Giáo trình hóa sinh phần 2 đỗ quý hai

101 Chương Enzyme Enzyme protein có khả xúc tác đặc hiệu cho phản ứng hóa học Chúng thúc đẩy phản ứng xảy mà mặt sản phẩm cuối Enzyme có nhiều đối tượng sinh học thực vật, động vật môi trường nuôi cấy vi sinh vật.Hiện người ta thu nhiều loại chế phẩm enzyme khác sử dụng rộng rãi nhiều lãnh vực y học , nông nghiệp, công nghiệp… 6.1 Bản chất hóa học enzyme Ngoại trừ nhóm nhỏ RNA có tính xúc tác, tất enzyme protein Tính chất xúc tác phụ thuộc vào cấu tạo protein Nếu enzyme bị biến tính hay phân tách thành tiểu đơn vị hoạt tính xúc tác thường bị đi, tương tự thân protein enzyme bị phân cắt thành amino acid Vì cấu trúc bậc 1, 2, 3, protein enzyme cần thiết cho hoạt tính xúc tác chúng Enzyme, protein khác, có trọng lượng phân tử khoảng 12.000 đến 1000.000.Một số enzyme cấu tạo gồm toàn phân tử L amino acid liên kết với tạo thành, gọi enzyme thành phần Đa số enzyme protein phức tạp gọi enzyme hai thành phần Phần protein gọi nhóm ngoại hay coenzyme Một coenzyme kết hợp với apoenzyme khác (phần protein) xúc tác cho trình chuyển hóa chất khác chúng giống kiểu phản ứng Một số enzyme cần ion kim loại cho hoạt động như: Cu2+ Cytochrome oxidase 2+ 3+ Cytochrome oxidase, catalase, peroxidase Fe Fe + K Pyruvate kinase 2+ Mg Hexokinase, glucose 6-phosphatase, pyruvate kinase Mn2+ Arginase, ribonucleotide reductase Mo Dinitrogenase Ni2+ Urease Se Glutathione peroxidase 2+ Zn Carbonic anhydrase , alcohol dehydrogenase, carboxypeptidase A B 102 Một số coenzyme chức vận chuyển nhóm tương ứng chúng sau: Biocytin Coenzyme A 5’- Deoxyadenosylcobalamin (coenzyme B12) Flavin adenine dinucleotide Lipoate Nicotinamide adenine dinucleotide Pyridoxal phosphate Tetrahydrofolate Thiamine pyrophosphate CO2 Nhóm Acyl Nguyên tử H nhóm alkyl Điện tử Điện tử nhóm acyl Ion Hydride (:H-) Nhóm Amino Nhóm Carbon Aldehyde 6.2 Cơ chế tác dụng Những quan điểm nhằm giải thích chế tác dụng enzyme cho enzyme (E) tưong tác với chất (S) làm giảm lựợng hoạt hóa phản ứng hóa sinh Muốn làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng enzyme cần trải qua nhiều giai đoạn trung gian tạo thành phức chất định E S Khi kết hợp với phân tử enzyme, kết cực hóa, chuyển dịch electron biến dạng mối liên kết tham gia trực tiếp vào phản ứng làm thay đổi động nên phân tử chất trở nên hoạt động dễ dàng tham gia phản ứng Việc tạo thành phức hợp E-S giai đoạn đầu xảy nhanh không bền Do sau thời gian dài chứng minh thực nghiệm Bằng chứng rõ ràng tồn phức hợp E-S thành công hai nhà hóa sinh Nhật Bản K Iaglu T Ozava tách phức E-S phản ứng khử amin cách oxy hóa (loại trừ nhóm amine) amino acid dãy D oxydase xúc tác Nhìn chung ta hình dung chế tác dụng enzyme lên chất tạo sản phẩm phương trình tổng quát sau: E+S ' E–S  P+E Giai đoạn 1: E kết hợp với S để tạo thành E-S Giai đoạn xảy nhanh, nhờ liên kết không bền liên kết hydro, tương tác tĩnh 103 diện, tương tác Van der Waals… Mỗi loại liên kết đòi hỏi điều kiện khác chịu ảnh hưởng khác có nước Giai đoạn 2: Sau tạo phức, chất có biến đổi định mật độ điện tử, cấu hình làm chất trở nên hoạt động hơn, phản ứng dễ dàng để tạo thành sản phẩm P Trong nhiều phản ứng enzyme xúc tác có hay nhiều lọai chất, ví dụ hexokinase xúc tác phản ứng: ATP + glucose hexokinase ADP + glucose phosphate Cơ chế enzyme xúc tác cho phản ứng chất sau: a/ Cơ chế tạo phức thành phần S2 b/ Cơ chế không tạo phức thành phần Đây trường hợp chất thứ 2(S2) kết hợp vào enzyme ( trạng thái E’) sau P1 tạo thành 6.3 Trung tâm hoạt động (TTHĐ) enzyme Từ kết nghiên cứu chất hoá học, cấu trúc trung tâm hoạt động , chế tác động, trung tâm hoạt động có số nhận xét chung trung tâm hoạt động sau: - Là phận dùng để liên kết với chất - Chỉ chiếm tỉ lệ bé so với thể tích toàn enzyme - Gồm nhóm chức amino acid có ion kim loại nhóm chức coenzyme 104 Đối với E thành phần: TTHĐ gồm nhóm chức amino acid nhóm hydroxy serin, carboxy glutamic, vòng imidazol… Các nhóm chức amino acid xa chuỗi polypeptide nhờ cấu trúc không gian nên gần mặt không gian Đối với E hai thành phần: TTHĐ trên, nhóm chức amino acid tham gia tạo thành TTHĐ liên kết với liên kết hydro Ngoài TTHĐ loại có tham gia coenzyme ion kim loại Theo Fisher TTHĐ có cấu trúc cố định, kết hợp với chất để tạo phức E-S ta hình dung giống chìa khóa ổ khóa Ngày người ta chứng minh rằng: TTHĐ enzyme có cấu tạo hoàn chỉnh có tương tác với chất (thuyết tiếp xúc cảm ứng Koshland) 6.4 Tính đặc hiệu enzyme Người ta chia tính đặc hiệu làm kiểu: + Đặc hiệu phản ứng + Đặc hiệu chất + Đặc hiệu không gian a/ Đặc hiệu phản ứng: Đó biểu enzyme thường xuyên xúc tác cho kiểu phản ứng định, ví dụ vận chuyển hydro từ chất cho (rượu bậc hay rượu bậc hai) đến chất nhận (NAD+ hay NADP+) hay chuyền nhóm amin từ amino acid đến ceto acid Các phản ứng loại thứ dehydrogenase xúc tác, phản ứng loại thứ hai aminotransferase xúc tác 105 b/ Đặc hiệu chất: Tuỳ mức độ người ta chia thành: đặc hiệu tương đối đặc hiệu tuyệt đối + Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme tác dụng lên chất định, ví dụ có tính chất kinh điển chuyên hoá tuyệt đối urease, enzyme phân giải ure: Hằng trăm thí nghiệm dẫn xuất ure cho thấy chúng không bị phân giải tác động urease Thực người ta phát khả phân giải chất hydroxyure với tốc độ bé khoảng 120 lần + Đặc hiệu nhóm tuyệt đối: Các enzyme tác dụng lên chất có kiểu cấu trúc phân tử, liên kết có yêu cầu xác định nhóm nguyên tử đối vơi nhóm nguyên tử gần liên kết chịu tác dụng ví dụ : maltase phân giải liên kết glucosidic tạo thành từ glucoside glucose với -OH monose khác + Đặc hiệu nhóm tương đối: Các enzyme yêu cầu đối vơi nhóm chức gần liên kết chịu tác dụng ví dụ lipase thuỷ phân lipid c/ Đặc hiệu không gian: Các enzyme xúc tác cho dạng đồng phân dạng L hay dạng D, dạng cis hay trans mà 6.5 Các yều tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng enzyme 6.5.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Trong điều kiện dư thừa chất, nghĩa [S] >>>[E] tốc độ phản ứng phụ thuộc vào [S], v= K[E] có dạng y = ax Nhờ người ta đo [E] cách đo vận tốc phản ứng enzyme xúc tác Có nhiều trường hợp môi trường có chứa chất kìm hãm hay hoạt hoá vận tốc phản ứng enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyến tính với [E] v [E] Hình 6.1: Sự phụ thuộc vận tốc phản ứng vào [E] 6.5.2 Ảnh hưởng nồng độ chất [S] Ta khảo sát trường hợp đơn giản : chất 106 E S (1) Gọi v1 vận tốc phản ứng tạo thành phức chất ES Gọi v-1 vận tốc phản ứng phân ly phức chất ES để tạo thành Gọi v2 vận tốc phản ứng tạo thành E P (sản phẩm) v1 = k1[E][S] v-1 = k-1[ES] v2 = k2[ES] Khi hệ thống đạt trạng thái cân ta có: k-1[ES]+k2[ES] = k1[E][S] (k-1+k2)[ES] = k+1[E][S] (2) Gọi E0 nồng độ ban đầu: [E0]=[E]+[ES]=>[E]=[E0]-[ES] (3) Thay trị số [E] từ (3) vào (2) ta có: (k-1+k2)[ES] = k1([E0]-[ES]) [S] k1 [E0] [S] [ES] = -k-1+ k2+k1[S] Nếu đặt Km= k-1+k2/ k1 (Km: gọi số Michaelis Menten) Ta có : [ES] = [E0][S]/ Km+[S] Mặt khác vận tốc phản ứng tạo thành sản phẩm P là: V = k2[ES] Thay [ES] giá trị ta thu được: k2[E0] [S] v = - (4) Km + [S] 107 Qua ta thấy nồng độ enzyme cao vận tốc phản ứng enzyme lớn Vận tốc đạt cực đại toàn enzyme liên kết với chất, nghĩa là: Vmax= k2[E0] Thay vào phương trình (4) ta được: [S] v = Vmax -(5) Km+ [S] Phương trình (5) gọi phương trình Michaelis Menten Km gọi số Michaelis Menten đặc trưng cho enzyme Km đặc trưng cho lực enzyme với chất, Km có trị số nhỏ lực enzyme với chất lớn, nghĩa vận tốc phản ứng enzyme xúc tác lớn [S] Hình 6.2 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ chất Khi tăng [S] v phản ứng tăng, tăng [S] đến giá trị v đạt đến giá trị vmax không tăng ta tiếp tục tăng [S] Khi Km=[S] v =1/2 Vmax Năm 1934 Lineweaver Burk, sở phương trình (5) nghịch đảo để biến thành dạng đường thẳng y=ax+b, có ý nghĩa lớn việc nghiên cứu kìm hãm enzyme 108 1/v 1/Vmax -1/Km 1/[S] Hình 6.3: Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất theo Lineweaver-Burk 6.5.3 Ảnh hưởng chất kìm hãm (inhibitor) Là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay làm enzyme không khả nâng xúc tác biến chất thành sản phẩm Kìm hãm enzyme thực nhiều cách khác (thuận nghịch hay không thuận nghịch) Thuận nghịch có: Cách 1: Kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition) Trong trường hợp kìm hãm cạnh tranh chất chất kìm hãm tác dung lên trung tâm hoạt động enzyme, Chất kìm hãm choán chổ chất enzyme Hình 6.4 Kiểu kìm hãm cạnh tranh Khi chất dư thùa, nồng độ chất kìm hãm thấp loại bỏ tác dụng chất kìm hãm, nồng độ chất thấp nồng độ chất kìm hãm cao lại có tác dụng kìm hãm hoàn toàn 1/v= (αKm/Vmax) 1/S +1/Vmax α = 1+[I]/KI 109 1/v [I] 1/Vmax Không có chất kìm hãm 1/[S] Hình Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất theo Lineweaver-Burk có kìm hãm cạnh tranh Người ta thấy kìm hãm phần lớn xẩy chất kìm hãm chất có tương đồng mặt hoá học ví dụ: malic acid có cấu trúc gần giống với succinic acid nên kìm hãm cạnh tranh enzyme succinatedehydrogenase, enzyme xúc tác cho biến đổi succinic acid thành acid fumaric acid Trường hợp đặc biệt kìm hãm cạnh tranh kìm hãm sản phẩm Trường hợp xẩy sản phẩm phản ứng tác dụng trở lại enzyme choán vị trí hoạt động phân tử enzyme Đường thẳng có chất kìm hãm có độ xiên lớn cắt trục tung điểm 1/Vmax Cách 2: Kìm hãm phi cạnh tranh (uncompetitive inhibition) Đặc trưng kiểu kìm hãm chất kìm hãm liên kết với phức hợp ES, mà không liên kết với enzyme tự 110 Hình 6.6 Kiểu kìm hãm phi cạnh tranh 1/v=(Km/Vmax)1/[S] + α’/Vmax 1/v [I] -1/Km chất kìm hãm 1/[S] Hình 6.7 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất theo Lineweaver-Burk có kìm hãm phi cạnh tranh 205 12.1.4 Phân giải base pyrimidine Các base pyrimidine bị phân giải tạo nên sản phẩm cuối NH3, CO2, β.amino isobutyric acid alanine Cytosine Uracil H2O Thymine NH3 Dihydro Uracil H2O + alanine NADPH2 NADP Dihydro Thymine CO2 + NH3 NH3+CO2+ β.aminoisobutyric acid H2O NADPH2 NADP CO2, NH3 tạo trình biến đổi thải ngoài, alanine β.aminoisobutyric acid tiếp tục biến đổi amino acid khác 12.2 Sinh tổng hợp nucleotide purine Gốc purine tạo từ nhiều thành phần khác nhau: CO2, aspartic acid, glycine, formate, glutamine CO2 aspartic acid N N formate glycine formate N N-H glutamine Trong trình tổng hợp khung purine xảy đồng thời trình tổng hợp nucleotide Tóm tắt kết trình sau: Riboso5P + 2.glutamine + glycine + CO2 + formate + aspactic acid + H2O → inosinic acid Từ inosinic acid tạo nên GMP AMP - Inozinic acid + aspactic acid + GTP → AMP + fumaric acid– GDP + Pv - Inozinic acid + NAD + ATP + NH3 → GMP + NADH2 + AMP + Pv 206 Ngoài ra, nucleotide purine tổng hợp trực tiếp từ base purine phosphoriboso-pyrophosphate (PRPP) Adenine + PRPP → AMP + P-P Guanine + PRPP → GMP + P-P 12.3 Sinh tổng hợp nucleotide pyrimidine Khung pyrimidine tạo từ NH3, CO2 aspartic acid NH3 N Asparic acid CO2 N Quá trình tổng hợp nucleotide pyrimidine xảy qua giai đoạn sau: CO2 + NH3 + ATP → carbamyl-P Carbamyl-P + Aspactic acid → Orotic acid Orotic acid + Riboso5P → UMP → CMP → TMP Các nucleotide pyrimidine tổng hợp trực tiếp từ base nitơ pyrimidine với PRPP Uracil + PRPP → UMP + P-P Thymine + PRPP → TMP + P-P Cytosine + PRPP → CMP + P-P 12.4 Tổng hợp DNA Quá trình tổng hợp DNA, hay gọi tái bản, có ý nghĩa quan trọng đời sống thể liên quan đến chế di truyền Đây trình phức tạp có tham gia nhiều yếu tố xảy nhiều hình thức Có thể chia trình tái DNA thành kiểu - Tái bảo thủ Là trình tổng hợp DNA từ phân tử DNA gốc tạo phân tử DNA con, có phân tử phân tử DNA gốc phân tử tổng hợp hoàn toàn 207 - Tái gián đoạn Là trình tổng hợp DNA từ phân tử DNA gốc tạo phân tử DNA có đoạn tổng hợp đoạn cũ DNA gốc xen kẽ Hai hình thức tái phổ biến - Tái bán bảo thủ Đây hình thức tổng hợp DNA từ phân tử DNA gốc tạo phân tử DNA con, phân tử DNA chuỗi lấy từ DNA gốc chuỗi tổng hợp Hình thức Meselson Stahl phát năm 1958 thực nghiệm nuôi cấy E.coli Trước hết E.coli nuôi cấy môi trường chứa 15N (Nitơ nặng) nên DNA tổng hợp nên chứa 15N tạo nên phân tử DNA có tỷ trọng cao DNA thường Sau chuyển E.coli vào môi trường chứa 14 N (Nitơ thường) theo dõi, phân tích hệ DNA tạo phương pháp li tâm phân đoạn với CSCl Qua kết phân tích li tâm cho thấy hệ thứ 100% phân tử DNA dạng lai, chuỗi chứa 15N chuỗi chứa 14N Ở hệ thứ có 50% dạng lai xuất 50% dạng 14N Điều chứng tỏ chế tái DNA dạng bán bảo thủ 12.4.1 Các yếu tố tham gia tái DNA - DNA khuôn Để tổng hợp phân tử DNA cần có phân tử DNA làm khuôn DNA vừa làm chức khuôn vừa tham gia sản phẩm trình tổng hợp - Nguyên liệu Để tổng hợp DNA cần có nguyên liệu Nguyên liệu desoxy Ribonucleotide Triphosphate (dATP, dGTP, dCTP, dTNP) dTMP vừa làm nguyên liệu vừa cung cấp lượng cho trình tổng hợp DNA - Enzyme Tham gia xúc tác trình tái DNA có nhiều loại enzyme + DNA-polymerase, + Topoisomerase, + Helicase, + DNA-ligase - Protein Có nhiều loại protein tham gia vào trình tái DNA với chức hỗ trợ, kích thích … + Protein bám sợi đơn SBS, + Protein DnaA, + Protein DnaB, + Protein DnaG 208 12.4.2 Cơ chế tái DNA procariote 12.4.2.1 Giai đoạn mở đầu - Protein DnaB làm nhiệm vụ mở xoắn DNA cách phân hủy liên kết hydrogen chuỗi, tách chuỗi tạo nên chạc tái - Protein SBS đến gắn vào chạc tái - Primase xúc tác tạo RNA bổ sung vào chuỗi khuôn 3’-5’ 12.4.2.2 Giai đoạn kéo dài * Tổng hợp chuỗi sớm - Trên chuỗi khuôn 3’-5’ sau tạo đoạn RNA mồi, nucleotide tiếp tục đến gắn vào đầu 3’-OH chuỗi theo nguyên tắc bổ sung với chuỗi làm khuôn nhờ enzyme DNA-polymerace III xúc tác - Chuỗi sớm tổng hợp liên tục, tháo xoắn đến đâu nucleotide tự môi trường tế bào tương ứng bổ sung với nucleotide chuỗi khuôn đến gắn vào đầu 3’-OH cách tạo liên kết phosphodiester với nucleotide cuối đầu 3’ Đồng thời pirophosphate tách * Tổng hợp chuỗi muộn Trên chuỗi khuôn 3’-5’ DNA khuôn, chiều tháo xoắn chiều tổng hợp ngược nên trình tổng hợp không diễn liên tục mà tạo đoạn okazaki ngược chiều với chiều phát triển chạc tái Mỗi đoạn okazaki có RNA mồi riêng tổng hợp nhờ primase Mồi tổng hợp bỏ sung với chuỗi khuôn 5’-3’ ngược chiều tháo xoắn Quá trình tháo xoắn xảy đoạn khoảng 300 nucleotide tổng hợp RNA mồi theo chiều ngược lại Xúc tác cho trình tổng hợp chuỗi muộn phức hợp protein có tên primosom Primosom di chuyển chuỗi khuôn 5’-3’ tiến hành tổng hợp đoạn RNA mồi nhờ primase sau tổng hợp tiếp đoạn DNA bổ sung vào chuỗi khuôn nhờ DNA-polymerase tạo nên đoạn Okazaki Sau đoạn Okazaki hoàn chỉnh, RNA mồi tách nhờ DNApolymerase I sau thay vào vị trí đoạn RNA mồi đoạn DNA tương ứng Sau nhờ DNA-ligase nối đoạn Okazaki lại với 12.4.2.3 Giai đoạn kết thúc Quá trình kéo dài tiếp diễn hết phân tử DNA khuôn Kết từ phân tử DNA khuôn tạo phân tử DNA mới, phân tử DNA có chuỗi tổng hợp từ nucleotide môi trường, chuỗi DNA khuôn 209 12.4.3 Tái DNA Eucariote Ở Eucariote trình tái DNA giống procariote có só đặc trưng riêng - Trên phân tử DNA khuôn trình tái xảy đồng thời nhiều điểm - Vận tốc tái chậm procariote + Ở procariote vận tốc 500 nucleotide/S + Ở Eucariote vận tốc 50 nucleotide/S - Một số enzyme khác procariote + DNA polymerase α, + DNA polymerase β, + DNA polymerase γ, + DNA polymerase δ 12.5 Tổng hợp RNA (sao mã) 12.5.1 Các yếu tố tham gia tổng hợp RNA 12.5.1.1 Khuôn Để tổng hợp RNA cần có khuôn Khuôn DNA, RNA Ở phần lớn sinh vật RNA tổng hợp từ DNA, DNA làm khuôn Phân tử DNA làm khuôn sử dụng đoạn, tương ứng gen để tổng hợp nên phân tử RNA Như từ phân tử DNA tổng hợp nhiều RNA Đồng thời chuỗi DNA, sử dụng chuỗi 3’-5’ làm khuôn 12.5.1.2 Nguyên liệu Cùng tổng hợp DNA, trình tổng hợp RNA cần Ribonucleotide-Triphosphat làm nguyên liệu nguồn lượng 12.5.1.3 Các enzim protein * RNA-polymerase Có loại RNA-polymerase, loại xúc tác trình tổng hợp RNA từ DNA loại xúc tác trình tổng hợp RNA từ RNA Ở procariote RNA-polymerase có cấu tạo phức tạp Phân tử RNApolymerase gồm tiểu đơn vị α, β, γ, ω, δ 210 Tiểu đơn vị Số lượng M Chức α 40.000 Nhận biết vị trí mở đầu β 155.000 Tạo liên kết P-diester γ 165.000 Gắn DNA khuôn ω 95.000 Chưa rõ δ 95.000 Nhận biết chuỗi làm khuôn điểm mở đầu * Yếu tố Rho (ρ): Rho loại protein tham gia vào trình kết thúc tổng hợp RNA 12.5.2 Cơ chế mã 12.5.2.1 Giai đoạn mở đầu Bước vào giai đoạn mở đầu RNA-polymerase tách yếu tố ρ khỏi enzyme Lõi enzyme tiến hành mở xoắn DNA Yếu tố ρ nhận biết biết chuỗi làm khuôn điểm mở đầu nhờ tín hiệu promotor Hai chuỗi DNA tách đoạn 30 nucleotide tạo nên vùng mã Chuỗi đơn DNA (chuỗi 3’-5’) nhận nucleotide gắn bổ sung vào nucleotide mở đầu DNA Tiếp theo nucleotide thứ đến gắn với nucleotide đầu liên kết phosphodiester tạo liên kết bổ sung với nucleotide chuỗi khuôn Sau liên kết phosphodiester tạo ra, yếu tố ρ tách khỏi vùng mã kết thúc giai đoạn mở đầu 12.5.2.2 Giai đoạn kéo dài chuỗi Nhờ lõi enzyme nucleotide môi trường đến kéo dài chuỗi theo nguyên tắc bổ sung với nucleotide chuỗi khuôn DNA Quá trình kéo dài chuỗi xảy phức tạp gồm nhiều phản ứng liên hoàn tạo ổn định vùng mở xoắn Quá trình xảy theo trình tự sau: - Tháo xoắn DNA khuôn đầu 3’ chuỗi khuôn - Kéo dài thêm nucleotide chuỗi RNA - Tháo xoắn kép lai DNA-RNA đầu 5’ - Đóng xoắn DNA khuôn đầu 5’ 211 Quá trình diễn theo chu kỳ nhờ lõi enzyme xúc tác gặp tín hiệu kết thúc 12.5.2.3 Giai đoạn kết thúc Có kiểu kết thúc: kết thúc nhờ yếu tố Rho kết thúc không nhờ yếu tố Rho - Kết thúc nhờ yếu tố Rho: bề mặt số vị trí kết thúc có loại protein Rho Rho di chuyển RNA tổng hợp tới vùng mã, Rho làm nhiệm vụ tách xoắn lai DNA-RNA, giải phóng RNA kết thúc trình mã - Kết thúc không cần yếu tố Rho: Trên RNA có đoạn có cấu trúc ngược chiều (palindrome) mã tạo vùng palindrome, vùng tạo liên kết kép hình thành cấu trúc kẹp tóc nên làm ngừng trình mã 12.5.3 Quá trình trưởng thành RNA Phân tử RNA từ DNA proRNA Từ proRNA phải qua trình biến đổi phúc tạp tạo RNAm 12.5.3.1 Gắn mũ vào đầu 5’ ProRNA chưa có mũ nên trước hết cần gắn thêm mũ vào đầu 5’ Pro-RNA Mũ tổng hợp sẵn nhân Mũ gắn vào đầu 5’ liên kết anhydric acid với nhóm Triphosphate ProRNA không gắn vào đầu 3’ trình kéo dài chuỗi 12.5.3.2 Gắn đuôi vào đầu 3’ Cũng mũ, đuôi RNAm không mã hóa gen mà tổng hợp riêng nhân ProRNA chưa có đuôi Đuôi nối vào với ProRNA đầu 3’ nhờ polyA-polymerase 12.5.3.3 Cắt bỏ đoạn Intron proRNA Trên Pro-RNA có đoạn không mã hóa amin acid (Intron I) để tạo RNAm cần cắt bỏ đoạn I nối đoạn mã hóa (ExonE) lại Để tín hiệu di truyền truyền đạt xác, cắt nối cần có độ xác cao cần cắt sai nucleotide làm thay đổi toàn mã di truyền phía sau vị trí cắt Giữa đoạn E I có trình tự nucleotide đặc trưng giống pro-RNA - Đầu 3’ E phía trước AG, - Đầu 5’của E phía sau G, 212 - Đầu 5’ I GU, - Đầu 3’ I G Trong Intron có đoạn có vai trò quan trọng chế cắt nối pro-RNA Đó vị trí tách nhánh Qua vị trí này, tác động enzyme cắt Các Intron bị cắt bỏ Intron nối lại với Kết trình biến đổi tạo nên phân tử RNAm trưởng thành tham gia vào trình dịch mã TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Thị Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh đại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 2000 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội Tài liệu dịch Musil J.G., Kurz K., Novakava O 1982 Sinh hóa học đại theo sơ đồ Nxb Y học Hà Nội Tài liệu tiếng nước Farkas G 1984 Növényi anyagcsereélettan Akadémiai Kiadó Budapest Lehninger A L., 2004 Principle of Biochemistry, 4th Edition W.H Freeman 213 Chương 13 Mối liên quan trình trao đổi chất Trong thể trình biến đổi chất không xảy riêng rẽ mà có mối quan hệ qua lại chặt chẽ Mối quan hệ thể trình biến đổi nhóm chất lẫn mối quan hệ trình biến đổi nhóm chất khác Trong nhóm chất mối quan hệ thể qua trình đồng hóa dị hóa Mối quan hệ tương hỗ đồng hóa dị hóa thể rhiện hai trình xảy có chất trung gian chung Ví dụ phosphoglyceric aldehyde vừa sản phẩm trung gian trình phân giải (dị hóa) vừa sản phẩm trung gian trình tổng hợp (đồng hóa) saccharose Giữa nhóm chất mối quan hệ diễn phức tạp hơn, nhiều hình thức Trước hết mối quan hệ thể qua chất trung gian Một chất sản phẩm phân giải nhóm chất lại nguyên liệu để tổng hợp cho nhóm chất khác Ví dụ Acetyl-CoA sản phẩm trình phân giải glucose đồng thời nguyên liệu để tổng hợp acid béo Mối liên quan tương hỗ trình trao đổi saccharide, lipid, protein, nucleic acid có ý nghĩa quan trọng sống sinh vật Ví dụ việc chuyển hóa tinh bột thành đường sau tạo chất béo tháng mùa đông thực vật động vật, có ý nghĩa quan trọng việc tăng khả chịu rét chúng Việc chuyển biến chất béo thành đường hạt nảy mầm đảm bảo thức ăn cho phôi Trong trình họat động sống thể, saccharide chất dự trữ quan trọng; thể cần phân giải thành phosphoglyceric acid thành pyruvic acid làm nguyên liệu cho tổng hợp amino acid, acid béo chất khác Chất béo dự trữ có vai trò tương tự, phân giải chất béo tạo nên acetyl-CoA để từ lại tổng hợp amino acid, saccharide … Khi thể hết nguồn dự trữ saccharide chất béo protein bị phân giải tạo sản phẩm để từ tổng hợp lipid, saccharide 214 Quá trình chuyển hóa có vai trò quan trọng sinh vật tự dưỡng lẫn sinh vật dị dưỡng Ở sinh vật tự dưỡng nguồn chất hữu sơ cấp quang hợp tạo glucid, trước hết glucose Từ nguồn saccharide đó, nhờ chuyển hoá tương hỗ tạo chất hữu mà thể cần đến lipid, protein, nucleic acid Ở sinh vật dị dưỡng sử dụng chất hữu có sẵn thức ăn để tạo nên chất đặc trưng cho thể Từ chất protein, lipid… có thức ăn qua trình biến đổi kiến tạo nên chất đặc trưng cho thể Do thành phần thức ăn có đầy đủ nhu cầu thể trình đồng hóa việc chuyển hóa nhóm chất thành chất hữu khác cần thiết cho thể 13.1 Mối liên quan trình trao đổi saccharide trao đổi lipid Hai trình trao đổi lipid saccharide có mối quan hệ chặt chẽ với Saccharide dễ dàng biến đổi thành lipid ngược lại thông qua chất trung gian AlPG, PDA Acetyl-CoA Từ glucose qua trình đường phân tạo nên pyruvic acid Từ Pyruvic acid bị oxy hóa tạo nên acetyl-CoA Acetyl-CoA nguyên liệu tổng hợp acid béo Đồng thời trình đường phân tạo AlPG, từ AlPG biến đổi thành glycero-P , từ tạo nên glycerin Như từ sản phẩm phân giải saccharide tạo nên nguyên liệu để tổng hợp lipid glycerin acid béo Ngược lại qua phân giải lipid tạo nên chất trung gian acetyl-CoA, glycerin Từ acetyl-CoA, qua chu trình ornithine tổng hợp trở lại saccharide Từ glycerin tạo nên glycero-P từ tổng hợp lại saccharide Ở thực vật, vi khuẩn, nấm mốc, chu trình glyoxylic đường nối trực tiếp trình trao đổi lipid với trình trao đổi saccharide Qua chu trình acid béo sau phân giải thành acetyl-CoA biến đổi thành oxalo acetic acid, từ tổng hợp nên glucose Ngược lại từ glucose tạo acetyl-CoA từ tổng hợp trở lại lipid 215 Mối liên quan trao đổi saccharide trao đổi lipid Saccharide AlPG Pyruvic acid Acetyl-CoA Chu trình glyoxylic Glycero-P Glycerin Acid béo Acetyl-CoA Lipid 13.2 Mối liên quan trao đổi saccharide trao đổi protein Pyruvic acid mắt xích chủ yếu nối liền trình trao đổi protein trao đổi saccharide Glucose qua trình đường phân tạo pyruvic acid Pyruvic acid nguyên liệu để tổng hợp số amino acid họ alanine: alanine, leucine, valine… Trong trình tổng hợp protein cần lượng ATP, mà ATP sản phẩm quan trọng trình trao đổi saccharide 216 Sơ đồ mối liên quan trao đổi saccharide trao đổi protein Saccharide Ribuloso5P Erylozo4P Erytroso4P Shikimic acid His APEP APG Pyruvic acid Ser Phe, Tyr, Trip Protein Gly, Cys Ala, val, leu Asp Tre, Ila, Arg Met, Lys Glu Arg, Pro 13.3 Mối liên quan trao đổi saccharide trao đổi nucleic acid Trong trình phân giải saccharide theo đường pentosophosphate, Ribozo5-phosphate tạo nên Từ Riboso-5phosphate hình thành nên phospho-ribosyl-pyrophosphate (PRPP) nguyên liệu tổng hợp nên nucleotide purine nucleotide pyrimidine Ngược lại trình phân giải nucleic acid Riboso-5P tạo thành Từ Riboso 5P hình thành monosaccharide khác Kiểu liên quan thứ trình trao đổi nucleic acid trao đổi saccharide liên quan chặt chẽ trình sinh tổng hợp nucleotide diphosphate nucleotide triphosphate với mức độ phân giải saccharide tế bào trình phân giải gắn liền với trình phosphoryl hoá oxy hoá Sự phân giải saccharide tạo lượng để tổng hợp nucleotide diphosphate nucleotide triphosphate Qua trình tổng hợp saccharide lại cần tham gia sản phẩm tạo trình trao đổi nucleic acid, UTP tham gia vào trình tổng hợp polysaccharide 217 13.4 Mối liên quan trao đổi protein trao đổi lipid Trao đổi protein trao đổi lipid có mối liên quan chặt chẽ thông qua chất trung gian Sự phân giải lipid tạo nên glycerin acid béo số chất khác serine, choline, sphingosine, H3PO4 … Trước hết acid béo bị phân giải tạo acetyl-CoA làm nguyên liệu để tổng hợp nên nhiều loại amino acid Glycerin trình phân giải tạo phosphoglyceric acid, từ làm nguyên liệu tổng hợp nên nhiều amino acid Những mối quan hệ xảy tương tự mối liên quan saccharide với protein phân tích Ngược lại, phân giải protein tạo nên hợp chất trung gian, từ tổng hợp nên lipid Các amino acid thoái hoá protein tạo ra, bị khử amine tạo nên acid pyruvic acid, oxalo acetic acid, α-cetoglutaric acid Trong số acid vừa nêu pyruvic acid có vai trò quan trọng trình tổng hợp lipid Từ pyruvic acid, acetyl-CoA tạo ra, acetyl-CoA nguyên liệu để tổng hợp nên acid béo đồng thời từ pyruvic acid tạo glycerophosphate từ tạo thành glycerin Glycerin acid béo nguyên liệu để tổng hợp lipid Trong trình phân giải lipid tạo thành nên lượng lớn ATP nguồn lượng cho trình trao đổi protein Ngược lại protein với chức enzyme có vai trò định phản ứng xảy trao đổi lipid chất khác enzyme phản ứng hoá sinh xảy tức trao đổi chất 218 Sơ đồ mối liên quan trao đổi lipid trao đổi protein Lipid Glycerin Những chất khác Acetyl-CoA Glycero-P AlP Fru.1.6d Pyruvic acid APEP Rib5P His Acid béo Ser Ala, val, leu Gly, Xyl Oxalo acetic acid AsP Tre, Met, Ile, Cys α-Ceto glutaric acid Glu Arg, Pro Phe Protein 13.5 Mối liên quan trao đổi protein trao đổi nucleic acid Giữa trình trao đổi protein trao đổi nucleic acid có mối quan hệ đặc biệt quan trọng mà biểu rõ chế truyền đạt thông tin di truyền DNA làm khuôn mã thành RNAm để từ tổng hợp nên protein Cấu trúc phân tử protein mã hoá DNA Quá trình trao đổi nucleic acid lại phụ thuộc vào có mặt phân tử protein-enzyme Đồng thời số amino acid nguyên liệu cho trình tổng hợp nucleic acid aspartic acid nguyên liệu để tổng hợp nucleotide pyrimidine, aspartic acid, glutamin, glycine nguyên liệu tổng hợp nucleotide purine 219 Vì mối quan hệ mà nhiều nhà nghiên cứu cho tổng hợp protein sơ cấp tổng hợp nucleic acid trình thứ cấp làm nhiệm vụ tham gia vào trình tổng hợp protein Trong trình phân giải protein với tham gia ATP tạo nên nucleotide-peptid Các phân tử lai tạo nên protein làm đổi thành phần protein thể Đồng thời tổng hợp protein cần nucleotide triphosphat làm nguồn lượng (ATP, GTP) 13.5 Mối liên quan trao đổi lipid trao đổi nucleic acid Giữa lipid nucleic acid có mối liên quan trực tiếp, chủ yếu liên quan gián tiếp qua trao đổi saccharide protein Tuy nhiên có mối liên quan hai trình trao đổi chất Sự β.oxi hoá acid béo nguồn trì đầy đủ cho tổng hợp nucleotide diphosphat nucleotide triphosphat qua trình phosphoryl hoá Ngoài trình tổng hợp lipid tổng hợp phospholipid có tham gia CTP TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Thị Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh đại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 2000 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội Tài liệu dịch Musil J.G., Kurz K., Novakava O 1982 Sinh hóa học đại theo sơ đồ Nxb Y học Hà Nội Tài liệu tiếng nước Farkas G 1984 Növényi anyagcsereélettan Akadémiai Kiadó Budapest Lehninger A L., 2004 Principle of Biochemistry, 4th Edition W.H Freeman [...]... Châu, Trần thi Áng 1999 Hoá sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội 2 Đỗ Quý Hai 20 04 Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài liệu lưu hành nội bộ Trường ĐHKH Huế 3 Trần Thanh Phong 20 04 Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài liệu lưu hành nội bộ Trường ĐHKH Huế 4 Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẫn, Lê Doãn Diên, 20 00 Hóa sinh Công nghiệp, Nxb KH&KT,... chất tham gia vào quá trình oxy hóa khử ở cơ thể sống đều có khả năng nhường hoặc thu điện tử Đó chính là khả năng oxy hóa khử Song song với sự oxy hóa có sự khử oxy vì điện tử được chuyển từ chất bị oxy hóa sang chất bị khử: - 2e Ví dụ: 2Fe 2+ L + Cl2 J 2Fe 3+ + 2Cl- Đại lượng đặc trưng cho khả năng oxy hóa khử của mỗi chất gọi là thế năng oxy hóa khử Có thể tính được thế năng oxy hóa khử theo công thức... thành những chất thải (CO2, H2O, 131 NH3 ) để thải ra môi trường Năng lượng được tích trữ trong ATP và được sử dụng cho nhiều phản ứng thu năng lượng khác Hai quá trình đồng hóa và dị hóa xảy ra liên tục liên quan với nhau và không tách rời nhau Quá trình đồng hóa là quá trình đòi hỏi năng lượng cho nên đồng thời phải xảy ra quá trình dị hóa để cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa Do đó sự trao đổi... chế sự sinh trưởng của thực vật nên ABA phối hợp với nhóm chất kích thích sinh trưởng để điều hoà quá trình sinh trưởng của thực vật xảy ra cân đối 7 .2. 2.5 Ethylen Ethylen (CH2 = CH2) là nhóm hormone thực vật có tác dụng gần giống ABA nên thuộc nhóm chất ức chế sinh trưởng Etylen thúc đẩy quá trình chín của quả, quá trình rụng lá Khác với hormone động vật, hormone thực vật được tổng hợp trong các phần. .. hợp nhiều ở các phần già của cây Sau khi tổng hợp các hormone này cũng được vận chuyển đến các vùng khác nhau trong cơ thể để thực hiện các chức năng của chúng  129 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 1 Trần Thị Ân (chủ biên) 1979 Hóa sinh đại cương (tập I, II) NxB KH&KT Hà Nội 2 Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng 20 00 Hóa sinh học Nxb Giáo dục Hà Nội 3 Nguyễn Bá Lộc 1997 Hóa sinh Nxb Giáo dục Hà Nội... trình trao đổi chất của thế giới sinh vật liên quan chặt chẽ với nhau, tạo nên chu kỳ trao đổi chất chung Glucid, lipid, protein Ánh sáng O2 Sinh vật Sinh vật tự dưỡng dị dưỡng CO2, H2O, muối chứa Nitrogen Ngoài cách chia trên, cũng theo kiểu trao đổi chất, người ta chia sinh vật thành hai nhóm lớn: nhóm hiếu khí (aerob) và nhóm kỵ khí (anaerob) 1 32 Nhóm hiếu khí là kiểu trao đổi chất mà các quá trình. .. trao đổi chất và trao đổi năng lượng là hai mặt của một vấn đề Tùy theo kiểu trao đổi chất, người ta chia sinh vật ra thành hai nhóm: nhóm sinh vật tự dưỡng và nhóm sinh vật dị dưỡng Nhóm sinh vật tự dưỡng bao gồm tất cả các sinh vật tự tổng hợp chất dinh dưỡng cần thiết cho chúng Để tồn tại và phát triển, nhóm này chỉ cần H2O, CO2, muối vô cơ và nguồn năng lượng Có hai hình thức tự dưỡng Đó là hình thức... sản phẩm hình thành trong quá trình sống của cơ thể Quá trình đó thực hiện được là do các biến đổi hóa học liên tục xảy ra trong cơ thể Người ta gọi toàn bộ các biến đổi hóa học đó là sự trao đổi chất Sự trao đổi chất bao gồm nhiều khâu chuyển hóa trung gian Các quá trình này xảy ra phức tạp trong từng mô, từng tế bào bao gồm 2 quá trình cơ bản là đồng hóa (tổng hợp) và dị hóa (phân giải) tạo nên chu... CH2 Cấu tạo GA3 Gibberellin có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật: - Kích thích sự sinh trưởng của tế bào, qua đó kích thích sự sinh trưởng của các cơ quan và cơ thể - Kích thích quá trình nảy mầm, phá trạng thái ngủ của hạt, củ - Kích thích sự ra hoa của cây ngày dài - Kích thích các hoạt động sinh lý, các quá trình trao đổi chất và năng lượng của cơ thể 7 .2. 2.3... dùng để tính năng lượng tự do (ΔGo) được giải phóng ra trong qúa trình oxy hóa khử theo phương trình: ΔGo = -nF.ΔE'o (2) (Các ký hiệu đã được giải thích ở công thức tính thế năng oxy hóa khử và liên quan đến bảng 8 .2 ở trên) * Tiến trình của sự oxy hóa sinh học: Sự phân giải chất dinh dưỡng và giải phóng năng lượng của tế bào (sự dị hóa) có thể được chia thành 3 giai đoạn cơ bản: Ở giai đoạn đầu: các ... Cytochrome trình bày hình 8.4 AH2 A NADH + H+ NAD ATP ADP + P FADH2 (FMNH2) FAD (FMN) CoQ 2Fe2+ CoQH2 2cytb ATP 2Fe3+ ADP + P 2Fe3+ 2cytc1 2Fe2+ 2Fe2+ 2cytc 2Fe3+ 2Fe3+ 2cyta 2Fe2+ ATP 2H+ ADP + P 2Fe2+... vệ khác phân hủy tiếp Có thể biểu thị trình sau: O2 + e- → O 2 (gốc superoxyd ) 2O 2 + 2H+ 2H2O2 C-ase SOD H2O2 + O2 2H2O + O2 SOD C-ase enzyme chống oxy hóa (antioxydant enzymes), bảo vệ tế bào... Trần thi Áng 1999 Hoá sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội Đỗ Quý Hai 20 04 Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài liệu lưu hành nội Trường ĐHKH Huế Trần Thanh Phong 20 04 Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài