CƠ CHẾ xúc tác của ENZYME

CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
I. MỞ ĐẦU
Xúc tác là hiện tượng làm thay đổi tốc độ của phản ứng hay kích thích phản
ứng, xảy ra dưới tác động của một số chất, và các chất này được gọi là các chất xúc
tác.
Vận tốc phản ứng hóa học được xác định bởi giá trị năng lượng hoạt hóa tức
là mức năng lượng các chất tham gia phản ứng phải đạt được để cắt đứt liên kết
cần thiết và hình thành các liên kết mới. Năng lượng hoạt hóa càng lớn thì vận tốc
phản ứng càng chậm và ngược lại. Do làm giảm năng lượng hoạt hóa phản ứng,
các chất xúc tác có tác dụng thúc đẩy vận tốc phản ứng hóa học.
Ví dụ: bột platin là một chất xúc tác hóa học được sử dụng rộng rãi. Vì các
chất tham gia phản ứng trên bề mặt platin đều được chuyển sang trạng thái có khả
năng phản ứng cao hơn. Do vậy năng lượng hoạt hóa sẽ nhỏ hơn và tốc độ phản
ứng sẽ cao hơn.
Như vậy, trong các phản ứng có xúc tác, chất xúc tác làm giảm năng lượng
hoạt hóa của phản ứng hóa học, có nghĩa là nó chỉ tham gia vào các phản ứng trung
gian mà không đóng vai trò là chất tham gia phản ứng. Sau phản ứng, chất xúc tác
lại phục hồi về trạng thái ban đầu để tiếp tục xúc tác.
Xúc tác được phân biệt là xúc tác hóa học và xúc tác sinh học (hay xúc tác
enzyme); Các phản ứng xúc tác được chia làm 2 loại: xúc tác đồng thể (khi các
chất phản ứng và chất xúc tác nằm trong cùng một pha) và xúc tác dị thể (khi chất
xúc tác nằm trong các pha riêng biệt, độc lập, và sự tương tác xảy ra trên bề mặt
chất xúc tác). Ví dụ: các phản ứng enzyme xảy ra trong dung dịch nước thông
thường là xúc tác đồng thể, còn các phản ứng enzyme xảy ra trên bề mặt màng sinh
chất và các màng sinh học khác là xúc tác dị thể.
II. TỔNG QUAN VỀ ENZYME
2.1.

Khái niệm

Enzyme là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein, xúc tác

cho các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào sống.
Một tế bào động vật, có thể chứa đến 4.000 loại enzyme khác nhau; mỗi loại
xúc tác cho một phản ứng hóa học khác nhau. Một số enzyme chung cho nhiều
loại tế bào, trong khi một số khác chỉ chuyên biệt cho một loại tế bào để thực hiện
một chức năng đặc biệt. Trong một phản ứng có enzyme, chất phản ứng được gọi
là cơ chất (substrate). Hầu hết enzyme có tính chuyên biệt và chỉ phản ứng một
cách chọn lọc trên một loại cơ chất nào đó mà thôi. Là chất xúc tác, enzyme giảm
Vũ Đình Duy

Page 1


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
năng lượng kích động cần thiết cho một phản ứng xảy ra trong điều kiện nhiệt độ
và sinh lý bình thường (thí dụ 370C ở hầu hết hữu nhũ). Enzyme có thể mang hai
chất lại với nhau nhờ tạo ra sự phối hợp tạm thời giữa các cơ chất hay tập trung
vào một cầu nối hoa học đặc biệt trên cơ chất. Tất cả enzyme được dùng đi dùng
lại.
Enzyme có khả năng xúc tác siêu tốc. Thí dụ, phản ứng giữa CO 2 + H2O
tạo ra H2 CO3 phản ứng xảy ra rất chậm, có thể chỉ tạo ra 200 phân tử acid
carbonic/1 giờ khi không có enzyme. Trong tế bào sống, phản ứng được xúc tác
với enzyme carbonic anhydraz ước chừng có 600.000 phân tử acid carbonic/1 giây.
Phản ứng nhanh gấp 10 triệu lần.
Trong cấu trúc không gian ba chiều, sợi polypeptid của enzyme cuộn lại tạo
ra một hay nhiều rãnh trên bề mặt, là những vùng đặc biệt mà cơ chất có thể gắn
vào. Vùng này được gọi là hoạt điểm (active site). Hoạt điểm của mỗi enzyme có
hình dạng đặc biệt và chỉ có một loại phân tử cơ chất có thể gắn vào. Hoạt điểm
không những là nơi cơ chất gắn vào mà hướng cơ chất theo một hướng nhất định.
Hoạt điểm có thể phân cực hay không, ưa nước hay kỵ nước nên nó gắn một cách
chính xác vào phần nào của cơ chất. Thí dụ nếu ở phần phân tử cơ chất có điện

tích dương thì hoạt điểm của enzyme sẽ có điện tích âm.
Hoạt điểm của enzyme chỉ gồm vài acid amin của toàn thể enzyme, những
acid amin này kề cận nhau trong một chuỗi polypeptid hay ở những phần khác
nhau của các chuỗi polypeptid nhưng kề cận nhau do sự cuộn lại tạo ra cấu trúc
không gian ba chiều cấp ba và cấp bốn của enzyme. Gốc R của acid amin được
đưa ra ngoài tạo ra hoạt điểm và cách sắp xếp của chúng quyết định sự gắn cơ chất
với enzyme.
2.2. Trung tâm hoạt động của enzyme
- Trong quá trình xúc tác của enzyme chỉ có một phần tham gia trực tiếp vào
phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động".
- Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt
tính xúc tác của enzyme.
- Trong "enzyme 1 cấu tử", các acid amin thường phân bố trên những phần
khác nhau của mạch polypeptid nhưng nằm kề nhau trong không gian tạo thành
trung tâm hoạt động. Sự kết hợp của các nhóm chức của các acid amin, thường gặp
là -SH của cysteine, -OH của serine, vòng imidazol của histidine, w-COOH của
aspartie và acid glutamic, -COOH của các acid amin cuối mạch...

Vũ Đình Duy

Page 2


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
- Trong "enzyme hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết
hợp để tạo trung tâm hoạt động, còn có các nhóm chức coenzyme và các nhóm
ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm hoạt động.
- Ở enzyme chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung
tâm hoạt động.
- Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai

nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzyme) và
"nền tiếp xúc" (giúp enzyme kết hợp đặc hiệu với cơ chất).
- Một enzyme có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các
trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau.
Cơ chất liên kết với enzyme ở các trung tâm hoạt động tạo phức hợp
enzyme-cơ chất (ES)
E + S → ES → E + P
S:cơ chất
P:sản phẩm


Yêu cầu: E và S phải bổ sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hóa
học, có khả năng hình thành nhiều liên kết yếu với nhau. Chúng liên kết sao
cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây nên do biến động nhiệt
ngẫu nhiên ở nhiệt độ thường.



Trong một số enzyme còn có "trung tâm dị không gian" - những phần
enzyme khi kết hợp với các chất có phân tử nhỏ nào đó sẽ làm biến đổi cấu
trúc bậc ba của toàn bộ phân tử enzyme làm cấu trúc trung tâm hoạt động
thay đổi → biển đổi hoạt tính của enzyme.

2.3. Tính đặc hiệu của enzyme
Enzyme chỉ tác dụng lên một số cơ chất và một số kiểu nối hóa học nhất
định trong phản ứng→tính đặc hiệu.
- Đặc hiệu lập thể: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân quang học.
Enzyme cũng thể hiện tính đặc hiệu với các đồng phân hình học: chỉ tác
dụng lên một dạng đồng phân cis hoặc trans.
- Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme chỉ có khả năng tác dụng lên một cơ chất nhất

định. Cấu trúc trung tâm hoạt động của enzyme phải kết hợp chặt chẽ với
cấu trúc của cơ chất, một khác biệt nhỏ về cấu trúc của cơ chất cũng làm
enzyme không xúc tác được.
Vũ Đình Duy

Page 3


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
- Đặc hiệu tương đối: enzyme có tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất
định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của
các cấu tử tham gia tạo thành liên kết đó.
- Đặc hiệu nhóm: Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết nhất
định khi một hay hai cấu tử tham gia tạo thành liên kết này có cấu tạo nhất
định.
2.4. Hoạt độ của enzyme
Hoạt độ của enzyme là đơn vị dùng để đo khả năng xúc tác của enzyme.
Đơn vị hoạt độ là lượng cơ chất mà emzym xúc tác chuyển hóa hoặc lượng sản
phẩm được tạo thành trong một thời gian và các điều kiện như nhiệt độ, pH,... xác
định.
III. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC CỦA ENZYME
3.1.

Hoạt động của enzyme
1. Mô hình hoạt động của enzyme
+ Mô hình ổ và chìa khóa

Theo thuyết này, một cơ chất gắn vào hoạt đểm như một chìa khóa gắn khít
vào ổ, cơ chất và enzyme gắn vào nhau tạo ra một phức hợp enzyme-cơ chất. Cơ
chất bị biến đổi một cách chuyên biệt và kết quả là sản phẩm được phóng thích.

+ Mô hình cảm ứng (the induced-fit model)
Các nghiên cứu cấu trúc của enzyme cho rằng hoạt điểm linh động hơn lỗ
của ổ khóa. Trong một số trường hợp, trong lúc cơ chất gắn vào, cấu hình thay đổi
do hình dạng hoạt điểm của enzyme bị cảm ứng làm cho chúng khớp với nhau hơn.
Sự cảm ứng này làm thay đổi lực giữa các nối đặc biệt của phân tử phản ứng do đó
phản ứng có xúc tác được dễ dàng xảy ra.
2. Các yếu tố ảnh hưởng lên hoạt động của enzyme
+ pH có thể làm thay đổi cấu hình của enzyme, đặc biệt là sự tương tác giữa
những acid amin có điện tích âm (acidic) và điện tích dương (basic). Khi pH thay
đổi, hình dạng của hoạt điểm có thể thay đổi, do đó cơ chất không thể gắn vào
được. Hầu hết enzyme hoạt động tốt nhất trong khoảng pH 6 - 8. Tuy nhiên,
pepsin giúp tiêu hóa protein trong bao tử hoạt động trong khoảng pH rất thấp.
Pepsin có một trình tự acid amin duy trì cầu nối hydro và ion hóa ngay cả khi có sự
hiện diện của acid mạnh. pH cũng ảnh hưởng trên phản ứng trong đó ion H+ là
một thành phần của sự thay đổi hóa học đượcû xúc tác.
Vũ Đình Duy

Page 4


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
+ Nhiệt độ thay đổi dễ làm đứt các cầu nối hydro, các cầu nối này và sự
tương tác giữa các cực kỵ nước giúp giữ cấu trúc cấp ba, cấp bốn của protein kể cả
enzyme. Sinh vật thường có những enzyme hoạt động tối ưu ở nhiệt độ mà chúng
sống. Ở hữu nhũ, nhiệt độ tối ưu từ 35 - 400C. Dưới nhiệt độ này, các nối để giữ
hình dạng của protein không đủ linh động để thay đổi hình dạng cần thiết tham gia
phản ứng. Do đó, enzyme hoạt động không hữu hiệu ở nhiệt độ dưới 350C. Trên
400C, các cầu nối hydro và các cầu nối yếu khác không thể giữ protein ở hình
dạng chính xác của nó. Một enzyme bị biến tính một phần bởi nhiệt có cấu trúc bị
quéo lại một chút và chuỗi polypeptid thay đổi cấu hình (conformation) có thể trở

lại hình dạng cũ nếu được làm nguội, nhưng nếu biến tính hoàn toàn như albumin
của trứng luộc chín thì không thể trở lại dạng ban đầu được nữa.
3. Cofactor và coenzyme
Nhiều enzyme cần phải có thêm các thành phần hóa học khác để thực hiện
chức năng, phần thêm đó được gọi là cofactor. Cofactor có thể là một phân tử hữu
cơ hay các ion kim loại (sắt, mangan, kẽm...). Khi cofactor là một phân tử hữu cơ
không phải là protein,û như một vitamin, thì được gọi là coenzyme. Tương tự
enzyme, coenzyme cũng được sử dụng lại sau khi xúc tác phản ứng. Dù cần với
một lượng rất nhỏ nhưng nếu thiếu coenzyme thì rất tai hại đối với đời sống sinh
vật, cho nên trong khẩu phần cần phải có vitamin. Coenzyme và cofactor được tìm
thấy ở các enzyme trong các chuỗi dẫn truyền điện tử của các quá trình quang hợp
và hô hấp của tế bào.
3.2.

Cơ chế hoạt động xúc tác của enzyme
1. Tính xúc tác của enzyme

Trong cơ thể sinh vật người ta thấy các phản ứng hóa học xảy ra với tốc độ
rất nhanh ở những điều kiện đặc biệt về nhiệt hóa học như:
- Nhiệt độ bình thường (thân nhiệt 37oC)
- Môi trường có nước, không phát nhiệt mạnh.
- Hiệu quả phân giải và tổng hợp cao so với trình độ xúc tác kỹ thuật.
Tính xúc tác sinh học của enzyme thể hiện chính ở chỗ enzyme với nồng độ
(số lượng) rất nhỏ cũng có khả năng tăng tốc độ phản ứng sinh hóa học lên hàng
ngàn, vạn lần so với điều kiện bình thường.
Nhưng cũng như các chất xúc tác khác, bản thân enzyme không tham gia
vào sản phẩm cuối cùng của phản ứng.
2. Điều kiện để 1 phản ứng hóa học xảy ra
Vũ Đình Duy

Page 5


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
Ta hãy lấy ví dụ:
C6H12O6 + O2 -> CO2 + H2O + 688 Kcal
(Đây không phải là sự cháy trong điều kiện bình thường)
Để hiểu cơ chế xúc tác của enzyme, ta cần nhớ lại một số điều kiện nhiệt
độn học để phản ứng tiến hành được. Tốc độ phản ứng hóa học của 2 chất A + B 
AB phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Nồng độ các chất tham gia phản ứng A và B
- Thế năng va chạm hữu hiệu giữa các phân tử
Ngoài ra để phản ứng xảy ra được những phân tử chất tham gia phải ở trạng
thái kích động (tức là ở trạng thái hoạt hóa). Muốn đạt được điều kiện này cần nạp
cho phân tử cơ chất một nguồn năng lượng từ bên ngoài (dưới dạng nhiệt năng,
điện năng hoặc quang năng).
Chất xúc tác có 2 nhiệm vụ:
- Tăng nồng độ các chất tham gia phản ứng
- Làm cho phản ứng chóng đạt tới điểm thăng bằng động
Về cơ chế xúc tác sinh học của enzyme người ta đề ra nhiều giả thuyết để
giải thích, nhưng đều thống nhất ở chỗ quá trình xúc tác bắt đầu bằng sự kết hợp
giữa enzyme và cơ chất thành hợp chất trung gian.
E (enzyme) + S (cơ chất)

ES (hợp chất trung gian)

Trong phản ứng có sự xúc tác của enzyme, nhờ sự tạo thành phức hợp trung
gian enzyme - cơ chất mà cơ chất được hoạt hóa. Khi cơ chất kết hợp vào enzyme,
do kết quả của sự cực hóa, sự chuyển dịch của các electron và sự biến dạng của các
liên kết tham gia trực tiếp vào phản ứng dẫn tới làm thay đổi động năng cũng như

thế năng, kết quả là làm cho phân tử cơ chất trở nên hoạt động hơn, nhờ đó tham
gia phản ứng dễ dàng.
Năng lượng hoạt hóa khi có xúc tác enzyme không những nhỏ hơn rất nhiều
so với trường hợp không có xúc tác mà cũng nhỏ hơn so với cả trường hợp có chất
xúc tác thông thường.
Ví dụ trong phản ứng phân hủy H 2O2 thành H2O và O2 nếu không có chất
xúc tác thì năng lượng hoạt hóa là 18 Kcal/mol, nếu có chất xúc tác là platin thì
năng lượng hoạt hóa là 11,7 Kcal/mol, còn nếu có enzyme catalase xúc tác thì năng
lượng hoạt hóa chỉ còn 5,5 Kcal/mol.
Vũ Đình Duy

Page 6


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
Nhiều dẫn liệu thực nghiệm đã cho thấy quá trình tạo thành phức hợp
enzyme cơ chất và sự biến đổi phức hợp này thành sản phẩm, giải phóng enzyme
tự do thường trải qua ba giai đoạn theo sơ đồ:
E + S → ES → E + P
Cơ chất liên kết với enzyme ở các trung tâm hoạt động. sự liên kết này có
tính chất chọn lọc đặc biệt.
Từ đặc điểm trên người ta đề ra 2 giả thuyết hoạt động của enzyme:
- Thuyết tập hợp chất trung gian
- Thuyết hấp phụ
3. Thuyết hoạt động của enzyme
a. Thuyết tập hợp chất trung gian
Thuyết này do Nensky đề xướng và sau đó được Langhenbec phát triển.
Theo thuyết này, trong phản ứng, enzyme và cơ chất kết hợp với nhau thành
một hợp chất quá độ không bền vững. Do đó sản phẩm được tạo ra này đòi hỏi
năng lượng hoạt hóa thấp hơn bình thường. Thuyết này dùng để giải thích hệ thống

enzyme và cơ chất đồng pha (tức là cùng thể chất như nhau, vd: cùng ở thể lỏng)
có thể biểu diễn qua sơ đồ sau:
Giả sử có phản ứng A + B  AB
(Tiến hành chậm ở điều kiện bình thường)
Khi thêm chất xúc tác K (hoặc có enzyme) lập tức tốc độ thuận và nghịch
tăng lên gấp bội.
A+K

 AK

AK + B

 AB + K

(với mức năng lượng thấp)

---------------------------A + B + K  AK + B  AB + K
Tốc độ ở đây rất cao vì nó tiến hành theo đường vòng để tránh mức năng
lượng hoạt hóa quá cao . Langhenbec đã dùng nhiều hình mẫu của phản ứng đường
vòng nói trên để chứng minh.
Ví dụ: Lấy hình mẫu esterase – enzyme xúc tác sự thủy phân (hoặc tổng
hợp) các este.
Vũ Đình Duy

Page 7


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
R-CO-O-R′ + H2O

R-COOH + R′-OH

Nếu lấy benzoilcarbonyl thay enzyme (C 6H5-CO-CH2OH) thì chất này sẽ tạo
hợp chất trung gian, giải phóng rượu:
R-CO-OR′ + HOCH2-COC6H5

R-OH + RCOOCH2-COC6H5

Sau đó hợp chất trung gian dễ phân tán với sự có mặt của H 2O thành acid và
benzoilcarbonyl nguyên như cũ.
R-COOCH2COC6H5 + H2O

R-COOH + C6H5CO-CH

Nhờ có benzoilcarbonyl mà trạng thái cân bằng động của phản ứng trên xảy
ra với tốc độ gấp nhiều lần.
Một số ví dụ về sự giảm năng lượng hoạt hóa nhờ sự tập hợp chất trung gian
như:
*Saccarose
Saccarose

Add

Glucose + fructose + 32 Kcal/mol

Saccarase

Glucose + fructose + 9,4 Kcal/mol

*2H2O2

2H2O2

2H2O + O2 + 18 Kcal/mol
Catalase

*Tryglyxerid
Tryglyxerid

2H2O + O2 + 2 Kcal/mol
Glycerin + acid béo + 18,6 Kcal/mol

Lipase

Glycerin + acid béo + 4,5 Kcal/mol

Bằng phương pháp nghiên cứu quang phổ hấp phụ Keilin đã chứng minh sự
tồn tại có thực của những hợp chất trung gian.
Những nghiên cứu về trung tâm hoạt động của enzyme cũng đem lại nhiều
dẫn chứng về vấn đề lập hợp chất trung gian
AB
Cơ chất

A

+

B
+

Hợp chất trung

Enzyme

Sản phẩm

+

Enzyme

gian hoạt động

b. Thuyết hấp phụ
Vũ Đình Duy

Page 8


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
Thuyết này được Bai-li-xơ (1906) đề xướng trước tiên, về sau được nhiều
tác giả bổ sung. Người ta dùng nó để cắt nghĩa hiện tượng xúc tác ở hệ thống
enzyme – cơ chất khác pha (không đồng nhất như cơ chất thể lỏng, chất xúc tác thể
rắn).
Khi cho enzyme vào hệ thống phản ứng, enzyme hấp phụ cơ chất lên bề mặt
của nó làm cơ chất tập trung lại. Nồng độ cơ chất tập trung cao hơn môi trường
xung quanh, từ đó tốc độ va chạm hữu hiệu giữa các phân tử tăng lên gấp bội và
các phản ứng tiến hành nhanh chóng.
IV. CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME AMYLASE
4.1. Amylase là gì?
Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật.
Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết
nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:

RR’ + H-OH  RH + R’OH
Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm:
+ Endoamylase (enzyme nội bào)
+ Exoamylase (enzyme ngoại bào)
Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen
4.2. Phân loại
1. Enzym α - amylase(EC 3.2.1.1) hay α – 1-4 – glucanohydrolase.

2. Enzyme Pullulanase (EC 3.2.1.41) hay α - dextrin 6 – glucosidase.

Vũ Đình Duy

Page 9


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME

3. Enzyme Isoamylase (EC 3.2.1.68) hay glycogen 6 – glucanohydrolase.

4. Enzyme β – amylase (EC 3.2.1.2).

5. Enzyme γ - amylase (EC 3.2.1.3) hay glucose amylase.

Vũ Đình Duy

Page 10


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
6. Amylo - 1,6 – glucosidase (EC 3.2.1.33) hay dextrin –1,6

glucanhydrolaza
4.3. Đặc tính
Thủy phân tinh bột -> dextrin + một ít maltoza. Dextrin có khả năng họat
hóa cao đặc trưng cho tính chất của enzyme này.
Phân tử có 1 - 6 nguyên tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc
bậc 3 của enzyme -> tính bền nhiệt của enzyme.
α - amylase của sinh vật có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế tác động,
chuyển hóa tinh bột, khả năng chịu nhiệt.
+ Thể hiện họat tính trong vùng axit yếu:
- Nấm mốc: pH = 4,5 - 4,9
- Vi khuẩn: pH = 5,9 - 6,1. pH<3 vô hoạt trừ enzyme của Asp.Niger pH = 2,5
- 2,8.
+ α - amylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao tạo ra một lượng
lớn glucoza và maltoza.
+ Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α - amylase từ các nguồn
khác nhau cũng không đồng nhất.
Trong dung dịch đệm pH = 4,7; α - amylase của Asp. Oryzae rất nhạy với tác
động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 40 oC trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉ
còn 22 - 29%, hoạt lực đường hóa còn 27 -85%. Ở 50 oC trong 2 giờ, α - amylase
của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn.
4.4. Cơ chế tác dụng
Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của α-amylase
* Giai đoạn dextrin hóa:
Tinh bột

α-amylase

dextrin phân tử lượng thấp

* Giai đoạn đường hóa:

Dextrin  tetra và trimaltose  disaccharide và monosaccharide
Amylase  oligosacharide  poliglucose
Maltose  maltotriose  maltotetrose
4.5. Ứng dụng
Vũ Đình Duy

Page 11


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
* Chế biến thực phẩm gia súc
Trong chế biến thức ăn gia súc, thành phần ngũ cốc chiếm một khối lượng
rất lớn. Trong khối lượng này, thành phần tinh bột rất cao. Để tăng hiệu suất sử
dụng năng lượng từ nguồn tinh bột, người ta thường cho thêm enzyme amylase
vào.
Enzyme amylase sẽ tham gia phân giải tinh bột tạo thành đường, giúp cho
quá trình chuyển hóa tinh bột tốt hơn.
* Dược phẩm
Nguồn: vi khuẩn Bacillus subtilis.
Ưu điểm là bền hơn trong môi trường acid của dạ dày so với diastase
(amylase) lấy từ động vật và vi nấm.
Amylase được sử dụng:
+ phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc
điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh
+ phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme đường tiêu
hóa
* Công nghiệp dệt
Tác dụng: để tẩy tinh bột và làm cho vải mềm.
Thường sử dụng khoảng 0,3 - 0,6 g/l dung dịch và thời gian xử lý 5 - 15 phút
ở nhiệt độ 90oC.

Ngoài chế phẩm enzyme amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn, hiện nay người
ta đã quan tâm đến việc sử dụng amylase từ nấm sợi.

* Sản xuất bia
Vũ Đình Duy

Page 12


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME

* Sản xuất HFCS
HFCS (High Fructose Corn Syrup) là một nhóm bất kì của corn syrup mà
trải qua quá trình enzyme để làm tăng hàm lượng fructose và sau đó được pha trộn
với corn syrup sạch (100% glucose) để tạo thành dạng cần thiết.
Nguyên nhân chính là:
+ Rẻ ở Mỹ, phụ thuộc vào giá cả của bắp và đường.
+ Dễ dùng để pha trộn và di chuyển bởi vì nó ở dạng lỏng.
Các dạng phổ biến của HFCS:
+ HFCS 90
+ HFCS 55
+ HFCS 42
Quá trình enzyme làm thay đổi 100% glucose syrup bắp => HFCS 90 theo
các bước sau:
+ Tinh bột bắp được xử lý bằng α-amylase để sản xuất chuỗi đường ngắn
hơn gọi là oligosaccharides.
+ Glucoseamylase phá vỡ những chuỗi đường để sản xuất đường đơn
glucose.
+ Xylose isomerase biến đổi glucose => hỗn hợp có khoảng 42% fructose và
50- 52% glucose với một vài loại đường được hòa trộn.

+ Hỗn hợp 42 - 43% fructose glucose phải chịu qua một bước sắc kí lỏng nơi
mà fructose sẽ được làm giàu đến xấp xỉ 90%.
V. KẾT LUẬN
Vũ Đình Duy

Page 13


CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME
Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học, với một hiệu
suất rất cao, mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Sở dĩ như
vậy vì nó có sự hiện diện của chất xúc tác sinh học được gọi chung là enzyme.
Trong cơ thể sống, hầu như không có một quá trình hóa học nào lại không có
liên quan mật thiết đến các quá trình sinh học do các enzyme xúc tác. Có thể nói
rằng sự sống gắn liền với enzyme.
Hầu hết phản ứng được xúc tác bởi enzyme đều có tốc độ cao hơn nhiều so
với khi không được xúc tác. Nhờ enzyme mà các quá trình sinh hóa trong cơ thể
sống xảy ra rất nhạy với tốc độ lớn trong điều kiện sinh lý bình thường. Khi có
enzyme xúc tác, tốc độ của một phản ứng có thể tăng hàng triệu lần. Nếu tế bào
không có các enzyme thì các hoạt động sống không thể duy trì được vì tốc độ của
các phản ứng sinh hoá xảy ra quá chậm.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ sinh học, các chế
phẩm enzyme được sản xuất ngày càng nhiều và được sử dụng trong hầu hết các
lĩnh vực như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế...

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bergmeyer H. U. 1968. Methods of enzymatic analysis, translated from
the third German edition, Academic Press, New York.
2. Copeland R. A. 2000. Enzymes,copyright by Wiley-VCH, Inc.
3. Gilbert H. F. 1992. Basic concepts in biochemistry, Copyright by the

Mcgraw- Hill companies, Inc.
4. Lehninger A. L. 2004. Principles of Biochemistry, 4th Edition. W.H
Freeman.
5. />6. www.hoahocngaynay.com/vi/kho-tu.../157-giao-tranh-enzym.html

Vũ Đình Duy

Page 14