụng với
một chất nào khác. Ví dụ: Urease hầu như chỉ có tác dụng với Ure, thuỷ phân nó
thành khí CO2 và NH3
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Enzym oxy hóa khử
PHẦN I . GIỚI THIỆU CHUNG :
Muốn tồn tại và duy trì được các chức năng hoạt động sống như sinh trưởng ,
sinh sản, vận động cơ học, bài tiết … ,sinh vật cần có năng lượng.
Nguồn năng lượng duy nhất đối với cơ thể người, động vật và đa số vi sinh
vật là năng lượng hóa học tàng trữ trong các phân tử của các chất dinh dưỡng có
trong thức ăn và sau đó được phân hủy
Những phản ứng phân hủy này có kèm theo giải phóng năng lượng được tiến
hành trong tế bào sống với sự tham gia của những hệ enzym đặc biệt chính là quá
trình oxy hóa-khử sinh học và hệ enzym xúc tác cho những phản ứng này là hệ
enzym oxy hóa khử .
Hệ enzym này chủ yếu do vi sinh vật hay do bản thân cơ thể động vật tạo ra trong
quá trình sống của chúng. Các enzym này có tên gọi chung là Oxydoreductase :
gồm một số nhóm enzym chủ yếu như :dehydrogenase (nhóm ngoại là NAD,
NADP, FAD , … ), Oxydase (polyphenoloxydaza, catalaza, lipo_oxydaza, …) và các
chất chuyển trung gian khác. Các chất dinh dưỡng cơ bản dùng làm nguyên liệu
cho quá trình oxy hóa khử trong cơ thể sinh vật là Gluxit, protit, lipit …
Các quá trình oxy hóa sinh học thuộc các phản ứng dò hóa không những chỉ
là nguồn năng lượng quan trọng dùng để thực hiện các phản ứng tổng hợp khác
nhau mà còn là nguồn cung cấp các chất trung gian dùng làm nguyên liệu cho các
phản ứng tổng hợp và đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc liên hợp các quá
trình trao đổi chất.
Nguyên liệu dùng để chế biến lương thực , thực phẩm thường là các cơ thể
sống hay các mô sống và tác nhân chuyển hóa trong một số ngành thực phẩm như
công nghiệp lên men chẳng hạn lại là vi sinh vật, vì vậy trong lónh vực công nghiệp
thực phẩm các quá trình oxy hóa_ khử sinh học có một ý nghóa đặc biệt quan trọng
Trong quá trình chế biến thực phẩm, nhiều quá trình oxy hóa _khử sinh học
tạo ra các sản phẩm có màu sắc đẹp, vò ngon, hương thơm làm cho thực phẩm có
tính chất đặc trưng riêng hay làm tăng giá trò cảm quan và tiêu dùng của sản phẩm
Ví dụ : cùng một thứ lá chè, nhờ sự khống chế và lợi dụng tài tình hệ enzym
polyphenoloxydaza của bản thân nguyên liệu có sẵn trong lá chè mà người ta tạo ra
chè xanh, chè đen, chè đỏ, chè vàng … ) có hương vò và sắc nước khác nhau và
trong sản xuất ca cao, thuốc lá người ta cũng sử dụng hoạt động của hệ enzym này.
Theo quan điểm hóa học thì sự lên men là quá trình phân giải oxy hóa – khử
đường do hệ enzym của các vi sinh vật tiến hành trong điều kiện yếm khí. Năng
lượng do quá trình này sinh ra cũng được dùng để tạo nên các hợp chất cao năng
nhằm thỏa mãn nhu cầu năng lượng của vi sinh vật. Tuy nhiên phần lớn năng lượng
được giải phóng lại tán xạ dưới dạng nhiệt năng. Về quan điểm năng lượng thì sự
lên men và các quá trình phân giải yếm khí glucoza là bất lợi, không kinh tế: bởi
những sản phẩm cuối cùng của sự lên men có tàng trữ trong phân tử một thế năng
lớn. Cho nên muốn cung cấp đủ năng lượng cho hoạt động sống thì vi sinh vật phải
phân giải một lượng đường lớn và do đó cũng tạo nên một lượng lớn sản phẩm cuối
1
Enzym oxy hóa khử
cùng. Người ta lợi dụng điều này để sản xuất rượu, bia, cồn, nước giải khát có gas,
rượu, dấm, acid thực phẩm …Vì vậy có thể nói rằng các phản ứng oxy hóa – khử
sinh học là cơ sở của ngành công nghiệp lên men.
Tóm lại, đốùi với cơ thể sinh vật, các phản ứng oxy hóa – khử sinh học có ý
nghóa quan trọng bậc nhất trong sự trao đổi chất cũng như trao đổi năng lượng .
Riêng đối với công nghiệp thực phẩm, các phản ứng oxy hóa – khử sinh học có thể
có lợi hay bất lợi tùy theo mục đích cụ thể, đối tượng bảo quản và chế biến. Điều
quan trọng ở đây là sự khám phá và hiểu biết sâu sắc về cơ chế của các phản ứng
oxy hóa sinh học đã cho phép con người điều khiển được chúng vào những mục
đích mong muốn.
PHẦN II. TỔNG QUAN VỀ ENZYM :
I.) CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA ENZYM.
Bản chất hóa học của phần lớn enzym là protein. Bản chất hóa học của
enzym chỉ được xác đònh đúng đắn từ sau khi kết tinh được enzym. Enzym đầu tiên
nhận được ở dạng tinh thể là Urease của đậu tương và nhiều enzym khác đã có đủ
bằng chứng để xác nhận các tinh thể protein thu được chính là enzym .
Phần lớn enzym có dạng hạt như các protein hình hạt, tỉ lệ giữa trục dài và
trục ngắn của phân tử vào khoảng 1 – 2 hay 4 – 6. Các enzym cũng có phân tử
lượng lớn, đa số vào khoảng 20.000 đến 90.000 dalton, có những enzym lên tới một
triệu hay lớn hơn.
Giống như các protein hình hạt khác, các enzym có thể hoà tan trong nước,
dung dòch muối loãng nhưng không tan trong dung môi không phân cực. Dung dòch
enzym có tính chất của dung dòch keo ưu nước. Khi hòa tan enzym vào nước, các
phân tử nước lưỡng cực sẽ kết hợp với các ion, các nhóm ion hay các nhóm phân
cực trong phân tử enzym tạo thành lớp vỏ hydrat. Lượng nước hydrat này có vai trò
quan trọng đối với các phản ứng sinh hóa.
Enzym trong dung dòch dễ dàng bò kết tủa dưới tác dụng của một số yếu tố
vật lý và hóa học vốn làm kết tủa protein. Vidụ : dưới tác dụng của muối trung hòa
như amon sunfat hay các dung môi hữu cơ như axeton, etanol… ở nhiệt độ thấp,
enzym bò kết tủa nhưng không bò mất hoạt tính. Ngược lại, dưới tác dụng của các
yếu tố gây biến tính protein ( nhiệt độ cao, axit hay kiềm đặc, muối kim loại nặng
ở nồng độ cao) phần lớn enzym sẽ bò biến tính , mất hoạt tính xúc tác. Điều đáng
chú ý là mức giảm hoạt độ tương ứng mức độ biến tính của phân tử protein, enzym.
Các tính chất đã nêu được sử dụng để thu nhận chế phẩm enzym có hoạt tính xúc
tác hay để ức chế enzym khi cần thiết.
Enzym được cấu tạo từ các L –α acid amin kết hợp vơi nhau qua liên kết
peptit. Các enzym cũng bò thủy phân dưới tác dụng của peptit – hydrolaz, axit hoặc
kiềm. Khi enzym bò thuỷ phân hoàn toàn tạo thành các L –α acid amin, trong nhiều
trường hợp ngoài acid amin còn thu nhận được các chất khác. Trong trường hợp thứ
nhất enzym là một protein đơn giản, gọi là enzym một thành phần ; trường hợp thứ
hai, enzym là một protein phức tạp, gọi là enzym hai thành phần. Phân tử enzym
2
Enzym oxy hóa khử
hai thành phần (holoenzym) bao gồm phần protein (apoenzym) kết hợp với một
nhóm khác không phải là protein gọi là nhóm ngoại hay coenzym. Một coenzym
khi kết hợp với các apoenzym khác nhau, tạo thành các holoenzym khác nhau, xúc
tác cho quá trình chuyển hóa các chất khác nhau nhưng giống nhau về kiểu phản
ứng. Apoenzym quyết đònh tính đặc hiệu của enzym và làm tăng hoạt tính xúc tác
của coenzym. Coenzym quyết đònh kiểu phản ứng mà enzym xúc tác, trực tiếp tham
gia phản ứng và làm tăng độ bền của apoenzym đối với các yếu tố gây biến tính.
Các coenzym thường là dẫn xuất của các Vitamin hoà tan trong nước. Đa số enzym
thuộc enzym 2 thành phần. Đến nay người ta cũng đã xác đònh được rằng phần lớn
các enzym trong tế bào là những protein có cấu trúc bậc 4. Ở những điều kiện xác
đònh, phân tử của chúng có thể bò phân ly thuận nghòch tạo thành các phân tử dưới
đơn vò (pdđv) , hoạt độ enzym bò giảm hay có thể bò mất hoàn toàn. Ở những điều
kiện thích hợp các pdđv lại có thể kết hợp với nhau và hoạt động xúc tác của
enzym được phục hồi.
Trong tế bào còn tồn tại nhiều hệ enzym (multienzym) : bao gồm các enzym
xúc tác cho dây chuyền phản ứng của một quá trình trao đổi chất nhất đònh, trong
đó sản phẩm của phản ứng do một enzym xúc tác là cơ chất của enzym xúc tác cho
phản ứng tiếp theo. Ví dụ : hệ thống gồm 3 enzym E1, E2, E3 xúc tác cho dây
chuyền phản ứng sau :
A
E1
B
E2
C
E3
D
Trong sơ đồ trên , B là sản phẩm của phản ứng do E1 xúc tác nhưng lại là cơ chất
của E2.
Các enzym trong hệ thống nhiều enzym có thể tồn tại riêng rẽ ở dạng hòa tan,
không liên kết với nhau hay có thể kết tụ với nhau, liên kết với nhau khá bền tạo
thành phức hệ nhiều enzym. Khi tách riêng khỏi phức hệ enzym , sẽ mất hoạt tính
xúc tác. Ngoài ra , một số hệ thống enzym có thể liên kết với các màng, cơ quan tử
của tế bào (màng ti thể, riboxom …).
II.) TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
Mỗi hoạt động xúc tác của enzym đều thông qua bộ phận đặc biệt của phân
tử enzym gọi là trung tâm hoạt động của enzym. Trung tâm này gồm những nhóm
hóa học, những liên kết peptit tiếp xúc trực tiếp với cơ chất. Một phần hay toàn
bộ phân tử enzym được coi là có khung cấu trúc thích hợp để duy trì hình dạng cần
thiết đối với tính chất đặc hiệu và hiệu lực xúc tác. Do vậy khi làm thay đổi hình
dạng của chúng dẫn đến khả năng xúc tác bò thay đổi.
Trung tâm hoạt động của enzym thường bao gồm những acid amin có nhóm
hóa học có hoạt tính cao như serin (-OH), Histidin (vòng imidazol), cystein (-SH),
Lysin (-NH2), Tryptophan (indol), glutamic (-COOH). Các gốc acid amin tạo nên
trung tâm hoạt động không nhất thiết sắp xếp ở cạnh nhau trong cấu trúc bậc một
nhưng gần nhau trong cấu trúc 2, 3 và 4. ion kim loại có vai trò trong trung tâm
hoạt động. Coenzem là thành phần quan trọng của trung tâm hoạt động.
3
Enzym oxy hóa khử
Có enzym có trung tâm hoạt động nhưng có enzym có hai hay nhiều trung
tâm hoạt động có thể giống nhau hay khác nhau về cấu tạo hay chức năng. chỉ có
cơ chất đặc hiệu có cấu trúc thích hợp với trung tâm hoạt động của enzym để tạo
thành phức hợp enzym – cơ chất, quá trình xúc tác chỉ xảy ra khi cơ chất gắn vào
trung tâm hoạt động. Fisher (1894) cho rằng trung tâm hoạt động được hình thành
sẵn với một cấu tạo nhất đònh và chỉ cho phép cơ chất có cấu tạo tương ứng kết hợp
vào cơ chế này có thể ví như “ổ khoá” và “chìa khóa”. Thuyết này đã giải thích
được một số trường hợp nhưng không giải thích đầy đủ nhiều kết quả thu được
trong thực nghiệm. Do vậy Koshland (1958) đã đưa ra giả thuyết khác là mô hình
“tiếp xúc cảm ứng”. Theo thuyết này thì đặc điểm của vùng trung tâm hoạt động là
rất mềm dẻo và linh hoạt chưa ở tư thế sẵn sàng hoạt động chỉ khi tác dụng với cơ
chất gây cảm ứng tác dụng không gian làm biến đổi hình dạng phân tử enzym tạo
nên trung tâm hoạt động, đònh hướng một cách chính xác để gắn với cơ chất. Trong
quá trình này cấu trúc enzym bò biến đổi, đã làm cho một số tính chất lí hoá của
enzym thay đổi theo như hình sau.
1.) Trung tâm dò lập thể.
Trong quá trình xúc tác của phân tử enzym, ngoài trung tâm hoạt động làm
xúc tác còn có một loại trung tâm khác làm nhiệm vụ điều chỉnh hoạt tính của
enzym, gọi là trung tâm điều chỉnh hay là trung tâm dò lập thể. Trung tâm dò lập
thể ở khác vò trí trung tâm hoạt động. Cơ chế tác dụng của yếu tố dò lập thể là ở
chỗ khi nó tác động vào trung tâm dò lập thể của enzym làm thay đổi hình dạng
không gian của enzym chuyển trạng thái hoạt động của enzym hoạt động hay
không hoạt động. Sự kết hợp yếu tố dò lập thể vào trung tâm dò lập thể của enzym
thường là sự kết hợp thuận nghòch. Cơ chế tác dụng của yếu tố dò lập thể là ở chỗ
khi nó tác dụng vào trung tâm dò lập thể của enzym làm thay đổi hình dạng của
enzym dẫn đến làm biến đổi trung tâm hoạt động làm cho hoạt tính xúc tác của
enzym bò thay đổi tăng lên hay giảm đi. Trung tâm dò lập thể đóng vai trò quan
trọng trong cơ chế điều chỉnh enzym thường hay nói đến cơ chế của sự ức chế
ngược là cơ chế điều chỉnh dò lập thể mà thông thường enzym của phản ứng đầu
tiên của quá trình chuyển hoá là enzym dò lập thể và sản phẩm cuối cùng của quá
trình phản ứng là yếu tố dò lập thể âm.
2.) Enzym polyme.
Là enzym có cấu tạo bởi nhiều đơn vò nhỏ, mỗi đơn vò nhỏ là một chuỗi
polypeptit và được gọi là protome. Enzym polyme thường có từ hai đến bốn đơn vò
nhỏ, có trường hợp có tới 10 đến 12 đơn vò nhỏ. Malat dehydrogenase có hai đơn vò
nhỏ, Urease có tám đơn vò nhỏ, catalase có 6 đơn vò nhỏ,ATP của ti thể tim bò có
10 đơn vò nhỏ. Enzym polyme thường chỉ thể hiện hoạt tính xúc tác cao khi phân tử
nguyên vẹn, khi các đơn vò nhỏ bò tách rời ra thì hoạt tính của enzym bò giảm hay
mất hẳn.
3.) Các dạng phân tử của enzym(Isozym)
4
Enzym oxy hóa khử
Enzym cùng xúc tác một loại phản ứng hoá học nhưng có thể tồn tại nhiều
dạng phân tử khác nhau và có một số tính chất lý, hoá, miễn dòch khác nhau. Các
dạng phân tử khác nhau của một enzym thường đựơc gọi là isozym. Lactat
dehydrogenase có phân tử lượng khoảng 130.000 do bốn đơn vò nhỏ tạo nên, mỗi
đơn vò nhỏ là một chuỗi polypeptit có trọng lượng phân tử khoảng 35.000. Các
chuỗi polypeptit này được sinh tổng hợp do hai gen khác nhau kí hiệu :H và M; có
nguồn gốc ở tim (H) và cơ (M) được sắp xếp thành 5 dạng phân tử lớn:
LDH1:HHHH
LDH2:HHHM
LDH3:HHMM
LDH4:HMMM
LDH5:MMMM
Tỷ lệ các dạng phân tử còn có thể thay đổi tuỳ theo tuổi tác, trạng thái sinh lý và
bệnh lý.
III.) CÁC TIỀN CHẤT ENZYM.
Hầu hết các enzym được tổng hợp trong cơ thể đều thông qua giai đoạn đầu
tiên là những tiền chất enzym không có hoạt động xúc tác gọi là Zymogen hay
Proenzym. Những tiền chất enzym này bò biến đổi bằng quá trình thuỷ phân liên
kết peptit loại bỏ những đoạn peptit có tác dụng kìm hãm hay che lấp trung tâm
hoạt động về enzym. Do đó phân tử lượng enzym có hoạt tính thường nhỏ hơn phân
tử lượng của Proenzym. người và động vật có vú các enzym thuỷ phân protid
trong ống tiêu hoá được tổng hợp ra dưới dạng proenzym. Ví dụ : pepsinogen,
chymotrypsinogen, trypsinogen trong quá trình hoạt hoá pepsinogen đã giải phóng 5
chuỗi peptit ngắn có trọng lượng phân tử 4000 dlk và một peptit có trọng lượng
phân tử 3200dlk có tác dụng ức chế hoạt tính của enzym khi còn kết hợp với
enzym. Quá trình hoạt hoá trypsinogen xảy ra sự thuỷ phân liên kết peptit giữa gốc
axít amin thứ 6 và 7 loại bỏ hexapeptit đã làm thay đổi hình dạng bộc lộ trung tâm
hoạt động của enzym. Đối với chymotrypsinogen chuyển thành trymotrypsin bằng
sự thuỷ phân giải phóng 2 dipeptit làm thay đổi hình dạng phân tử làm cho His vò
trí 57 xích gần gốc Ser vò trí 195 tạo trung tâm hoạt động enzym .
IV.) CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA ENZYM.
Cơ chế tác dụng chung của enzym là làm giảm năng lượng hoạt hoá, làm
tăng tốc độ phản ứng. Hoạt động xúc tác của enzym bao gồm nhiều yếu tố và có
thể kể một vài yếu tố chính như sau:
Sự tiếp cận và đònh hướng :
Cơ chất được tiếp cận với enzym sao cho liên kết cảm thụ của cơ chất được
tiếp cận với các nhóm hoạt động của enzym và được đònh hướng chính xác với các
nhóm ấy. Quá trình này sẽ gây ra sự biến đổi các quỹ đạo liên kết của chúng làm
cho phức hợp enzym – cơ chất ở vào trạng thái hoạt hóa.
5
Enzym oxy hóa khử
Mối quan hệ giữa hình dạng không gian của enzym đối với hoạt đông xúc
tác : cấu trúc phân tử không gian của enzym có liên quan mật thiết với hoạt động
xúc tác của enzym. Sự biến đổi cấu trúc không gian của enzym nhất là trung tâm
hoạt động xúc tác của enzym. Người ta cho rằng, sự kết hợp giữa enzym và cơ chất
tạo thành phức hợp trung gian [ES] đã gây ra tác dụng cảm ứng tương hỗ tức thời
giữa enzym và cơ chất. Cấu trúc enzym luôn luôn được biến đổi sao cho các nhóm
hoạt động của enzym được đònh hướng chính xác và tiếp cận thuận lợi với cơ chất
sao cho phân tử cơ chất bò “căng ra” hay bò “xoắn lại” và dễ dàng bò bẻ gẫy.
Sự tiếp xúc acid – base :
Nhờ xúc tác acid – base mà hầu hết các phản ứng xảy ra trong cơ thể thực
hiện ở môi trường pH trung tính, nồng độ H + và OH- rất thấp. Nếu không có cơ chế
này các phản ứng hóa học thường xảy ra ở môi trường có nồng độ H + và OH- cao.
Với những nhóm hoạt động đặc biệt có khả năng nhường hay nhận proton enzym
thực hiện được quá trình xúc tác acid – kiềm này. Sự xúc tác này phụ thuộc 2 yếu
tố quan trọng, thứ nhất là lực của acid – base nghóa là hằng số phân ly proton của
chúng; thứ hai là tốc độ nhường hay nhận proton base của cid- base . Thí dụ : nhóm
imidazol của Histidin là một trong những chất xúc tác acid – base khá mạnh.
Sự xúc tác đồng hóa trò :
Nhiều enzym có thể kết hợp với cơ chất bằng liên kết đồng hóa trò tạo phức
hợp trung gian có hoạt tính cao, giảm được năng lượng hoạt hóa của phản ứng để
cơ chất dễ dàng tham gia phản ứng tạo sản phẩm. Hoạt động của enzym thường
thông qua hợp chất trung gian enzym – cơ chất đồng hóa trò được phân biệt theo
gốc acid amin của enzym được trực tiếp phản ứng với cơ chất. Nhóm Serin bao
gồm enzym này, nhóm Hydroxyl của gốc Serin đặc hiệu của enzym tham gia tạo
thành liên kết este hay với nhóm acyl như trong trường hợp của chymotrypsin để
tạo phức hợp trung gian acyl – enzym, hay với nhóm phosphat trong trường hợp
phosphoglucomutase để tạo ra một phospho enzym. Trong nhóm cystein bao gồm
phospho glyceraldehyd dehydrogenase, papain, acetyl CoA acetyl transferase liên
kết đồng hóa trò thioeste được hình thành giữa nhóm acyl của cơ chất và nhóm
sulfhydryl của gốc cystein đặc hiệu của enzyn. Nhóm Histidin bao gồm một số
enzym vận chuyển nhóm phosphat như gluco 6 phosphatase, succinyl – CoA
sythetase. Những enzym này có nhóm imidazol của Histidin dặc hiệu của enzym
được phosphoryl hóa. Nhóm Lysin bao gồm enzym fructodiphosphat aldolase,
tranaldolase, D – amino acid oxidase, hợp chất trung gian của chúng là base Schiff
giữa nhóm - NH2 của Lysin đặc hiệu của enzym và nhóm carbonyl của cơ chất.
Cơ chế tác dụng của enzem không phải do một yếu tố đơn độc mà tác dụng
tổng hợp của nhiều yếu tố, nhiều nhóm hoạt động của enzym tạo ra. Cơ chế tác
dụng của từng men rất phức tạp và có những đặc điểm riêng trong đó có vai trò xúc
tác của enzym do các nhóm chức trong phân tử enzym. Bản chất enzym là protein,
phân tử của chúng gồm hàng trăm hay hàng ngàn gốc acid amin, các acid amin
này liên kết với nhau bằng các liên kết peptid qua các nhóm α – carboxyl và α –
amin. Tất cả các acid amin (trừ glycin) đều có mạch nhánh.
Các mạch nhánh
6
Enzym oxy hóa khử
này thường có trạng thái tự do và tuỳ theo bản chất của nó, có thể tham gia vào
những phả ứng hóa học nhất đònh. Trong những acid amin cấu tạo nên trung tâm
hoạt động của enzym có những acid amin có mạch nhánh với hoạt tính hóa học
cao. Các nhóm này tạo nên các nhóm chức năng của trung tâm hoạt động ; có
những nhóm trực tiếp tham gia vào các hoạt động xúc tác ; có những nhóm khác
làm nhiệm vụ kết hợp và đònh hướng cho cơ chất và coenzym và tạo nên bộ phận
tiếp xúc của en zym : Tuy nhiên ta không thể xác đònh được một ranh giới rõ rệt
giữa các nhóm “xúc tác” và các nhóm “tiếp xúc” và vì những nhóm tiếp xúc cũng
thường tham gia vào sự xúc tác. Các nhóm chức năng thường nằm ở những bộ phận
khác nhau trong các chuỗi polypeptid của phân tử enzym, nhưng do sự cuộn khúc
của các mạch peptid, các nhóm đó lại gần kề nhau về không gian và đònh hướng
theo một cách nhất đònh. Sự phá huỷ hay khóa một nhóm chức năng nào đó
thường gây ra sự ngừng hãm hay làm chậm phản ứng xúc tác. Khi cấu trúc bậc 3,
hay bậc 4 của phân tử enzym bò hư hại hay rối loạn vì lý do vật lý, hay rối loạn vì
lý do hóa học nào đó, cũng thường gây tổn hại đến cấu trúc tinh vi của trung tâm
hoạt động, là rối loạn sự đònh hướng tương hỗ của các nhóm chức năng.
Các nhóm chức năng thường có trong phân tử enzym bao gồm:
- Các nhóm carboxyl của acid aspartic và acid glutamic
- Nhóm έ- amin của Lysin
- Nhóm guanidin của arginin
- Nhóm indol của Tryptophan
- Nhóm imidazol của Histidin
- Nhóm Hydroxyl của Serin và threomin
- Nhóm phenol của Tyrosin
- Nhóm sulfuhydryl của Cystein
- Nhóm thioeste của Methionin
- Những mạch carbon của những acid amin khác và vòng thơm của
phenylalanin; các nhóm chức năng tham gia vào hoạt động của enzym bằng
nhiều cơ chế. Nhờ khả năng nhường hay nhận proton, chúng có thể hoạt
động như những chất xúc tác acid hay chất xúc tác theo nghóa rộng. Chúng
cũng có thể liên lết bằng liên kết đồng hóa trò với cơ chất tạo thành phức
hợp enzym – cơ chất có hoạt tính cao, để thực hiện cơ chế xúc tác đồng hóa
trò.
- Trong những enzym có chứa kim loại, nhiều trường hợp chính ion kim loại
đóng vai trò trung gian giữa những nhóm chức năng của enzym và cơ chất.
Ion kim loại là những chất mang điện tích dương, có thể đóng vai trò chất
hút điện tử rất mạnh và do đó tham gia vào cơ chế phản ứng rất có hiệu lực.
V.) TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYM
Tính đặc hiệu cao của enzym là một trong những sai khác chủ yếu giữa
enzym với các chất xúc tác khác. Mỗi enzym chỉ có khả năng xúc tác cho sự
7
Enzym oxy hóa khử
chuyển hóa một hay một số chất nhất đònh theo một kiểu phản ứng nhất đònh. Đặc
tính tác dụng lựa chọn này gọi là tính đặc hiệu hay tính chuyên hóa của enzym.
1.) Đặc hiệu kiểu phản ứng
Thể hiện ở chỗ mỗi enzym chỉ có thể xúc tác cho một trong những kiểu phản
ứng chuyển hóa một chất nhất đònh. Ví dụ : phản ứng oxy hóa khử, thuỷ phân …
2.) Đặc hiệu cơ chất
Cơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của enzym và
bò chuyển hóa dưới tác dụng của enzym. Mức độ đặc hiệu của các enzym không
giống nhau, ngưới ta thường phân biệt thành các mức sau :
a.)Đặc hiệu tuyệt đối
Enzym chỉ có tác dụng trên một chất nhất đònh và hầu như không có tác dụng với
một chất nào khác. Ví dụ: Urease hầu như chỉ có tác dụng với Ure, thuỷ phân nó
thành khí CO2 và NH3
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links