Bài 17 Khái niệm chung về trao đổi chất ở Vi sinh vật 16.1 NĂNG LƯỢNG
16.2.1. Cấu trúc và phân loại các enzyme
Enzyme là các chất xúc tác có bản chất protein, có tính đặc hiệu cao đối với phản ứng xúc tác và với các phân tử chịu xúc tác. Chất xúc tác là một chất làm tăng tốc độ của một phản ứng hoá học mà bản thân không bị thay đổi. Do đó enzyme thúc đẩy các phản ứng của tế bào. Các phân tử phản ứng được gọi là cơ chất và các chất tạo thành được gọi là sản phẩm. Nhiều enzyme là các protein thuần khiết, nhưng cũng không ít enzyme gồm hai thành phần: thành phần protein (gọi là apoenzyme) và phần không - protein (gọi là
cofactor); cả hai cần cho hoạt tính xúc tác và enzyme gồm cả hai thành phần trên được gọi là holoenzyme. Cofactor được gọi là nhóm thêm (prosthetic group) nếu gắn chặt vào apoenzyme. Nhưng thường thì cofactor gắn lỏng lẻo với apoenzyme, thậm chí có thể phân li khỏi protein enzyme sau khi các sản phẩm đã được tạo thành và mang một trong các sản phẩm này đến một enzyme khác. Cofactor gắn lỏng lẻo nói trên được gọi là coenzyme.
Chẳng hạn, NAD+ là một coenzyme mang các electron bên trong tế bào. Nhiều vitamin mà con người cần đóng vai trò là các coenzyme hoặc là tiền chất (precursor) của các
coenzyme. Niacin được lắp vào NAD+ và riboflavin được lắp vào FAD. Các ion kim loại cũng có thể liên kết với các apoenzyme và tác dụng như các cofactor.
Mặc dù tế bào chứa một số lượng lớn và rất đa dạng các enzyme nhưng chúng có thể được xếp vào một trong 6 nhóm (Bảng 16.2). Tên của các enzyme thường được đặt theo tên cơ chất mà chúng tác dụng lên và loại phản ứng được xúc tác. Ví dụ, Lactate
dehydrogenase (LDH) loại bỏ hydrogen khỏi Lactate:
Lactate + NAD+ Pyruvate + NADH + H+
Lactate dehydrogenase cũng có thể được đặt tên đầy đủ và chi tiết hơn là L-Lactate: NAD oxydoreductase. Tên này mô tả các cơ chất và loại phản ứng chính xác hơn.
Bảng 16.2. Phân loại enzyme (Theo Prescott, Harley và Klein, 2005)
Loại enzyme Phản ứng do enzyme xúc tác Ví dụ phản ứng Oxydoreductase Các phản ứng oxy hóa khử Lactate dehydrogenase:
Pyruvate + NADH + H Lactate + NAD+
Transferase Các phản ứng chuyển nhóm giữa các phân tử Aspartate Carbamoyltransferase: Aspartate + CarbamoylPhosphate Carbamoylaspartate + Phosphate
Hydrolase Thủy phân các
phân tử.
Glucose-6-Phosphatease:
Glucose-6-Phosphate + H2O Glucose + Pi
Lyase Loại bỏ các nhóm
để tạo thành các nối đôi hoặc bổ sung các nhóm vào nối đôi.
Fumarate hydratase: L-malate Fumarate + H2O Isomerase Các phản ứng xúc tác đồng phân hóa. Alanine racemase: L-alanine D-alanine
Ligase Nối 2 phân tử nhờ
ATP (hay của các nucleoside
triphosphate khác) Glutamate + NHPi 3 + ATP Glutamine + ATP +