Tài liệu Tiểu luận cấu tạo của enzyme

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC *** TIỂU LUẬN HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG Đềtài: “Cấutạocủa enzyme” Hà Nội MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU...............................................................................................................3 NỘI DUNG........................................................................................................................ 4 I. BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA ENZYME.............................................................4 II. THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA ENZYME.....................................................5 2.1. Enzyme một thành phần:................................................................................5 2.2. Enzyme hai thành phần:..................................................................................6 III. TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME...............................................14 3.1. Khái niệm:......................................................................................................14 3.2. Đặc điểm:........................................................................................................14 IV. TRUNG TÂM DỊ LẬP THỂ.............................................................................18 4.1. Khái niệm:......................................................................................................18 4.2. Đặc điểm của trung tâm dị lập thể:..............................................................19 V. CÁC DẠNG PHÂN TỬ CỦA ENZYME............................................................20 VI. PHỨC HỢP MULTIENZYME........................................................................21 KẾT LUẬN..................................................................................................................... 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................24 2 PHẦN MỞ ĐẦU Ngaybâygiờ, bêntrongcơthểbạn. khibạnđọcđiềunày, Chúngxảy cóhàngtỷphảnứnghóahọcxảy ra ra vớitốcđộcựcnhanhbêntrongcáctếbào, nhưngkhicácphảnứngnàyđượcxảy ratrongcácốngnghiệmtrongphòngthínghiệmthayvìcơthể, chúngxảy ra vớitốcđộcủaốcsên. Điềugìgiảithíchsựkhácbiệtvềtốcđộnày? Cáctếbàocủachúng màmộtốngnghiệmthiếu? Câutrảlờilà: Enzyme! ta cógì, Trongcơthểsống, hầunhưkhôngcómộtquátrìnhhóahọcnàolạikhôngliênquanmậtthiếtđếncácquátrìnhsinhhọc do các enzyme xúctác. Cóthểnóirằngsựsốnggắnliềnvới cácđiềukiệncầnthiếtđểcácphảnứngsinhhóadiễn ra enzyme.Chúngtạo nhanhchóngmặcdù điềukiệnbìnhthườngvềnhiệtđộ, ra ở ápsuất, pH. Tênchungmàcácnhàhóahọcsửdụngchomộtthựcthểhóahọclàmtăngtốcđộphảnứnglàchất xúctác. Enzyme làchấtxúctácsinhhọcđượchìnhthànhtrongtếbàodướidạnghợpchất protein cócấutrúchóahọcrấtđặcthù. Enzyme trongcơthểsinhvậtvớichứcnăngxúctácchọnlọc, đóngvaitròđịnhhướngtấtcảmọiphảnứngxảy ra trongtếbào. Khi ở ngoàitếbàonhiều enzyme vẫncònkhảnănghoạtđộngtươngtự. Nếukhôngcó enzyme, tếbàosẽbịtêliệt. Nên enzyme giữvaitròquantrọngtrongsựhôhấp, di chuyển, phátâmcũngnhưduytrìsựhữuhiệucủahệmiễndịch. suynghĩ, Mộtsố hành vi, enzyme cóthểvôhiệuhóacáchóachấtđộcgây ra ungthư, hoặc do ô nhiễmmôitrường, … Nhưvậy, enzyme cókhảnăngvàhiệulựcxúctácrấtlớn, cótínhđặchiệurấtcao. Đểđảmbảochochứcnăngcủa enzyme làchấtxúctácsinhhọc, cấutạocủa enzyme phảirấttinh vi phứctạp. Bàitiểuluậnnàychúng ta sẽlàmrõcấutạocủa enzyme. 3 NỘI DUNG I. BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA ENZYME Cấutrúcprotein củaenzym TIM. TIM là mộtenzymcựckỳhiệuquảtrongquátrìnhchuyểnđổi đường thànhnănglượngchocơthể[1]. Từgầnmộtthếkỷtrướcđây, cácnhàkhoahọcđãđổxôvàoviệcxácđịnhbảnchấthóahọccủa enzyme. Cho đếnnay, cóthểnóirằng, ngoàinhómnhỏphântử RNA cóhoạttínhxúctác, tuyệtđạiđasố enzyme cóbảnchấtlàproteinvàsựthểhiệnhoạttínhxúctácphụthuộcvàocấutrúcbậc 1, 2, 3 và 4 củaphântửproteinvàtrạngtháitựnhiêncủachúng [2].Thựcchấtbảnchấthóahọccủa enzyme chỉđượcxácđịnhđúngđắntừsau khi kếttinhđược enzyme. Enzyme đầutiênnhậnđược ở dạngtinhthểlàureasecủađậutương (Summer, 1926), tiếptheo là pepsinvàtrypsin (Northrop vàKunitz, 1930, 1931). Sauđónhữngtácgiảkháccũngđãkếttinhđượcmộtsố enzyme khácvàcóđủbằngchứngxácnhậncáctinhthểproteinnhậnđượcchínhlàcác enzyme[3]. Kếtquảnghiêncứutínhchấthóalýcủa enzyme đãchothấy enzyme cótấtcảcácthuộctínhhóahọccủacácchấtprotein. Tínhchấtxúctácphụthuộcvàocấutạocủaprotein. Nếumột enzyme bịbiếntínhhayphântáchthànhnhữngtiểuđơnvịthìhoạttínhxúctácthườngbịmấtđi, tươngtự khi bảnthânprotein enzyme bịphâncắtthànhnhữngaminoaxit.[3]. Phầnlớn enzyme códạnghạtnhưcácproteinhìnhhạt, tỷlệgiữatrụcdàivàtrụcngắncủaphântửvàokhoảng 1-2 hoặc 4-6. 4 Vềkhốilượngphântử enzyme cũngnhưcácproteinkháccókhốilượngphântửlớnkhoảng 12000 dalton đến 1000000 dalton hoặclớnhơn. Enzyme cókhốilượngphântử bé nhấtlàribonuclease (12700 dalton), đasố enzyme cókhốilượngphântửtừ 20000 đến 90000 hoặcvàitrămnghìn Dalton [3]. Do kíchthướcphântửlớn, enzyme khôngđi qua đượcmàngbánthấm. Enzyme cóthểhòa tan trongnước, trongdungdịchmuốiloãngnhưngkhông tan trongdungmôikhôngphâncực. Enzyme khôngbềnvàdễdàngbịbiếntínhdướitácdụngcủanhiệtđộcao, muốikimloạinặng ở nồngđộcao), phầnlớn enzyme axithoặckiềmđặc, bịmấtkhảnăngxúctác. Mứcđộgiảmhoạttínhcủa enzyme tươngứngvớimứcđộbiếntínhcủaprotein. Ngoài ra, mộtsốphântử RNA còncóhoạttínhxúctácgiống enzyme, đượcgọichung là ribozyme. Do chúngcócấutrúcmạchđơnnêncóthểtựcuộngậpthànhcấuhìnhkhônggianđặctrưngđểxúctáchoặ cchúngcóthểliênkếtvớiphântửnucleicacidhayproteinkhácđểhìnhthànhcấutrúckhônggianđặc trưng, phùhợpvớinhiệmvụxúctác. Mộtsố ribozyme tiêubiểulàthểtựcắtnối intron, ribozyme của virus HIV ( gâybệnhviêm gan), viroid, …[1] II. THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA ENZYME Cũngnhưprotein, enzyme cóthểlàproteinđơnloạigiảnhoặcproteinphứctạp. Trêncơsởđó, xétvềcấutrúc, người ta phân enzyme thành 2 loại : enzyme đơngiản (mộtthànhphần) và enzyme phứctạp (haithànhphần). Trườnghợp enzyme là mộtproteinđơngiảngọi là enzyme mộtthànhphần. Trườnghợp enzyme là mộtproteinphứctạp(chiếm 60-70%) nghĩalàngoàiproteinđơngiảncòngắnthêmnhómkhôngphảiproteinnhưlipid, glucid… gọi là enzyme haithànhphần. II.1. Enzyme mộtthànhphần: Trongphântửchỉchứamộtcấutử protein cònđượcgọilà “feron” hay “apoenzyme”. Protein đượctạothànhtừmộtphântửhoặcmộtsốmạchpolypeptit, mỗimạchnhưvậychứacác amino acid nốivớinhaubằngliênkếtpeptit. Tấtcảcác protein đượcxâydựngtừ 20 loại amino 5 acid khácnhau. Các amino acid nàychứacáchợpchấtbéovòngthơmhoặcdịvòngcóítnhấtmộtnhóm amin vànhómcacboxyl. Vídụ: Amilase, urease, pepxin, … II.2. Enzyme haithànhphần: Trongphântửngoài protein cònphầnkhôngphải protein gọilànhómngoại(Cofactor).Loạinàythườnglànhữngchấthữucơđặchiệucóvaitròthúcđẩyxúct ác. Ở những enzyme đacấutử, đóngvaitròxúctácnhưngnếuthiếuthànhphầnthứhai phần apoenzyme (cácchấthữucơđặchiệu) thì enzyme khôngthểhoạtđộngđược. Chínhvìthếchấthữucơđặchiệunàycònđượcgọilàchấtcộngtác.Vídụ: Catalase, peroxidase; anhydrase cacbonic – mộtloại enzyme giúpduytrìđộ pH củacơthểkhôngthểhoạtđộngtrừkhinóđượcgắnvàomột ion kẽm, … Cofactor cócấutrúcnhỏ, khôngđượccấutạotừcác acid amin, làmnhiệmvụvậnchuyểncácnguyêntử hay electron trongcácphảnứnghóahọcmà enzyme củanóxúctác. Nhómngoạirấtđadạng, chia làmhailoại: nhómghépvà coenzyme.  Phầnkhôngphải protein của enzyme đượcgọilànhómghép (prosthetic group) khinóliênkếtchặtchẽvớiphần protein của enzyme bằngliênkếtđồnghóatrị, làthànhphầncốđịnhcủaphântửvàthamgiachuyểnhóahidro, điệntử.Vídụ: FMN, FAD của dehydrogenase, PLP của aminotransferase, Hem của cytochrome.  Coenzyme làphầnkhôngphải trongtrườnghợpnógắnlỏnglẻovới protein apoenzyme, của dễtách enzyme ra vànhậplại, chạytừapoenzyemenàytới apoenzyme kiavàcóthểtồntạiđộclập [4].Vídụ: NAD+, NADP+ củanhiềudehydrogenase. Coenzyme trựctiếpthamgiaphảnứngxúctác, giữvaitròquyếtđịnhkiểuphảnứngmà apoenzyme enzyme đốivớicácyếutốgâybiếntính. cótácdụngnângcaohoạttínhxúctáccủa coenzyme xúctácvàlàmtăngđộbềncủa Còn apoenzyme vàquyếtđịnhtínhđặchiệucủa enzyme. Tuynhiênsựphânbiệtnàychỉmangtínhchấttươngđối, vìkhócóthểcómộttiêuchuẩnthậtrõràngnàođểphânbiệtgắnchặt 6 hay khônggắnchặt, hơnnữanhữngnghiêncứugầnđâyđãthấyrằng, nhiều coenzyme cũngkếthợpvới apoenzyme bằngliênkếtcộnghóatrị. Ngoài ra cácnhà khoa họccũngchothấy, trongthànhphầncủanhững enzyme cósựhiệndiệncủamộtsốkimloại. Cáckimloạinàythườnglàmộttrongnhữngthànhphầncủachấthữucơđặchiệu.Vídụ, tronghệ enzyme cytochrome, catalase, peroxydase, sắt (Fe) gắnchặtvớinhân porphyrin. Cáckimloạicótrongthànhphầncủa Trongtrườnghợp enzyme đưacáckimloạitươngứngvàocác enzyme mấtkimloại, enzyme, Tínhchấtnàymangtínhchấtthuậnnghịch. vẫnchưathựcsựlàmsángtỏ. cóthểkimloạiđóngvaitròliênkếtgữa coenzyme, thườngrấtdễtách ra khỏi chúngsẽmấthoạttính. hoạttính enzyme enzyme. Khi lạiđượckhôiphục. Vaitròcủakimloạitronghoạtđộngcủa Tuynhiêncácnhà enzyme vàcơchất, ta enzyme khoa họccũngchorằng, liênkếtgiữa apoenzyme thamgiatrựctiếpvàoquátrìnhvậnchuyểnđiệntử, và nhưvaitròcủasắttrong cytochrome vàperoxidase [5]. II.3. Cấutrúccủa cofactor Các cofactor cóbảnchấthóahọckhácnhau; phântửthườngchứadịvòng. làphầntrựctiếpthamgiaphảnứnghoặccóchứcnăngnhậnbiếtcácđạiphântử. Nhiều Cofactor cofactor làdẫnxuấtcủacác vitamin tan trongnướcvàphầnlớnthườngchứa phosphate trongnucleotid [4]. II.3.1. Cofactor củacác oxidoreductase NAD+ (Nicotinamid-Adenine-Dinucleotid) NADP+ (Nicotinamid-Adenine-Dinucleotid-Phosphate) Chúnglàdẫnxuấtcủavitamin PP (nicotinamid, niacin). NAD+ và NADP+ là dẫnxuấtcủakhoảng 250 dehydrogenase. 7 Cơchếhoạtđộng: Dạngoxihóa Trongquátrìnhoxihóakhử, Dạngkhử nhânnicotinamidtrựctiếpthamgiaphảnứng, C4củanhâncókhảnăngnhườnghoặcnhậnmộtnguyêntử hydro. Trongphảnứng 1 nguyêntử hydro củacơchấtgắnlênnhânnicotinamid, 1 nguyêntử hydro nằmtrongmôitrườngdướidạng proton [6]. FMN: Flavin mononucleotide FAD: Flavin – Adenine – Dinucleotid Chúnglàdẫnxuấtcủavitamin B2 (Riboflavin). FMN và FAD liênkếtchặtvới apoenzyme, tạothànhflavoprotein. Dạngoxihóa (FAD, lõihoạtđộnglàvòngisoalloxasine. 8 FMN) cómàuvàng, Cơchếhoạtđộng: FMN và FAD đềucónhân Flavin lànơitrựctiếpthamgiaphảnứng oxy hóakhử. 9 Lipoate (6,8 dithioctanate) Dạng OXH DạngKhử Coenzyme Q - Thamgiavậnchuyểnhidrovàlàthànhviêncủachuỗihôhấptếbào (trong ty thể). - CónhiềuloạiCoEQtùythuộcvàomạchnhánh (gốcterpen) dài hay ngắn (có n gốcterpenkhácnhau n=10, n=9, n=8, n=7, n=6) - CoE Q10 thườngcó ở độngvậtcóvú (n=10) - CácCoEnàylànhững coenzyme oxy CoEnàyhoạtđộngđượclànhờsựbiếnđổigiữaquinonvà quinol [6] 10 hóakhử. Dạngquinon hay dạngoxihóa Dạngkhử hay hydroquinon Hem Nhómghépcủa oxidoreductase (catalase, peroxidase, các cytochrome) vậnchuyển electron Hemoglobin Heme 11 II.3.2. Cofactor củacác transferase ATP (adenosine triphosphate): cofactor củacác transferase cótênlà kinase TPP (thiaminepyrophosphate) Làdẫnxuấtcủa vitamin B1, Phầnthamgiaphảnứnglàvòngthiazol, vòng pyrimidine vòng làmnhiệmvụgắnvới apoenzyme. PLP (pyridoxalphosphate) 12 gắnvớithiazolnhờcầu pyrimidine vànhóm –CH2-. diphosphate Là dẫnxuấtcủavitamin B6. Nhómghépcủa transaminase – chuyển amin vàdecarboxylase – khửcarboxylchoacid amin. Ngoài NAD(P+), PLP làcofactorthứ 3 cónhân pyridine. Thànhphầncấutạocủapyrimidincónhómaldehyde- nhómbàylàbộphậntrựctiếphoạtđộngcủaCoE. Coenzyme A, CoASH (coenzyme acyl hóa) Vậnchuyển acyl, acyl đượcgắnvàonhóm thiol (-SH) nhờliênkết thioester 13 III. TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME III.1. Kháiniệm: Enzyme là proteinđặcbiệt.Ngoàicấutrúcgiốngnhưcấutrúcbìnhthườngcủaprotein, enzyme còncócấutrúcrấtđặcbiệtliênquanđếnhoạttínhxúctáccủa enzyme.Khôngphảitoànbộcácphầncủa enzyme đềuthamgiavàohoạtđộngxúctác, mà có một phần nhỏ của phân tử enzyme chứa các nhóm chức trực tiếp kết hợp với cơ chất (chất phản ứng bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme) tham gia trực tiếp trong việc hình thành, cắt đứt các liên kết vv, … để tạo thành sản phẩm phản ứng gọi là trung tâm hoạt động (TTHĐ) của enzyme. Từ các kết quả nghiên cứu về bản chất hóa học và cơ chế tác động của trung tâm hoạt động, chúng ta có một số nhận xét chung về trung tâm hoạt động như sau: - Là bộ phận dùng để liên kết với cơ chất - Chỉ chiếm tỷ lệ rất bé so với thể tích toàn bộ của enzyme, nằm trong “túi” hoặc trong “khe”, ở gần bề mặt phân tử - Gồm các nhóm chức của amino acid ngoài ra có thể có các ion kim loại và các nhóm chức của các coenzyme (enzyme đa cấu tử) [7] Phần còn lại đóng vai trò như một cái khung, giữ cho cấu trúc không gian thích hợp với khả năng xúc tác. Nếu bị tác động bởi các điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, pH, nồng độ các chất, bộ khung này sẽ biến đổi cấu trúc không gian. Từ đó làm thay đổi sâu sắc hoạt tính hoạt tính enzyme. Phần của phân tử enzyme không có liên quan đến hoạt tính enzyme, nếu bị tác động, bị mất đi hoặc bị biến đổi sẽ hoàn toàn không ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme [8]. III.2. Đặcđiểm: Trungtâmhoạtđộngcódạng khehởbachiều bao từcácdưlượngkhácnhaucủachuỗiaxit amin gồmcácaxit amin chính. Cácaxit amin đóngmộtvaitròquantrọngtrongtínhđặchiệuliênkếtcủavịtríhoạtđộngthườngkhôngliềnkềvớin hautrongcấutrúcchính, nhưngtạothànhvịtríhoạtđộng do kếtquảcủaviệctạocấutrúcbậc3, bậc 4. 14 Trong enzyme mộtthànhphần, các acid amintạo ra trungtâmhoạtđộngthườngphânbốtrênnhữngphầnkhácnhaucủamạchpolypeptit (cấutrúccấpmột) nhưngthựctếchuỗipolypeptitcủa enzyme tồntại ở trạngtháikhônggian (cấutrúccấpbavàcấpbốn), nêncác amino acid nàythườngnằmkềnhautrongkhônggian, đượcđịnhhướngxácđịnhtrongkhônggiancáchnhaunhữngkhoảngcáchnhấtđịnhsaochochúngc óthểtươngtácvớinhautrongquátrìnhxúctáctạothànhtrungtâmhoạtđộng. Sựkếthợpcủacácnhómchứccủacác acid amin thườnggặplànhóm –SH của cysteine, -OH của serine, thereoninevàtyrosine, ε-NH2 của lysine, -COOH của glutamic, aspatic, vòng imidazole của histidine, indolcủa tryptophan, nhóm guanidine của arginine. Vídụ: Trungtâmhoạtđộngcủaα– chymotrypsin bao gồmnhóm hydroxyl của Ser – 195, imidazole của His – 57 vànhómcacboxylcủa Asp – 102. Cácgốcnày ở kháxanhautrongchuỗi polypeptide nhưnggiữacácnhómchứcnăngcủachúngchỉcáchnhau 2,8 – 3,0Ao. Trong enzyme haithànhphần, TTHĐ cũngnhưtrên, cácnhómchứccủa amino acid thamgiatạothành TTHĐ liênkếtvớinhaubằngliênkết hydro. Ngoài ra trongtrungtâmhoạtđộngloạinàycòncósựthamgiacủa coenzyme vàcóthểcả ion kimloạinhư Ca, Zn2+ (Cacboxypeptidase A), Cu+ (Ascorbatoxydase, Phenolxydase), …Các ion kimloạicómặttrongtrungtâmhoạtđộngcủa enzyme cóvaitròxúctácrấtlớn. Mỗimột enzyme thườngcómộttrungtâmhoạtđộng. Tuynhiêncũngcónhững enzyme cóhaitrungtâmhoạtđộng (alcohol hydrogenase củagan), thâmchícó enzyme trungtâmhoạtđộngcủa enzyme, cótớibốntrungtâmhoạtđộng (alcohol dehydrogenase củanấm men). Cấutrúckhônggiancủa thamgiavàoquátrìnhxúctác enzyme bao đãtạo gồmcác ra amino acid thamgiaxúctác, các ion kimloạivànhómchứccủa coenzyme. Vậytrungtâmhoạtđộngcủa enzyme hoạtđộngnhưnào? Hoạtđộngcủatrungtâmhoạtđộngcóliênquanđếncơchất. DướiđâylàmộtsốmôhìnhTTHĐ của enzyme: 15  Môhình Fischer Người ta nhậnthấy, cơchất (substrate) đặchiệuđểthamgiaphảnứngđặctrưngtươngứng.Chínhvìthế, sẽliênkếtvới enzyme mỗiloại enzyme chỉcóthểthamgiaxúctácphảnứngchomộtloạicơchấtnhấtđịnh.Vídụ: đường sucrose chỉcóthể do enzyme sucrase xúctácthủyphânthànhhai monosaccharide tươngứnglàđường glucose vàđường fructose; hay chấttruyền tin trunggian acetylcholine bịphânhủybởi enzyme acetylcholinesterase đểtạothành acetyl và choline… Đểgiảithíchchosựđặchiệunày, đềxuấtvàonăm 1894. Enzyme môhình khóavàchìakhóa đãđược cóvaitrògiống vịtríliênkếtcócấutrúcđặchiệumàchỉcócơchấtđặchiệu “ổ khóa” (đóngvaitrò Emil thểhiện Fischer qua “chìakhóa”) cócấutrúckhônggiankhớpvớimiềnhoạtđộngcủa enzyme. Khóavàchìakhóalàmôhìnhsaochotrungtâmhoạtđộngcủa enzyme phùhợpvớicơchấtkhôngcầnthayđổicấutrúccủa enzyme saukhi enzyme liênkếtvớicơchất. 16 Thuyếtnàycóthểgiảithíchđượctínhđặchiệucủaenzyme nhưngkhôngthểgiảithíchđượcsựổnđịnhtrạngtháichuyểntiếpmà enzyme cóđược.  MôhìnhKoshland Vìvậy,năm 1958Koshlandđãđềxuấtgiảthuyếtbổ sung chomôhình Ôngchorằngcấutrúccủa Fischer. enzyme linhhoạtvàđặcbiệtvùngtrungtâmhoạtđộnglàrấtmềmdẻovàlinhhoạt, cácnhómchứcnăngcủatrungtâmhoạtđộngcủa enzyme tự do chưa ở tưthếsẵnsànghoạtđộng, khitiếpxúcvớicơchất, cácnhómchứcnăng ở trongphầntrungtâmhoạtđộngcủaphântử enzyme thayđổivịtrítrongkhônggian, tạothànhhìnhthểkhớpvớihìnhthểcủacơchất. Do đó, cơchấtcóthểliênkếtvới enzyme saochohoạtđộngxúctácdiễn ra hiệuquảnhất.Cũngvìvậy, người ta gọimôhìnhnàylàmôhình “tiếpxúccảmứng” hoặc “khớpcảmứng”. Đôikhi, phântửcơchấtcóbiếnđổinhẹvềcấutrúcđểtănghiệuquảxúctácnhưtrongtrườnghợp glycoside hydrolase. 17 Liênkếttrongtrungtâmhoạtđộngliênquanđếnliênkết hydro, tươngtáckỵnướcvàliênkếtcộnghóatrịkịpthời. TTHĐđanghoạtđộngsauđósẽổnđịnhtrạngtháichuyểntiếptrunggianđểgiảmnănglượngkíchho ạt. Nhưngchấttrunggianrấtcóthểkhôngổnđịnh, chophép enzyme giảiphóngcơchấtvàtrởvềtrạngtháikhôngliênkết. Môhìnhnàyđòihỏinănglượngđểthayđổihìnhdạngcủacơchất. Mộtkhihìnhdạngđượcth ayđổi, cơchấtkhôngliênkếtvới enzyme, cuốicùngsẽthayđổihìnhdạngcủa enzyme. Mộtkhíacạnhquantrọngcủamôhìnhnàylànólàmtănglượngnănglượngtự do. Cáccơchấtkếthợpvớitrungtâmhoạtđộngtạophứchợpenzym-cơchất (ES): E + S → ES → E + P S:cơchất P:sảnphẩm Giữacơchấtvàtrungtâmhoạtđộngtạothànhnhiềutươngtácyếu, do đócóthểdễdàngbịcắtđứttrongquátrìnhphảnứngđểgiảiphóng enzyme vàsảnphẩmphảnứng. Trungtâmhoạtđộngcủacác enzyme cócấutrúcbậc cóthểnằmtrênmộtphầndướiđơnvịhoặc 4 bao gồmcácnhómchứcnăngthuộccácphầndướiđơnvịkhácnhau. Trungtâmhoạtđộnglàmiền protein quantrọngnhấtđốivới enzyme. Nếuxuấthiệnđộtbiếnsainghĩa, vô nghĩa, lệch khung đọc mở,... ở những triplet mã hóa cho amino acid nằm ở vùng này thì có khả năng cao enzyme bị mất chức năng. IV. TRUNG TÂM DỊ LẬP THỂ IV.1. Kháiniệm: Trong phân tử enzyme ngoài trung tâm hoạt động còn một số vị trí khác có thể tương tác với các chất khác gọi là trung tâm alosteri (trung tâm dị lập thể hay trung tâm điều hòa). Các chất kết hợp vào trung tâm này gọi là các chất điều hòa alosteric. Khi các chất 18 này kết hợp với enzyme làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme, của TTHĐ do đó làm thay đổi hoạt độ xúc tác của enzyme. Nếu làm tăng hoạt độ gọi là chất điều hòa dương, nếu làm giảm hoạt độ gọi là chất điều hòa âm. Điều đáng lưu ý là các chất điều hòa này kết hợp với enzyme nhưng không bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme mà nó kết hợp. Nguồn: http://www.mum.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060-06/CB06/html IV.2. Đặcđiểmcủatrungtâmdịlậpthể: Hầu hết các enzyme alosteric là các protein có cấu trúc bậc 4, trong phân tử thường có 2 hay một số trung tâm hoạt động, có thể kết hợp với 2 hay một số phân tử cơ chất, cơ chất có thể thực hiện chức năng của chất điều hòa – điều hòa homotropic (đồng hợp). Các chất điều hòa có cấu trúc khác cơ chất – điều hòa heterotropic (dị hợp). Thông thường các enzyme alosteric được điều hòa theo kiểu kết hợp vừa homotropic và heterotropic. Ví dụ: Hoạt tính của các enzyme điều khiển đóng vai trò mấu chốt trong các quá trình trao đổi được điều khiển bởi các chất gây hiệu ứng dị lập thể. 19 V. CÁC DẠNG PHÂN TỬ CỦA ENZYME Trong cấu trúc phân tử của enzyme, tính chất tinh vi và phức tạp không chỉ giới hạn ở phạm vi từng phân tử, từ thành phần cấu tạo và các bậc cấu trúc cho đến cấu tạo của trung tâm hoạt động cùng với vai trò của các nhóm chức năng mà còn thể hiện ở tính đa dạng của các phân tử enzyme. Tính đa dạng của nhiều enzyme khác nhau đã được phát hiện ở các cơ thể sống khác nhau từ người, động vật, thực vật đến vi sinh vật. Người ta thấy rằng có những enzyme xúc tác cùng một phản ứng hóa học và có cùng tính đặc hiệu cơ chất nhưng có nguồn gốc khác nhau nên thể hiện nhiều tính chất khác nhau. Aldolase có nguồn gốc từ nấm men có nhiều tính chất khác với aldolase của mô động vật; pepsin, trypsin, chymotrypsin, xanthin - oxydase và lysozyme cũng có những dạng phân tử khác nhau. Nhiều enzyme tương tự nhau thu được từ cùng một loại mô nhưng của những loài khác nhau cũng có những tính chất khác biệt nhau: α - amylase của dịch nước bọt và dịch tụy của người thì giống nhau, nhưng chúng khác với α - amylase thu được từ tụy lợn về độ hòa tan, về pH thích hợp và một số tính chất khác. Những enzyme có nguồn gốc từ những mô khác nhau của cùng một loài, tuy xúc tác cùng một loại phản ứng hóa học, nhưng khác nhau rất rõ rệt về tính đặc hiệu cơ chất như trường hợp của những cholinesterase. Các enzyme xúc tác những phản ứng chuyển hóa giống nhau trong các tế bào của nhiều mô khác nhau có tính chất đặc hiệu cơ quan, ví dụ lactat dehydrogenase của cơ tim và cơ xương khác nhau rõ rệt về tốc độ di chuyển điện di và nhiều tính chất khác. Ngay trong một mô hay một cơ quan, cũng tồn tại những dạng phân tử khác nhau: trong cơ tim ít nhất cũng có hai dạng phân tử của lactat dehydrogenase có tốc độ di chuyển điện di khác nhau, từ nấm men có thể tách ra được bốn dạng phân tử của phosphoglyceraldehyde dehydrogenase. Trong một tế bào, một enzyme nào đó cũng có thể có những dạng phân tử khác nhau tồn tại trong các bộ phần khác nhau của tế bào, ví dụ aspartat aminotransferase có dạng phân tử trong ty lạp thể khác với dạng phân tử của enzyme này ở bào tương. Như vậy, tính đa dạng của các phân tử enzyme có thể thể hiện ở nhiều mức độ, từ các loài khác nhau đến các mô hay cơ quan khác nhau của cùng một cơ thể và ngay cả các bộ 20