Hãa sinh Enzym

1. ĐẠI CƯƠNG

1.1. Định nghĩa:

Enzym là 1 chất xúc tác sinh học, có bản chất là

protein.

Enzym có tính đặc hiệu rất cao và hiệu lực xúc

tác rất lớn.

1.2. Năng lượng hoạt hóa

Là năng lượng cần thiết phải cung cấp cho hệ

thống các chất tham gia phản ứng, làm cho các phản

ứng ở vào trạng thái hoạt động và sẵn sàng tham gia

phản ứng.

1.3. Đặc điểm của chất xúc tác và đặc điểm của

enzym:

1.3.1. Đặc điểm chất xúc tác:

+ Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của các

phản ứng hóa học.

+ Chất xúc tác không làm thay đổi chiều của phản

ứng, không tạo ra được phản ứng.

+ Trong các phản ứng thuận nghịch, chất xúc tác làm

cho phản ứng chóng đạt tới cân bằng mà không làm

chuyển dịch vị trí cân bằng.

1.3.2. Đặc điểm của Enzym:

* Enzym có tính đặc hiệu rất cao và hiệu lực xúc tác

rất lớn:

Mçi enzym ®Òu cã tác dụng chän läc ®èi víi

mét c¬ chÊt hoÆc mét lo¹i c¬ chÊt vµ víi mét lo¹i

phản øng nhÊt ®Þnh. TÝnh chÊt xóc t¸c chän läc

nµy ®îc gäi lµ tÝnh ®Æc hiÖu cña enzym.

TÝnh ®Æc hiÖu cña enzym do cÊu tróc cña trung

t©m ho¹t ®éng (TTHĐ) quyÕt ®Þnh.

ĐÆc hiÖu víi c¬ chÊt:

+ Cã những enzym cã tÝnh ®Æc hiÖu tuyÖt ®èi:

Mét enzym chØ xóc t¸c cho mét c¬ chÊt nhÊt ®Þnh.

Ví dụ: Urease chØ thñy ph©n urª.

Arginase chØ thñy ph©n arginin

+ Cã nhiÒu enzym cã tÝnh ®Æc hiÖu t¬ng ®èi:

Một enzym cã thÓ tác dụng c¶ 1 nhãm c¬ chÊt cã

cÊu tróc gÇn gièng nhau.

Vd: Glucozidase xóc t¸c thủy ph©n c¶ mét nhãm c¬

chÊt glucozid cã liên kÕt ozid.

Esterase cã thÓ tác dụng vµo l/kÕt este cña các

acid bÐo víi alcol kh¸c nhau.

+ Cã enzym cã tÝnh ®Æc hiÖu kh«ng gian rÊt chÆt chÏ:

Vd: L- aa oxydase chØ xóc t¸c qúa trình khö amin oxy

hãa aa d·y L, kh«ng tác dụng trªn aa d·y D.

+ Cã enzym cã tÝnh ®Æc hiÖu kÐp:

Enzym cã tác dụng ®Æc hiÖu víi c¶ 2 c¬ chÊt cã

cÊu tróc hoµn toµn kh¸c nhau.

Vd: Aminoacyl-ARNt synthetase ®Æc hiÖu víi c¶ aa vµ

ARNt.

ĐÆc hiÖu víi ph¶n øng:

+ PhÇn lín mçi enzym ®Òu cã tÝnh ®Æc hiÖu víi mét

lo¹i phản øng nhÊt ®Þnh.

Víi mét chÊt cã kh¶ năng x¶y ra nhiÒu phản øng

hãa häc thì mçi mét lo¹i phản øng sÏ do mét enzym

xóc t¸c:

Ví dụ: Mét aa cã thÓ x¶y ra 3 lo¹i p/ø:

- P/ø khö carboxyl do decarboxylase xóc t¸c

- P/ø khö aminoxy hãa do aminoacid oxydase xóc t¸c

- P/ø trao ®æi amin do transaminase xóc t¸c

+ Mét sè enzym cã kh¶ năng xóc t¸c nhiÒu lo¹i p/ø

Ví dụ: Proteinase nh trypsin xóc t¸c thủy ph©n liên

kÕt peptid vµ thủy ph©n c¶ liên kÕt este.

* Enzym lµm gi¶m năng lượng ho¹t hãa nhiÒu h¬n so

víi chÊt xóc t¸c th«ng thêng kh¸c:

Vd: Sù ph©n hñy H2O2

cÇn 18 Kcal/mol nÕu kh«ng cã chÊt xóc t¸c

cÇn 11,7 Kcal/mol nÕu cã mÆt cña b¹ch kim

cÇn 2 Kcal/mol khi cã mÆt cña catalase

* Những phản øng enzym thêng x¶y ra víi tèc ®é

nhanh ë nhiÖt ®é sinh lý bình thêng cña c¬ thÓ.

* Enzym cã b¶n chÊt lµ protein ®Æc hiÖu do tÕ bµo

sèng tæng hîp, ho¹t ®éng trong c¬ thÓ sèng ho¹t

®éng cña enzym chÞu sù chi phèi, ®iÒu khiÓn cña tÕ

bµo vµ cña c¬ thÓ.

Ho¹t tÝnh cña enzym chÞu ¶nh hëng cña nhiÒu yÕu

tè nh: nhiÖt ®é, ¸nh s¸ng, pH m«i trêng,...

2. C¸ch gäi tªn vµ ph©n lo¹i Enzym

2.1. C¸ch gäi tªn:

* Gọi th«ng thêng:

Thêi kú ®Çu, khi enzym häc cha ph¸t triÓn, ngêi ta

gäi tªn enzym tïy tiÖn kh«ng cã quy íc.

Mét sè enzym cã tªn quen dïng kh«ng cã ®u«i

ase nh: pepsin, trypsin, chymotrypsin,…

* Gäi theo quy íc: cã 3 c¸ch

+ Gäi theo c¬ chÊt:

Tªn Enzym = Tªn c¬ chÊt ®Æc hiÖu + ase

VD: Urease lµ enzym t¸c dông vµo Urê

Proteinase lµ enzym t¸c dông vµo Protein

Lipase lµ enzym t¸c dông vµo Lipid

+ Gäi tªn theo lo¹i phản øng:

Tªn Enzym = Tªn lo¹i ph¶n øng + ase

Ví dụ: Enzym xóc t¸c phản øng oxy hãa lµ oxydase

Enzym khö hydro: dehydrogenase

Enzym thñy ph©n liên kÕt este: esterase

Enzym thñy ph©n l/kÕt glucozid: glucozidase

Hai c¸ch gäi tªn enzym trªn thêng gÆp víi phản

øng thủy ph©n.

+ Gäi phèi hîp c¶ 2 c¸ch trªn:

Tªn Enzym = Tªn c¬ chÊt + Tªn lo¹i p/ø + ase

Đ©y lµ c¸ch gäi ®Çy ®ñ nhÊt

Ví dụ: Lactatdehydrogenase lµ enzym xóc t¸c phản

øng khö hydro cña c¬ chÊt lµ Lactat.

2.2. Ph©n lo¹i: cã 6 lo¹i

* Lo¹i 1: Enzym Oxy hãa khö ( Oxydoreductase)

Lµ lo¹i enzym xóc t¸c c¸c phản øng oxy hãa khö (p/øng nhêng vµ nhËn ®iÖn tö).

C¸c enzym nµy thêng cã Coenzym lµ NAD vµ FAD.

+ Dehydrogenase: lµ enzym xóc t¸c sù vËn chuyÓn

®iÖn tö díi d¹ng 2 nguyªn tö hydro tõ c¬ chÊt.

VD: Glucose 6P 6P Gluconolacton

+ Oxydase: lµ enzym chuyÓn 2 ®iÖn tö tõ chÊt cho ®Õn oxy t¹o hydroperoxyd (H2O2).

G6PD

NADP NADPH2

β-D Glucose + O2 Gluconolacton + H2O2

+ Peroxydase: lµ enzym sö dông H2O2 mµ H2O2 lµ c¬

chÊt chø kh«ng ph¶i lµ O2.

H2O2 2H2O

+ Catalase: lµ enzym duy nhÊt xóc t¸c phản øng mµ

H2O2 võa lµ chÊt cho võa lµ chÊt nhËn ®iÖn tö.

2 H2O2 O2 + 2 H2O

+ Cytocrom: lµ chÊt nhËn hydro (®iÖn tö)

* Lo¹i 2: Enzym vËn chuyÓn (Transferase)

Vận chuyển c¸c nhãm chøc năng (amin, acyl,

phosphat) giữa chÊt cho vµ chÊt nhËn.

Enzym nµy cã Coenzym v/c nhãm tham gia.

NADH2 NAD

+ Enzym vËn chuyÓn nhãm amin:

(Transaminase hoặc Amino Transferase)

Enzym nµy v/c nhãm -NH2 tõ aminoacid tíi acid

cetonic t¹o thµnh acid amin vµ acid cetonic míi.

Ví dụ: GPT (Glutamat Pyruvat Transaminase) xóc t¸c

phản øng:

Alanin + α-Cetoglutarat Glutamat + Pyruvat

+ Kinase:

Xóc t¸c chuyÓn nhãm phosphat tõ ATP hoặc tõ

nucleozid triphosphat kh¸c tíi alcol (®êng).

Ví dụ:

ATP + Glucose G6P + ADP

Glucose G6P

Glucokinase

ATP ADP

+ Glucosyl Transferase: vận chuyển nhãm glucosyl

tõ UDP- Glucose ®Ó tæng hîp glycogen.

+ Methyl transferase

+ Acyl transferase

* Lo¹i 3: Enzym thñy ph©n (Hydrolase)

Xóc t¸c phản øng thñy ph©n cã sù tham gia cña

H2O, thñy ph©n c¸c liên kÕt C- O, C- N, O- P vµ C- S.

+ Phosphomonoesterase: c¾t c¸c liên kÕt este

Vd: Phosphatase kiÒm (ALP- Alkalin Phosphatase)

+ Glucozidase: c¾t ®øt liªn kÕt ozid

+ Peptidase:

Là lo¹i ®Æc biÖt cña hydrolase, thñy ph©n liên kÕt

peptid.

* Lo¹i 4: Enzym ph©n c¾t (Lyase) BÎ g·y 1 p/tö hay t¸ch 1 nhãm ra khái 1 p/tö kÓ

c¶ lo¹i bá níc mµ kh«ng cã sù ttham gia cña H2O.

BÎ g·y liên kÕt C - C hoÆc C - O.

+ Aldolase: F1- 6 Di(P) 2 Triose(P)

+ Decarboxylase lo¹i bá -COOH tõ acid amin hoặc a.cetonic CO2

* Lo¹i 5: Enzym ®ång ph©n, cã 3 lo¹i:

+ Isomerase: chuyÓn nhãm chøc enol- ceton, aldose- cetose

Glucose 6(P) Fructose 6(P)

+ Mutase: chuyÓn mét nhãm trong néi p/tö

Glucose 1(P) Glucose 6(P)

+ Epimerase: chuyÓn nhãm thÕ trong ph©n tö

Xylulose 5(P) Ribulose 5(P)

* Lo¹i 6: Enzym tæng hîp

(Ligase hoÆc Synthetase)

Xóc t¸c phản øng tæng hîp trong ®ã 2 ph©n tö

liên kÕt víi nhau vµ sö dông năng lîng ë d¹ng liên

kÕt phosphat cao năng ATP.

Vd: Glutamin synthetase

Glutamat + NH3 Glutamin

3. CÊu tróc ph©n tö vµ c¬ chÕ ho¹t ®éng

cña Enzym

3.1. ĐÆc ®iÓm vµ thµnh phÇn cÊu t¹o cña E

* ĐÆc ®iÓm:

- TLPT: có phân tử lượng lín: 10.000 - 1.000.000 đv

Vd: Ribonuclease cã TLPT lµ 12000

Glutamatdehydrogenase là 1.000.000

- Hình d¹ng ph©n tö:

PhÇn lín enzym thuéc lo¹i Protein hình cÇu.

- CÊu t¹o: cã enzym là 1 chuçi polypeptid, cã enzym cÊu t¹o từ nhiÒu chuçi polypeptid.

- BËc cÊu tróc:

HÇu hÕt c¸c enzym cã cÊu tróc bËc 2 vµ 3, có enzym cã cÊu tróc bËc 4.

* Thµnh phÇn cÊu t¹o: cã 2 lo¹i

+ Enzym mét thµnh phÇn (protein thuÇn):

ChØ do c¸c aa cÊu t¹o thµnh (thñy ph©n enzym

hoµn toµn thì s¶n phÈm chØ gåm c¸c aa).

GÆp chñ yÕu lµ enzym hydrolase

+ Enzym hai thµnh phÇn (b¶n chÊt lµ protein t¹p):

- TphÇn t1: lµ protein gäi lµ apoprotein (apoenzym).

- TphÇn t2: kh«ng ph¶i lµ protein mà lµ chÊt hữu c¬

hay v« c¬ ®Æc hiÖu, céng t¸c víi E trong qu¸ trình xóc

t¸c, được gäi lµ Coenzym (CoE).

Enzym hai t/phÇn, tÝnh chÊt c¬ b¶n cña enzym do

phÇn apoenzym quyÕt ®Þnh, nÕu thiÕu CoE thì enzym

kh«ng ho¹t ®éng.

3.2. Trung t©m ho¹t ®éng (TTHĐ) cña enzym

* Định nghĩa:

TTHĐ cña ph©n tö enzym lµ phÇn nhá trong thÓ

tÝch chung cña ph©n tö enzym, lµ trung t©m trùc tiÕp

g¾n víi c¬ chÊt hoÆc trùc tiÕp xóc t¸c phản øng.

TTHĐ cña enzym lµ mét c¸i r·nh ®îc t¹o nªn bëi

sù gÊp khóc cña chuçi polypeptid.

TTHĐ gåm những aa cã nhãm hãa häc cã ho¹t

tÝnh cao nh: Ser (-OH), His (imidazol), Cys (-SH), Glu

(-COOH), Lys (-NH2). C¸c aa nµy cã thÓ xa nhau ë

cÊu tróc bËc 1 nhng l¹i gÇn nhau trong cÊu tróc kh«ng

gian.

* C¸c nhãm chøc năng cña TTHĐ: cã 3 nhãm

+ Nhãm tiÕp xóc: cã t¸c dông liên kÕt víi c¸c nhãm trªn ph©n tö c¬ chÊt ®Ó giữ c¬ chÊt ë TTHĐ.

Nhãm tiÕp xóc quyÕt ®Þnh tÝnh ®Æc hiÖu cña enzym.

+ Nhãm xóc t¸c: phản øng trùc tiÕp víi c¬ chÊt, lµm biÕn ®æi cÊu t¹o ®iÖn tö cña c¬ chÊt ®Ó s½n sµng t¹o thµnh s¶n phÈm.

+ C¸c nhãm tham gia duy trì hình d¹ng kh«ng gian cña TTHĐ cña enzym ®Ó phï hîp víi c¬ chÊt trong khi g¾n vµ phản øng víi c¬ chÊt.

Cã enzym chØ cã mét TTHĐ, có enzym cã hai hay nhiÒu TTHĐ, c¸c TTHĐ cña 1 ph©n tö enzym cã thÓ gièng nhau hoặc kh¸c nhau vÒ cÊu t¹o vµ chøc năng, nªn 1 ph©n tö enzym cã thÓ xóc t¸c nhiÒu phản øng hãa häc kh¸c nhau.

* C¸c gi¶ thuyÕt vÒ sù hình thµnh TTHĐ cña E

+ Theo Fisher (1894):

TTHĐ cña enzym ®îc hình thµnh s½n víi cÊu tróc kh«ng gian nhÊt ®Þnh. C¬ chÊt cã cÊu tróc tương øng víi cÊu tróc cña TTHĐ míi ®îc kÕt hîp vµo, sù t/øng nµy cã thÓ vÝ nh “æ khãa” víi “chìa khãa”.

+ Theo Koshland:

TTHĐ cña enzym mÒm dÎo vµ linh ®éng, c¸c nhãm chøc năng cña TTHĐ vÉn tù do cha ë t thÕ s½n sµng ho¹t ®éng.

Khi tiÕp xóc víi c¬ chÊt thì chÝnh c¬ chÊt g©y ra c¶m øng kh«ng gian lµm biÕn ®æi hình d¹ng phân tö E. C¸c nhãm chøc năng cña TTHĐ di chuyÓn vµ ®Þnh híng thÝch hîp, chÝnh x¸c ®Ó thµnh lËp TTHĐ cã cÊu tróc kh«ng gian t¬ng tù c¬ chÊt.

TTHĐ cña E chØ thùc sù hình thµnh trong qu¸ trình tiÕp xóc giữa E vµ c¬ chÊt gäi m« hình nµy lµ m« hình “tiÕp xóc c¶m øng”.

3.3. C¬ chÕ ho¹t ®éng cña enzym Trong qtrình ho¹t ®éng xóc t¸c cña E, ®k tríc hÕt

lµ c¬ chÊt ph¶i ®îc g¾n vµo TTHĐ cña E ®Ó t¹o phøc hîp E-S.

E + S E - S

Trong qu¸ trình tiÕp cËn nhau ®Ó t¹o phøc E - S, cÊu tróc p/tö E lu«n biÕn ®æi nh»m ®¶m b¶o c¸c nhãm hãa häc ®Æc biÖt cña TTHĐ cña E ®îc tiÕp xóc thuËn lîi víi c¬ chÊt.

Díi t/d cña các nhãm ho¹t ®éng cña E, cÊu t¹o ®iÖn tö cña c¬ chÊt bÞ biÕn ®æi, những l/kÕt chÞu t¸c dông trùc tiÕp cña E bÞ căng ra, bÞ xo¾n vÆn, ®é bÒn vững cña l/kÕt bÞ gi¶m ®i, ho¹t tÝnh hãa häc cña c¬ chÊt tăng lªn rÊt nhiÒu. ChØ cÇn NL ho¹t hãa rÊt nhá còng lµm cho p/ø x¶y ra nhanh chãng (vì sinh ra NL tù do lµm gi¶m NL ho¹t hãa). Díi t/d cña E sÏ biÕn c¬ chÊt thµnh s¶n phÈm vµ E ®îc gi¶i phãng ra.

E + S E-S E + P

4. Tèc ®é ph¶n øng cña E vµ c¸c yÕu tè

¶nh hëng.

4.1. Tèc ®é ph¶n øng cña E

- Đèi víi E, thêng (®¹i ®a sè E) ngêi ta kh«ng x¸c ®Þnh

®îc nång ®é thùc cña nã mµ chØ x¸c ®Þnh ®îc ®¬n vÞ

ho¹t ®é cña E.

Theo qui íc Quèc tÕ: mét ®¬n vÞ E lµ mét lîng E

nµo ®ã xóc t¸c sù biÕn ®æi mét micromol c¬ chÊt thµnh

s¶n phÈm trong 1phót díi những ®iÒu kiÖn quy ®Þnh.

- Tèc ®é p/ø E thêng ®îc x¸c ®Þnh b»ng sù biÕn ®æi

nång ®é c¬ chÊt, hoÆc sù biÕn ®æi nång ®é s¶n phÈm,

hoÆc sù biÕn ®æi coenzym cña p/ø trong mét ®¬n vÞ

thêi gian nhÊt ®Þnh víi những ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh.

4.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn tèc ®é ph¶n øng E

4.2.1. ¶nh hëng cña nång c¬ chÊt

Trong c¸c phản øng E, khi c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c nh:

nhiÖt ®é, pH, lùc ion,… h»ng ®Þnh thi tèc ®é p/ø cña E

phô thuéc vµo nång ®é c¬ chÊt vµ nång ®é E.

NÕu nång ®é enzym h»ng ®Þnh thi tèc ®é p/ø E chØ

phô thuéc vµo nång ®é c¬ chÊt:

Khi nång ®é c¬ chÊt tăng dÇn lªn thi tèc ®é p/ø E

sÏ tăng dÇn lªn tíi tèc ®é cùc ®¹i (Vmax).

Đồ thị biÓu diÔn nång ®é

c¬ chÊt ¶nh hëng ®Õn

tèc ®é cña enzym

Vmax

1/2Vmax

(S) Km

Trong ph¶n øng enzym, muèn ®¹t tíi tèc ®é cùc

®¹i, nång ®é ph©n tö cña c¬ chÊt ph¶i lín h¬n nång ®é

ph©n tö enzym hµng triÖu lÇn vµ bao giê còng ë tr¹ng

th¸i thõa c¬ chÊt.

ThuyÕt Michaelis - Menten ®· gi¶i thÝch sù liªn

quan giữa tèc ®é ph¶n øng enzym víi nång ®é c¬ chÊt

®a ra h»ng sè Michaelis (Km) lµ mét h»ng sè ®Æc trng

cho mçi enzym ®èi víi 1c¬ chÊt nhÊt ®Þnh.

Km lµ nång ®é c¬ chÊt (mol/lÝt) ®ñ lµm cho tèc ®é

ph¶n øng enzym ®¹t tíi 1 nöa tèc ®é cùc ®¹i (Vmax).

4.2.2. Ảnh hëng cña nhiÖt ®é

Trong c¸c phản øng enzym, nhiÖt ®é cã tác dông

lµm tăng tèc ®é phản øng lªn ®Õn tèc ®é cùc ®¹i.

- Ở nhiÖt ®é enzym cha bÞ biÕn tÝnh (0OC - 50OC):

Khi nhiÖt ®é tăng thì tèc ®é phản øng tăng, nÕu

nhiÖt ®é tăng lªn 10O thì tèc ®é phản øng enzym tăng

kho¶ng 2 lÇn.

Khi nhiÖt ®é tăng lªn kho¶ng 60OC - 70OC thì phÇn

lín enzym bÞ biÕn tÝnh, nhiÖt độ này lµ nhiÖt ®é tíi h¹n.

- Mçi E cã mét nhiÖt ®é thÝch hîp (tèi u) cho sù ho¹t

®éng xóc t¸c. Ở nhiÖt ®é ®ã thì phản øng ®¹t tíi tèc ®é

cao nhÊt.

NhiÖt ®é thÝch hîp cña ®a sè c¸c enzym ë c¬ thÓ

®éng vËt lµ 37OC - 45OC, ë VSV cã nhiÖt ®é thÝch hîp

cao h¬n ĐV (VSV chÞu ®îc nhiÖt ®é cao).

VD: Amylase ë ĐV, nhiÖt ®é thÝch hîp lµ 40OC

Amylase ë VSV, nhiÖt ®é thÝch hîp lµ 70OC

- NhiÖt ®é thÝch hîp cña mét enzym kh«ng cè ®Þnh mµ

phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh thêi gian t¸c dông cµng

dµi thì nhiÖt ®é thÝch hîp cµng thÊp, phô thuéc vµo

nång ®é enzym, nång ®é c¬ chÊt.

- ë nhiÖt ®é thÊp thì ho¹t ®é cña enzym gi¶m, ë 0OC

ho¹t ®é cña enzym kh«ng cßn ®¸ng kÓ, khi tăng nhiÖt

®é lªn thì ho¹t ®é cña enzym sÏ tăng (vì enzym kh«ng

bÞ biÕn tÝnh ë nhiÖt ®é l¹nh).

øng dông ®Ó b¶o qu¶n enzym

4.2.3. ¶nh hëng cña pH

- Mçi enzym cã mét pH tèi u (thÝch hîp) cho sù ho¹t

®éng cña enzym. ë pH tèi u ®ã tèc ®é ph¶n øng cña

enzym lµ lín nhÊt.

- Víi pH lín h¬n hoÆc nhá h¬n pH tèi u ®ã thì tèc ®é ph¶n øng enzym gi¶m. Trong c¬ thÓ phÇn lín enzym cã pH thÝch hîp ë vïng trung tÝnh nhng còng cã enzym thÝch hîp ho¹t ®éng ë pH kiÒm.

Vd: phosphatase kiÒm ho¹t ®éng ë pH = 9 - 10, pepsin ë pH = 1,5.

- Đèi víi mét enzym nhÊt ®Þnh, pH tèi u cña nã kh«ng ph¶i lóc nµo còng cè ®Þnh, mµ cã thÓ thay ®æi tïy theo tÝnh chÊt vµ nång ®é cña c¬ chÊt, nhiÖt ®é ph¶n øng vµ b¶n chÊt c¸c lo¹i dung dÞch ®Öm.

Vd: Urªase víi nång ®é urª = 8%, pH thÝch hîp lµ 6,0

Víi nång ®é urª = 1% , pH thÝch hîp lµ 7,5

Mantase víi nhiÖt ®é 37OC pH thÝch hîp lµ 7,2

Víi nhiÖt ®é 47OC pH thichs hîp lµ 4,3

4.2.4. ¶nh hëng cña ion kim lo¹i

Mét sè enzym chÞu ¶nh hëng cña nång ®é vµ b¶n

chÊt cña ion kim lo¹i rÊt s©u s¾c. Cã những kim lo¹i

hÇu nh cÇn thiÕt cho sù ho¹t ®éng cña mét sè enzym

nhng mét sè ion kim lo¹i nh Ag+, Hg+, Pb+3 cã ®éc tÝnh

rÊt cao víi hÇu hÕt c¸c enzym.

4.2.5. ¶nh hëng cña chÊt ho¹t hãa

ChÊt ho¹t hãa lµ chÊt lµm tăng ho¹t ®éng xóc t¸c

cña enzym hoÆc lµm cho enzym tõ tr¹ng th¸i kh«ng

ho¹t ®éng thµnh ho¹t ®éng.

Vd: Cl- cã t¸c dông ho¹t hãa amylase

C¸c anion kh¸c cña hä halogen: F-, Br-, I- còng cã

t¸c dông ho¹t hãa nhng yÕu h¬n.

4.2.6. ¶nh hëng cña chÊt øc chÕ

ChÊt øc chÕ lµ chÊt lµm gi¶m ho¹t ®éng xóc t¸c

cña enzym hoÆc lµm mÊt t¸c dông xóc t¸c cña enzym.

ChÊt øc chÕ cã b¶n chÊt hãa häc rÊt kh¸c nhau, cã

thÓ lµ c¸c ion kim lo¹i, anion, những hîp chÊt hữu c¬

®Æc hiÖu hoÆc lµ những protein, peptid.

Dùa theo c¸ch t¸c dông cña chÊt øc chÕ víi enzym,

chÊt øc chÕ cã 2 lo¹i: øc chÕ c¹nh tranh vµ øc chÕ

kh«ng c¹nh tranh.

* Chất ức chÕ c¹nh tranh:

ChÊt øc chÕ c¹nh tranh cã cÊu t¹o t¬ng tù c¬ chÊt,

nã c¹nh tranh víi c¬ chÊt vµ kÕt hîp vµo TTHĐ cña

enzym lµm cho ho¹t ®éng xóc t¸c cña enzym gi¶m.

Sù kÕt hîp giữa enzym - chÊt øc chÕ lµ qu¸ trình

thuËn nghÞch vµ cã sù c¹nh tranh liªn tôc giữa chÊt øc

chÕ víi c¬ chÊt.

NÕu tăng nång ®é c¬ chÊt lªn vît xa víi nång ®é

chÊt øc chÕ thì cã kh¶ năng c¬ chÊt kÕt hîp ®îc víi

enzym.

NÕu tăng nång ®é chÊt øc chÕ lªn thì cã thÓ lµm

cho enzym bÞ øc chÕ hoµn toµn.

E + S ES E + P

E + I EI (phøc hîp E vµ chÊt øc chÕ)

* Chất ức chÕ kh«ng c¹nh tranh Lµ chÊt øc chÕ cã cÊu t¹o kh¸c víi c¬ chÊt, chóng kÕt hîp

kh«ng thuËn nghÞch vµo TTHĐ enzym hoÆc vµo mét vÞ trÝ nµo

®ã ngoµi TTHĐ g©y biÕn d¹ng ph©n tö vµ TTHĐ lµm E mÊt ho¹t

tÝnh.

E + I EI

Møc ®é øc chÕ kh«ng phô thuéc vµo nång ®é c¬

chÊt chØ phô thuéc vµo nång ®é chÊt øc chÕ. Kh«ng

thÓ kh¾c phôc ®îc sù øc chÕ b»ng c¸ch tăng nång ®é

c¬ chÊt ®¬n thuÇn.

Những enzym cã chøa ion kim läai cÇn thiÕt cho

sù ho¹t ®éng thì bÞ øc chÕ bëi c¸c hîp chÊt kÕt hîp ®-

îc víi ion kim lo¹i.

Ví dụ:

EDTA (Ethylen Diamin Tetra Acetat) lµ chÊt øc chÕ

kh«ng c¹nh tranh cña 1sè enzym khi ho¹t ®éng cÇn

sù cã mÆt cña Mg2+

Ngé ®éc s¾n (CN-: xyanua) g©y øc chÕ enzym cã

chøa Fe nh Peroxydase, Catalase.

5. Mét sè coenzym thêng gÆp

+ Khái niệm:

CoE lµ mét phÇn cña enzym, nã kÕt hîp vµo ph©n tö enzym, bæ sung kh¶ năng phản øng vµ khả năng xóc t¸c cña enzym.

Mét lo¹i CoE cã thÓ céng t¸c víi rÊt nhiÒu enzym.

+ Ph©n lo¹i: Cã 2 lo¹i CoE sau

* Coenzym oxy hãa khö : co 5 nhãm

- Nicotinamid

- Flavin

- Quinon

- Metaloporphyrin

- Protein - s¾t

* Coenzym vËn chuyÓn nhãm, cã 2 nhãm:

- Nhãm 1 gåm: Coenzym A

Glutathion

Acid lipoic

S- Adenosyl methionin

- Nhãm 2 gåm: Biotin

Thiamin Pyro Phosphat (TPP) Pyridoxalphosphat

Acid folic

+ CÊu t¹o cña CoE:

CoE cã cÊu tạo từ nucleotid ®¬n, nucleotid ®«i, 1 phâ n nucleotid, 1 sè CoE cã cÊu tróc gièng hem, 1 sè CoE trong thành phần cÊu t¹o cã vitamin.

5.1. Coenzym nicotinamid: cã 2 lo¹i

NAD: Nicotinamid Adenin Dinucleotid

NADP: Nicotinamid Adenin Dinucleotid Phosphat

* Thµnh phÇn cÊu t¹o:

+ NAD gåm:

1.Nicotinamid(Vit PP)+ 1.Adenin+ 2.Ribose+ 2.H2PO4

S¬ ®å cÊu t¹o:

Nicotinamid - Ribose - (P) - (P) - Ribose - Adenin

+ NADP :

Nicotinamid - Ribose - (P) - (P)- Ribose - Adenin

(P)

* C¬ chÕ ho¹t ®éng:

+ H+

H

CONH2

1

N

2

Ribose P - P - Ribose

9

8

N

7

3

N

N

2

1

4

5 6

NH2

+

N

2

4 CONH2

H

1 N

Ribose -

+

4

H H

CONH2

1 N

Ribose

+ 2H+, 2e’

- 2H+

Trong qu¸ trình oxy hãa khö, nh©n nicotinamid trùc

tiÕp tham gia ph¶n øng, C4 cña nh©n cã kh¶ năng nh-

êng hoÆc nhËn mét nguyªn tö hydro.

Trong p/øng 1nguyªn tö hydro cña c¬ chÊt g¾n lªn

nh©n nicotinamid, 1nguyªn tö hydro nằm trong m«i tr-

êng díi d¹ng proton.

* Vai trß:

NAD vµ NADP tham gia rÊt nhiÒu ph¶n øng oxy

hãa khö do enzym dehydrogenase xóc t¸c.

NAD thêng tham gia vµo những ph¶n øng oxy hãa

khö ®Ó cung cÊp năng lîng cho c¬ thÓ,

NADP thêng tham gia vµo c¸c ph¶n øng sinh tæng

hîp.

5.2. Flavin (vitamin B2):

Cã 2 lo¹i thêng gÆp: FMN: Flavin Mono Nucleotid

FAD: Flavin Adenin Dinucleotid

+ Thµnh phÇn cÊu t¹o:

FMN: Flavin - Ribitol - (P)

FAD: Flavin - Ribitol - (P) - (P) - Ribose - Adenin

NH H3C

H3C

N

N N 1

10

5

= O

O

CH2

CHOH

CHOH

CHOH

CH2 O - P - P -O O CH2

9 8

N

7

3

N

N

2

1

4

5 6

1

NH2

N

N

+ C¬ chÕ t¸c dông:

FMN vµ FAD ®Òu cã nh©n Flavin lµ n¬i trùc tiÕp tham

gia ph¶n øng oxy hãa khö.

D¹ng oxy hãa D¹ng khö

+2H+,2e’

- 2H+

NH H3C

H3C

N N 1 10

5

=O

O

Ribitol -

H3C

H3C

N

N N 1

5 NH

=O

O

Ribitol -

H

H N

5.3. Coenzym Quinon (CoE Q- Ubiquinon)

Coenzym Q lµ CoE cña enzym vËn chuyÓn ®iÖn tö

trong chuçi h« hÊp tÕ bµo (trong ty thÓ).

Cã nhiÒu lo¹i CoEQ tïy thuéc vµo m¹ch nh¸nh

(gèc terpen) dµi hay ng¾n (cã n gèc terpen kh¸c nhau

n= 10; n= 9; n= 8; n=7; n=6)

CoE Q10 thêng cã ë ĐV cã vó (n=10)

C¸c CoE nµy lµ những coenzym oxy hãa khö.

CoE nµy ho¹t ®éng ®îc lµ nhê sù biÕn ®æi thuËn

nghÞch giữa quinon quinol.

Cơ chế:

5.4. Coenzym Hem

+ CÊu t¹o cña hem: gåm cã 1 nh©n porphyrin vµ 1 nguyªn tö Fe+2 ë giữa

O

O

H3C-O

H3C-O CH3

CH2 – CH = C – CH2

CH3 H

n

OH

OH

CH3

H3C- O

H3C- O

CH2 – CH = C – CH2

CH3

H n

+2H+, 2e’

- 2H+

+ Vai trß:

Vai trß chñ yÕu cña CoE nµy lµ vËn chuyÓn ®iÖn tö

nhê kh¶ năng biÕn ®æi thuËn nghÞch cña Fe+2 Fe+3

Hem vËn chuyÓn oxy (hemoglobin, myoglobin).

Hem cßn lµ chÊt céng t¸c cña mét sè enzym vËn

chuyÓn ®iÖn tö nh Cytocrom (Cyt b, Cyt c, Cyt c1,

Cyt a, Cyt a3).

Hem cßn lµ chÊt céng t¸c cña nhiÒu enzym kh¸c

nh catalase, peroxydase.

5.5. Coenzym pyridoxal phosphat (vitamin B6)

Pyridoxal phosphat lµ coenzym vËn chuyÓn nhãm

amin trong c¸c ph¶n øng trao ®æi amin vµ khö nhóm

carboxyl.

+ CÊu t¹o:

Trong thµnh phÇn cÊu t¹o cña nh©n pyrimidin cã

nhãm aldehyd - nhãm nµy lµ bé phËn trùc tiÕp ho¹t

®éng cña CoE.

Pyridoxal Pyridoxalphosphat Pyridoxaminphosphat

(Vitamin B6) (PLP) (PMP)

CHO

CH2OH

N +

HO

H3C

H

CHO

CH2O- P

N +

HO

H3C

H

CH2

CH2O- P

N +

HO

H3C

H

-- NH2

+ C¬ chÕ vËn chuyÓn:

Alanin + α- Cetoglutarat Glutamat + Pyruvat

Acid amin + Pyridoxal(P) A.α-Cetonic +

Pyridoxamin(P)

Pyridoxamin(P) +α-Cetonic Acid amin +

Pyridoxal(P)

Acid amin Pyridoxal(P) Acid amin

(Alanin) (Glutamat)

A.α-Cetonic Pyridoxamin(P) A.α-Cetonic

(A.Pyruvic) (Cetoglutarat)

5.6. Coenzym A: tham gia vËn chuyÓn nhãm acyl

+ CÊu t¹o:

Adenin - Ribose 5’(P) - (P)- Pantothein

(P)

Pantothein cã nhãm -SH, chÝnh nhãm nµy g¾n gèc

acyl.

+ Vai trß:

CoE A tham gia tÝch cùc vµo qu¸ trình tæng hîp vµ

tho¸i hãa acid bÐoCarnitinacylCoA

Acyl + Carnitin Acylcarnitin + HS-CoA

CarnitinacylCoA-

Transferase

5.7. Coenzym vËn chuyÓn nhãm phosphat

Cã tªn lµ Phosphat Transferase nh: ATP, UTP,

CTP.

VD: UTP lµ coenzym vËn chuyÓn glucose, galactose

5.8. Thiamin Pyro Phosphat (TPP)

Lµ CoE vËn chuyÓn nhãm acetaldehyd trong qu¸

trình khö carboxyl oxy hãa acid α-cetonic, CoE nµy cã

vitamin B1 tham gia cÊu t¹o.

TPP lµ CoE cña pyruvatdehydrogenase xóc t¸c

ph¶n øng khö carboxyl oxy hãa acid pyruvic.

5.9. Biotin (Vit H): ho¹t hãa vµ vËn chuyÓn nhãm

CO2, ®Æc biÖt lµ qu¸ trình tæng hîp AB ngoµi ty thÓ.

Biotin tham gia tæng hîp Carbamyl(P), urª, base

purin, pyrimidin.

5.10. Acid lipoic: võa lµ CoE vËn chuyÓn nhãm

võa lµ CoE vËn chuyÓn hydro.

6. Phøc hîp ®a enzym (multienzym)

Gåm nhiÒu ph©n tö enzym cã liªn quan víi nhau

trong 1 qu¸ trình chuyÓn hãa nhÊt ®Þnh.

Ví dụ: phøc hîp ®a enzym gåm 6 enzym xóc t¸c c¸c

ph¶n øng tæng hîp acid bÐo.

7. Enzym dÞ lËp thÓ - isozym

- Trªn ph©n tö enzym ngoµi TTHĐ cßn cã mét trung

t©m dÞ lËp thÓ cã t¸c dông ®iÒu chØnh ho¹t tÝnh cña

enzym.

- Enzym dÞ lËp thÓ ®ãng vai trß ®iÒu chØnh rÊt quan

träng.