Giáo trình hóa sinh động vật phần 3 doc

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 63
Sau đó phản ứng với PRA tạo thành glycinamide Ribonucleotide (GAR) phản ứng tiếp
theo bởi formin hoá từ acid N
5
, N
10
- methyl-tetradrofolic thành formyl glycinamide
ribonucleotide (formyl-GAR). Sau đó amin hoá nhận từ glutamine để cho formyl-glycinamide
ribonucleotide (formyl-GAM), chu trình được đóng lại tạo nên hợp chất vòng imidazol là 5-
aminimidazol ribonucleotide (AIR). Carboxyl hoá hợp chất này tạo thành acid 5-amin-
imidazol-4-carboxylic ribonucleotide (cacboxy-AIR). Amide tương ứng là 5-aminimidazol-4-
carboxamide ribonucleotide (AICAR) được tạo thành qua 2 phản ứng với hợp chất (hình
2.20).
Amin hoá IMP thành AMP tiến hành qua 2 bước với sự tạo thành hợp chất trung gian
acid Adenine succinic (hình 2.21).
Trong phản ứng này nhóm amin của Aspartate được chuyển đến C-6 của IMP để tạo
thành AMP.
Sự tạo thành GMP từ IMP cũng phản ứng qua 2 giai đ
oạn, trong đó xantoseine 5’-
monophosphate (XMP) được tạo thành trước, sau đó là GMP (Hình 2.21)
Hai mononucleotide purine AMP và GMP bị phosphoryl hoá bởi kinase qua giai đoạn
diphosphate cho ATP và GTP
AMP + ATP < > ADP + ADP
GMP + ATP < > GDP + ADP
ADP + ATP < > ATP + ADP
GDP + ATP < > GTP + ADP
Ngoài các con đường kể trên, các nucleotide còn có thểđược tổng hợp từ các base
purine kết hợp với ribose-1’- phosphate dưới sự xúc tác của nucleoside phosphoridase tương
ứng để tạo thành các nucleotide và acid phosphoric. Các phản ứng này thuộc kiểu
transglycosil hoá

Hypoxanthine + Ribose-1-phosphate < > inosine + PVC
Guanine + ribose-1-phosphate < > guanoseine + PVC
Các nucleotide được hình thành lại bị phosphoryl hoá với sự xúc tác của phosphokinase
(phosphotransferase) tạo thành nucleotide tương ứng.
Adenoseine + ATP < > AMP + ADP
Ngoài ra các purine tự do kết hợ
p vói PRPP dưới tác dụng của nucleotide
pyrophosphate kinase (chuyển gốc phosphoriboseil) tạo thành các nucleoside 5’- P
Adenine + PRPP < > AMP + PP (Pyrophosphate)
Guanine + PRRP < > GMP + PP
Hypoxanthine + PRPP < > IMP + PP
6.2.2. Sinh tổng hợp
nucleotid pyrimidine

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 64
Khác với sinh tổng hợp nucleotide purine, chu trình pyrimidine được tổng hợp trước rồi
kết hợp với ribose –5- phosphate. Bằng phương pháp nguyên tử ghi dấu đã xác định được
nguồn gốc của các nguyên tố tạo nên pyrimidine (hình 2.22).
Sự tổng hợp UMP có hàng loạt các phản ứng Enzyme xảy ra tạo thành mononucleotide
pyrimidine đầu tiên (Uridine 5’-monophosphate, UMP) được giới thiệu ở hình 2.23. Trước
tiên là acid aspartic kết hợp với carbamoyl phosphate với sự xúc tác của carbamoyl
transferase tạo
thành carbamoyl aspartate. Sau đó
vòng pyrimidine được hình thành do
dihydro-orotase tạo nên acid dihydro-
orotic, tiếp tục dehydrogenase hoá tạo
thành sản phẩm pyrimidine trung gian
quan trọng là acid orotic. Dưới tác
dụng của pyrophosphoridase, acid-
orodic liên kết với gốc ribose-5-

phosphate từ PRRP tạo nên Oridin 5’-
monophosphate (OMP) và giải phóng
pyrophosphate. Decarboxyl hoá OMP
tạo thành Uridine 5’-monophosphate
(UMP) là nucleotide pyrimidine đầu
tiên .
Hình 2.22: Nguồn gốc các nguyên tử trong
chu trình pyrimidine
Hình 2.23. Con đường sinh tổng hợp pyrimidine

Hình 2.23. Sự tạo thành pyrimidine.
UMP dưới tác dụng của kinase biến đổi qua uridine 5’-P (UDP) thành uridine 5’-
triphosphate (UTP)
Sinh tổng hợp dẫn xuất cytosine.
Sự biết đổi uracil thành cytosine ở giai đoạn nucleoside triphosphate do Enzyme CTP
syntheta xúc tác
Amoniac
Co
2
Aspartate
N
C
Glutamin
Carbamoyl Carbamoyl Dihydro-orotate Orotate
phosphate aspartate
Orotidic5' -
monophosphate
(OMP)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 65

UTP + NH
3
+ATP > CTP + ADP + PVC
6.2.3. Sinh tổng hợp desoxyribonucleotide
Sự biến đổi ribose thành desoxyribose xảy ra ở mức độ nucleotide, không làm đứt liên
kết glycoside.
Ở E.coli sử dụng cơ chất là ribonucleoside diphosphate, ở Lactobacillus leichamnii sử
dụng ribonucleoside phosphate và đòi hỏi Enzyme cobam. Sự hiểu biết về cơ chế biến đổi
trong tế bào động vật không nhiều, nhưng hình như không cần cobamide và giống với E.coli.
Cơ chế sự biến đổi CDP thành dCDP trong Ecoli có hệ Thioredoxyn. Thioredoxyn là
protein có chứa lưu huỳnh v
ới 108 gốc acid-amin, nó được khử bởi NADPH dưới tác dụng
của Thioredoxyn reductase. Thiredoxyn khử CDP thành dẫn xuất desoxy, nó tự loại oxy đến
Thioredoxyn.
dUMP được hình thành bởi deamin hoá dCMP dưới tác dụng của dCMP deaminase.
Con đương biến đổi đầy đủ từ UMP thành dUMP có thể như sau:
UMP > UTP > CTP >CDP > dCDP > dUMP
Ở E.Coli khôngcó dCMP deaminase, dUMP được hình thành từ UMP bởi đường vòng
sau:
UMP > UDP > dUDP >dUTP > dUMD (Hình 2.24)
6.2.4. Sinh tổng hợp các dẫn xuất thymine.
Các bước cơ bản trong sự tạo thành nucleotide thymine là sự methyl hoá desoxyuridine
monophosphate (d UMP) thành sản phẩm thymidine monophosphate (d TMP) (d UMP d
TMP) dướ
i tác dụng của Enzyme Thymidilate synthetase. Quá trình xảy ra qua một số giai
đoạn. Nguồn cho nguyên tử carbon ở C-5 là acid N 5, N 10- methylen tetra hydrofolic, phản
ứng như sau:
N
5
, N

10
-methylen tetrahydrofofate+ d UMP > dihydrofolate + d TMP
Dihydrofolate lại tạo thành tetrafolate dưới tác động của hydrofolate reductase.
Sự tạo thành nucleoside triphosphate.
PRPP Glutamine Aspartate Carboamoyl phosphate
Kháng
Azaserin và
acid folic
+ glicine
+ Glutamine
+
Aspartate
Carbo
Azaumaxil
Fluorodexi eridin
Kháng acid folic

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 66
Hình 2.24
: Con đưòng phức tạp sinh tổng hợp desoxyribonucleoside triphosphate. Cơ chế sử
dụng lại biểu thị bằng đưòng chấm. Hoạt động ức chế của một số chống phân giải bằng nét đậm.
Trong sinh tổng hợp DNA và RNA cần có các ribonucleoside 5’-triphosphate và
desoxyribonucleoside 5’-triphosphate, chúng được hình thành từ các nucleoside
monophosphate tương ứng bởi các Kinase thích hợp với sự có mặt của ATP. Ở giai đoạn này,
các Kinase quan trọng là biến đổi thymidine thành triphosphate của nó (dTTP). Sự biến đổi
này qua bậc thang phosphoryl hoá. Mỗi bước được xúc tác bởi một kinase riêng.
Thymidine > d TMP > d TDP > d TTP.
6.2.5. Sinh tổng hợp acid desoxyribonucleic (DNA).
Sinh tổng hợp DNA là quá trình sao chép chính xác phân tử DNA đầu tiên. Trên cơ sở
mô hình phân tử DNA của Watson và Crick. Sự tái tạo DNA xảy ra bằng cách liên kết hydro

giữa 2 chuỗ
i bổ sung bịđứt và tách rời nhau ra. Mỗi một chuỗi có khả năng kết hợp với các
desoxyribonucleotide triphosphate tự do, tạo thành chuỗi polyribonucleotide mới khớp hợp
với chuỗi ban đầu. DNA mới giống với DNA ban đầu về thành phần và trật tự các nucleotide .
Cơ chế sao chép bán bảo tồn.
Quá trình tự sao, một sợi giữ nguyên, một sợi mới được tổng hợp được gọi là cơ chế sao
chép bán bảo tồ
n, điều này đã được Meselson và Stahl chứng minh bằng cách nuôi E.coli
trong môi trường có nitơđánh dấu
15
N (
15
NH
4
Cl), DNA được tồng hợp chỗ chứa
15
N. Sau đó
nuôi cấy ở môi trường
14
N thì thấy DNA ở thế hệ thứ nhất là dạng lai, gồm một sợi
15
N và
một sợi
14
N. Thế hệ thứ 2 có 50% DNA dạng lai và 50% dạng chỉ có
14
N (các băng của DNA
tìm thấy bằng li tâm nồng độ C
s
Cl) (Hình 2.25, 2.26)

Hình 2.25: Các băng DNA của thí nghiêm Meselson và Stahl.
Cơ chế của quá trình tự sao DNA.
Enzyme tổng hợp DNA. Năm 1956, Kornberg đã tách được Enzyme DNA polymerase
từ E.coli. Enzyme này có khả năng xúc tác quá trình tổng hợp DNA từ các
desoxyribonucleoside triphosphate. Sau đó người ta đã tách được Enzyme này từ vi khuẩn,
thực vật và động vật.
DNA polimenase xúc tác sự tạo thành liên kết phosphodiester giữa nhóm 3’-OH ởđầu
sinh trưởng của chuỗi DNA (mồi) và nhóm 5’-phophate của desoxyribonucleoside
Nhẹ hơn
Nhẹ
Trung bình
Nặng
Nặng hơn

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 67
triphosphate mới (hình 2.26) sự sinh trưởng theo chiều 5’ >3’. Trong quá trình này có DNA
làm khuôn. DNA khuôn thực hiện nguyên tắc ghép đôi bổ sung: A-T, C-G (hình 2.27).
Các giai đoạn sinh tổng hợp DNA
Mở xoắn: dưới tác dụng của DNA derulase, xoắn kép DNA được mở có 1 loại protein
SSB (Single StDNA Binding) gắn vào sợi đơn DNA để phân tử DNA luôn ở dạng mở.
Tổng hợp RNA mồi: Dựa vào khuôn sợi đơn DNA, một đoạn RNA mồi được tổng hợp
vói sự xúc tác của RNA-polymerase.
Sự
kéo dài sợi DNA: Sau khi có RNA mồi, RNA mồi sẽ tạo ra nhóm 3’-OH tự do, để
sau đó DNA polymerase bắt đầu hoạt động tái bản.
Mỗi một nucleoside triphosphate được ghép vào bằng liên kết phosphodiester ở C-5’,
chiều tổng hợp là 5’ > 3’. Như vậy có 1 sợi được tổng hợp liên tục gọi là sợi hướng dẫn, còn
sợi kia tổng hợp từng đoạn ngắn cùng với sự mở xoắn, gọi là sợi đi theo. Từ
ng đoạn ngắn đó
gọi là đoạn Okazaki (tên nhà bác học Nhật bản phát hiện chúng ở E.coli được công bố năm

1968). Ở E.coli đoạn ngắn này có hằng số lắng 8-10s, chiều dài 1000-2000 nucleotide, đoạn
10s có thểđược tạo thành từ vài đoạn 3-5s. Ở tế bào động vật đoạn này ngắn hơn nhiều, nó
có
khoảng 100-200 gốc nucleotide, hằng số lắng 4-5s. Ở giai đoạn này RNA mớ
i được loại bỏ
bởi endonuclease, và đoạn đó được tổng hợp lại bởi DNA polymerase. Các đoạn Okazaki
được nối với nhau bằng DNA-ligase (Hình 2.28; 2.29; 2.30).
6.2.6. Sinh tổng hợp acid ribonucleic (RNA).
(dNMP)
n
+dNTP PPdNMP
n
Mg
+⎯⎯→⎯
+
+
1
)(
2
DNA Polimerase
DNA mồi
H
ình 2.27. Sự sinh trưởng của DNA
Khuôn
Mồi
Hình 2.26. Cơ chế hoạt động của
DNA Polimerase

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 68
Sự biểu hiện thông tin di truyền là sự truyền tín hiệu từ DNA sang RNA. Nhìn chung,

sợi RNA có thể hoàn toàn giống với sợi DNA chỉ khác là có nhóm hydroxyl ở vị trí 2’ và
uracil thay bằng thymine, song RNA có cấu trúc đa dạng hơn DNA và kèm theo sự khác nhau
về chức phận. Phân tử RNA không thể hướng dẫn và thông tin nhanh chóng di truyền như
DNA, RNA còn có thể hoạt động như là chất xúc tác.
Sự phát hiện ra RNA còn có chức phận xúc tác đã làm thay đổi rất nhiều của từ
“Enzyme”. Nhiều RNA là phứ
c chất của protein, tạo nên cơ chế phức tạp với nhiều chức phận
khác nhau.
Hình 2
Hình 2.28: Tái bản DNA Hình 2.30. Chạc ba tái bản
Hình 2. 30. Các đoạn Okazaki nối với nhau
RNA
mồi
5
’
Hình thành Tổng hợp Cắt rời RNA và
1 sợi RNA DNA mới thay thế bằng DNA
Hình 2.29. Khởi đầu tái bản RNA Polimenrase
5
’
5
’
Điểm khởiđầu
5
’
Điểm khởiđầu
3’
RNA polymerase phụ
thuộc DNA
mở xoắn

chuỗi DNA
Enzyme derulase
RNA mồi
Mỗi thứ 1
Mỗi thứ 2
Tổng hợp DNA bởi
DNA - plimerase
RNA RNA mới
mồi hình thành
Loại bỏ RNA mồi bởi
endonaclease hình thành
đoạn okaseki
Nối lại bởi
Ligase
Relicase
DNAliên kết
protein (SSB)
Primenson
Primenson
Primase
Mồi
HoloEnzyme
DNA
Polymerase
III
DNA
Polymerase
I
Ligase
Sợi dẫn

đường
Sợi đi
theo

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 69
Tổng hợp RNA phụ thuộc DNA.
Ở sinh vật nhân xơ (procaryote) chỉ có 1 loại Enzyme RNA polymerase phụ thuộc DNA
thực hiện sự sao chép.
Ở sinh vật nhân chuẩn (Eucaryote) có 3 loại RNA polymerase, mỗi loại có 1 chức năng
riêng. Phân tử RNA được hình thành trong nhân, sau đó chuyển ra tế bào chất để hoạt động.
Sự sao chép RNA chỉ thực hiên trên 1 sợi của DNA, hướng sao chép từ 5’-P >3’-OH. RNA
-Polymerase xúc tác tổng hợp RNA từ các ribonucleotide 5’-phosphate (ATP, GTP, UTP và
CTP). Sự tăng trưởng sợi RNA bằng cách kết hợp các ribonucleotide ởđầu 3’-OH của chuỗi
RNA
(MMP)
n
+ NTP > (MMP)
n+1
+ PP
RNA Kéo dài RNA
Hình 2.31
. Sự sao chép RNA
Sự sao chép chỉ xảy ra trên 1 sợi DNA làm khuôn, mỗi 1 nucleotide liên kết để tạo
thành RNA mới được lựa chọn theo nguyên tắc cặp base bổ xung Watson-Crick. Uridine (U)
trong RNA đối diện với Adenine (A) trong khuôn DNA, Adenine đối diện với Thymine,
Guanine và Cytosine trong DNA đối diên với Cytosine và Guanine trong RNA mới.
RNA polymerase
Tháo xoắn
Sợi không
làm khuôn

Bong bóng phiên mã
RNA-DNA lai Sợi khuôn
Hướng phiên mã
Siêu xoắn âm Siêu xoắndương
Hướng phiên mã

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 70
Sợi DNA dùng để làm khuôn cho tổng hợp DNA gọi là xơi khuôn hay sợi trừ (-). Sợi
Khác với DNA polymerase, RNA polymerase không cần mầm để khởi đầu tổng hợp. Sự
khởi đầu tổng hợp ở 1 đoạn đặc biệt gọi là gen khởi đầu (RNA được tổng hợp vẫn có 5’-
triphosphate) ở gốc GTP và ATP trong quá trình phiên mã). Trong quá trình phiên mã tạo
thành đoạn xoắn kép giữa RNA và DNA khuôn gọi là đoạn xoắn kép lai RNA-DNA (hình
2.32a). RNA trong sợi xoắn kép này lại
được tách ra khỏi DNA.
Sự tổng hợp RNA xảy ra trên một sợi DNA, nên sợi xoắn kếp DNA phải tháo xoắn,
vùng tháo xoắn để phiên mã như là “bong bóng”. Ở E.coli vùng này khoảng 17 cặp base được
tháo rời. Sự tháo DNA ở phía trước và cuộn lại ở phía sau. Quá trình này làm cho phân tử
DNA quay đáng kể (hình 2.32 b), nếu quay về phía trước chuỗi là siêu xoắn dương, và nếu
quay về phía sau là siêu xoắn âm. Ở E.coli sự phiên mã với tốc độ 50 nucleotide 1giây.
DNA bổ sung với sợi khuôn gọi là s
ợi không làm khuôn hay sợi cộng (+), các base của
nó rất giống với RNA được phiên mã chỉ khác U thay T. Sợi không làm khuôn thỉnh thoảng
còn gọi là sợi mã hoá (hình 2.33)
(5’) CGCTATAGCGTTT (3’) sợi DNA không làm khuôn (+)
(3’) GCGATAT CGCAAA (5’) Sợi DNA khuôn (-)
(5’) CGCUAUAGCGUUU (3’) RNA phiên mã.
Hình 2.33: Hai sợi bổ sung của DNA được xác định rõ chức phận trong phiên mã.
Cấu trúc và hoạt động của RNA polymerase.
Ở Ecoli RNA polymerase đơn phụ thuộc DNA tổng hợp các loại RNA khá lớn (KLPT:
390.000) phức chất Enzyme này có 5 tiểu đơn vị là lõi Enzyme và 1 tiểu đơn vị thứ 6 là δ

(xích ma) hày δ 70 (KLPT: 70 000) nó liên kết tạm thời với một lõi và hướng dẫn Enzyme
đến vị trí khởi đầu đặc biệt trên DNA, 6 tiểu đơn vị này tạo thành holoEnzyme RNA
polymerase (hình 2.34)


Tiểu đơn vị
β
’
α
ω
β
α δ
Lõi Enzyme
TLPT: α - 36.500, β - 151.000, β
’
- 155.000
ω - 11.000, δ - 70.000. Tiểu phần β được cho
rằng là vị trí xúc táctổng hợp RNA
Hình 2.32: Sự phiên mã bởi RNA polymerase trong Ecoli.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 71
Hình 2.34. HaloEnzyme RNA polymerase.
Yếu tố δ còn gọi là yếu tố khởi động (yếu tố mồi) gắn vào RNA polymerase để nhận
biết mã (codon) khởi đầu sao chép. Khi bắt đầu sao chép nó sẽ tách rời yếu tố ρ (rô) còn gọi
là yếu tố kết thúc. Khi kết thúc thì yếu tố ρ được giải phóng (hình 2.35). RNA polymerase
trượt trên DNA để tổng hợp RNA theo hướng 5’ >3’. Đến vị trí kết thúc, yếu tố ρ gắn vào
RNA polymerase để nhận biết mã kết thúc và y
ếu tố ρ được giải phóng, RNA polymerase
tách khỏi sợi khuôn DNA.
Vùng khởi động.

Hình 2.36:
5 đoạn gen khởi đầu của E.coli, các đoạn gen này ở sợi mã hoá (không
làm khuôn) và đọc từ 5’
→
3’. Những vùng đệm số lượng nucleotide (N) có thể thay đổi.
Vùng –35 Vùng
đệm
Vùng-10 Vùng
đệm
Bắt đầu
RNA
+1
Trp TTGACA 17N TTAACT 7N A

tRNA
+
Ty
r
TTTACA 16N TATGAT 7N A
Lac TTTACA 17N TATGTT 6N A
Rec A TTGATA 16N TATAAT 7N A

Dra
B,A,D
CTGACG 18N TACTGT 6N A

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 72

Đoạn
chung

TTGACA TATAAT
Sự khởi đầu tổng hợp RNA trên phân tử DNA là vùng đặc biệt ở vùng đó phân tử RNA
polymerase liên kết với DNA và được gọi là gen khởi đầu. Ở vị khuẩn gen khởi đầu là 2 đoạn
ngắn với khoảng 10 và 35 cặp base (Hình 2.36) RNA được tổng hợp là +1. Các đoạn gen
khởi đầu không giống nhau, nhưng cũng có nhiều nucleotide chung. Phần lớn các gen khởi
đầu của E.coli và vi khuẩn ở vùng –10 (còn gọi hộp Pribonow) là (5’) TAAAT (3’) và ở
vùng
–35 là (5’) TTGACA (3’)
m-RNA luôn luôn tạo ra AUG khởi đầu, phía trước AUG có một đoạn không ghi mã
cho protein nào cả, chỉđể gắn vào ribosome.
Hình 2.37
: Các giai đoạn trong sự khởi đầu phiên mã bởi RNA polymerase E.coli –
RNA polymerase liên kết với gen khởi đầu cần phải 2 giai đoạn: Sự tạo thành của phứchệ
đóng và mở – Tổng hợp RNA thông tin hầu như luôn luôn bắt đầu với nucleotide purine (Pu)
– N là nucleotide bất kỳ.
RNA polymerase Gen khởi đầu
RNA polymerase hình thành
phức hợp đóng ở vùng -35
Polymerase di chuyển đến vùng - 10
DNA được tháo ra tạo thành phức
Sợi khuôn
Bắt đầu tổng hợp RNA
m
Nucleotide
triphosphate purine
NTP
PP
∞
∞∞
∞

Tiểu phần ô tách ra khỏi
polumerase vượt qua khởi
đầu

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 73
YÊU CẦU CẦN NẮM
CHƯƠNG II: ACID NUCLEIC VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN TẾ BÀO
Khái niệm về acidnucleic, vai trò của các nucleotit tự do. Cấu trúc bậc I bậc II của
acidnucleic. Phân loại acidnucleic
Câu 1: Công thức của ATP? Vai trò của ATP trong hoạt động sống của động vật?
Câu 2: Trình bày cấu trúc bậc I của axít nucleic? Codon, Anticodon là gì? Vai trò sinh
học của cấu trúc này?
Câu 3: Nội dung nguyên tắc bổ xung gốc kiềm trong chuỗi xoắn kép của axít nucleic?
ý nghĩa sinh học của nguyên t
ắc này?
Câu 4: Phân loại axit nucleic

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 74
CHƯƠNG III
ENZYME VÀ XÚC TÁC SINH HỌC
1. Khái niệm
Enzyme là những chất xúc tác sinh học, do cơ thể sống tổng hợp nên. Chúng xúc tác
cho các phản ứng hoá sinh, Nhờ có Enzyme mà các quá trình hoá sinh xảy ra rất nhạy, với tốc
độ rất nhanh trong những điều kiện sinh lý bình thường (nhiệt độ cơ thể và pH môi trường
mô bào).
Enzyme có ở mọi sinh vật, trong tế bào sinh vật và là động lực của mọi quá trình sống.
Hay có thể nói Enzyme là những chất mà dưới tác dụng củ
a chúng các phản ứng hoá sinh
được thực hiện rất nhanh chóng với nhịp điệu, trình tự hết sức rõ ràng chính xác trong quá
trình trao đổi vật chất (TĐVC) của cơ thể. Sống là TĐVC mà TĐVC là tổ hợp của hàng loạt

những phản ứng hoá sinh phân giải hoặc tổng hợp. Mỗi phản ứng như vậy được thực hiện rất
nhanh chóng có khi hàng nghìn lần trong giây với nhịp điệu và trình tự
hết sức rõ ràng vì mỗi
phản ứng đó được thực hiện bởi một Enzyme đặc hiệu.
Lịch sử Enzyme đã có từ lâu. Ngay từđầu thế kỷ 19 đã có những nghiên cứu ghi nhận
sự hiện diện của chất xúc tác sinh học – Enzyme trong quá trình tiêu hoá ở nước bọt, dạ dày
và ruột. Năm 1850, Pasteur đã nhận định quá trình lên men được một yếu tố xúc tác là
ferment. Sau này yếu tố trên được gọi thố
ng nhất là Enzyme. Năm 1897 người ta đã chứng
minh chính dịch chiết của Enzyme chứ không phải toàn bộ tế bào nấm men có khả năng lên
men đường thành rượu. Đó là bằng chứng về sự tham gia của bản thân Enzyme trong quá
trình lên men. Năm 1926, lần đầu tiên Sammer đã thu được tinh thể Enzyme Urease. Năm
1930 Northrop thu được tinh thể Pepsin và Trypsin.
Trong giai đoạn cuối của thế kỷ 20, các nghiên cứu trong lĩnh vực này được tập trung
vào vai trò xúc tác của Enzyme trong quá trình trao đổi chất c
ủa tế bào. Việc tinh sạch được
hàng nghìn Enzyme và nhờ vậy đã làm sáng tỏ các cấu trúc không gian và chức năng xúc tác
của nhiều Enzyme khác nhau.
Ngày nay Enzyme càng được sử dụng rộng rãi trong y học, công nghệ vi sinh, nông
nghiệp, chế biến thực phẩm và cả trong lĩnh vực mỹ phẩm.
2. Bản chất của Enzyme
Enzyme là protein vì chúng có cấu tạo từ các acid amin với các cấu trúc bậc I, II, III, IV
như protein và chúng cũng có đầy đủ các tính chất vật lý hoá học của protein nh
ưđặc tính
keo, điểm đẳng điện, hiện tượng sa lắng và cũng bị phá huỷ bởi các yếu tố nhiệt độ, acid,
kiềm mạnh như protein.
Enzyme là một lớp protein đông đảo có ở khắp nơi trong giới sinh vật, chúng phân bố
trong cơ thể cũng đa dạng, có Enzyme phân bố trong tế bào chất, là thành phần cấu trúc của
màng, trong ty lạp thể, trong màng ty lạp thể, có loại cốđịnh, có loại di độ
ng được như trong

máu, trong sinh dịch
Ngoại trừ một nhóm nhỏ phân tử RNA có hoạt tính xúc tác, còn tuyệt đại đa số Enzyme
đều có bản chất protein và sự thể hiện hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào các bậc cấu trúc từ I
đến IV của phân tử protein cũng như trạng thái tự nhiên của nó.
Enzyme có khối lượng phân tử thay đổi rất rộng từ 12.000 Dal đến hàng triệu Dal.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 75
Một số Enzyme thể hiện hoạt tính xúc tác không cần sự có mặt của các yếu tố khác
ngoài phân tử protein, đó là những Enzyme đơn giản.
Ngược lại, ở những Enzyme phức tạp, ngoài phân tử protein còn có thêm nhóm ghép là
CoEnzyme. Phần CoEnzyme có bản chất rất khác nhau nhưng trước hết và đông đảo hơn cả là
dẫn xuất của các vitamin rồi đến các ion kim loại hoá trị 2 như Fe
+2
, Mg
+2
,Mn
+2
, Zn
+2
Co
+2

Các ion kim loại này đóng vai trò cofactor hoặc cần sự có mặt và phối hợp tác động của các
phức hữu cơ hoặc phức hữu cơ - kim loại làm yếu tốđồng Enzyme.
Người ta gọi phần protein của Enzyme là apoEnzyme (hay apo-protein), còn các yếu tố
khác gọi là nhóm ngoại Prosthetic và phức chứa đầy đủ cả 2 yếu tốđược gọi là Enzyme hoàn
chỉnh (HoloEnzyme).
3. Trung tâm hoạt động của Enzyme:
Trung tâm hoạt động của Enzyme là nơi tiếp xúc giữa Enzyme vớ
i đối tượng tác động

của nó (tức là cơ chất ), là nơi Enzyme thực hiện phản ứng. Trung tâm hoạt động được hình
thành thông qua cấu trúc bậc III của phân tử protein Enzyme, thông qua đó một số gốc acid
amin bình thường nằm xa nhau trong cấu trúc bậc I có thểđược phân bố lại gần nhau, phối
hợp với nhau để thực hiện chức năng xúc tác của Enzyme. Ở các Enzyme phức tạp thì do các
gốc acid amin đó kết hợp vớ
i nhóm ghép tạo nên.
Ví dụ trung tâm hoạt động của chimotrypsin của tuyến tuỵ, ít nhất là bao gồm gốc serin
ở vị trí 195 và gốc histidin ở vị trí 57. Những gốc này tuy xa nhau về cấu trúc bậc I nhưng lại
gần kề nhau về cấu trúc không gian khi Enzyme chimotrypsinogen được hoạt hoá bởi Entero-
kinase (hình 3.1).
Hình 3. 1. Mô hình cấu trúc của Enzyme chimotrypsinogen, sự hoạt hoá Enzyme này
là Entero-kinase của tuyến ruột
Các gốc acid amin thường tham gia vào trung tâm hoạt động là Cys với nhóm -SH, Ser,
Tyr, Tre với nhóm - OH; Lys, Arg với nhóm -NH
2
, Glu, Asp với nhóm –COOH, His với
nhóm imidazole. Khi Enzyme có thêm nhóm ghép tức là coEnzyme thì coEnzyme phân bố
ngay ở trung tâm hoạt động.
Cũng cần chú ý rằng có những Enzyme có một trung tâm hoạt động, nhưng cũng có
những Enzyme có hai hoặc nhiều trung tâm hoạt động, ví dụ alcol dehydrogenase gan có hai
trung tâm hoạt động, còn alcol dehydrogenase của nấm men có tới bốn trung tâm hoạt động.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 76
Có thể coi trung tâm hoạt động là phần quyết định trong hoạt động của Enzyme nên mọi
tác động có ảnh hưởng tới Enzyme trước hết là ảnh hưởng tới trung tâm hoạt động như hiện
tượng ức chế, hoạt hoá Các chất tác dụng có thể làm tăng cường hoạt độ của Enzyme thì
người ta gọi là chất hoạt hoá, nếu làm giảm hoặc tê liệt hoạt độ của Enzyme thì gọi là chất ứ
c
chế. Những chất này có thể tác dụng thẳng vào trung tâm hoạt động của Enzyme như một số
ion kim loại: Cu

++
, Zn
++
, Mn
++
, Mg
++
, Co
++
, Ca
++
có tác dụng hoạt hoá Enzyme do các ion
này tham gia trực tiếp vào trung tâm hoạt động để vận chuyển điện tử hoặc tạo thành cầu nối
giữa cơ chất và Enzyme. Một số chất có tác dụng ức chế Enzyme như KCN, ditrec chúng có
thể phóng bế hoặc bịt kín trung tâm hoạt động của Enzyme
Các yếu tốảnh hưởng tới trung tâm hoạt động:
Nhiệt độ: là biểu hiện nội năng của vật ch
ất, biểu hiện sự chuyển động nhiệt của các
ion. Nhiệt độ thích hợp để các Enzyme hoạt động tốt là nhiệt độ của thân nhiệt (37-40
0
C).
Nhiệt độ cao quá làm cho chuyển động nhiệt của các ion tăng quá mạnh làm đứt các dây nối,
phá vỡ cấu trúc bậc III, do đó Enzyme bị tê liệt hoặc bị phá huỷ hoàn toàn. Nhiệt độ thấp quá
(0
0
C) phân tử không chuyển động, sự va chạm giữa Enzyme với cơ chất giảm làm cho hoạt
tính của Enzyme giảm hoặc mất hẳn. Tác động của nhiệt độ chưa sâu sắc thì Enzyme có thể
phục hồi như khi nhiệt độ không cao quá hoặc thấp quá. Nhiệt độ tăng ở mức thích hợp thì có
tác dụng kích thích hoạt động của Enzyme (sốt nhẹ).
Giá trị Kcat của tuyệt đại đa số Enzyme gia tă

ng khi nhiệt độ môi trường của phản
ứng gia tăng cho đến khi đạt giá trị xác định thì không tăng nữa và sẽ giảm hoạt tính xúc tác
khi nhiệt độ tiếp tục tăng. Nhiệt độ mà ởđó Enzyme đạt giá trị hoạt tính cực đại gọi là nhiệt
độ tối ưu của Enzyme.
Độ pH: Mỗi Enzyme có một vùng pH hoạt động tốt nhất của mình, ngoài vùng đó
hoạt độ của Enzyme bị giả
m sút hoặc mất hẳn. Bản chất của sựảnh hưởng này là do nồng độ
H
+
thay đổi đã ảnh hưởng đến sự phân ly của các gốc tạo nên cấu trúc bậc III của Enzyme,
ảnh hưởng tới sự phân ly, phân cực giữa Enzyme và cơ chất có nghĩa là pH ảnh hưởng tới
pKa của các nhóm ion chức năng của Enzyme, cũng như cơ chất. Mỗi Enzyme có một pH tối
ưu ví dụ: Chymotrypsin là 8,0; Trypsin là 2,0 v.v…
Tác dụng dị lập thể (Allosteric): là một trong những kiểu tác dụng để điều chỉ
nh
Hình 3.2. Sơđồ về kiểu tác dụng dị lập thể. Khi gắn một phân tử tín hiệu vào m
ộ
t v
ị
trí
trong Enzyme dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của nó, từđó thay đổi hoạt tính của Enzyme

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 77
hoạt độ của Enzyme. Một số chất tác động không trực tiếp vào trung tâm hoạt động mà vào
một vị trí nào đó của Enzyme làm cho cấu trúc bậc III của nó thay đổi chút ít, từđó hoạt độ
của Enzyme thay đổi, nó có tính chất điều chỉnh hoạt độ của Enzyme, điển hình kiểu tác động
này là cách tác động của các hormone (hình 3.2).
4. Chất phối hợp của Enzyme (cofactor).
Nhiều Enzyme trong quá trình xúc tác lại đòi hỏi phải có sự phố
i hợp của một chất hữu

cơ gọi là coEnzyme hay nhóm phụ, nhiều trường hợp đòi hỏi phải có kim loại tham gia vào cơ
chế xúc tác. Những chất hữu cơđặc hiệu và các ion kim loại có vai trò như vậy được gọi là
chất phối hợp hay chất cộng tác (Cofactor). Các chất cộng tác khi kết hợp vào phân tử
Enzyme đã bổ sung khả năng phản ứng và khả năng xúc tác cho phân tử Enzyme. Thiếu các
chất này thườ
ng Enzyme không hoạt động được. Các chất hữu cơ có thể gắn chặt vào phân tử
Enzyme hoặc cũng có thể chỉ kết hợp lỏng lẻo, xu thế hiện nay muốn gọi chung là coEnzyme.
CoEnzyme thường hoạt động với số lượng rất nhỏ so với cơ chất và thường sau mỗi
phản ứng có thể trở lại trạng thái ban đầu để tiếp tục tham gia phản ứng. Như vậy coEnzyme
thực sự tham gia vào cơ chế xúc tác. Tuy nhiên, một số coEnzyme tham gia phản ứng giống
như những chất tham gia phản ứng khác, cho nên theo quan niệm động học cũng như về cơ
chất, những coEnzyme này có thểđựơc coi là những cơ chất thông thường. Nhưng nếu
coEnzyme nào đó gắn chặt vào Enzyme bằng liên kết đồng hoá trị thì hiển nhiên nó chỉđóng
vai trò trong cơ chế xúc tác mà thôi.
Số lượng coEnzyme tương đối ít, một coEnzyme có thể phối h
ợp với nhiều loại
Enzyme, ví dụ NAD
+
, NADP
+
có thể phối hợp với nhiều Enzyme khử hydro
(Dehydrogenase). Nhiều chất chuyển hoá trung gian cũng mang những đặc tính của
coEnzyme như acid Ascorbic, glucose –1-6-diphosphate.v.v.
Về cấu trúc hoá học, nhiều coEnzyme có cấu trúc của một nucleotide đơn hoặc đôi hoặc
một phần cấu tạo của nó là nucleotide, một số coEnzyme là những nhóm Hem. CoEnzyme có
liên hệ chặt chẽ với các vitamin (bảng 3.1). Cơ thểđộng vật bậc cao có khả năng tổng hợp các
coEnzyme từ các vitamin. Nh
ững coEnzyme thường gặp là những chất cộng tác của những
Enzyme oxy hoá khử và những Enzyme vận chuyển nhóm.
Các coEnzyme oxy hoá khử gồm 5 nhóm là: Nicotinamide, Flavin, Quinone,

Metaloporphyrin và nhóm Protein –sắt. Các nhóm này khác nhau về thế năng oxy hoá khử, về
sốđiện tửđược vận chuyển trong quá trình chuyển từ dạng khử sang dạng oxy hoá. Ba nhóm
đầu trao đổi ion Hydro và điện tử, các phản ứng do chúng xúc tác đều thuộc loại vận chuyển
Hydro. Hai nhóm sau chỉ trao đổi điện tử và các phản ứ
ng do chúng xúc tác thuộc nhiều loại
khác nhau. Thế năng oxy hoá khử của loại này thay đổi rất nhiều, tuỳ thuộc vào các phân tử
protein mà chất cộng tác gắn vào.
Các coEnzyme vận chuyển nhóm chia thành hai nhóm chính:
Nhóm một bao gồm CoEnzyme A, acid Lipoic và S-adenosyl-methionine. Phần hoạt
động chính của các phân tử nhóm này là một nguyên tử lưu huỳnh, nguyên tử này có khả
năng chứa 10 điện tửở lớp ngoài cùng, có vai trò như cái túi hút điện tử, do đó làm tăng khả
năng ion hoá nguyên tử Carbon liên kết v
ới nó.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 78
Nhóm thứ hai gồm Biotin, Thiamine pyrophosphate, Pyridoxal phosphate và acid Folic.
Tác dụng của những chất này chủ yếu là nhờ một hệ thống liên hợp bao gồm một dị nguyên
tử. Với tác dụng của dị nguyên tử, bộ phận của coEnzyme được ion hoá thành anion. Sự ion
hoá này tạo ra giai đoạn mởđầu quá trình phản ứng.
Chúng ta hãy xem xét một số CoEnzyme sau đây:
Bảng 3.1. Mối liên quan của một số vitamin với CoEnzyme
CoEnzyme nicotinamide.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 79
Trong loại này thường gặp 2 chất chính là Nicotinamide Adenine Dinucleotid (NAD
+
)
và Nicotinamide Adenine Dinucleotide phosphate (NADP
+
). Hai coEnzyme này có trong tất

cả mọi tế bào. NAD
+
thường nhiều hơn NADP
+
khoảng 10 lần.
Hai coEnzyme này tham gia vào những phản ứng oxy hoá khử do các Dehydrogenase
xúc tác. Các Enzyme này rất đặc hiệu với NAD
+
hoặc NADP
+
. Một số Enzyme có thể hoạt
động với cả hai coEnzyme nhưng mức độ đặc hiệu với từng coEnzyme thì khác nhau. NAD
+
thường tham gia các phản ứng oxy hoá khửđể cung cấp năng lượng cho cơ thể. Còn NADP
+
thường tham gia vào các phản ứng sinh tổng hợp.
Các phản ứng có sự tham gia của các coEnzyme này thường là những phản ứng liên
quan tới liên kết đôi giữa carbon và oxy, giữa carbon và nitơ và trong một số trường hợp là
giữa carbon và carbon.
Cơ chế hoạt động của hai coEnzyme này giống nhau: Trong quá trình oxy hoá khử,
nhân niconamide trực tiếp tham gia phản ứng, carbon ở vị trí thứ 4 có khả năng nhường hoặc
nhận một nguyên tử Hydro, phần còn lại c
ủa coEnzyme là để kết hợp vào Enzyme. Trong
phản ứng này, một nguyên tử hydro của cơ chất đã gắn lên nhân nicotinamide, còn một
nguyên tử hydro khác xuất hiện trong môi trường dưới dạng proton vì điện tử của nó đã kết
hợp vào nhân nicotinamide và trung hoà điện tích dương này (hình 3.3).
CoEnzyme flavin.
Hình 3.3. Cấu tạo phân tử và cơ chế hoạt động của coEnzyme Nicotinamide

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 80

Hình 3.4.
Cấu tạo phân tử của FAD và cơ chế hoạt động của coEnzyme Flavin
Loại này thường gặp hai chất quen thuộc là Flavin mononucleotide (FMN) và Flavin –
Adenine – Dinucleotide (FAD). Các Enzyme kết hợp với coEnzyme flavin dưới tên chung là
flavoprotein. Ngoài tác dụng vào liên kết giữa carbon với một dị nguyên tử như S, O, N …
các Enzyme flavoprotein còn tác dụng vào nhiều loại liên kết khác.
Cơ chế tác dụng: Các phản ứng khử xảy ra qua hai bước: Bước thứ nhất –một nguyên
tử hydro được gắn lên N
1
của flavin và làm giảm đi một liên kết đôi, nhân này mang một điện
tửđộc thân ở N
5
, điện tử này được giữổn định là do đặc tính cộng hưởng cao của nhân ; Bước
2 –một nguyên tử hydro nữa được kết hợp vào N
5
và tạo nên coEnzyme dạng khử (hình 3.4).

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 81
CoEnzyme quinone.
CoEnzyme này được gọi là coEnzyme Q hay Ubiquinone. Trên thực tế có hàng loạt
coEnzyme quinone đều là dẩn xuất của benzo-quinone và đều có một liên kết nhánh dài gồm
nhiều gốc terpen. Liên kết nhánh này của mỗi chất khác nhau (số n terpen khác nhau).
CoEnzyme Q ở loài động vật có vú thường có liên kết nhánh dài tới 10 gốc terpen gọi
là coEnzyme Q
10
(n=10). Tất cả những chất này là những coEnzyme oxy hoá khử. Các chất
này tham gia vào quá trình oxy hoá khử giữa những Dehydrogenase và Cytocrom b trong
chuỗi hô hấp tế bào của ty thể. Vitamin K và E được xếp vào loại chất này (hình 3.5).
Hình 3.5.
Cấu tạo phân tử và cơ chế hoạt động của coEnzyme Quinone

CoEnzyme hem.
Nhiều Enzyme cần sự cộng tác của nhóm Hem. ví dụ: Hệ thống Cytochrome, Catalase,
Peroxidase. Vai trò chủ yếu của các coEnzyme này là vận chuyển điện tử nhờ khả năng biến
đổi thuận nghịch của sắt giữa trạng thái Fe
2+
và Fe
3+.

Dạng khử Dạng Oxy hoá.
CoEnzyme A (CoASH).

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 82
Hình 3.6. Cấu trúc phân tử CoEnzyme A.
Cấu tạo của coEnzyme này gồm có một gốc 3
’
,5
’
diphosphoadenosine liên kết với một
phân tử 4- phosphopantethein. Phần pantethein có nhóm thiol (-SH) hoạtđộng. CoEnzyme
này vận chuyển nhóm acyl (gốc acid) và tham gia vào phần lớn các phản ứng ngưng tụ với
các phân tử acetate hoặc acid béo khác để tạo ra những chuỗi carbon dài hơn. Trong phản ứng
này acid béo phải được gắn vào coEnzyme A qua liên kết thioester giữa nhóm carbonyl của
acid béo và nhóm thiol của coEnzyme A. Trong dẫn chất đồng hoá trị này, do tác dụng của
nguyên tử lưu huỳnh, các điện tửđược phân bố lại và do
đó các nguyên tử bên cạnh dễ dàng
ion hoá và tạo cho gốc acyl một hoạt tính mới, nghĩa là gốc acyl được hoạt hoá. Sự hoạt hoá
này có thể xảy ra ở nhóm carbonyl (hoạt hoá đầu) hoặc ở nhóm methyl cuối cùng của gốc acyl
(hoạt hoá đuôi) (hình 3.6).
S- Adenosine methionine.
Methyl hoá là một phản ứng rất quan trọng và methionine là chất cung cấp nhóm

methyl quan trọng nhất.
Nhóm methyl trong methionine được kết hợp bằng liên kết thioester có thế năng vận
chuyển rất thấ
p, vì vậy quá trình vận chuyển nhóm methyl phải qua một giai đoạn hoạt hoá
trung gian bằng cách gắn một phân tử adenosine (của ATP) vào nhóm methionine. Trong
dạng kết hợp này, nguyên tử lưu huỳnh của methionine trở thành ion sulfonium có tác dụng
hoạt hoá nhóm methyl, chuẩn bị cho phản ứng vận chuyển nhóm methyl đến chất tiếp nhận
(hình3.7).
Hình 3.7.
Cấu trúc phân tử S-Adenosine methionine

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 83
CoEnzyme lipoic (acid lipoic)
hất này tham gia vào phản ứng khử hydro của acid pyruvic và một số ít phản ứng cùng loại.
lipoic được gắn chặt vào phân tử Enzyme bằng liên kết amide giữa nhóm carboxyl của nó và
nhóm amin tận cùng của lysine (của Enzyme). Phần hoạt động của coEnzyme này là một liên
kết disulfide (S-S). Liên kết này có thể mở ra hoặc kết hợp với các phần tử của một phân tử
chất hữu cơ, một nguyên tử lưu huỳnh liên kết với hydro và nguyên t
ử lưu huỳnh thứ hai liên
kết với carbon. Trong phức hợp multiEnzyme của quá trình khử carboxyl oxy hoá acid
pyruvic, coEnzyme này có vai trò phối hợp chặt chẽ với coEnzyme Thiamine pyrophosphate
Hình 3.8. Acid lipoic và cơ chế hoạt động phối hợp với TTP

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 84
(TPP), nhóm aldehyde (được tạo thành sau khi tách CO
2
khỏi acid pyruvic) được chuyển từ
TPP đến coEnzyme lipoic, một nguyên tử lưu huỳnh mang hydro và một nguyên tử lưu huỳnh
thứ hai mang nhóm acetyl. Như vậy acid lipoic vừa là coEnzyme vận chuyển nhóm vừa là
coEnzyme oxy hoá khử, nó hoạt động như một cánh tay di động của phức hợp đa Enzyme

(hình 3.8).
CoEnzyme thiamine pyrophosphate.
Thiamine pyrophosphate đóng vai trò coEnzyme trong một loạt các phản ứng phân cắt
liên kết carbon – carbon ở sát nhóm carbonyl, nói chung là của acid α cetonic. Vị trí xúc tác
chủ yếu của coEnzyme này là carbon thứ hai của nhân thiazol. Carbon ở
vị trí này được khu
trú ở giữa nguyên tử S và nguyên tử N có liên kết đôi và mang điện tích dương, nên rất dễ ion
hoá thành carbanion ái nhân (hình 3.9).
CoEnzyme pyridoxal phosphate.
CoEnzyme này là dẫn chất phosphoryl hoá của vitamin B
6
, thành phần cấu tạo có nhân
pyridin mang nhóm aldehyde ở vị trí para. Nhóm này là bộ phận trực tiếp hoạt động của
coEnzyme. Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể, coEnzyme này tham gia vào các phản ứng vận
chuyển nhóm amin, phản ứng khử carboxyl hay phản ứng cắt gốc R của acid amin (hình
3.10).
Hình 3.9. Cấu trúc phân tử CoEnzyme Thiamine Pyrophphate

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 85
CoEnzyme biotin.
CoEnzyme này gồm có một nhân dị vòng Tetrahydrothiophen gắn liền với một gốc
ureido và một liên kết bên là acid valeric. Biotin thường được kết hợp vào apoEnzyme bằng
liên kết amide giữa nhóm carboxyl của nó và nhóm NH
2
của lysine (của apoEnzyme). Liên
kết bên của coEnzyme cùng với lysine của apoEnzyme tạo nên một liên kết thẳng dài 14A
0
di
động rất dễ dàng trong qúa trình xúc tác.
Biotin là coEnzyme tham gia vào các phản ứng vận chuyển nhóm carboxyl, quá trình

này gồm hai bước: Bước 1- nhóm CO
2
được gắn vào N
1
của biotin tạo nên carboxybiotin.
Bước 2 –biotin chuyển nhóm carboxyl đến một cơ chất khác và cơ chất này được carboxyl
hoá (hình 3.11).
Hình 3.10. Cấu trúc phân tử và cơ chế hoạt động của coEnzyme pyridoxalphosphate.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 86
Các Enzyme cộng tác với biotin có thể chia làm 3 nhóm: Carboxylase, Decarboxylase,
Transcarboxylase.
Trong hình 3.11 ta có:
(a) Cấu trúc phân tử của coEnzyme biotin.
(b) Cơ chế hoạt động.
R= H > Biotin
R= -COO
-
> N-Carboxybiotin
Hình 3.11. CoEnzyme Biotin.
5. Đặc điểm hoạt tính của Enzyme.
Enzyme cũng giống các chất xúc tác hoá học khác là làm tăng tốc độ phản ứng, không
mất đi, không tăng lên trong quá trình phản ứng, nó giúp cho phản ứng nhanh chóng đạt tới
trạng thái cân bằng động, nó không quyết định chiều hướng của phản ứng, nhưng do trong cơ
thể các sản phẩm của phản ứng này lại là cơ chất của phản ứng tiế
p theo nên phản ứng hầu
nhưđi theo một chiều. Tuy nhiên Enzyme có đặc điểm khác với các chất xúc tác khác là:
So với các chất xúc tác hoá học thì Enzyme là chất xúc tác có hiệu xuất cao nhất (1,6 g
Amylase trong 1 giờ thuỷ phân được 175kg tinh bột).
Enzyme hoạt động với tính đặc hiệu hết sức cao, thường mỗi Enzyme chỉ xúc tác cho

một loại phản ứng hay một cơ chất tới hàng đồng phân quang học.
Enzyme là chất xúc tác có khả năng gia tăng tốc
độ xúc tác tới 10
6
– 10
7
lần với độ đặc
hiệu rất cao. Sở dĩ có được tính đặc hiệu này là do có sự kết hợp ăn khớp về mặt cấu trúc giữa
Enzyme với cơ chất (thể hiện bởi các gốc, các nhóm hoá học).
Enzyme hoạt động trong điều kiện sinh lý bình thường, ởđộng vật máu nóng đó là nhiệt
độ của cơ thể, pH của mô bào, áp suất khí quyển và môi trường nước.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 87
6. Tên gọi và phân loại
6.1. Tên gọi
Enzyme được gọi theo qui tắc sau: Tên la tinh của phản ứng hoặc cơ chất mà Enzyme
đó tác dụng + đuôi ase (aza). Ví dụ: Enzyme phân giải lipid có tên là lipase; phân giải tinh bột
(amylum) có tên là Amylase; Enzyme thực hiện quá trình oxy hoá có tên là oxydase, bên cạnh
đó vẫn có các tên cũ gọi theo thói quen lịch sử như Enzyme pepsin, trypsin đây là các
Enzyme protease.
6.2. Phân loại
Về phân loại, Enzyme được chia làm 6 lớp lớn (bảng 3.1) đó là:
Lớp I: Enzyme oxy hoá khử (oxydoreductase): thực hiện các phản ứng oxy hoá khử
hoặc có liên quan.
L
ớp II: Enzyme vận chuyển (trans pherase): thực hiện vận chuyển các chất hoặc các
nhóm hoá học.
Lớp III: Enzyme thuỷ phân (hydratase): thực hiện các phản ứng thuỷ phân hoặc tổng
hợp có liên quan đến nước.
Lớp IV: Enzyme đồng phân hoá (isomerase, mutase): thực hiện các phản ứng chuyển

dạng đồng phân này sang dạng đồng phân khác.
Lớp V: Enzyme liase: thực hiện các phản ứng phân giải hoặc tổng hợp nên các liên kết
đôi.
Lớp VI: Enzyme ligase (kinase, syntetase): thực hiện các ph
ản ứng phân giải hoặc tổng
hợp nên các chất có liên quan đến năng lượng của ATP.
Bảng 3.1. Phân loại Enzyme
Số thứ tự Lớp Enzyme Phản ứng xúc tác
1. Oxidoreductase Chuyển é (ion hydride: H hoặc nguyên tử H)
A + B ↔ A+B
2. Transferase
Phản ứng chuyển nhóm A –B +C ↔ A+B - C
3. Hydratase Phản ứng thuỷ phân - chuyển nhóm chức cho phân tử
nước
A-B+H
2
O ↔ A-H+B-OH
4. Isomerase Chuyển nhóm chức trong phân tử tạo các dạng đồng
phân
X Y Y X
⏐ ⏐ ⏐ ⏐
A- B ↔ A -B
5. Lyase Phản ứng chuyển hoá nhờ bổ sung nhóm chức vào liên