101
Chương 6

Enzyme

Enzyme là protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng
hóa học. Chúng thúc đẩy một phản ứng xảy ra mà không có mặt trong sản
phẩm cuối cùng. Enzyme có trong nhiều đối tượng sinh học như thực vật,
động vật và môi trường nuôi cấy vi sinh vật.Hiện nay người ta đã thu được
nhiều loại chế phẩm enzyme khác nhau và sử dụng rộng rãi trong nhiều
lãnh vực như y học , nông nghiệp, công nghiệp…
6.1. Bản chất hóa học của enzyme
Ngoại trừ một nhóm nhỏ RNA có tính xúc tác, tất cả enzyme đều
là protein. Tính chất xúc tác phụ thuộc vào cấu tạo của protein. Nếu một
enzyme bị biến tính hay phân tách thành những tiểu đơn vị thì hoạt tính
xúc tác thường bị mất đi, tương tự khi bản thân protein enzyme bị phân
cắt thành những amino acid. Vì vậy cấu trúc bậc 1, 2, 3, 4 của protein
enzyme là cần thiết cho hoạt tính xúc tác của chúng.
Enzyme, cũng như những protein khác, có trọng lượng phân tử
khoảng 12.000 đến hơn 1000.000.Một số enzyme cấu tạo gồm toàn những
phân tử L amino acid liên kết với nhau tạo thành, gọi là enzyme một thành
phần. Đa số enzyme là những protein phức tạp gọi là enzyme hai thành
phần. Phần không phải protein gọi là nhóm ngoại hay coenzyme. Một
coenzyme khi kết hợp với các apoenzyme khác nhau (phần protein) thì
xúc tác cho quá trình chuyển hóa các chất khác nhau nhưng chúng giống
nhau về kiểu phản ứng.
Một số enzyme cần ion kim loại cho hoạt động như:
Cu
2+
Cytochrome oxidase

5’- Deoxyadenosylcobalamin
(coenzyme B
12
)
Flavin adenine dinucleotide
Lipoate
Nicotinamide adenine dinucleotide
Pyridoxal phosphate
Tetrahydrofolate
Thiamine pyrophosphate
CO
2
Nhóm Acyl
Nguyên tử H và nhóm alkyl

Điện tử
Điện tử và nhóm acyl
Ion Hydride (:H
-
)
Nhóm Amino
Nhóm 1 Carbon
Aldehyde

6.2. Cơ chế tác dụng
Những quan điểm hiện nay nhằm giải thích cơ chế tác dụng của
enzyme đều cho rằng khi enzyme (E) tưong tác với cơ chất (S) sẽ làm
giảm năng lựợng hoạt hóa các phản ứng hóa sinh. Muốn làm giảm năng
lượng hoạt hóa các phản ứng enzyme cần trải qua nhiều giai đoạn trung
gian và tạo thành phức chất nhất định giữa E và S. b/ Cơ chế không tạo phức 3 thành phần Đây là trường hợp cơ chất thứ 2(S
2
) chỉ kết hợp vào enzyme ( ở
trạng thái E’) sau khi P1 được tạo thành.

6.3. Trung tâm hoạt động (TTHĐ) của enzyme
Từ kết quả nghiên cứu về bản chất hoá học, về cấu trúc trung tâm
hoạt động , cơ chế tác động, về trung tâm hoạt động chúng ta có thể 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 tỉ lệ rất bé so với thể tích toàn bộ của enzyme.
- Gồm các nhóm chức của amino acid ngoài ra có thể có cả các ion
kim loại và các nhóm chức của các coenzyme.

104 Đối với E một thành phần: TTHĐ chỉ gồm những nhóm chức của
các amino acid như nhóm hydroxy của serin, carboxy của glutamic, vòng
imidazol… Các nhóm chức của các amino acid có thể xa nhau trong chuỗi
polypeptide nhưng nhờ cấu trúc không gian nên nó gần nhau về mặt không gian.
Đối với E hai thành phần: TTHĐ cũng như trên, các nhóm chức
của các amino acid tham gia tạo thành TTHĐ liên kết với nhau bằng các

những chất có cùng một kiểu cấu trúc phân tử, một liên kết và có những
yêu cầu xác định đối với nhóm nguyên tử đối vơi nhóm nguyên tử ở gần
liên kết chịu tác dụng. ví dụ : maltase chỉ phân giải liên kết glucosidic
được tạo thành từ glucoside của glucose với -OH của monose khác.
+ Đặc hiệu nhóm tương đối: Các enzyme không có những yêu cầu đối
vơi nhóm chức ở gần liên kết chịu tác dụng. ví dụ lipase thuỷ phân lipid.
c/ Đặc hiệu không gian: Các enzyme chỉ xúc tác cho một dạng
đồng phân nào đó như dạng L hay dạng D, dạng cis hay trans mà thôi.
6.5. Các yều tố ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng enzyme
6.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
Trong điều kiện dư thừa cơ chất, nghĩa là [S] >>>[E] thì tốc độ
phản ứng phụ thuộc vào [S], v= K[E] có dạng y = ax. Nhờ đó người ta đã
đo [E] bằng cách đo vận tốc phản ứng do enzyme đó xúc tác.
Có nhiều trường hợp trong môi trường có chứa chất kìm hãm hay
hoạt hoá thì vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyến
tính với [E] đó.

v

[E]
Hình 6.1: Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E]
6.5.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất [S]
Ta khảo sát trường hợp đơn giản nhất : chỉ một cơ chất.

106

(1)

[ES] = k
1
[E][S]
(k
-1
+k
2
)[ES] = k
+1
[E][S] (2)
G ọi E
0
là nồng độ ban đầu:
[E
0
]=[E]+[ES]=>[E]=[E
0
]-[ES] (3)
Thay trị số [E] từ (3) vào (2) ta có:
(k
-1
+k
2
)[ES] = k
1
([E
0
]-[ES]) [S]

k

2
[E
0
] [S]
v = ----------------- (4)
K
m
+ [S]

107
Qua đây ta thấy nồng độ enzyme càng cao thì vận tốc phản ứng
enzyme càng lớn. Vận tốc đạt cực đại khi toàn bộ enzyme liên kết với cơ
chất, nghĩa là:
V
max
= k
2
[E
0
]
Thay vào phương trình (4) ta được:
[S]
v = V
max
---------- (5)
K
m
+ [S]
Phương trình (5) gọi là phương trình Michaelis Menten.
Km gọi là hằng số Michaelis Menten đặc trưng cho mỗi enzyme