6. Tên gọi và phân loại enzym
6.2.3. Phân loại theo cơ chế xúc tác của enzym
Mỗi một enzym có tính đặc hiệu riêng của nó, cho nên nếu dựa vào đặc điểm xúc tác của enzym (tức là phản ứng do enzym xúc tác, kiểu hoạt động của enzym) thì enzym được chia ra làm 6 lớp.
- Oxydoreductase (Lớp enzym oxy hoá hoàn nguyên sinh học) - Hydrolase (Lớp enzym thuỷ phân)
- Liase (Lớp enzym phân giải chất không theo con đường thuỷ phân) - Ligase hay Syntetase (Lớp enzym tổng hợp chất)
- Transferase (Lớp enzym vận chuyển)
- Isomerase hay Mutase (Lớp enzym đồng phân hoá)
Lớp 1 : Oxydoreductase (Lớp enzym oxy hoá hoàn nguyên sinh học)
Là nhóm enzym xúc tác những phản ứng oxy hóa khử giữa các cơ chất trong quá trình oxy hoá khử, cho nên còn được gọi là electrontransportase. Những enzym này phần nhiều xúc tác sự vận chuyển điện tử.
Lớp oxydoreductase rất phổ biến trong các mô bào của mọi sinh vật vì oxy-hoá hoàn nguyên là một trong những quá trình cơ bản nhất của sự sống.
Tuỳ theo mạch nối nơi chúng lấy điện tử (hoặc nguyên tử H2) mà lớp oxydoreductase chia ra các nhóm: - Dehydrogenase - Oxydase - Peroxydase - Cytocrom. * Nhóm dehydrogenase
Đây là enzym oxy - hoá hoàn nguyên xúc tác sự tách H2 từ cơ chất theo sơ đồ:
Cơ chất bị oxy hoá (khử) mất đi nguyên tử H2 còn chất B nhận H2 (oxy hoá) được hoàn nguyên.
Nếu B ở sơ đồ trên không phải là oxy mà là một chất khác thì dehydrogenase loại này là yếm khí. Còn nếu chất nhận B là oxy thì dehydrogenase loại này là hiếu khí. Cấu trúc của 2 loại enzym này khác nhau, rõ rệt nhất là về nhóm ghép của chúng.
- Dehydrogenase yếm khí
Enzym loại này lấy H2 từ cơ chất truyền cho chất nhận không phải là O2
Nhóm ghép của dehydrogenase yếm khí có cấu trúc phức tạp chứa vitamin PP gọi tắt là NAD và NAD.P.
- NAD (Nicotinamid - adenosin - dinucleotid)
- NAD.P (Nicotinanud - adenosin - dinucleotid phosphat)
Đặc điểm của hai nhóm ghép này là không liên kết cố định với enzym mà rất dễ tách khỏi phần protein của enzym (rất linh động).
Trong hoạt động oxy-hoá chúng nhận điện tử (hoặc nguyên tử H2) từ Dehydrogenase yếm khí để chuyển cho dehydrogenase hiếu khí.
Mỗi cơ chất thường có loại dehydrogenase yếm khí đặc hiệu tác dụng.
- Dehydrogenase hiếu khí
Đây là nhóm enzym tách điện tử hoặc proton hydro và chuyển cho chất nhận là oxy.
Nhóm enzym hiếu khí này hay còn gọi là men vàng vì phần nhóm ghép là riboflavin (vitamin B2) có màu vàng. Đó là FMN và FAD.
Enzym dehydrogenase hiếu khí nhận nguyên tử H2 từ Dehydrogenase yếm khí thông qua NAD và NAD.P biến thành dạng hoàn nguyên không màu. Nó lại chuyển H2 đó trực tiếp hoặc gián tiếp (thông qua hệ thống Cytocrom) cho oxy để tạo thành H2O hoặc H2O2.
* Nhóm oxydase
Đây là nhóm enzym oxy hóa cơ chất và chuyển trực tiếp H2 cho O2 (chỉ chuyển cho O2 mà thôi). Loại enzym này thấy nhiều trong mô bào thực vật, ở mô bào động vật ít hơn.
* Nhóm peroxydase
Đây là nhóm enzym oxy hoá tách oxy từ peroxythydro (H2O2) hoặc các peroxyt hữu cơ khác.
Cơ chất được oxy-hóa nhờ peroxydase ở cơ thể thường là polyphenol hoặc các acid amin mạch vòng.
Như chúng ta đã biết để phân hoá H2O2 (Chất độc) còn có enzym catalase.
Về mặt cấu trúc peroxydase và catalase là những enzym phức tạp có nhóm ghép là vòng porfirin chứa nguyên tử sắt 2.
* Nhóm cytocrom
Cytocrom (cytos - tế bào; chroma - màu sắc) là những sắc tố hô hấp có ở khắp mọi tế bào sinh vật (trừ loại vi khuẩn yếm khí), nó tạo thành hệ thống cytocrom và cytocrom - oxydase bao gồm các chất cytocrom và enzym oxy hoá cytocrom (tức là cytocrom - oxydase).
Trong quá trình oxy hoá hoàn nguyên, cytocrom chỉ nhận và chuyển điện tử nhờ sự thay đổi hoá trị Fe.
Lớp 2: Hydrolase (lớp enzym thuỷ phân)
Lớp này gồm những enzym phân giải nhiều cơ chất khác nhau như protein, lipid, glucid.... tạo ra những phần đơn giản.
đồ phản ứng:
Dựa vào mạch nối và cơ chất người ta chia hydrolase làm nhiều nhóm.
Ví dụ: Nhóm cắt mạch este, nhóm cắt mạch glucozit, nhóm cắt mạch peptit. Đáng chú ý nhất là mấy nhóm chính dưới đây:
* Carbohydrase
- Thuỷ phân glucid (Cắt mạch glucozit C - O - C).
- Loại carbohydrase thuỷ phân đa đường gọi là polysacarase. - Loại carbohydrase thuỷ phân đường kép gọi là disacarase.
Đại diện chính của polysacarase (hay polyase) là a - amylase, β - amylase, cellulase. Nước bọt và mô động vật (gan, tuỷ, cơ, não...) chủ yếu là a - amylase.
- a-amylase phân giải tinh bột, glycogen thành dextrin và một ít maltose.
- β-amylase chủ yếu ở thực vật, khả năng phân giải cao hơn (đến maltose). - Enzym cellulase chủ yếu có ở các loài vi sinh vật, ở động vật cao đẳng, enzym này thuỷ phân chất xơ (cellulose) thành đường kép xelobioz.
Nhóm disacarase có tính đặc hiệu hoá học không gian nên chia ra a và β glucosidase, tuỳ vị trí cắt mạch glucosid trong đường kép.
a - glucosidase thường gặp: maltase
β - glucosidase như sacarase, lactase...
* Esterase
Cắt mạch este phức tạp như phospho- este. Nhóm enzym này có tính đặc hiệu không cao (trừ cholinesterase đặc hiệu cho acetylcholin của hệ thần kinh).
Một số phân nhóm chính như sau:
- Lipase: (thuỷ phân mỡ thành glycerin và acid béo)
Enzym này có ở tụy, máu, gan và hạt cây có dầu và nhiều vi khuẩn cũng chứa lipase.
- Phosphatase: Tách hoặc ghép gốc phosphat ở nhiều loại cơ chất.
Đại diện: enzym nucleotidase - tách H2PO4 khỏi nucleotit Ribonuclease và desoxyribonuclease (phân giải acid nucleic).
Thuỷ phân protein và peptid chia làm 2 loại: proteinase và peptidase. Sơ đồ phản ứng:
Đại diện chính của proteinase
- Pepsin: Có trong dịch tiêu hoá dạ dày. Lúc mới tiết ra ở dạng pepsinogen và được hoạt hoá bởi HCl với pH = 1,5- 2,0. Chúng phân giải gần 30% mạch peptid và biến protein thành polypeptid.
- Chymozin: Enzym này chỉ có ở dạ múi khế động vật non. Nó có tác dụng làm đông vón caseinogene ở sữa thành casein không hoà tan, để kéo dài thời gian tác động của pepsin.
- Trypsin: Do tuyến tụy tiết ra dưới dạng trypsinogen. Hoạt động ở môi trường kiềm của ruột non pH = 8- 9.
- Chymotrypsin: Do tuyến tụy tiết ra nhờ trypsin hoạt hoá, nó có tác dụng làm casein đông vón.
- Catepsin: Có trong mô bào như gan, cơ, thận, lách hoạt động ở pH : 4 -5 nên tác dụng phá huỷ protein nổi bật sau khi động vật chết.
Những mảnh peptid do nhóm enzym kể trên phân hoá sẽ được peptidase tác động tiếp tục đến acid amin.
Một số đại diện peptidase như sau:
- Carboxypeptidase: Do tuyến tụy và niêm mạc ruột non sản sinh, nó cắt mạch peptid gần nhóm carboxyl (COOH) tự do.
- Aminopeptidase: Do niêm mạc ruột non sản sinh, nó cắt mạch peptid gần nhóm amin (NH2) tự do.
Lớp 3: Liase (lớp enzym phân giải chất không theo thuỷ phân)
Đây là lớp enzym phân giải hoặc tổng hợp chất không theo con đường thuỷ phân. Kết quả của phản ứng thường làm xuất hiện (hoặc mất đi) một mạch nối.
Lớp 4: Ligase hoặc syntetase (lớp enzym tổng hợp chất) (trình bày) Đây là lớp enzym xúc tác sự trùng hợp chất với sự tham gia của ATP thường
phân ra mấy nhóm lớn sau đây: - Ligase tạo mạch nối C - O
- Ligase liên kết acid với cơ chất chứa gốc SH - Ligase tạo nên kết C - C
Lớp 5: Transferase (lớp enzym vận chuyển)
Transferase là lớp enzym xúc tác sự vận chuyển nhóm nguyên tử từ chất này sang chất khác. Sơ đồ phản ứng chung là:
Tuỳ theo nhóm nguyên tử được vận chuyển mà enzym có tên gọi khác nhau. Ví dụ: Enzym vận chuyển nhóm metyl (CH3) có tên là metylferase
Enzym vận chuyển nhóm amin (NH2) có tên là aminoferase Một số phản ứng thường gặp:
- Phản ứng chuyển amin nhờ aminoferase
Aminoferase là enzym phức tạp có nhóm ghép là dẫn xuất vitamin B6 (phosphopyridoxal
- Phản ứng chuyển metyl
Đây cũng là phản ứng rất quan trọng vì nó cho ra một cholin hoạt chất quan trọng của cơ thể động vật. Phản ứng tiến hành giữa các acid amin cho metyl (như methionin) và chất nhận metyl (như etanolamin).
Lớp 6: lsomerase và mutase (Lớp enzym đồng phân hóa)
Lớp enzym này xúc tác quá trình vận chuyển nhóm nguyên tử trong nội bộ phân tử để tạo ra đồng phân mới.
CÂU HỎI ÔN TẬP
Câu 1: Trình bày cấu trúc hóa học và cơ chế xúc tác của enzym. Câu 2: Trình bày điều kiện hoạt động và tính đặc hiệu của enzym. Câu 3: Trình bày tên gọi và phân loại enzym.
Chương 3: GLUCID VÀ TRAO ĐỔI GLUCID Mục tiêu của chương:
- Trình bày được định nghĩa, cấu tạo, vai trò, phân loại glucid trong cơ thể động vật.
- Phân loại đúng các dạng glucid trong cơ thể vật nuôi
- Nghiêm túc trong học tập và hiểu đúng kiến thức chuyên môn