BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN

BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN BÀI GIẢNG HÓA SINH PHẠM THỊ CẨM VÂN

Phần A: LÝ THUYẾT

Chương I PROTEIN

MỤC ĐÍCH

1 Viết được công thức cấu tạo của 20 acid amin thường gặp trong phân tử protein

2 Phân loại acid amin, biết được liên kết trong cấu trúc của protein

3 Mô tả được 4 bậc cấu trúc và phân loại protein

4 Trình bày được tính chất của protein

1.1 Khái niệm về protein

Protein là một nhóm các hợp chất đại phân tử sinh học, cùng với polysaccharide, lipid và acid nucleic, tạo nên các hợp phần chủ yếu của cơ thể sống Một cách cụ thể, protein là các polymer được tạo nên từ các trình tự xác định các amino acid Protein là hợp chất hữu cơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất trong cơ thể sống Về mặt số lượng, protein chiếm không dưới 50% trọng lượng khô của tế bào

Từ lâu người ta đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt động sống trong cơ thể sinh vật Ngoài vai trò là thành phần chính trong cấu trúc của tế bào và mô, protein còn

có nhiều chức năng phong phú khác quyết định những đặc điểm cơ bản của sự sống như sự truyền đạt thông tin di truyền, sự chuyển hoá các chất Thật vậy, các enzyme, các kháng thể chống lại bệnh tật, các hormon dẫn truyền các tín hiệu trong

tế bào, đều có bản chất là protein Ngày nay, khi hiểu rõ vai trò to lớn của protein đối với cơ thể sống, người ta càng thấy rõ tính chất duy vật và ý nghĩa của định nghĩa thiên tài của Engels P.: “Sự sống là phương thức tồn tại của những thể protein” Với sự phát triển của khoa học, vai trò và ý nghĩa của protein đối với sự sống ngày càng được khẳng định Cùng với acid nucleic, protein là cơ sở vật chất của sự sống

Vai trò sinh học của protein

 Tạo hình

Ngoài các protein làm nhiệm vụ cấu trúc như vỏ virus, màng tế bào, còn gặp

đã được tinh sạch, kết tinh và nghiên cứu cấu trúc

 Bảo vệ

Ngoài vai trò là chất xúc tác và tạo cấu trúc cho tế bào và mô, protein còn có chức năng chống lại bệnh tật để bảo vệ cơ thể Đó là các protein tham gia vào hệ thống miễn dịch Đặc biệt nhiều loại protein thực hiện các chức năng riêng biệt tạo nên hiệu quả miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu Các protein miễn dịch được nhắc đến nhiều hơn cả là các kháng thể, bổ thể và các cytokine Ngoài ra, một số protein còn tham gia vào quá trình đông máu để chống mất máu cho cơ thể Một số loài có thể sản xuất ra những độc tố có bản chất protein như enzyme nọc rắn, lectin, có khả năng tiêu diệt kẻ thù để bảo vệ cơ thể

 Vận chuyển

Trong cơ thể động vật có những protein làm nhiệm vụ vận chuyển như hemoglobin, mioglobin, hemocyanin vận chuyển O2, CO2 và H+ đi khắp các mô, các cơ quan trong cơ thể Ngoài ra còn có nhiều protein khác như lipoprotein vận chuyển lipid, seruloplasmin vận chuyển đồng (Cu) trong máu Một trong những protein làm nhiệm vụ vận chuyển được nhắc đến nhiều nhất đó là hemoglobin

 Vận động

Nhiều protein làm nhiệm vụ vận động co rút như myosin và actin ở sợi cơ, chuyển vị trí của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào,

 Dự trữ và dinh dưỡng

Các protein làm nhiệm vụ dự trữ như casein của sữa, ovalbumin của trứng, feritin của lách (dữ trữ sắt) v.v Protein dự trữ này chính là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho các tổ chức mô, phôi phát triển

 Dẫn truyền tín hiệu thần kinh

Nhiều loại protein tham gia vào quá trình dẫn truyền tín hiệu thần kinh đối với các kích thích đặc hiệu như sắc tố thị giác rodopsin ở võng mạc mắt

 Điều hoà

Nhiều protein có khả năng điều hoà quá trình trao đổi chất thông qua việc tác động lên bộ máy thông tin di truyền như các hormon, các protein ức chế đặc hiệu enzyme … Một ví dụ điển hình là các protein repressor ở vi khuẩn có thể làm ngừng quá trình sinh tổng hợp enzyme từ các gene tương ứng

 Cung cấp năng lượng

Protein là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể sống Khi thủy phân protein, sản phẩm tạo thành là các amino acid, từ đó tiếp tục tạo thành hàng loạt các sản phẩm trong đó có các keto acid, aldehyd và carboxylic acid Các chất này đều bị oxy hoá dần dần tạo thành CO2 và H2O đồng thời giải phóng ra năng lượng

1.2 Cấu tạo protein

1.2.1 Thành phần nguyên tố

Thành phần nguyên tố protein gồm: C, H, O, N, S Ngoài ra còn có Fe, Zn,

Cu, Mn, Ca với tỉ lệ rất ít Trong đó:

C: 50-55% N: 15-18%

O: 20-23% H: 6.5-73%

1.2.2 Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein

Acid amin là đơn vị cơ bản tạo thành chuỗi polypeptide, có 20 L-α-acid amin thường gặp trong protein

Acid amin chứa 2 nhóm amin (– NH2) và carboxyl ( – COOH), hai nhóm này gắn vào vị trí carbon α

Mặc dù có khoảng 300 acid amin hiện diện trong tự nhiên, nhưng có khoảng

20 acid amin tham gia vào cấu tạo protein Protein nếu được thủy phân hoàn toàn sẽ cho ra 20 L acid α – amin

 Phân loại acid amin

Dựa theo mạch bên R: mạch thẳng, mạch vòng

Dựa theo tính phân cực (polar) hoặc không phân cực (nonpolar) của gốc R, acid amin được xếp vào 2 nhóm sau:

Bảng 1.1: Các acid amin có gốc R không phân cực và acid amin có gốc R phân cực

R không phân cực (nonpolar) R phân cực (polar)

+ Acid amin thiết yếu: cơ thể động vật không thể tự tổng hợp được

+ Acid amin không thiết yếu: cơ thể động vật có thể tự tổng hợp được

Bảng 1.2: Tên, ký hiệu, công thức cấu tạo của 20 L acid α – amin hiện diện trong protein

Với chuỗi bên là hydrocarbon (aliphatic)

Tyr (Y)

Trp (W)

Xem ở trên

Acid amin

Proline Pro (P)

1.2.3 Các bậc cấu trúc của protein

Về mặt cấu trúc người ta phân biệt protein gồm bốn bậc: bậc 1, bậc 2, bậc 3 và bậc 4 (hình 1.1)

1.2.3.1 Cấu trúc bậc 1

Cấu trúc bậc 1 biểu thị trình tự các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide, cấu trúc này được giữ vững bằng liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị) Sự rối loạn cấu trúc sắp xếp của protein trong liên kết peptide sẽ dẫn đến bệnh lý

Ví dụ: Bệnh thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm

HbA (người bình thường) His – Val – Leu – Tre – Pro – Glu – Glu – Liz

HbS (người bệnh) His – Val – Leu – Tre – Pro – Val – Glu – Liz

Cấu trúc bậc 1 là phiên bản của mã di truyền, việc xác định được cấu trúc bậc 1 là cơ sở để tổng hợp nhân tạo protein bằng phương pháp hoá học hoặc bằng biện pháp công nghệ sinh học

1.2.3.2 Cấu trúc bậc 2

Hình 1.1: Sơ đồ các bậc cấu trúc của protein

Biểu thị sự xoắn của chuỗi polypeptide, là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong mạch polypeptide Nói cách khác, là dạng không gian cục bộ của từng phần trong mạch polypeptide Cấu trúc này được làm bền nhờ các liên kết hydro được tạo thành giữa các liên kết peptide ở gần nhau

1.2.3.3 Cấu trúc bậc 3

Biểu thị sự xoắn và cuộn khúc của chuỗi polypeptide thành khối, đặc trưng cho protein dạng cầu, là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong mạch polypeptide Trong nhiều protein dạng cầu có chứa các gốc cysteine tạo nên liên kết disulfur giữa các gốc Cys xa nhau trong mạch polypeptide làm cho mạch bị cuộn lại Ngoài ra, cấu trúc bậc 3 còn được giữ vững bằng các loại liên kết khác như liên kết kị nước, lực Van der Waals, liên kết hydro, liên kết tĩnh điện giữa các gốc amino acid

1.2.3.4 Cấu trúc bậc 4

Biểu thị sự kết hợp của các chuỗi có cấu trúc bậc 3 trong phân tử protein Những phân tử protein có cấu trúc từ 2 hay nhiều chuỗi protein hình cầu, tương tác với nhau sắp xếp trong không gian tạo nên cấu trúc bậc 4 Mỗi một chuỗi polypeptide đó được gọi là một tiểu đơn vị, chúng gắn với nhau nhờ các liên kết hydro, tương tác Van der Waals giữa các nhóm phân bố trên bề mặt của các tiểu đơn vị để làm bền cấu trúc bậc 4

1.3 Một số tính chất quan trọng của protein

1.3.1 Tính chất lý học

- Phân tử lượng

Có nhiều phương pháp xác định phân tử lượng của protein như phương pháp hóa học, thẩm thấu, tốc độ lắng, … Protein có phân tử lượng lớn > 10.000 Khái niệm protein và polypeptide thỉnh thoảng được hiểu giống nhau, tuy vậy polypeptide có trọng lượng phân tử < 10.000

- Đặc tính keo

Khi hòa tan, protein tạo thành các dung dịch keo và cho hiện tượng Tindal Xung quanh mỗi phân tử protein được bao quanh bằng một lớp dày đặc các phân tử dung môi, nếu dung môi là nước thì sẽ tạo thành tầng hydrate

- Áp suất thẩm thấu

Protein hòa tan trong nước tạo nên dung dịch keo có áp suất thẩm thấu gọi là

áp suất keo nhỏ hơn rất nhiều so với áp suất thẩm thấu của dung dịch thật Áp suất keo đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước cùng các chất dinh dưỡng

và cặn bã qua thành mạch

- Sự khuyếch tán

Trong dung dịch, protein khuyếch tán chậm Do chúng có kích thước lớn cho nên protein không đi qua được các màng bán thấm như màng tế bào, màng cellophan, … Nếu cho dung dịch protein vào màng bán thấm rồi nhúng vào cốc nước thì các phân tử có kích thước nhỏ như NaCl đi qua màng bán thấm một cách

dễ dàng, còn protein vẫn nằm lại trong túi Đây là sự thẩm tích và màng bán thấm được gọi là màng thẩm tích Người ta ứng dụng phương pháp này để loại muối khỏi dung dịch protein

- Tính lưỡng tính

Phân tử protein gồm nhiều amino acid kết hợp lại với nhau thành một hoặc nhiều chuỗi polypeptide Trên mỗi chuỗi polypeptid đều có một nhóm α-NH2 của amino acid N-tận và một nhóm α-COOH của amino acid C-tận Ngoài ra, trong phân tử protein còn có thể có một số nhóm -NH2 tự do của các amino acid kiềm tính

và một số nhóm COOH của các amino acid acid tính Trong dung dịch các nhóm

-NH2 và -COOH này có thể điện li để tạo thành -NH+3 và -COO- Do đó, protein cũng có tính lưỡng tính như amino acid và trong dung dịch chúng cũng có thể tồn tại dưới 3 dạng ion: anion, cation và ion lưỡng cực với các nồng độ khác nhau tùy

theo pH của môi trường Mỗi loại protein cũng có điểm đẳng điện (pI) tương ứng và

tỉ lệ của mỗi dạng ion trong dung dịch phụ thuộc vào pH của dung dịch hòa tan protein Nếu pH của môi trường = pI thì protein tồn tại ở dạng ion lưỡng cực nhiều nhất và protein sẽ không di chuyển trong điện trường Nếu pH của môi trường > pI thì anion chiếm nhiều nhất và protein sẽ di chuyển về phía cực dương của điện trường Nếu pH < pI thì dạng cation chiếm nhiều nhất và protein sẽ di chuyển trong điện trường về cực âm Tính chất này được ứng dụng để tách protein bằng kỹ thuật điện di, ngoài ra còn được ứng dụng để chiết xuất và tinh chế protein bằng phương pháp sắc kí trao đổi ion

- Sự biến tính của protein

Phân tử protein chỉ thể hiện được đặc tính sinh học của nó trong một khoảng giới hạn nhất định của môi trường Nếu vượt quá giới hạn đó sẽ làm cho protein bị mất tính chất ban đầu, mất tính chất sinh học, đó là sự biến tính của protein (giảm tính tan, tính chất sinh học không còn nữa) Sự biến tính không làm đứt các liên kết peptid mà chỉ làm đứt các liên kết yếu như liên kết hydro, liên kết muối, … Vì vậy, cấu trúc không gian của protein bị đảo lộn, các nhóm kị nước quay ra ngoài, các nhóm ưa nước quay vào trong, sự hydrate hóa bị giảm, các chuỗi polypeptid dễ kết hợp lại với nhau, do đó độ tan giảm và protein dễ bị đông kết Ở trong đường tiêu hóa của động vật, sự biến tính protein giúp cho quá trình tiêu hóa protein diễn ra dễ dàng hơn Có hai loại biến tính:

+ Biến tính thuận nghịch

Cấu trúc không gian của phân tử protein bị biến đổi tạm thời và có thể trở lại trạng thái ban đầu nếu loại trừ nguyên nhân gây biến tính Một số yếu tố gây biến tính thuận nghịch như dung môi hữu cơ trung tính (ether, ethanol, aceton, …), một

số muối trung tính ((NH4)2SO4)

+ Biến tính không thuận nghịch

Cấu trúc không gian của phân tử protein bị phá vỡ vĩnh viễn, không tái lập dù

ở điều kiện nào Các yếu tố gây biến tính không thuận nghịch như acid vô cơ đậm đặc (HCl, H2SO4, HNO3, …), acid hữu cơ (CCl3-COOH), nhiệt độ cao, …

1.3.2 Tính chất hóa học

1.3.2.2 Phản ứng của nhóm với α-amin với foocmaldehid (phản ứng Sorenson) Đây là phản ứng quan trọng thường dùng để đánh giá mức độ thủy phân protein Foocmaldehid phản ứng với nhóm amin tạo thành dẫn xuất metylen của

acid amin

1.3.2.3 Phản ứng với Nynhidrin:

Phản ứng màu đặc trưng quan trọng để định tính và định lượng acid amin Tất cả các α-acid amin của protein đều phản ứng với nynhidrin tạo thành hợp chất màu xanh tím Phản ứng này rất nhạy, có thể phát hiện được đến microgram acid amin, vì vậy được dùng nhiều trong phân tích định tính và định lượng acid amin

1.3.2.4 Phản ứng Xantoprotein

Khi cho acid nitric đậm đặc tác dụng với protein sẽ có màu vàng, phản ứng này xảy ra do trong phân tử protein có acid amin có vòng thơm (phenylalanine, tryptophane, tyrosine)

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

1 Protein là gì? Trình bày câu trúc và chức năng của protein

2 Liên kết peptide là gì ? Vẽ hình

3 Phân biệt và kể tên được các acid amin thiết yếu và không thiết yếu ?

3 Trong phân tử protein, liên kết disulfur được tạo thành từ các acid amin nào?

4 Trong phân tử protein, liên kết nào đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc bậc III

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đỗ Đình Hồ, Đông Thị Hoài An, Nguyễn Thị Thảo, Phạm Thị Mai, Trần Thanh Lan Phương, Đỗ Thị Thanh Thủy, Lê Xuân Trường (2005), Hóa sinh y học, NXB Y Học, Tp.HCM

2 Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi và Lê Doãn Niên (2004), Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội

3 Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội

Chương 2 ACID NUCLEIC

MỤC ĐÍCH

1 Viết được công thức của ribose, deoxyribose, các base purine và pyrimidin

2 Phân biệt được cấu tạo của nucleoside, nucleotide và acid nucleic

3 Trình bày được cấu trúc của DNA và RNA, những điểm khác biệt về cấu trúc của hai loại phân tử này và quy luật bổ sung đôi base

2.1 Thành phần cấu tạo

2.1.1 Thành phần cấu tạo của mononucleotide

Acid nucleic, vật chất mang thông tin di truyền của các hệ thống sống, là một polymer được hình thành từ các monomer là nucleotide Mỗi nucleotide gồm 3 thành phần: nhóm phosphate, đường pentose (là đường 5 carbon) và một base nitơ 2.1.1.1 Acid phosphoric

Là một acid vô cơ H3PO4, tạo nên tính acid cho acid nucleic, hiện diện cả DNA và RNA

2.1.1.2 Đường pentose

Đường pentose trong acid nucleic gồm có hai loại là đường deoxyribose và ribose Sự có mặt của 2 loại đường này là một trong những đặc điểm để phân biệt DNA và RNA

- Đường ribose (C5H10O5), hiện diện ở RNA

CCCC

CH2OH

OHOHOHH

H

HH

O

O

OHH

CH2OH

OH

OH

HH

H

- Đường deoxyribose (C5H10O4), hiện diện ở DNA

Hình 2.1: D - Ribose

CH2OH

OH

OHH

H

HH

HH

Các base purine là loại base có nhân purine, gồm adenine (6-amino purine)

và guanine (2-amino, 6-aminopurine)

CHN

Hình 2.2: D - Deoxyribose

H C

12

3 4

56

- Cytosin (2 - oxy, 6 - aminopyrimidin)

Nucleoside là sản phẩm thủy phân không hoàn toàn của nucleic acid Nucleoside gồm có hai thành phần là đường pentose và một base nitơ (thuộc purine hay pyrimidine), nối với nhau bằng liên kết β-N glycoside Liên kết này thực hiện giữa C1’ của pentose và N9 của base purine, hoặc C1’ của pentose và N1 của pyrimidine Lưu ý khi pentose được liên kết với base, các nguyên tử carbon của nó được đánh số C1’, C2’, C3’, C4’, C5’

Hình 2.5: Liên kết glycoside giữa Adenine và đường ribose

N

N

NNH

NN

Adenosine monophosphate (AMP)

Adenosine diphosphate (ADP)

Adenosine triphosphate (ATP)

2.1.2 Cách liên kết giữa các mononucleotide

Chuỗi có hai đầu, đầu 5’ và đầu 3’, ở dạng tự do hay kết hợp với phosphat Nhiều nucleotid kết hợp thành chuỗi polynucletid bằng liên kết 3’, 5’ phosphodiester Liên kết này được tạo thành giữa gốc phosphat của nucleotide này (ở vị trí C5’) với nhóm OH của nucleotide kế tiếp (ở vị trí C3’)

Hình 2.6: Cấu tạo hóa học của AMP và 5 ’ -dAMP

Hình 2.7: Mối liên hệ giữa AMP, ADP và ATP

HH

H

HH

CH2OP

H

HH

CH2OP

Base

O

-OO

O

HH

H

HH

CH2OP

Base

O

-OO

O

HH

H

HH

CH2OP

Base

O

-OO

Cấu trúc bậc 1 biểu thị trình tự sắp xếp các gốc nucletit trong chuỗi polynucleotit

Đối với DNA

- Tổng lượng base purine = base pyrimidin

- Hàm lượng Adenin = Thimin (A=T)

- Hàm lượng Guanin = Cytosin (G=C)

- Tổng lượng base G + T = A + C

- Ngược lại tổng G + X và A + T có thể rất khác nhau

Đối với RNA

Thành phần Base: A + C = G + U

2.2.1.2 Cấu trúc bậc 2 của phân tử acid nucleic

Đối với DNA

Năm 1953, Watson và Crick đưa ra mô hình cấu trúc của phân tử DNA như sau:

- DNA gồm: 2 chuỗi polynucleotid xoắn với nhau quanh một trục tạo thành vòng xoắn đôi

- Hai sợi polynucleotid đối xứng nhau

- Các base của mỗi sợi hướng vào bên trong, base của sợi này liên kết với base của sợi kia

- Đường kính, chu kì xoắn, khoảng cách giữa các Nu…

Đối với RNA

Phân tử ARN thường chỉ có 1 chuỗi polynucleotid liên tuc

Có sự tự xoắn tạo nên cấu trúc bậc 2

A-U, C-G

2.2.2 Chức năng

- Tự tái bản (sao chép, tự sao) → tổng hợp DNA

- Sao mã (phiên mã) → tổng hợp RNA

- Dịch mã (giải mã) → tổng hợp protein

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

1 Acid nucleic là gì? Gồm những loại nào?

2 Acid nucleic và nucleotide khác nhau ở điểm nào?

3 Liên kết phosphodieste là gì? Vẽ hình

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 PGS TS Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

Chương 3 ENZYME

MỤC ĐÍCH

1 Trình bày được danh pháp, phân loại và những đặc điểm cấu trúc chung của enzyme

2 Giải thích được cơ chế xúc tác chung của enzyme

3 Phân tích được tính đặc hiệu của enzyme

4 Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

3.1 Khái niệm

Trong các tế bào của cơ thể sống luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất Sự trao đổi chất ngừng thì sự sống không còn tồn tại Quá trình trao đổi của một chất là tập hợp các quy luật của rất nhiều phản ứng hoá học khác nhau Các phản ứng hoá học phức tạp này có liên quan chặt chẽ với nhau và điều chỉnh lẫn nhau Enzyme là các hợp chất có bản chất protein xúc tác cho các phản ứng hoá học đó Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học nhất định và đảm bảo cho các phản ứng xảy ra theo một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ thể sống Chúng có trong tất cả các loại tế bào của cơ thể sống Enzyme còn được gọi là chất xúc tác sinh học (biocatalysator) nhằm để phân biệt với các chất xúc tác hoá học

Chất xúc tác sinh học là những sản phẩm sinh vật, do tế bào sản xuất ra với những lượng nhỏ, có tác dụng làm tăng nahnh phản ứng hóa sinh và khi kết thúc phản ứng chúng vẫn không thay đổi so với trạng thái ban đầu

3.2 Cấu tạo

Enzyme có khả năng và hiệu lực xúc tác rất lớn, có tính đặc hiệu rất cao Để đảm bảo cho chức năng của enzyme là chất xúc tác sinh học, cấu trúc của enzyme phải rất tinh vi và phức tạp

3.2.1 Bản chất protein của enzym

Trong sự phát triển của hóa sinh học, bước nhảy vọt đã đạt được khi người ta thực hiện thành công việc tách rút các chất xúc tác sinh học ra khỏi tế bào và nghiên cứu tính chất của chúng, lúc đó người ta nhận biết rằng enzyme có bản chất protein

Năm 1926, Sumner là người đầu tiên thu được urease ở dạng kết tinh Cho đến nay

đã có khoảng hơn 150 enzyme được rút ra ở dạng tinh khiết Trong số các enzyme

đó, một số đã được biết trọn vẹn về cấu trúc bậc I như ribonuclease, trypsin, chymotrypsin, …

Ngày nay người ta xác nhận rằng, các enzyme chính là nhóm protein quan trọng Chúng được hình thành trong tế bào như các protein đơn giản (enzyme một thành phần) hoặc như các protein phức tạp (enzyme hai thành phần) Trong số các enzyme thì đa số là enzyme hai thành phần

Dạng hoạt động của enzyme hai thành phần bao gồm phần protein và phần không có bản chất protein gọi là nhóm prostetic (nhóm ngoại, nhóm ghép, …) Enzyme một thành phần là các protein đơn giản thực hiện chức năng xúc tác

Ví dụ: Ribonuclease A và một số enzyme thủy phân protein và một số enzyme khác

3.2.2 Enzym một và hai thành phần

Bên cạnh phần protein thì enzyme hai thành phần còn chứa phần không có bản chất protein Người ta gọi phần không phải protein cần thiết bắt buộc đối với hoạt động của enzyme là nhóm ghép (nhóm ngoại, nhóm thêm, yếu tố phụ, …) và phần protein vốn liên kết với nhóm đó là apoenzyme, phức hợp của hai thành phần trên là holoenzyme (enzyme hai thành phần)

Trong trường hợp nhóm ghép là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử bé được liên kết với phần protein thì nhóm ghép được gọi là coenzyme Theo cách đó thì:

Nếu đứng riêng rẽ thì cả coenzyme cũng như apoenzyme đều không có khả năng xúc tác Chỉ có lúc nào 2 phần này kết hợp với nhau thì hoạt tính xúc tác của enzyme mới thể hiện

Bản chất hóa học của coenzyme rất khác nhau:

- Một số loại này chính là các vitamin Sự liên quan về chức năng giữa các vitamin và các coenzyme được giới thiệu ở bảng sau:

Bảng 3.1: Sự liên quan về chức năng giữa các vitamin và các coenzyme

“ion kim loại – cơ chất”, sau đó phức hợp này mới phản ứng với enzyme Các ion

Ca, Cu, Mg, Mn, Mo, Zn, … đều là những ion tham gia trong sự hoạt động của các

enzyme

Phân loại enzyme

Dựa vào loại phản ứng mà enzyme xúc tác người ta chia enzyme làm 6 loại (theo đúng trình tự loại số 1→6)

Loại

enzyme

Tên Cơ chế phản ứng xúc tác Phản ứng tổng quát

1 Oxydoreductase Oxy hóa khử (cho nhận điện

tử, hydro, oxy…)

Akh + Box → Aox+ Bkh

2 Transferase Chuyển nhóm hóa học AB + CD → AC +

(amin, glucosyl, phosphat, acyl, methyl…)

BD

3 Hydrolase Thủy phân (liên kết este,

glycoside, peptide, ete…)

3.3 Cơ chế tác dụng của enzym

Hầu như tất cả các biến đổi hóa sinh trong tế bào và cơ thể sống đều được xúc tác bởi enzyme ở pH trung tính, nhiệt độ và áp suất bình thường, trong khi đa số các chất xúc tác hóa học khác lại chỉ xúc tác ở nhiệt độ và áp suất cao Chính nhờ việc tạo được môi trường đặc hiệu (bởi trung tâm hoạt động của enzyme liên kết với cơ chất) có lợi nhất về mật độ năng lượng để thực hiện phản ứng mà enzyme có được những khả năng đặc biệt đã nêu trên

Trong phản ứng có enzyme xúc tác, 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 sẽ dẫn tới việc thay đổi động năng cũng như thế năng, kết quả là làm cho phân tử cơ chất trở nên hoạt động hơn, nhờ đó phản ứng được thực hiện dễ dàng hơn

Năng lượng hoạt hóa khi có sự xúc tác của 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 H2O2 thành H2O và O2nếu 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

Nhiều dẫn liệu thực nghiệm 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 sau:

E + S → ES → P + E

[Trong đó E là enzyme, S là cơ chất (substrate), ES là phức hợp enzyme-cơ chất, P là sản phẩm (product)]

- Giai đoạn thứ nhất: enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành

phức hợp enzyme-cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp

- Giai đoạn thứ hai: xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ

các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng

- Giai đoạn thứ ba: tạo thành sản phẩm, còn enzyme được giải phóng ra dưới

dạng tự do

Các loại liên kết chủ yếu được tạo thành giữa E và S trong phức hợp ES là: tương tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tương tác Van der Waals Mỗi loại liên kết đòi hỏi những điều kiện khác nhau và chịu ảnh hưởng khác nhau khi có nước Với phương pháp nghiên cứu bằng tia X và phương pháp hóa học người ta đã làm sáng tỏ cách thức gắn cơ chất và cơ chế hoạt động của một số enzyme như lysozyme, chymotrypsin, carboxypeptidase A, Sau đây sẽ giới thiệu chi tiết hơn

cơ chế phản ứng của carboxypeptidase A

Carboxypeptidase A (EC 3.4.17.1) thuộc nhóm peptidhydrolase, xúc tác cho

sự thủy phân liên kết peptide, phản ứng xảy ra với vận tốc lớn nếu amino acid đầu C

là amino acid thơm Enzyme này cũng thủy phân liên kết ester Carboxypeptidase A

có khối lượng phân tử 34,3 KDa chứa 1 mol Zn/1 mol E Zn tham gia trong hoạt

động xúc tác của enzyme Khi thay thế Zn bằng các kim loại hóa trị hai khác sẽ làm thay đổi hoạt độ và có thể cả tính đặc hiệu của enzyme Trong phân tử enzyme, Zn

ở gần bề mặt phân tử, tương tác với gốc His - 69, His - 196 và Glu - 72 Các gốc amino acid có vai trò xúc tác trong trung tâm hoạt động của enzyme là: Arg-145, Tyr-248 và Glu-270 Cơ chế phản ứng xúc tác của Carboxypeptidase A được xác định trên cơ sở kết quả nghiên cứu phản ứng của nó với dipeptid glycyltyrosine Quá trình phân giải liên kết peptid có thể được phân thành các bước sau:

- Tạo thành phức ES: Khi tiếp xúc với cơ chất, các nhóm trong trung tâm hoạt động của enzyme thay đổi vị trí trong không gian Nhóm guanidin của Arg-145 cũng như nhóm carboxyl của Glu-270 dịch chuyển 2Å, nhóm hydroxyl của Tyr-248 dịch chuyển 12Å từ chỗ gần trên bề mặt phân tử chuyền vào trong đến vùng gần với liên kết peptid của cơ chất

Tương tác giữa các nhóm chức của trung tâm hoạt động với glycyltyrosine như sau (hình 3.2):

- Nhóm carboxyl tự do của cơ chất kết hợp với nhóm tích điện dương của

Arg-145 của enzyme qua liên kết ion

- Nhóm NH trong liên kết peptide của cơ chất tạo thành liên kết hydrogen với nhóm -OH của Tyr-248

Hình 3.1: Sự tương tác giữa các nhóm chứa của trung tâm hoạt động với

glycyltyrosine

proton, trở về trạng thái ban đầu

3.4 Tính đặc hiệu của enzym

Khả năng xúc tác với tính đặc hiệu cao là một trong những đặc tính cơ bản và quan trọng nhất của enzyme Tính đặc hiệu của enzyme thể hiện ở chỗ: enzyme chỉ xúc tác cho một trong vô số những chuyển hóa có thể có được đối với các chất Có hai loại đặc hiệu cơ bản đó là đặc hiệu phản ứng và đặc hiệu cơ chất

* Tính đặc hiệu phản ứng: được thể hiện ở chỗ enzyme chỉ có khả năng lựa

chọn một dạng phản ứng trong số các phản ứng và xúc tác cho phản ứng đó Điều

đó thấy rõ trong ví dụ sau đây:

Hình 3.2: Tính đặc hiệu phản ứng của các enzyme

Dưới tác dụng của oxidase, aminoacid bị khử amine hóa bằng cách oxy hóa

để tạo ra cetoacid và NH3 Với sự có mặt của oxidase, một phản ứng khác khử carboxyl hóa lại không thể xảy ra Việc xúc tác này đòi hỏi phải có enzyme khác, đó

là decarboxylase Cũng như vậy, phản ứng chuyển amine hóa đòi hỏi phải có transaminase

* Tính đặc hiệu cơ chất: Enzyme có thể lựa chọn đối với các chất tham gia

phản ứng Không phải mọi cơ chất có khả năng phản ứng đều được enzyme “tiếp nhận” như nhau

Mỗi enzyme chỉ chuyên xúc tác cho một hoặc một vài cơ chất nhất định và mức độ đặc hiệu của nó tùy thuộc vào từng loại enzyme Có 3 mức độ đặc hiệu cơ chất chủ yếu:

- Đặc hiệu tương đối: Enzyme chỉ có thể tác dụng lên một kiểu liên kết hóa

học nhất định mà không phụ thuộc vào các nhóm hóa học nằm ở hai bên liên kết Ví

dụ các esterase có thể tác dụng lên hàng loạt các ester của phosphoric acid

- Đặc hiệu nhóm: biểu hiện là enzyme chỉ có thể tác dụng lên một kiểu liên

kết hóa học nhất định và một trong hai nhóm nằm ở hai bên liên kết cũng phải có cấu tạo nhất định Ví dụ carboxylpeptidase có khả năng phân hủy liên kết peptide gần nhóm –COOH tự do, nghĩa là liên kết peptide ở cuối mạch polypeptide, …

- Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme chỉ tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định và

các nhóm hóa học ở hai bên liên kết cũng phải xác định

Ví dụ: Enzyme trypsine thủy phân các liên kết peptide giữa lysine hoặc arginine với bất cứ aminoacid nào Sản phẩm là những đoạn peptide có lysine hoặc arginine chứa nhóm COOH tự do ở phía tận cùng của peptide

- Enzyme Trombine còn có tính đặc hiệu cao hơn trypsine: nó chỉ thủy phân liên kết peptide ở phía carboxyl của gốc arginine nào có gốc glycine đứng liền kề sau nó:

* Ngoài các tính đặc hiệu trên nhiều enzyme còn biểu hiện rất cao về tính

đặc hiệu hóa học lập thể (Đặc hiệu quang học): Enzyme chỉ tác dụng lên những dạng đồng phân lập thể nào đó của các chất hữu cơ

Ví dụ: Enzyme L-lactatdehydrogenase chỉ tác dụng lên L-lactic acid mà không tác dụng lên D-Lactic acid Muốn tác dụng lên D-Lactic acid phải có enzyme D-lactatdehydrogenase

3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzym

3.5.1 Nhiệt độ

Trong phạm vi lý học, tốc độ của phản ứng tăng lên cùng với sự tăng của nhiệt

độ Nhưng khi vượt quá phạm vi nào đó, các phản ứng được enzyme xúc tác bị ảnh hưởng do sự biến tính của phân tử protein-enzyme Kết quả này phụ thuộc vào nhiệt

độ tối thích của enzyme, là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng enzyme đạt cực đại Mỗi enzyme có nhiệt độ tối thích khác nhau Sự khác nhau này tùy thuộc vào nguồn gốc của các enzyme, tùy theo từng điều kiện hoặc từng sự khác nhau về tính nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử protein-enzyme

Đa số enzyme mất hoạt tính xúc tác ở nhiệt độ cao(>80oC), trừ papain, myokinase có thể tồn tại ở 100oC

3.5.2 pH

Mỗi enzyme đều có trị số pH tối thích nào đó đối với hoạt tính của chúng

Ở ngoài phạm vi của trị số này hoạt tính của enzyme đều bị giảm thấp

Trị số pH tối thích của một số enzyme như sau:

Enzyme pH tối thích Pepsine

Amylase(mạch nha) Amylase(nước bọt) Trypsine

Arginase Catalase Peroxidase

1,5 – 2,5 4,6 – 5,0 6,8 – 7,2 7,8 – 9,5 9,8 6,8 – 7,0 6,0 Những nguyên nhân sau đây có thể dẫn tới sự phụ thuộc vào pH của enzyme:

a) Nếu trong số các nhóm bên tham gia trực tiếp trong sự hoạt động của enzyme chứa nhóm có khả năng phân ly

b) pH đã ảnh hưởng tới các nhóm phân ly khác của protein-enzyme vốn có tác dụng trong việc duy trì cấu hình có hoạt tính của enzyme

c) Sự thay đổi pH của môi trường có thể ảnh hưởng tới các nhóm phân ly của

cơ chất hay của coenzyme vốn được kết hợp với enzym

3.5.3 Nồng độ cơ chất và nồng độ enzym

 Nồng độ enzym

Nói chung trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme, v = k[E]

Trong đó: v là vận tốc phản ứng; [E] là nồng độ enzyme

Cũng có trường hợp khi nồng độ enzyme quá lớn, vận tốc phản ứng tăng chậm

 Nồng độ cơ chất

Năm 1913, L Michaelis và M Menten đã đưa ra mô hình để giải thích tính chất động học của phản ứng enzyme và đã lập được phương trình biểu diễn mối quan hệ vận tốc phản ứng (v) với nồng độ cơ chất của enzyme

Đặc điểm quan trọng nhất của mô hình này là: mở đầu phản ứng cần thiết phải tạo thành phức trung gian enzyme - cơ chất (ES) Sau đó phức ES chuyển hóa tiếp tạo thành sản phẩm cuối cùng của phản ứng và enzyme tự do, enzyme lại kết hợp với phân tử cơ chất khác bắt đầu vòng xúc tác mới

Trường hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất S, enzyme (E) xúc tác cho sự chuyển hóa nó chỉ tạo thành một sản phẩm P, phản ứng xảy ra như sau:

Trong đó: k1, k2, k3 là các hằng số vận tốc các phản ứng tương ứng v1, v2, v3 Vận tốc phản ứng chuyển hóa phức ES tạo thành sản phẩm và enzyme quyết định vận tốc xúc tác phản ứng chuyển S → P Vận tốc phản ứng tỷ lệ với nồng độ của phức ES, nồng độ ES càng cao, vận tốc phản ứng càng lớn

K 3

Ký hiệu [E0] là nồng độ enzyme ban đầu, [ES] nồng độ phức trung gian enzyme-cơ chất và [E] là nồng độ enzyme tự do khi phản ứng đạt đến cân bằng Do

đó [E] = [E ] - [ES] [S] là nồng độ cơ chất ban đầu và cũng được xem là nồng độ 0

cơ chất lúc phản ứng đạt đến cân bằng vì nồng độ cơ chất trong phản ứng luôn lớn gấp nhiều lần nồng độ enzyme do đó có thể bỏ qua lượng [S] ở trong phức ES Hơn nữa, khi nghiên cứu động học phản ứng enzyme thường xác định vận tốc ban đầu, lượng cơ chất bị chuyển hóa chưa đáng kể so với nồng độ ban đầu của nó

Từ phương trình phản ứng (1) có thể thiết lập các phương trình vận tốc phản ứng như sau:

k1 ([E0] - [ES]) [S] = (k2 + k3) [ES] (4)

Để đơn giản hơn, dùng hằng số

và sắp xếp lại các số hạng trong phương trình (4) sẽ có:

Như trên đã nói, ES càng lớn vận tốc phản ứng càng lớn Khi nồng độ cơ chất

đủ lớn, tất cả các phân tử enzyme có trong phản ứng đều tham gia trong phức ES, vận tốc phản ứng sẽ đạt đến cực đại (V) Do đó có thể thiết lập tỉ lệ sau:

v

+

=

(7) Đây là phương trình Michaelis-Menten đã được Holden và Briggx hoàn thiện

Km được gọi là hằng số Michaelis Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ cơ chất đến vận tốc phản ứng (theo phương trình (7)), trong đó v là hàm số của [S] có dạng của nhánh hyperbol vuông góc

Để xác định Km cũng như V có thể dựa vào đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc phản ứng với nồng độ cơ chất: thay đổi nồng độ cơ chất, với mỗi nồng độ

cơ chất xác định vận tốc ban đầu của phản ứng Theo cách biến diễn ở phương trình (7), cần tiến hành khá nhiều thí nghiệm mới vẽ được chính xác Vì vậy người ta cải biến phương trình này thành dạng có đường biểu diễn thẳng Cách đơn giản nhất là lấy số nghịch đảo của cả 2 vế trong phương trình (7) (Lineaweaver và Burk, 1934),

do đó sẽ có phương trình sau:

[ ] V

1S

1.V

Đối với các enzyme allosteric, đường biểu diễn sự phụ thuộc của v vào [S] không có dạng hyperbol Trong nhiều trường hợp, đường biểu diễn quan hệ giữa vận tốc ban đầu của phản ứng với nồng độ cơ chất có dạng gần như chữ “S” (dạng sigmoid) Điều đó có nghĩa là khi phân tử cơ chất đầu tiên kết hợp vào một trung tâm hoạt động của enzyme đã làm tăng nhanh việc kết hợp các phân tử cơ chất tiếp theo vào các trung tâm hoạt động khác trong phân tử enzyme Điều này cũng giống như khi một phân tử O2 kết hợp vào Hb đã làm tăng nhanh sự tương tác của các phân tử O2 tiếp theo Đường biểu diễn có dạng chữ “S” cũng cho thấy chỉ cần nồng

độ cơ chất tăng lên rất nhỏ cũng có thể làm tăng vận tốc xúc tác nhiều lần lớn hơn

so với các enzyme tuân theo phương trình Michaelis - Menten

3.5.4 Chất hoạt hóa và chất kìm hãm

Hoạt độ của enzyme có thể bị thay đổi dưới tác dụng của một số chất có bản chất hóa học khác nhau Các chất làm giảm hoạt độ enzyme gọi là các chất kìm hãm hoặc các chất ức chế (inhibitor), thường kí hiệu là I Các chất này có thể là những ion, các phân tử vô vơ, hữu cơ kể cả các protein Các chất ức chế tham gia trong sự điều hòa, kiểm tra các quá trình trao đổi chất trong hệ thống sống

Hình 3.3: Sự phụ thuộc của tốc độ ban đầu của nồng độ cơ chất của một

phản ứng do enzyme xúc tác

- Các chất kìm hãm cạnh tranh

Các chất kìm hãm cạnh tranh là những chất kìm hãm thuận nghịch enzyme, có cấu trúc tương tự với cấu trúc của cơ chất, do đó có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của E chiếm chỗ kết hợp của cơ chất Sự kết hợp của I và S vào trung tâm hoạt động của enzyme có tính chất loại trừ lẫn nhau Như vậy, I cạnh tranh làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác là do làm giảm số lượng phân tử enzyme có khả năng kết hợp với cơ chất Ví dụ, chất kìm hãm cạnh tranh của succinate dehydrogenase là malonic acid (HOOC-CH2-COOH), có cấu tạo khá giống với cơ chất của enzyme là succinic acid (HOOC-CH2-CH2-COOH) Do chỗ I và S có khuynh hướng đầy nhau ra khỏi phức với enzyme cho nên nếu nồng độ cơ chất rất lớn so với nồng độ chất kìm hãm, có thể loại trừ hoàn toàn tác dụng kìm hãm của

Chất kìm hãm này kết hợp với enzyme ở chỗ khác với trung tâm hoạt động (hình 3.4) làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme, do đó theo hướng không có lợi cho hoạt độ xúc tác của nó làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác Sau khi kết hợp với chất kìm hãm không cạnh tranh, enzyme vẫn có thể kết hợp với cơ chất tạo thành phức EIS Có thể viết phương trình phản ứng (1) khi có chất kìm hãm không cạnh tranh như sau:

E + S → ES → E + P

E + I → EI

EI + S → EIS

Khi có chất kìm hãm không cạnh tranh vận tốc cực đại bị giảm dần trong khi

đó Km không thay đổi, vận tốc phản ứng bị giảm tương ứng Dưới tác dụng của chất kìm hãm không cạnh tranh, mức độ kìm hãm không phụ thuộc vào tương quan nồng độ giữa S và I, nồng độ cơ chất lớn cũng không loại trừ được tác dụng kìm hãm Trong một số trường hợp sản phẩm phản ứng có thể tác dụng như chất kìm hãm không cạnh tranh của enzyme Ngoài ra cũng có trường hợp chất kìm hãm chỉ kết hợp với ES mà không kết hợp với E tự do, trong trường hợp này cả V và Km đều bị giảm dần, do đó độ dốc của đường biểu diễn không đổi

Các chất kìm hãm, nhất là các chất kìm hãm có tính đặc hiệu cao có ý nghĩa lớn trong nghiên cứu khoa học cũng như trong thực tế Ví dụ: disopropilphosphofluoridate (DIPF hoặc DFP), iodoacetamid,

Hình 3.4: Mô hình minh họa sự sai khác giữa chất kìm hãm cạnh tranh và chất kìm hãm không cạnh tranh trong cách kết hợp với enzyme

p-cloromerurbenzoate, thường được dùng để phát hiện các nhóm chức năng trong trung tâm hoạt động của enzyme DIPF chỉ phản ứng với gốc Ser có vai trò xúc tác trong trung tâm hoạt động của enzyme acetylcholinesterase, trypsin, chymotrysin, tạo thành phức không hoạt động Các chất kìm hãm protein thường có tính đặc hiệu khá cao, kìm hãm thuận nghịch enzyme, chúng có vai trò quan trọng trong việc điều hòa, kiểm tra quá trình trao đổi chất trong hệ thống sống Thuộc loại này, các protein điều hòa hoạt độ proteinase được nghiên cứu nhiều hơn cả và đã được sử dụng trong y học, trong nghiên cứu khoa học

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

1 Định nghĩa enzyme? Phân loại enzyme và cho ví dụ?

2 Mối quan hệ enzyme và vitamin?

3 Tại sao nói : enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein ?

4 Các điều kiện ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng của enzyme ?

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đỗ Đình Hồ, Đông Thị Hoài An, Nguyễn Thị Thảo, Phạm Thị Mai, Trần Thanh Lan Phương, Đỗ Thị Thanh Thủy, Lê Xuân Trường (2005), Hóa sinh y học, NXB Y Học, Tp HCM

2 PGS TS Đồng Thị Thanh Thu (), Giáo trình sinh hóa cơ bản Phần 1, ĐHKHTN

Tp Hồ Chí Minh

3 Nguyễn Thị Hiền (2000), Hoá sinh nông nghiệp, NXB Giáo dục

4 Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (2000), Hóa sinh học, ĐHSP Hà Nội

Chương 4 VITAMIN

MỤC ĐÍCH

1 Trình bày được bản chất hóa học của các loại vitamin tan trong dầu (A, D,

E và K) và các vitamin tan trong nước (vitamin C và vitamin nhóm B)

2 Biết được nguồn gốc của các loại vitamin

Các vitamin thuộc các nhóm hoá học khác nhau Thường chúng được phân loại dựa vào độ hoà tan:

Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B1, B2, B6, B12, folate, pantothenate, biotin, C Chúng được tích luỹ chỉ với lượng ít Lượng dư thừa được thải ra qua nước tiểu

Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: A, D, E, K Chúng được tích luỹ Lượng tiếp nhận dư thừa dẫn đến hiện tượng thừa vitamin (đặc biệt vitamin A và E)

4.2 Các vitamin tan trong nước

1 được tách ra ở dạng tinh thể vào năm 1912 và xác định được cấu trúc

Vitamin B

1 bền trong môi trường acid, còn trong môi trường kiềm nó rất dễ

bị phân huỷ khi đun nóng Trong cơ thể B

1 có thể tồn tại ở trạng thái tự do hay ở dạng Thiamin pyrophosphate Thiamin pyrophosphate là dạng B

1 sự chuyển hoá các ceto acid bị ngừng trệ làm cho cơ thể tích luỹ một lượng lớn các ceto acid làm rối loạn trao đổi chất và gây nên các trạng thái bệnh lý nguy hiểm

4 tạo nên coenzyme FMN và FAD là những coenzyme của

hệ enzyme dehydrogenase hiếu khí

Hình 4.1: Thiamin (vitamin B1)