Tiểu luận Hóa sinh đại cương: Cấu tạo của Enzyme

Tiểu luận Hóa sinh đại cương: Cấu tạo của Enzyme có nội dung trình bày về: Bản chất hóa học của enzyme; Thành phần cấu tạo của Enzyme; Trung tâm hoạt động của Enzyme; Các dạng phân tử của Enzyme; Trung tâm dị lập thể;... Mời các bạn cùng tham khảo bài tiểu luận tại đây nhé!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC *** TIỂU LUẬN HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG Đềtài: “Cấutạocủa enzyme” Giảngviênhướngdẫn: TS. GiangThịPhương Ly Sinhviênthựchiện:PhạmThị Ni MSSV: 20175053 Lớp: HH02 – K62 HàNội, tháng 5 năm 2020 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Ngaybâygiờ,   khibạnđọcđiềunày,   cóhàngtỷphảnứnghóahọcxảy bêntrongcơthểbạn   Chúngxảy   vớitốcđộcựcnhanhbêntrongcáctếbào,      ra  nhưngkhicácphảnứngnàyđượcxảy  ratrongcácốngnghiệmtrongphịngthínghiệmthayvìcơthể, chúngxảy     ra  vớitốcđộcủaốcsên. Điềugìgiảithíchsựkhácbiệtvềtốcđộnày? Cáctếbàocủachúng ta cógì,  màmộtốngnghiệmthiếu? Câutrảlờilà:   Enzyme!   Trongcơthểsống,  hầunhưkhơngcómộtqtrìnhhóahọcnàolạikhơngliênquanmậtthiếtđếncácqtrìnhsinhhọ c       enzyme   xúctác   Cóthểnóirằngsựsốnggắnliềnvới   enzyme.Chúngtạo   ra  cácđiềukiệncầnthiếtđểcácphảnứngsinhhóadiễn   điềukiệnbìnhthườngvềnhiệtđộ,   nhanhchóngmặcdù   ở  ápsuất,    pH. Tênchungmàcácnhàhóahọcsửdụngchomộtthựcthểhóahọclàmtăngtốcđộphảnứnglàc hấtxúctác. Enzyme   làchấtxúctácsinhhọcđượchìnhthànhtrongtếbàodướidạnghợpchất  protein cócấutrúchóahọcrấtđặcthù.  Enzyme   trongcơthểsinhvậtvớichứcnăngxúctácchọnlọc,  đóngvaitrịđịnhhướngtấtcảmọiphảnứngxảy     trongtếbào   Khi     ngồitếbàonhiều  enzyme vẫncịnkhảnănghoạtđộngtươngtự. Nếukhơngcó enzyme, tếbàosẽbịtêliệt. Nên  enzyme   giữvaitrịquantrọngtrongsựhơhấp,   di   chuyển,   suynghĩ,   hành   vi,  phátâmcũngnhưduytrìsựhữuhiệucủahệmiễndịch   Mộtsố   enzyme  cóthểvơhiệuhóacáchóachấtđộcgây ra ungthư, hoặc do ơ nhiễmmơitrường, … Nhưvậy,   enzyme   cókhảnăngvàhiệulựcxúctácrấtlớn,   cótínhđặchiệurấtcao.  Đểđảmbảochochứcnăngcủa   enzyme   làchấtxúctácsinhhọc,   cấutạocủa   enzyme  phảirấttinh vi phứctạp. Bàitiểuluậnnàychúng ta sẽlàmrõcấutạocủa enzyme NỘI DUNG I BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA ENZYME Cấutrúcprotein củaenzym   TIM   TIM   là  mộtenzymcựckỳhiệuquảtrongqtrìnhchuyểnđổi đường thànhnănglượngchocơthể[1] Từgầnmộtthếkỷtrướcđây,  cácnhàkhoahọcđãđổxơvàoviệcxácđịnhbảnchấthóahọccủa   enzyme   Cho   đếnnay,  cóthểnóirằng,   ngồinhómnhỏphântử   RNA   cóhoạttínhxúctác,   tuyệtđạiđasố   enzyme  cóbảnchấtlàproteinvàsựthểhiệnhoạttínhxúctácphụthuộcvàocấutrúcbậc   1,   2,       4  củaphântửproteinvàtrạngtháitựnhiêncủachúng [2].Thựcchấtbảnchấthóahọccủa enzyme  chỉđượcxácđịnhđúngđắntừsau khi kếttinhđược enzyme  Enzyme  đầutiênnhậnđược   ở  dạngtinhthểlàureasecủađậutương   (Summer,   1926),   tiếptheo     pepsinvàtrypsin  (Northrop   vàKunitz,   1930,   1931)   Sauđónhữngtácgiảkháccũngđãkếttinhđượcmộtsố  enzyme   khácvàcóđủbằngchứngxácnhậncáctinhthểproteinnhậnđượcchínhlàcác  enzyme[3] Kếtquảnghiêncứutínhchấthóalýcủa   enzyme   đãchothấy   enzyme  cótấtcảcácthuộctínhhóahọccủacácchấtprotein.  Tínhchấtxúctácphụthuộcvàocấutạocủaprotein   Nếumột   enzyme  bịbiếntínhhayphântáchthànhnhữngtiểuđơnvịthìhoạttínhxúctácthườngbịmấtđi,   tươngtự    bảnthânprotein   enzyme   bịphâncắtthànhnhữngaminoaxit.[3]   Phầnlớn   enzyme  códạnghạtnhưcácproteinhìnhhạt,   tỷlệgiữatrụcdàivàtrụcngắncủaphântửvàokhoảng   1­2  hoặc 4­6 Vềkhốilượngphântử  enzyme cũngnhưcácproteinkháccókhốilượngphântửlớnkhoảng  12000   dalton   đến   1000000   dalton   hoặclớnhơn   Enzyme   cókhốilượngphântử   bé  nhấtlàribonuclease   (12700   dalton),   đasố   enzyme   cókhốilượngphântửtừ   20000   đến  90000 hoặcvàitrămnghìn Dalton [3] Do   kíchthướcphântửlớn,   enzyme   khơngđi   qua   đượcmàngbánthấm   Enzyme  cóthểhịa   tan trongnước,     trongdungdịchmuốilỗngnhưngkhơng trongdungmơikhơngphâncực   khơngbềnvàdễdàngbịbiếntínhdướitácdụngcủanhiệtđộcao,   tan  Enzyme    axithoặckiềmđặc,  muốikimloạinặng     nồngđộcao),   phầnlớn   enzyme   bịmấtkhảnăngxúctác.  Mứcđộgiảmhoạttínhcủa enzyme tươngứngvớimứcđộbiếntínhcủaprotein Ngồi ra, mộtsốphântử  RNA cịncóhoạttínhxúctácgiống enzyme, đượcgọichung là  ribozyme   Do  chúngcócấutrúcmạchđơnnêncóthểtựcuộngậpthànhcấuhìnhkhơnggianđặctrưngđểxúctác hoặcchúngcóthểliênkếtvớiphântửnucleicacidhayproteinkhácđểhìnhthànhcấutrúckhơngg ianđặctrưng, phùhợpvớinhiệmvụxúctác. Mộtsố ribozyme tiêubiểulàthểtựcắtnối intron,  ribozyme của virus HIV ( gâybệnhviêm gan), viroid, …[1] II THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA ENZYME Cũngnhưprotein,   enzyme   cóthểlàproteinđơnloạigiảnhoặcproteinphứctạp.  Trêncơsởđó,   xétvềcấutrúc,   người   ta   phân   enzyme   thành     loại :   enzyme   đơngiản  (mộtthànhphần)     enzyme   phứctạp   (haithànhphần)   Trườnghợp   enzyme   là  mộtproteinđơngiảngọi     enzyme   mộtthànhphần   Trườnghợp   enzyme   là  mộtproteinphứctạp(chiếm   60­70%)  nghĩalàngồiproteinđơngiảncịngắnthêmnhómkhơngphảiproteinnhưlipid, glucid… gọi là  enzyme haithànhphần Enzyme mộtthànhphần: II.1 Trongphântửchỉchứamộtcấutử   protein   cịnđượcgọilà   “feron”   hay   “apoenzyme”   Protein đượctạothànhtừmộtphântửhoặcmộtsốmạchpolypeptit,    mỗimạchnhưvậychứacác   amino   acid   nốivớinhaubằngliênkếtpeptit   Tấtcảcác   protein  đượcxâydựngtừ   20   loại   amino   acid   khácnhau   Các   amino   acid   nàychứacáchợpchấtbéovịngthơmhoặcdịvịngcóítnhấtmộtnhóm amin vànhómcacboxyl Vídụ: Amilase, urease, pepxin, … Enzyme haithànhphần: II.2 Trongphântửngồi   protein cịnphầnkhơngphải     protein  gọilànhómngoại(Cofactor).Loạinàythườnglànhữngchấthữucơđặchiệucóvaitrịthúcđẩyx úctác Ở       enzyme   đacấutử,   phần   apoenzyme  đóngvaitrịxúctácnhưngnếuthiếuthànhphầnthứhai   (cácchấthữucơđặchiệu)     enzyme  khơngthểhoạtđộngđược.  Chínhvìthếchấthữucơđặchiệunàycịnđượcgọilàchấtcộngtác.Vídụ:   Catalase,  peroxidase;   anhydrase   cacbonic   –   mộtloại   enzyme   giúpduytrìđộ   pH  củacơthểkhơngthểhoạtđộngtrừkhinóđượcgắnvàomột ion kẽm, … Cofactor   cócấutrúcnhỏ,   khơngđượccấutạotừcác   acid   amin,  làmnhiệmvụvậnchuyểncácnguntử   hay  electron  trongcácphảnứnghóahọcmà   enzyme  củanóxúctác. Nhómngoạirấtđadạng, chia làmhailoại: nhómghépvà coenzyme Phầnkhơngphải protein của enzyme đượcgọilànhómghép (prosthetic group)  khinóliênkếtchặtchẽvớiphần   protein     enzyme   bằngliênkếtđồnghóatrị,  làthànhphầncốđịnhcủaphântửvàthamgiachuyểnhóahidro, điệntử.Vídụ: FMN,  FAD của dehydrogenase, PLP của aminotransferase, Hem của cytochrome Coenzyme làphầnkhôngphải     protein     enzyme  trongtrườnghợpnógắnlỏnglẻovới   apoenzyme,   dễtách     vànhậplại,  chạytừapoenzyemenàytới   apoenzyme   kiavàcóthểtồntạiđộclập   [4].Vídụ:  NAD+,   NADP+   củanhiềudehydrogenase   Coenzyme  trựctiếpthamgiaphảnứngxúctác,   giữvaitròquyếtđịnhkiểuphảnứngmà   enzyme  xúctácvàlàmtăngđộbềncủa   apoenzyme   đốivớicácyếutốgâybiếntính   Cịn  apoenzyme cótácdụngnângcaohoạttínhxúctáccủa     coenzyme  vàquyếtđịnhtínhđặchiệucủa enzyme Tuynhiênsựphânbiệtnàychỉmangtínhchấttươngđối,  vìkhócóthểcómộttiêuchuẩnthậtrõràngnàođểphânbiệtgắnchặt   hay   khơnggắnchặt,  hơnnữanhữngnghiêncứugầnđâyđãthấyrằng,   nhiều   coenzyme   cũngkếthợpvới  apoenzyme   bằngliênkếtcộnghóatrị   Ngồi     cácnhà   khoa   họccũngchothấy,  trongthànhphầncủanhững   enzyme cósựhiệndiệncủamộtsốkimloại.    Cáckimloạinàythườnglàmộttrongnhữngthànhphầncủachấthữucơđặchiệu.Vídụ,  tronghệ  enzyme cytochrome, catalase, peroxydase, sắt (Fe) gắnchặtvớinhân porphyrin.  Cáckimloạicótrongthànhphầncủa   enzyme   thườngrấtdễtách     khỏi   enzyme.  Trongtrườnghợp   enzyme   mấtkimloại,   chúngsẽmấthoạttính   Khi   ta  đưacáckimloạitươngứngvàocác   enzyme,   hoạttính   enzyme   lạiđượckhơiphục.  Tínhchấtnàymangtínhchấtthuậnnghịch   Vaitrịcủakimloạitronghoạtđộngcủa   enzyme  vẫnchưathựcsựlàmsángtỏ   Tuynhiêncácnhà   khoa   họccũngchorằng,  cóthểkimloạiđóngvaitrịliênkếtgữa   enzyme   vàcơchất,   liênkếtgiữa   apoenzyme   và  coenzyme,   thamgiatrựctiếpvàoqtrìnhvậnchuyểnđiệntử,   nhưvaitrịcủasắttrong  cytochrome vàperoxidase [5] II.3 Cấutrúccủa cofactor Các   cofactor   cóbảnchấthóahọckhácnhau;   phântửthườngchứadịvịng   Cofactor  làphầntrựctiếpthamgiaphảnứnghoặccóchứcnăngnhậnbiếtcácđạiphântử. Nhiều cofactor  làdẫnxuấtcủacác   vitamin   tan   trongnướcvàphầnlớnthườngchứa   phosphate  trongnucleotid [4] II.3.1 Cofactor củacác oxidoreductase NAD+ (Nicotinamid­Adenine­Dinucleotid) NADP+ (Nicotinamid­Adenine­Dinucleotid­Phosphate) Chúnglàdẫnxuấtcủavitamin   PP   (nicotinamid,   niacin)   NAD+     NADP+   là  dẫnxuấtcủakhoảng 250 dehydrogenase Cơchếhoạtđộng: Dạngoxihóa Dạngkhử Trongqtrìnhoxihóakhử,   nhânnicotinamidtrựctiếpthamgiaphảnứng,  C4củanhâncókhảnăngnhườnghoặcnhậnmộtnguntử hydro Trongphảnứng     nguntử   hydro   củacơchấtgắnlênnhânnicotinamid,     nguyêntử  hydro nằmtrongmôitrườngdướidạng proton [6] FMN: Flavin mononucleotide FAD: Flavin – Adenine – Dinucleotid Chúnglàdẫnxuấtcủavitamin   B2   (Riboflavin)   FMN     FAD   liênkếtchặtvới  apoenzyme,   tạothànhflavoprotein   Dạngoxihóa   (FAD,   FMN)   cómàuvàng,  lõihoạtđộnglàvịngisoalloxasine Cơchếhoạtđộng: FMN và FAD đềucónhân Flavin lànơitrựctiếpthamgiaphảnứng oxy hóakhử Lipoate (6,8 dithioctanate) Dạng OXH DạngKhử Coenzyme Q ­ Thamgiavậnchuyểnhidrovàlàthànhviêncủachuỗihơhấptếbào (trong ty thể) ­ CónhiềuloạiCoEQtùythuộcvàomạchnhánh   (gốcterpen)   dài   hay   ngắn   (có   n  gốcterpenkhácnhau n=10, n=9, n=8, n=7, n=6) ­ CoE Q10 thườngcó ở độngvậtcóvú (n=10) ­ CácCoEnàylànhững   coenzyme   oxy   hóakhử.  CoEnàyhoạtđộngđượclànhờsựbiếnđổigiữaquinonvà quinol [6] Dạngquinon hay dạngoxihóa Dạngkhử hay hydroquinon Hem Nhómghépcủa   oxidoreductase   (catalase,   peroxidase,     cytochrome)   vậnchuyển  electron Hemoglobin Heme II.3.2 Cofactor củacác transferase ATP (adenosine triphosphate): cofactor củacác transferase cótênlà kinase TPP (thiaminepyrophosphate) Làdẫnxuấtcủa   vitamin   B1,   vòng   pyrimidine   gắnvớithiazolnhờcầu   –CH2­.  Phầnthamgiaphảnứnglàvòngthiazol,   vịng   pyrimidine   vànhóm   diphosphate  làmnhiệmvụgắnvới apoenzyme PLP (pyridoxalphosphate) Là   dẫnxuấtcủavitamin   B6   Nhómghépcủa   transaminase   –   chuyển   amin  vàdecarboxylase   –   khửcarboxylchoacid   amin   Ngoài   NAD(P+),   PLP   làcofactorthứ   3  cónhân   pyridine   Thànhphầncấutạocủapyrimidincónhómaldehyde­  nhómbàylàbộphậntrựctiếphoạtđộngcủaCoE 10 Coenzyme A, CoASH (coenzyme acyl hóa) Vậnchuyển acyl, acyl đượcgắnvàonhóm thiol (­SH) nhờliênkết thioester TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME III III.1 Kháiniệm: Enzyme     proteinđặcbiệt.Ngồicấutrúcgiốngnhưcấutrúcbìnhthườngcủaprotein,  enzyme   cịncócấutrúcrấtđặcbiệtliênquanđếnhoạttínhxúctáccủa  enzyme.Khơngphảitồnbộcácphầncủa   enzyme   đềuthamgiavàohoạtđộngxúctác,   mà  có  một phần nhỏ của phân tử enzyme chứa các nhóm chức trực tiếp kết hợp với cơ chất   (chất phản ứng bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme) tham gia trực tiếp trong việc   hình thành, cắt đứt các liên kết vv, … để  tạo thành sản phẩm phản  ứng gọi là trung  tâm hoạt động (TTHĐ) của enzyme. Từ  các kết quả  nghiên cứu về  bản chất hóa học  và cơ  chế  tác động của trung tâm hoạt động, chúng ta có một số  nhận xét chung về  trung tâm hoạt động  như sau: ­ Là bộ phận dùng để liên kết với cơ chất ­ Chỉ chiếm tỷ lệ rất bé so với thể tích tồn bộ của enzyme, nằm trong “túi” hoặc  trong “khe”, ở gần bề mặt phân tử ­ Gồm các nhóm chức của amino acid ngồi ra có thể  có các ion kim loại và các  nhóm chức của các coenzyme (enzyme đa cấu tử) [7] 11 Phần cịn lại đóng vai trị như một cái khung, giữ cho cấu trúc khơng gian thích hợp  với khả  năng xúc tác. Nếu bị tác động bởi các điều kiện bên ngồi như  nhiệt độ, pH,   nồng độ  các chất, bộ  khung này sẽ  biến đổi cấu trúc khơng gian. Từ  đó làm thay đổi  sâu sắc hoạt tính hoạt tính enzyme. Phần của phân tử enzyme khơng có liên quan đến   hoạt tính enzyme, nếu bị tác động, bị mất đi hoặc bị biến đổi sẽ hồn tồn khơng ảnh   hưởng đến hoạt tính enzyme [8] III.2 Đặcđiểm: Trungtâmhoạtđộngcódạng khehởbachiều bao từcácdưlượngkhácnhaucủachuỗiaxit   amin   gồmcácaxit   chính. Cácaxit   amin    amin  đóngmộtvaitrịquantrọngtrongtínhđặchiệuliênkếtcủavịtríhoạtđộngthườngkhơngliềnkề vớinhautrongcấutrúcchính,   nhưngtạothànhvịtríhoạtđộng   do  kếtquảcủaviệctạocấutrúcbậc3, bậc 4 Trong   enzyme   mộtthànhphần,     acid   amintạo   ra  trungtâmhoạtđộngthườngphânbốtrênnhữngphầnkhácnhaucủamạchpolypeptit  (cấutrúccấpmột) nhưngthựctếchuỗipolypeptitcủa enzyme tồntại  ở trạngtháikhônggian  (cấutrúccấpbavàcấpbốn),   nêncác   amino   acid   nàythườngnằmkềnhautrongkhơnggian,  đượcđịnhhướngxácđịnhtrongkhơnggiancáchnhaunhữngkhoảngcáchnhấtđịnhsaochochún gcóthểtươngtácvớinhautrongqtrìnhxúctáctạothànhtrungtâmhoạtđộng.  Sựkếthợpcủacácnhómchứccủacác acid amin thườnggặplànhóm –SH của cysteine, ­OH  của serine, thereoninevàtyrosine,  ε­NH2  của lysine, ­COOH của glutamic, aspatic, vịng  imidazole của histidine, indolcủa tryptophan, nhóm guanidine của arginine Vídụ:   Trungtâmhoạtđộngcủaα–   chymotrypsin   bao   gồmnhóm   hydroxyl     Ser   –  195,   imidazole     His   –   57   vànhómcacboxylcủa   Asp   –   102   Cácgốcnày   ở  kháxanhautrongchuỗi   polypeptide   nhưnggiữacácnhómchứcnăngcủachúngchỉcáchnhau  2,8 – 3,0Ao 12 Trong enzyme haithànhphần, TTHĐ cũngnhưtrên, cácnhómchứccủa amino acid  thamgiatạothành   TTHĐ   liênkếtvớinhaubằngliênkết   hydro   Ngồi   ra  trongtrungtâmhoạtđộngloạinàycịncósựthamgiacủa   coenzyme   vàcóthểcả   ion  kimloạinhư  Ca, Zn2+  (Cacboxypeptidase A), Cu+  (Ascorbatoxydase, Phenolxydase), … Các ion kimloạicómặttrongtrungtâmhoạtđộngcủa enzyme cóvaitrịxúctácrấtlớn Mỗimột   enzyme   thườngcómộttrungtâmhoạtđộng   Tuynhiêncũngcónhững  enzyme   cóhaitrungtâmhoạtđộng   (alcohol   hydrogenase   củagan),   thâmchícó   enzyme  cótớibốntrungtâmhoạtđộng (alcohol dehydrogenase củanấm men) Cấutrúckhơnggiancủa   enzyme   đãtạo     trungtâmhoạtđộngcủa   enzyme,  thamgiavàoquátrìnhxúctác   bao   gồmcác   amino   acid   thamgiaxúctác,     ion  kimloạivànhómchứccủa   coenzyme   Vậytrungtâmhoạtđộngcủa hoạtđộngnhưnào? Hoạtđộngcủatrungtâmhoạtđộngcóliênquanđếncơchất.  DướiđâylàmộtsốmơhìnhTTHĐ của enzyme:   Mơhình Fischer 13   enzyme  Người   ta   nhậnthấy,   cơchất   (substrate)   sẽliênkếtvới   enzyme  đặchiệuđểthamgiaphảnứngđặctrưngtươngứng.Chínhvìthế, mỗiloại     enzyme  chỉcóthểthamgiaxúctácphảnứngchomộtloạicơchấtnhấtđịnh.Vídụ:   đường   sucrose  chỉcóthể do enzyme sucrase xúctácthủyphânthànhhai monosaccharide tươngứnglàđường  glucose   vàđường   fructose;   hay   chấttruyền   tin   trunggian   acetylcholine   bịphânhủybởi  enzyme acetylcholinesterase đểtạothành acetyl và choline… Đểgiảithíchchosựđặchiệunày,   mơhình khóavàchìakhóa đãđược   Emil   Fischer  đềxuấtvàonăm   1894   Enzyme   cóvaitrịgiống   “ổ   khóa”   thểhiện   qua  vịtríliênkếtcócấutrúcđặchiệumàchỉcócơchấtđặchiệu   (đóngvaitrị   “chìakhóa”)  cócấutrúckhơnggiankhớpvớimiềnhoạtđộngcủa  enzyme. Khóavàchìakhóalàmơhìnhsaochotrungtâmhoạtđộngcủa phùhợpvớicơchấtkhơngcầnthayđổicấutrúccủa liênkếtvớicơchất     enzyme     saukhi enzyme    Thuyếtnàycóthểgiảithíchđượctínhđặchiệucủaenzyme  nhưngkhơngthểgiảithíchđượcsựổnđịnhtrạngtháichuyểntiếpmà enzyme cóđược 14 enzyme   MơhìnhKoshland Vìvậy,năm   1958Koshlandđãđềxuấtgiảthuyếtbổ   sung   chomơhình   Fischer.  Ơngchorằngcấutrúccủa   enzyme  linhhoạtvàđặcbiệtvùngtrungtâmhoạtđộnglàrấtmềmdẻovàlinhhoạt,  cácnhómchứcnăngcủatrungtâmhoạtđộngcủa   enzyme   tự     chưa   ở  tưthếsẵnsànghoạtđộng, khitiếpxúcvớicơchất,   trongphầntrungtâmhoạtđộngcủaphântử   enzyme   cácnhómchứcnăng   thayđổivịtrítrongkhơnggian,    ở  tạothànhhìnhthểkhớpvớihìnhthểcủacơchất   Do   đó,   cơchấtcóthểliênkếtvới   enzyme  saochohoạtđộngxúctácdiễn     hiệuquảnhất.Cũngvìvậy,   người   ta  gọimơhìnhnàylàmơhình “tiếpxúccảmứng” hoặc “khớpcảmứng” Đơikhi,  phântửcơchấtcóbiếnđổinhẹvềcấutrúcđểtănghiệuquảxúctácnhưtrongtrườnghợp  glycoside hydrolase Liênkếttrongtrungtâmhoạtđộngliênquanđếnliênkết tươngtáckỵnướcvàliênkếtcộnghóatrịkịpthời.  15   hydro,  TTHĐđanghoạtđộngsauđósẽổnđịnhtrạngtháichuyểntiếptrunggianđểgiảmnănglượngkíc hhoạt. Nhưngchấttrunggianrấtcóthểkhơngổnđịnh,   chophép   enzyme  giảiphóngcơchấtvàtrởvềtrạngtháikhơngliênkết Mơhìnhnàyđịihỏinănglượngđểthayđổihìnhdạngcủacơchất. Mộtkhihìnhdạngđư ợcthayđổi,   cơchấtkhơngliênkếtvới   enzyme,   cuốicùngsẽthayđổihìnhdạngcủa  enzyme. Mộtkhíacạnhquantrọngcủamơhìnhnàylànólàmtănglượngnănglượngtự do.  Cáccơchấtkếthợpvớitrungtâmhoạtđộngtạophứchợpenzym­cơchất (ES): E + S → ES → E + P S:cơchất P:sảnphẩm Giữacơchấtvàtrungtâmhoạtđộngtạothànhnhiềutươngtácyếu, đócóthểdễdàngbịcắtđứttrongqtrìnhphảnứngđểgiảiphóng   do    enzyme  vàsảnphẩmphảnứng Trungtâmhoạtđộngcủacác   enzyme   cóthểnằmtrênmộtphầndướiđơnvịhoặc cócấutrúcbậc     4  bao  gồmcácnhómchứcnăngthuộccácphầndướiđơnvịkhácnhau Trungtâmhoạtđộnglàmiền   protein   quantrọngnhấtđốivới   enzyme.  Nếuxuấthiệnđộtbiếnsainghĩa, vơ nghĩa, lệch khung đọc mở,    những triplet mã hóa   cho amino acid nằm ở vùng này thì có khả năng cao enzyme bị mất chức năng IV TRUNG TÂM DỊ LẬP THỂ IV.1 Kháiniệm: Trong phân tử  enzyme ngồi trung tâm hoạt động cịn một số  vị  trí khác có thể  tương tác với các chất khác gọi là trung tâm alosteri (trung tâm dị lập thể hay trung tâm  điều hịa). Các chất kết hợp vào trung tâm này gọi là các chất điều hịa alosteric. Khi   16 các chất này kết hợp với enzyme làm thay đổi cấu trúc khơng gian của phân tử enzyme,   của TTHĐ do đó làm thay đổi hoạt độ xúc tác của enzyme. Nếu làm tăng hoạt độ  gọi  là chất điều hịa dương, nếu làm giảm hoạt độ gọi là chất điều hịa âm. Điều đáng lưu   ý là các chất điều hịa này kết hợp với enzyme nhưng khơng bị  chuyển hóa dưới tác  dụng của enzyme mà nó kết hợp Nguồn: http://www.mum.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060­06/CB06/html IV.2 Đặcđiểmcủatrungtâmdịlậpthể: Hầu hết các enzyme alosteric là các protein có cấu trúc bậc 4, trong phân tử thường   có 2 hay một số trung tâm hoạt động, có thể kết hợp với 2 hay một số phân tử cơ chất,   chất có thể  thực hiện chức năng của chất điều hịa – điều hịa homotropic (đồng   hợp). Các chất điều hịa có cấu trúc khác cơ chất – điều hịa heterotropic (dị hợp) Thơng   thường     enzyme   alosteric     điều   hòa   theo   kiểu   kết   hợp   vừa   homotropic và heterotropic Ví dụ: Hoạt tính của các enzyme điều khiển đóng vai trị mấu chốt trong các q  trình trao đổi được điều khiển bởi các chất gây hiệu ứng dị lập thể 17 V CÁC DẠNG PHÂN TỬ CỦA ENZYME Trong cấu trúc phân tử của enzyme, tính chất tinh vi và phức tạp khơng chỉ giới hạn    phạm vi từng phân tử, từ  thành phần cấu tạo và các bậc cấu trúc cho đến cấu tạo  của trung tâm hoạt động cùng với vai trị của các nhóm chức năng mà cịn thể  hiện  ở  tính đa dạng của các phân tử  enzyme. Tính đa dạng của nhiều enzyme khác nhau đã  được phát hiện ở các cơ thể sống khác nhau từ người, động vật, thực vật đến vi sinh   vật. Người ta thấy rằng có những enzyme xúc tác cùng một phản  ứng hóa học và có   cùng tính đặc hiệu cơ  chất nhưng có nguồn gốc khác nhau nên thể  hiện nhiều tính   chất   khác     Aldolase   có   nguồn   gốc   từ   nấm   men   có   nhiều   tính   chất   khác   với  aldolase của mơ động vật; pepsin, trypsin, chymotrypsin, xanthin ­ oxydase và lysozyme  cũng có những dạng phân tử khác nhau. Nhiều enzyme tương tự nhau thu được từ cùng   một loại mơ nhưng của những lồi khác nhau cũng có những tính chất khác biệt nhau:  α ­ amylase của dịch nước bọt và dịch tụy của người thì giống nhau, nhưng chúng khác  với α ­ amylase thu được từ tụy lợn về độ hịa tan, về pH thích hợp và một số tính chất  khác. Những enzyme có nguồn gốc từ những mơ khác nhau của cùng một lồi, tuy xúc  tác cùng một loại phản  ứng hóa học, nhưng khác nhau rất rõ rệt về  tính đặc hiệu cơ  chất như  trường hợp của những cholinesterase. Các enzyme xúc tác những phản  ứng  chuyển hóa giống nhau trong các tế bào của nhiều mơ khác nhau có tính chất đặc hiệu   cơ quan, ví dụ lactat dehydrogenase của cơ tim và cơ xương khác nhau rõ rệt về tốc độ  di chuyển điện di và nhiều tính chất khác. Ngay trong một mơ hay một cơ quan, cũng   tồn tại những dạng phân tử  khác nhau: trong cơ  tim ít nhất cũng có hai dạng phân tử  của lactat dehydrogenase có tốc độ  di chuyển điện di khác nhau, từ  nấm men có thể  tách ra được bốn dạng phân tử  của phosphoglyceraldehyde dehydrogenase. Trong một   tế bào, một enzyme nào đó cũng có thể có những dạng phân tử khác nhau tồn tại trong   các bộ  phần khác nhau của tế  bào, ví dụ  aspartat aminotransferase có dạng phân tử  trong ty lạp thể khác với dạng phân tử của enzyme này ở bào tương 18 Như vậy, tính đa dạng của các phân tử enzyme có thể thể hiện ở nhiều mức độ, từ  các lồi khác nhau đến các mơ hay cơ quan khác nhau của cùng một cơ thể và ngay cả  các bộ phận khác nhau của cùng một tế bào. Các dạng phân tử khác nhau của cùng một  enzyme, tuy cùng có chức năng xúc tác một phản ứng hóa học giống nhau nhưng vì cấu   trúc phân tử của chúng đều ít nhiều có khác nhau, do đó chúng có những tính chất khác   nhau về hóa học, vật lý, miễn dịch   thậm chí ngay cả động học và tính đặc hiệu của  phản ứng enzyme Theo kiến nghị  chính thức của  ủy ban thường trực về  enzyme của Hội Hóa sinh  Quốc tế, danh từ isoenzyme được dùng để chỉ những dạng phân tử khác nhau của một   enzyme tồn tại trong một loài; ngoài danh từ  này, danh từ  isozyme cũng được quen  dùng Theo một số  tác giả, khi phân loại các dạng phân tử  khác nhau của enzyme, phải   phân biệt giữa isoenzyme và heteroenzyme. Danh từ  isoenzyme chỉ  dành cho những   dạng phân tử của một enzyme có nguồn gốc từ cùng một cơ quan và mơ cũng như phải  có cùng hoạt động xúc tác như nhau; danh từ heteroenzyme dành cho những dạng phân  tử  cùng có hoạt động xúc tác giống nhau nhưng có thể  có nguồn gốc từ  các cơ  quan  hoặc lồi khác nhau Trong các enzyme đa dạng đã trình bày, các isoenzyme lactat dehydrogenase được  nghiên cứu đặc điệt kỹ do chúng có ý nghĩa về mặt chẩn đốn bệnh. Chúng có 5 dạng  phân tử tetrame có cùng trọng lượng phân tử như nhau có thể phân chia được riêng rẽ  bằng điện di thành các cấu tử rất khác nhau VI PHỨC HỢP MULTIENZYME Trong cơ  thể  sống, ngồi các enzyme polyme ­ những enzyme có cấu trúc bậc  bốn, do nhiều đơn vị nhỏ cấu tạo nên; cịn tồn tại hệ thống nhiều enzyme hay cịn gọi   là hệ thống multienzyme. Đó là những hệ thống gồm các enzyme có liên quan với nhau,  19 xúc tác cho dây chuyền phản  ứng của một q trình trao đổi xác định, trong đó sản  phẩm của phản  ứng do enzyme trước xúc tác là cơ  chất của enzyme xúc tác cho phản   ứng tiếp theo Có thể minh họa hệ thống gồm 3 enzyme E 1, E2, E3 xúc tác cho dây chuyền phản  ứng nhưsau: Trong sơ đồ này, A là cơ chất của E1, B là sản phẩm của phản ứng do E1 xúc tác  nhưng lại là cơ chất của E2 v.v Các hệ thống nhiều enzyme trong tế bào có mức độ tổ chức phức tạp khác nhau.  Các enzyme trong hệ thống nhiều enzyme có thể tồn tại riêng rẽ ở dạng hịa tan, khơng   liên kết với nhau hoặc có thể  kết tụ  với nhau, liên kết với nhau khá bền tạo thành   phức hợp nhiều enzyme khi tách riêng khỏi phức hợp enzyme, sẽ mất hoạt tính xúc tác  [9]. Ngồi ra, một số hệ thống enzyme có thể  liên kết với thành phần cấu tạo của tế  bào như  màng ribosome. Các enzyme của chuỗi hơ hấp xúc tác cho q trình chuyển  điện tử từ cơ chất đến oxy, được gắn chặt vào màng trong của ty thể và thực chất là   một phần cấu trúc của ty thể. Người ta đã gặp các phức hợp multienzyme trong nhiều  q trình chuyển hóa: q trình khử carboxyl oxy hóa của pyruvic acid tạo thành acetyl  coenzyme A, q trình tổng hợp acid béo ngồi ty lạp thể   nấm men, lồi có vú, lồi  chim , q trình tổng hợp những peptide có hoạt tính kháng sinh như  gramicidine và  tyrocidin, q trình tổng hợp tryptophan v.v 20 KẾT LUẬN Qua việctìmhiểucấutạocủa enzyme, mộtđiểmđặcbiệtcủa enzyme màkhơngcó ở  cácchấtxúctácvơcơkháclà   “tínhđặchiệu”   cao;   enzyme   cóthểnhận   ra  vàchọncơchấtđểbiếnnóthànhsảnphẩmmongmuốn   Hiệuquảxúctáccủa   enzyme  làcựckỳcao,   tăngtốcđộphảnứnghóahọclênđếnvàitriệulần   Điềunàyđãlýgiảicâuhỏiđặt      phầnmởđầu   Ngồi   ra,   enzyme   cịncókhảnăngphânhủysinhhọctựnhiên,  chophépgiảmtácđộngmơitrườngcóthểxảy     khisửdụng   Nhưvậy,   enzyme  đóngmộtvaitrịlớntronghoạtđộnghàngngàycủacơthể     người,   ngồi     enzyme  cũngcónhiềuứngdụngtrongcácngànhcơngnghiệpkhácnhaunhưcơngnghiệphóahọc,  thựcphẩm, dượcphẩm, mỹphẩm, vàcáclĩnhvựckhác 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO TàiliệutiếngViệt  https://vi.wikipedia.org/wiki/Enzym  ĐỗQuý   Hai   2004   GiáotrìnhHóasinhđạicương,   Tàiliệulưuhànhnộibộtrường  ĐHKH Huế PhạmThịTrânChâu, TrầnThịÁng. 1999. Hóasinhhọc, NXB Giáodục, HàNội Slide bàigiảng TS. GiangThịPhương Ly NguyễnĐứcLượng (Chủbiên), Cao Cường, NguyễnÁnhTuyết, Lê ThịThủyTiên.  2004. Cơngnghệ enzyme, NXB ĐạihọcQuốcgiaThànhphốHồChí Minh Tr 12 Trần   Thanh   Phong   2004 Tàiliệulưuhànhnộibộtrường ĐHKH Huế 103   GiáotrìnhHóasinhđạicương,  NguyễnĐứcLượng (Chủbiên), Cao Cường, NguyễnÁnhTuyết, Lê ThịThủyTiên.  2004. Cơngnghệ enzyme, NXB ĐạihọcQuốcgiaThànhphốHồChí Minh Tr 13 TS   BùiXnĐơng   Giáotrìnhcơngnghệ   enzyme,   TrườngđạihọcBách   khoa  ĐàNẵng Tàiliệutiếng Anh Bergmeyer H. U. 1968. Methods of enzymeatic analysis, translated from the third  German edition, New York 10 Copeland R. A. 2000. Enzyme, copyright by Wiley­VCH, Inc 11 Lehninger A. L. 2004. Principles of Biochemistry, 4th Edition. W.H Freeman 12 Mikkelsen S. R. 2004. Bioanalytical chemistry, copyright by John Wiley & Sons,  Inc 22 ... enzyme   làchấtxúctácsinhhọc,   cấutạocủa   enzyme? ? phảirấttinh vi phứctạp. Bàitiểuluậnnàychúng ta sẽlàmrõcấutạocủa? ?enzyme NỘI DUNG I BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA? ?ENZYME Cấutrúcprotein củaenzym   TIM   TIM... TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG CỦA? ?ENZYME III III.1 Kháiniệm: Enzyme     proteinđặcbiệt.Ngồicấutrúcgiốngnhưcấutrúcbìnhthườngcủaprotein,  enzyme   cịncócấutrúcrấtđặcbiệtliênquanđếnhoạttínhxúctáccủa  enzyme. Khơngphảitồnbộcácphầncủa...  thành phần? ?cấu? ?tạo? ?và các bậc? ?cấu? ?trúc cho đến? ?cấu? ?tạo? ? của? ?trung tâm hoạt động cùng với vai trị? ?của? ?các nhóm chức năng mà cịn thể  hiện  ở  tính đa dạng? ?của? ?các phân tử ? ?enzyme.  Tính đa dạng? ?của? ?nhiều? ?enzyme? ?khác nhau đã