1.2. Tổng quan về enzyme
1.2.3. Tính chất của enzyme
- Enzyme có cấu tạo là protein do đó chúng có đầy đủ tính chất của protein:
dễ biến tính, dễ kết tủa, dễ mất hoạt tính sinh học…
- Enzyme không thẩm tích qua màng bán thấm.
- Enzyme không chịu được nhiệt độ cao, dễ biến tính bởi nhiệt độ cao và có thể mất hoạt tính xúc tác.
- Tan trong nước, dung môi có cực khác, dung dịch muối loãng, glycerin.
- Khối lượng phân tử lớn.
Cường lực xúc tác và cơ chế tác dụng của enzyme Cường lực xúc tác
- Enzyme có cường lực xúc tác mạnh hơn rất nhiều so với xúc tác vô cơ.
Ví dụ: phản ứng thủy phân H2O2: H2O2 H2O + O2.
- Khi không có xúc tác thí năng lượng cần để hoạt hóa H2O2 là 18000 calo/phân tử gam.
- Khi có xúc tác vô cơ (platin) năng lượng này là 11700 calo/ptg.
- Khi có xúc tác là enzyme catalase năng lượng này là 5500 calo/ptg.
- Người ta có thể khẳng định rằng enzyme tham gia vào vai trò chất xúc tác, có tác dụng làm giảm năng lượng hoạt hóa và làm cho phản ứng xảy ra nhanh chóng, dễ dàng.
Cơ chế xúc tác của enzyme
- Enzyme tiếp xúc với cơ chất tạo thành phức chất trung gian E-S.
- Khi tạo phức E-S, dưới tác dụng của enzyme, cấu tạo cơ chất bị biến đổi, phân tử cơ chất S bị phân cực, các điện tích bị phân phối lại do đó làm thay đổi sự phân bố điện tích, giảm độ bền các liên kết trong phân tử cơ chất, làm giảm năng lượng hoạt hóa, tăng tốc độ phản ứng.
E + S E-S E + P.
Fise: thuyết chìa khóa với ổ khóa.
Trung tâm hoạt động của enzyme phải có cấu trúc không gian tương ứng, phù hợp với cấu trúc không gian của S.
Kosland bổ sung thêm thuyết của Fise.
Sự trùng khớp enzyme và cơ chất về cấu trúc không hoàn toàn tĩnh và cứng nhắc như chìa khóa với ổ khóa mà giữa cơ chất và enzyme có sự linh đông khi tương tác giữa cơ chất và enzyme. Giả thuyết này được gọi là thuyết “tiếp xúc cảm ứng”.
Một số enzyme tiêu hóa như pepsin, trypsin, chimotrypsin … khi mới tiết ra ở dạng không hoạt động gọi là tiền enzyme (zimogen) có tên là pepsinnogen, trypsinogen, chymotrypsinogen … chúng chỉ hoạt động khi được hoạt hóa. Trong quá trình hoạt hóa, sự cắt bỏ một số peptid, các peptid này là các “peptid kìm hãm”
hoạt động enzyme. Nhờ sự cắt bỏ này mà có sự sắp xếp lại nội tại phân tử enzyme, kết quả dẫn tới sự hình thành trung tâm hoạt động của enzyme có khả năng hoạt động.
Tính đặc hiệu xúc tác của enzyme
Enzyme chỉ tác dụng lên một loại cơ chất nhất định hoặc chỉ một cơ chất duy nhất, hoặc chỉ xúc tác một kiểu phản ứng hóa học nhất định. Tính chất này gọi là tính đặc hiệu của enzyme, đây là một trong những tính chất đặc trưng của enzyme khác xa chất xúc tác thông thường. Người ta thường phân biệt các dạng đặc hiệu sau:
Đặc hiệu quang học.
Đặc hiệu tương đối.
Đặc hiệu nhóm.
Đặc hiệu tuyệt đối.
Đặc hiệu quang học
Đa số chất hóa học trong tự nhiên là chất hoạt quang có các dạng đồng phân quang học khác nhau. Mỗi enzyme chỉ tác động lên một trong những đồng phân quang học sau: dạng D, dạng L, dạng cis, dạng trans …
Ví dụ: Fumarat-hydratase chỉ tác dụng lên dạng L-acid malic mà không tác dụng lên dạng D-acid malic.
Đặc hiệu tương đối
Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học nhất định trong cơ chất mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử tham gia hình thành liên kết đó.
Ví dụ: Lypase thủy phân liên kết ester trong các chất béo mà không phụ thuộc vào các gốc R1, R2, R3.
Đặc hiệu nhóm
Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học nhất định và cấu tạo một trong 2 cấu tử tham gia hình thành liên kết đó phải xác định.
Ví dụ: Cacbonxyl peptidase thủy phân liên kết peptid, liên kết này phải nằm gần gốc –COOH tự do.
Aminopeptidase thủy phân kiên kết peptid, liên kết này phải nằm ở gần gốc –NH2 tự do.
Đặc hiệu tuyệt đối
Enzyme chỉ tác dộng lên một chất nhất định.
Ví dụ: Urease chỉ tác động lên ure.
Arginase chỉ thủy phân L-agrinin tạo L-ornitin + ure.
Maltase chỉ thủy phân malto.
vv...
Sử dụng enzyme trong nghiên cứu polysacharide.
Để thu nhận những thông tin về cấu trúc của polysacharid, đặc biệt là fucoidan sẽ rất hiêu quả nếu sử dụng enzyme.
Ví dụ: Enzyme 1,6-L-fucoidanse sử dụng để xác định fucose trong liên kết 1,6.
Enzyme L-fucoidanase được sử dụng để chuyển hóa fucoidan thành các oligo fucan sulphat hóa.
1.3. Giới thiệu về Fucoidan