Kiến thức về enzym

[tuyenlab]

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.
1. Nhóm dehydrogenase
Đây là enzym oxy - hoá hoàn nguyên xúc tác sự tách H2 từ cứ chất theo sơ đồ:

SH2 + B ↔ BH2 + S

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 dchydrogenase loại này là hiếu khí. Cấu trúc của 2 loại enzym này khác nhau, rõ rệt nhất là về nhóm ghép của chúng.
a- Dehydrogenase yếm khí
Enzym loại này lấy H2 từ cứ chất truyền cho chất nhận không phải là O2

Cơ chế : SH2 + B ↔ BH2 + S

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) tư ớehydrogenase yếm khí để chuyển cho dehydrogenase hiếu khí (tức men vàng). Công thức nhóm ghép của dehydrogenase yếm khí:

Mỗi cơ chất thường có loại dehydrogenase yếm khí đặc hiệu tác dụng. Ví dụ:
Rượu có alcotholdehydrogenase

CH3-CH2-OH → CH3-CHO + 2H+ + 2e-

Acid malic có malatdehydrogenaza

COOH-CH2-CHOH-COOH → COOH-CH2-CO-COOH + 2H+ + 2e-

b - 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 nhổm ghép là ribonavin (vitamin B2) có màu vàng. Đó là FMN và FAD công thức như sau:

Enzym dehydrogenase hiếu khí nhận nguyên tử H2 tư ớehydrogenase 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.

2. 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. Sơ đồ hoạt động của oxydase như sau:

oxydase là những enzym phức tạp chứa nguyên tử đồng bên cạnh phần protein.
3. 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.

Thuyết oxy - hóa của Ba-khơ đặc biệt nhấn mạnh vai trò peroxydase đối với những peroxyt hữu cơ.
Đây là enzym có nhiều trong mô bào thực vật. ở động vật có mấy loại đáng kể như verdoperoxydase của hồng cầu, lactoperoxydase của sữa.
Như chúng ta đã biết để phân hoá H2O2 (Chất độc) còn có enzym catalase.

H2O2 ----catalaza--> H2O + O2

(nếu là peroxydase thì tạo thành oxy nguyên tử (O) và tiếp tục phản ứng).
Về mặt cấu trúc peroxydase và catalase là những enzym phức tạp có nhóm ghép là vòng porflrin chứa nguyên tử sắt 2 (nhóm Hem).
4. 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).
Cytocrom có trên dưới 10 loại, ký hiệu bằng chữ La tinh a, b, c...
Ở mô bào động vật chủ yếu cytocrom a, b, c; ở vi sinh vật, nấm men, cây cối có nhiều loại hơn a1, a2, a3, b1...
Trọng lượng phân tử của cytocrom 13 - 16.000 nhóm ghép có cấu trúc như vòng hemin chứa nguyên tử Fe3+. Trong quá trình oxy - hoá hoàn nguyên, cytocrom chỉ nhận và chuyển điện tử nhờ sự thay đổi hoá trị Fe.

Fe3+ + e- → Fe2+

Về cơ chế hoạt hoá của chúng, ta thấy trong các tế bào động vật hệ thống cytocrom đứng trung gian giữa enzym flavin hoàn nguyên và oxy, chúng nhận điện tử ở FMN (hoặc FAD) để chuyển cho O2:

Nguyên tử O2 được hoạt hoá mang dư điện tích (-) O2- sẽ dễ năng liên kết với 2
proton H+ tạo thành H2O.

O2- + 2H+ → H2O

Quá trình tiến hành kèm theo sự giải phóng năng lượng và được tích luỹ vào ATP sẽ trình bày ở phần trao đổi chất về sau)