V ở cây Măng tây (Asparagus) Theo Nguyễn Bá
e. Tính đặc hiệu của enzyme
* Đặc hiệu phản ứng: Đó là biểu hiện của một enzyme chỉ thường xuyên xúc tác cho một kiểu phản ứng nhất định.
Ví dụ, vận chuyển hydro từ chất cho (rượu bậc nhất hay rượu bậc hai) đến chất nhận (NAD+ hay NADP+) hay chuyền nhóm amin từ một amino acid đến một keto acid (acid hữu cơ có chứa nhóm chức keto - -CO). Các phản ứng loại thứ nhất do dehydrogenase xúc tác, còn phản ứng loại thứ hai do aminotransferase xúc tác.
* Đặc hiệu cơ chất:
+ Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme chỉ tác dụng lên một cơ chất nhất định. Một ví dụ có tính chất kinh điển về chuyên hoá tuyệt đối là urease, enzyme này chỉ xúc tác cho phản ứng phân giải ure tạo ra NH3 và CO2. Hằng trăm thí nghiệm trên các dẫn xuất của ure đều cho thấy chúng không bị phân giải dưới tác động của enzyme urease. Thực ra, người ta đã phát hiện khả năng phân giải cơ chất hydroxyure nhưng với tốc độ bé hơn khoảng 120 lần.
+ Đặc hiệu tương đối: Kiểu đặc hiệu này đặc trưng cho các enzyme không có những yêu cầu đối với nhóm chức ở gần liên kết chịu tác dụng. Ví dụ, lipase thuỷ phân lipid.
f.
Những nhân tố ảnh hưởng đến sự hoạt động của enzyme
* Nồng độ của enzyme - cơ chất: Nếu nồng độ cơ chất thấp hơn nồng độ enzyme thì hoạt động của enzyme sẽ bị hạn chế, tốc độ phản ứng không cao. Lúc đó, muốn tăng tốc độ phản ứng thì ta phải tăng nồng độ của cơ chất. Ngược lại, khi nồng độ enzyme thấp hơn nồng độ cơ chất, muốn tăng tốc độ phản ứng ta phải tăng nồng độ của enzyme.
* Nhiệt độ: Trong giới hạn cho phép, khi tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng sẽ tăng theo. Nhưng nếu nhiệt độ tăng quá cao, liên kết hydro của protein sẽ bị phá vỡ, enzyme sẽ mất hoạt tính. Đa số enzyme hoạt động nhiệt độ trung bình 35 – 400C. Tuy nhiên một số sinh vật sống thích hợp với những nhiệt độ khắc nghiệt như vi khuẩn ở suối nước nóng, enzyme của chúng hoạt động mạnh ở nhiệt độ 70 – 850C, hay một vài loài cá ở Nam cực, Bắc cực enzyme của chúng lại hoạt động mạnh ở nhiệt độ -20C.
* Độ pH: Đa số enzyme hoạt động ở độ pH trung tính. Tuy nhiên enzyme pepsin là một loại enzyme tiêu hoá ở dạ dày lại hoạt động thích hợp ở môi trường có độ axit cao pH = 2, ngược lại enzyme tripxinnaza do tuyến tuỵ tiết ra lại hoạt động thích hợp trong môi trường kiềm pH = 8,5.
* Chất ức chế:
+ Chất ức chế cạnh tranh: Là những chất có cấu tạo hoá học gần giống với cơ chất, chúng chiếm vào vị trí trung tâm hoạt động của enzyme.
Ví dụ: Axit malonic là chất ức chế cạnh tranh của cơ chất axit succinic. Phức chất enzyme - chất ức chế bền vững hơn phức chất enzyme - cơ chất, do đó nó ảnh hưởng lâu dài lên phân tử enzyme.
+ Chất ức chế không cạnh tranh:
Là những chất có cấu tạo không giống với cơ chất (thường là những ion kim loại nặng như Hg++, Ag++). Khi thực hiện quá trình ức chế, nó không chiếm vị trí trung tâm hoạt động của cơ chất mà chúng chiếm vào vị trí dị lập thể qua đó làm biến đổi hình dạng của trung tâm hoạt động, do đó enzyme không gắn được vào cơ chất, phản ứng không xảy ra. Một số chất độc đã gắn vào vị trí dị lập thể theo kiểu này làm cho chuỗi phản ứng có thể dừng giữa chừng, các chất trung gian tạo ra nhiều gây nguy hại cho cơ thể. Ngược lại, có những chất (như coenzyme) khi bám vào vị trí dị lập thể lại có khả năng làm cho enzyme có dạng thích hợp hơn để xúc tác có hiệu quả hơn.
2.3. HÔ HẤP
2.3.1. Đại cương
Hô hấp nội bào là một quá trình gồm nhiều các phản ứng hoá học, trong đó các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng (ví dự như là glucose) sẽ bị phân giải để giải phóng ra năng lượng dưới dạng ATP- cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể.
Ở đa số các loài sinh vật, glucose bị oxy hoá hoàn toàn tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước, quá trình này được gọi là quá trình hô hấp hiếu khí. Ngược lại, ở một số loài vi khuẩn, glucose chỉ bị phân huỷ một phần tạo ra các sản phẩm trung gian là rượu etylic hoặc axit lactic, quá trình này được gọi là quá trình hô hấp kị khí hay lên men. Cả 2 quá trình trên đều có giai đoạn đầu giống nhau được gọi là giai đoạn đường phân. Có thể sơ đồ hoá quá trình hô hấp như sau:
Glucose
Đường phân
Pyruvat
Thiếu oxy → Lên men Đủ oxy → Hô hấp hiếu khí
CO2, C2 H5 OH, C3H4O3 CO2 + H2O + NL
2.3.2. Quá trình đường phân
ATP ADP ATP ADP
Glucose Glucozo–6P → Fructozo–6P Fructozo 1,6diP
Glyceraldehyt 3phosphat (GAL-3P) Phosphodioxyaceton
GAL-3P NAD+
NADH+H+
Axit 1,3diphosphoglyceric (A-1,3DPG) ADP
ATP
Axit 3phosphoglyceric (A-3PG)
Axit 2phosphoglyceric (A-2PG) ATP ADP
Axit piruvic (AP) Axitphosphoenol piruvic (PEP)
Hình 2. 4.Sơ đồ quá trình đường phân
Đường phân là một chuỗi phản ứng phân giải kị khí xảy ra ở chất nguyên sinh. Quá trình này gồm 10 phản ứng và được chia thành 2 giai đoạn với những đặc trưng sau:
- Đây là quá trình phân giải kỵ khí không sử dụng oxy phân tử
- Để khởi động quá trình đường phân, tế bào phosphoryl hoá phân tử glucose bằng cách dùng 2 phân tử ATP để hoạt hoá phân tử đường (giai đoạn 1)
- Giai đoạn 2 tổng hợp được 4 phân tử ATP, 2 phân tử coenzym khử NADH++H+ và 2 phân tử pyruvat dạng oxy hoá của axit pyruvic.
Có thể hình dung quá trình đường phân theo sơ đồ hình 2.4.
Ở các sinh vật kị khí (phần lớn là vi khuẩn), đường phân là phương thức duy nhất để tế bào tạo năng lượng dưới dạng ATP cho mọi hoạt động sống. Trong cơ thể hiếu khí (thực vật, động vật, nấm…), đường phân là bước đầu tiên trong quá trình phân giải hoàn toàn thức ăn, đặc biệt là phân giải glucose thành CO2 và H2O để chiết rút năng lượng.
Trong các cơ thể hiếu khí, sau quá trình đường phân, nếu có mặt của oxy phân tử sẽ xảy ra hô hấp hiếu khí hay còn gọi là hô hấp oxy hoá, trong đó oxy là chất nhận điện tử và hydro từ NADH++H+ do đường phân tạo ra để hình thành nước, nếu không có oxy phân tử sẽ xảy ra quá trình hô hấp kị khí hay còn gọi là lên men.
2.3.3. Sự lên men
Sau quá trình đường phân, nếu gặp điều kiện môi trường thiếu oxy thì sẽ xảy ra quá trình lên men. Quá trình lên men xảy ra chủ yếu ở một số loại vi khuẩn và nó được ứng dụng rất phổ biến trong sản xuất và trong đời sống hàng ngày. Quá trình này không tạo ra năng lượng dưới dạng ATP mà năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt thải ra môi trường. Sau đây xin giới thiệu hai hình thức lên men thường gặp là lên men rượu và lên men lactic.