2. ENZYME
2.1. Thành phần và cấu tạo
Thành phần hóa học của đại đa số enzyme là protein (một số đoạn trên phân tử RNA có khả năng xúc tác cho sự cắt rời của chính nó).
Dựa vào thành phần hoá học, người ta chia enzymera làm hai loại: enzyme đơn giản và enzyme phức tạp.
- Enzyme đơn giản (hay còn gọi là enzyme một thành phần): khi thuỷ phân chỉ cho ra thành phần duy nhất là các loại amino acid.
- Enzyme phức tạp (hay còn gọi là enzyme hai thành phần): ngoài phần amino acid ra (gọi là apoenzyme), sau khi thuỷ phân, người ta còn thu được một hoặc một số phần khác không phải là protein gọi là nhóm ngoại (cofactor). Các nhóm ngoại có thể là các ion kim loại như Mg2+, Fe2+ hoặc là các phân tử hữu cơ nhỏ gọi là coenzyme. Coenzyme thường có quan hệ mật thiết với các vitamin, các vitamin là nguyên liệu thô để tạo nên coenzyme. Vai trò của nhóm ngoại là hỗ trợ quá trình xúc tác của enzyme. Người ta thấy rằng, nhiều enzyme sẽ không thể hoạt động chính xác khi thiếu các nhóm ngoại. Chúng hoạt động như là cầu nối giữa enzyme với cơ chất và tham gia trực tiếp vào quá trình xúc tác. Phần lớn các nhóm ngoại (khoảng 80%) chỉ gắn với enzyme bằng những liên kết lỏng lẻo và sự liên kết này chỉ hình thành khi enzyme hoạt động xúc tác. Các nhóm ngoại có thể được tái sử dụng nhiều lần.
Về mặt cấu trúc, enzyme thường có dạng cầu, có khối lượng phân tử lớn. Enzyme có khối lượng nhỏ nhất hiện nay là ribonuclease (12.700 dalton). Còn lại đa số nằm trong khoảng 20.000 đến 90.000 hoặc vài trăm nghìn, một số enzyme có khối lượng lên đến một triệu hoặc lớn hơn.
Trên enzyme có một vùng đặc biệt được gọi là trung tâm hoạt động (TTHĐ). TTHĐ có cấu tạo như một vùng lõm trên bề mặt enzyme và là nơi tiếp xúc trực tiếp với cơ chất (chất tham gia phản ứng, bị chuyển hoá dưới tác động của enzyme), thực hiện việc cắt đứt hoặc hình thành các liên kết mới trên cơ chất để tạo thành sản phẩm. Từ kết quả nghiên cứu trên các enzyme, người ta đã rút ra một số đặc điểm chung của TTHĐ là:
43
- Được cấu tạo bởi nhiều nhóm chức khác nhau của amino acid, các phân tử nước liên kết, trong nhiều trường hợp còn có cả các ion kim loại, các nhóm chức của coenzyme.
- Sự phân bố của các nhóm chức khiến cho TTHĐ có cấu trúc không gian phức tạp, được giữ vững nhờ mạng lưới liên kết hydro.
- Cấu trúc không gian của TTHĐ chỉ phù hợp với một hoặc một số cơ chất nhất định.
Ở một số enzyme, ngoài TTHĐ ra còn có một trung tâm khác gọi là trung tâm điều hoà. Đây là nơi enzyme kết hợp với các chất điều hoà. Khi sự kết hợp diễn ra, cấu trúc không gian của enzyme sẽ bị thay đổi, trong đó có cấu trúc của TTHĐ, do đó hoạt tính xúc tác cũng bị thay đổi theo. Nếu sự thay đổi diễn ra theo hướng tăng hoạt tính enzyme thì gọi là điều hoà dương, còn nếu làm giảm hoạt tính thì gọi là điều hoà âm. Chất điều hoà mặc dù gắn với enzyme nhưng không bị enzyme tác động.