Giáo trình hóa sinh cao đẳng

giáo trình hóa sinh dược; giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;giáo trình hóa sinh dược;

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG Y TẾ BẮC NINH

GIÁO TRÌNH HÓA SINH

(DÙNG CHO ĐÀO TẠO HỆ CAO ĐẲNG DƯỢC)

Bắc Ninh, năm 2019

LỜI GIỚI THIỆU

Theo quyết định của Bộ Lao động - Thương Binh và Xã hội, trường Cao đẳng Y tế Bắc Ninh được thành lập với một trong các mục tiêu quan trọng là đào tạo hệ Cao đẳng Dược Hóa sinh là môn khoa học cơ sở quan trọng nhằm trang bị cho sinh viên Cao đẳng Dược những kiến thức cơ bản, cần thiết để họ tiếp thu tốt những môn chuyên ngành như: Hóa dược - Dược lý, Dược liệu, Bào chế…

Để đáp ứng yêu cầu trang bị kiến thức Hóa sinh cho sinh viên Cao đẳng Dược theo quy định, chúng tôi biên soạn giáo trình “Hóa sinh” (Hệ Cao đẳng Dược) này

Nội dung cuốn giáo trình bao gồm kiến thức cơ bản về hoá học của các hợp chất chủ yếu của cơ thể sống, quá trình chuyển hoá của chúng ở tế bào, các xúc tác sinh học và năng lượng sinh học, hoá sinh các mô và các dịch sinh vật nhằm đáp ứng được mục tiêu đào tạo nghề Cao đẳng Dược chính quy do Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội; Bộ Y tế đề ra

Cao đẳng Dược là một mô hình đào tạo mới, chúng tôi lần đầu tiên viết tài liệu phục vụ mục tiêu đào tạo theo mô hình này vì vậy không thể tránh được thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến quý báu từ những nhà giáo, nhà khoa học, các bạn đọc và các bạn sinh viên để sau này cuốn sách

sẽ được chỉnh sửa, bổ sung hoàn chỉnh hơn, đáp ứng ngày càng tốt nhu cầu học tập của sinh viên

Xin trân trọng cảm ơn!

Bắc Ninh, ngày 05 tháng 01 năm 2019

Tham gia biên soạn

1 Ngô Thanh Mai

2 Nguyễn Văn Khoa

1 Đại cương về enzym

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym

3 Điều hòa hoạt động của enzym trong tế bào

4 Ứng dụng của enzym trong y dược

II THỰC HÀNH

1 Khảo sát hoạt động của một số enzym

2 Đo hoạt độ CK (Creatin kinase) toàn phần huyết thanh

I LÝ THUYẾT

1 Đại cương

2 Các hormon protein và peptid

3 Hormon dẫn xuất acid amin

3 Chu trình krebs (chu trình acid citric)

II BÀI TẬP THỰC HÀNH

I LÝ THUYẾT

1 Tiêu hóa và hấp thu glucid

2 Thoái hóa glucid

3 Tổng hợp glucid ở tế bào và mô

4 Điều hòa chuyển hóa glucid

5 Rối loạn chuyển hóa glucid

II THỰC HÀNH

1 Định tính và sơ bộ định lượng đường niệu

2 Định lượng glucose trong huyết thanh

I LÝ THUYẾT

1 Tiêu hóa và hấp thu lipid

2 Thoái hóa lipid

3 Tổng hợp lipid

4 Điều hòa chuyển hóa lipid

5 Chuyển hóa cholesterol

6 Lipoprotein và sự chuyển lipid trong huyết tương

II THỰC HÀNH

1 Định lượng triglycerid trong huyết thanh

2 Định lượng cholesterol toàn phần trong huyết thanh

Chương 6 ACID NUCLEIC VÀ CHUYỂN HÓA ACID

I LÝ THUYẾT

1 Cấu tạo, vai trò các thành phần của acid nucleic

2 Cấu trúc của acid nucleic

3 Một số tính chất và ứng dụng của nucleic

II BÀI TẬP THỰC HÀNH

I LÝ THUYẾT

1 Tiêu hóa hấp thu của acid nucleic

2 Thoái hóa acid nucleic

3 Sinh tổng hợp acid nucleic

4 Điều hòa chuyển hóa acid nucleic

5 Rối loạn chuyển hóa acid nucleic

II BÀI TẬP THỰC HÀNH

I LÝ THUYẾT

1 Thoái hóa protein

2 Chuyển hóa acid amin

3 Sinh tổng hợp protein đặc hiệu

4 Chuyển hóa hemoglobin (hb)

II BÀI TẬP THỰC HÀNH

Chương 8 TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ CÁC CHẤT VÔ CƠ -

I LÝ THUYẾT

1 Trao đổi nước và các chất vô cơ

2 Sự thăng bằng acid - base

II BÀI TẬP THỰC HÀNH

Chương 9: HÓA SINH MÁU VÀ MỘT SỐ CƠ QUAN 224

I LÝ THUYẾT

1 Đại cương

2 Những vấn đề cơ bản về hóa sinh máu

3 Những thành phần cơ bản về hóa sinh gan

4 Những vấn đề cơ bản của hóa sinh thận và nước tiểu

II BÀI TẬP THỰC HÀNH

PHỤ LỤC 1 HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TỰ HỌC 251

PHỤ LỤC 2 MẪU PHIẾU CHẤM ĐIỂM CHUYÊN CẦN TỰ

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: HÓA SINH

Mã môn học: 12

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học

- Vị trí: Hóa sinh là môn học cơ sở trong chương trình giáo dục chuyên ngành

Dược Cao đẳng hệ 3 năm

- Tính chất: Môn học này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về

+ Cơ sở phân tử của sự sống, sự xắp xếp và sự tương tác của chúng, là cơ sở xây dựng những đại phân tử sinh học

+ Cơ chế hóa học của nhiều quá trình cơ bản của sự sống, bản chất của sự sống

+ Chẩn đoán lâm sàng: xét nghiệm hóa sinh để sàng lọc, chẩn đoán, tiên lượng và theo dõi điều trị

- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực

nghiên cứu và phát triển thuốc mới như: khám phá cơ chế tác dụng của thuốc ở mức độ phân tử và tế bào, trên cơ sở đó giúp thiết kế các phân tử thuốc tác dụng tại đích đặc hiệu; kỹ thuật tái tổ hợp ADN và công nghệ sinh học dược mở ra những khả năng sản xuất nhiều protein trị liệu Đặc biệt, có giá trị ứng dụng to lớn trong điều trị là trị liệu gen và trị liệu bằng tế bào gốc

Mục tiêu của môn học

1 Thể hiện thái độ chuyên cần, tỷ mỉ, cẩn thận trong quá trình thực hành

2 Tôn trọng các nguyên tắc, quy ước của quy trình kỹ thuật để đảm bảo an toàn trong quá trình thực hành

3 Phát huy năng lực cá nhân và phối hợp làm việc nhóm trong quá trình thực hiện các kỹ thuật thực hành

Phương pháp đánh giá

Kết quả môn học được đánh giá bằng:

+ Kết quả tự học (sản phẩm tự học theo nhóm (báo cáo power point), sản phẩm tự học cá nhân (sổ tự học) và chuyên cần)

+ Kết quả thuyết trình, thảo luận nhóm, bình luận và phản biện giữa các nhóm trong quá trình học tập

+ Kết quả kiểm tra tự luận và trắc nghiệm khách quan

- Đánh giá kết quả môn học:

định kỳ 2 Kiểm tra tự luận (xử lý tình huống)

Điểm thi kết

thúc học phần

Thi trắc nghiệm trên máy tính (theo quy định của trường)

Nội dung của môn học

* Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành / tích hợp

4 Chương 3: Trao đổi chất, oxy hóa sinh học, chu 4 2 2

trình Krebs

9,10 Chương 6: Acid nucleic và chuyển hóa Acid

13,14 Chương 8: Trao đổi nước và các chất vô cơ, thăng

1

Chương 1 ENZYM MỤC TIÊU

1 Thể hiện thái độ chuyên cần, tỷ mỉ, cẩn thận trong quá trình thực hành

2 Tôn trọng các nguyên tắc, quy ước của quy trình kỹ thuật để đảm bảo an toàn trong quá trình thực hành

3 Phát huy năng lực cá nhân và phối hợp làm việc nhóm trong quá trình thực hiện các kỹ thuật thực hành

NỘI DUNG

I LÝ THUYẾT

1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYM

1.1 KHÁI NIỆM VỀ ENZYM

Enzym là những chất xúc tác sinh học đặc biệt của cơ thể sống, có bản chất

là protein, có tác dụng xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa sinh xảy ra trong

Các enzym thường chỉ hoạt động ở vùng nhiệt độ và pH vừa phải

1.2 CÁCH GỌI TÊN ENZYM

Có 4 cách gọi tên enzym:

Tên cơ chất và thêm tiếp vĩ ngữ ase Ví dụ: có chất là ure tên enzym là urease, cơ chất là protein tên enzym là proteinase,

- Tên tác dụng và thêm tiếp vĩ ngữ ase, Ví dụ: tác dụng oxy hóa, enzym là oxidase, tác dụng trao đổi amin enzym là amino transferase, tác đụng khử nhóm CO2, enzym là decarboxylase,

Tên cơ chất, tác dụng và thêm tiếp vĩ ngữ ase Ví dụ: cơ chất là lactat và tác dụng là khử hydro thì tên enzym là lactat dehydrogenase, cơ chất là tyrosin và tác dụng là khử nhóm CO2 thì tên enzym là tyrosin decarboxylase,

- Tên thường gọi: cách gọi tên này không có tiếp vĩ ngữ ase Ví dụ: pepsin, trypsin, chymotrypsin,

1.3 PHÂN LOẠI ENZYM

Hiệp hội enzym quốc tế (Enzym Commission: EC.) đã phân loại enzym theo phản ứng mà chúng xúc tác, thành 6 loại (class), theo thứ tự từ 1 đến 6, mỗi loại lại được chia thành các dưới lớp (subclass), mỗi dưới lớp lại được chia thành các nhóm (sub-subclass), mỗi nhóm gồm một số enzym

Như vậy, mỗi enzym đều được ký hiệu bằng một mã số EC chứa 4 chữ số, cách nhau bởi các dấu chấm thập phân Chữ số thứ nhất chỉ loại enzym, chữ số thứ hai chỉ dướỉ lớp, chữ số thứ ba chỉ nhóm và chữ số thứ tư chỉ tên của bản thân từng enzym riêng biệt trong nhóm Ví dụ: enzym hexokinase có ký hiệu là EC 2.7.1.1 là enzym thuộc loại 2, dưới lớp là 7, thuộc nhóm 1 và có số thứ tự của enzym trong nhóm là 1 Sáu loại enzym được sắp xếp theo thứ tự:

1.3.1 Enzym oxy hóa khử (Oxidoreductase)

Là loại enzym xúc tác cho phản ứng oxy hóa và phản ứng khử, nghĩa là các phản ứng có sự trao đổi H hoặc điện tử theo phản ứng tổng quát sau:

AH2 + B —► A + BH2

3

Loại enzym oxy hóa khử gồm các dưới lớp:

- Các dehydrogenase: sử dụng các phân tử không phải oxy (ví dụ: NAD+) làm chất nhận điện tử Ví dụ: lactat dehydrogenase, malat dehydrogenase

- Các oxidase: sử dụng oxy như một chất nhận điện tử nhưng không tham gia vào thành phần cơ chất Ví dụ: cytochrom oxidase, xanthin oxidase

- Các reductase: đưa H và điện tử vào cơ chất Ví dụ: -cetoacyl-ACP reductase

- Catalase: xúc tác phản ứng: H2O2 + H2O2––––► O2 + 2H2O

- Các peroxidase: xúc tác phản ứng: H2O2 + AH2 –––► A + 2H2O

- Các oxygenase (hydroxylase): gắn một nguyên tử O vào cơ chất, ví dụ: Cytochrom P-450 xúc tác phản ứng:

RH + NADP + H+ + O2 –––► ROH + NADP+ + H20, phenylalanin hydroxylase,

1.3.2 Enzym vận chuyển nhóm (transferase)

Là loại enzym xúc tác cho phản ứng vận chuyển một nhóm hóa học (không phải hydro) giữa hai cơ chất theo phản ứng tổng quát sau:

AX + B –––► A + BX Loại enzym vận chuyển nhóm gồm các dưới lớp:

- Các aminotransferase: chuyển nhóm —NH2 từ acid amin vào acid cetonic

Ví dụ: aspartat transaminase, alanin transferase,

- Transcetolase và transaldolase: chuyển đơn vị 2C và 3C vào cơ chất Ví dụ: transcetolase, transaldolase,

- Các acyl- metyl - , glucosyl-transferase, phosphrylase: chuyển các nhóm tương ứng vào cơ chất Ví dụ: acyl CoA-cholesterol acyl transferase (ACAT), glycogen phosphorylase,

Các kinase: chuyển gốc -PO3- từ ATP vào cơ chất Ví dụ: hexokinase, nucleoside diphospho kinase, PEP carboxykinase,

- Các thiolase: chuyển nhóm CoA-SH vào cơ chất- Ví dụ: acyl-CoA acetytransferase (thiolase),

- Các polymerase: chuyển các nucleotid từ các nucleotid triphosphat (NTP) vào phân tử DNA hoặc RNA Ví dụ: các DNA polymerase, các RNA polymerase

1.3.3 Enzym thủy phân (hydrolase)

Là loại enzym xúc táe cho phản ứng cắt đứt liên kết của chất hóa học bằng cách thủy phân, nghĩa là phản ứng có sự tham gia của phân tử nước, theo phản ứng tổng quát sau:

AB + H2O –—► AH + BOH

4

Loại enzym thủy phân gồm các dưới lớp:

- Các esterase: thủy phân liên kết este Ví dụ: triacylglycerol lipase

- Các glycosidase: thủy phân liên kết glycosid

- Các protease: thủy phân liên kết peptid trong phân tử protein

- Các phosphatase: thủy phân liên kết este phosphat, tách gốc PO3- khỏi cơ chất

- Các phospholpase: thủy phân liên kết este phosphat trong phân tử phospholipid

- Các amidase: thủy phân liên kết N-osid Ví dụ: nucleosidase

- Các desaminase: thủy phân liên kết C-N, tách nhóm amin ra khỏi cơ chất

Ví dụ: adenosin desaminase, guanin desaminase,

- Các nuclease: thủy phân các liên kết este phosphat trong phân tử DNA hoặc RNA

1.3.4 Enzym phân cắt (lyase)

Enzym phân cắt còn gọi là enzym tách nhóm, là loại enzym xúc tác cho phản ứng chuyển đi một nhóm hóa học khỏi một cơ chất mà không có sự tham gia của phân tử nước Phản ứng tổng quái như sau:

AB ——► A + B

Loại enzym tách nhóm gồm các dưới lớp;

- Các decarboxylase: tách phân tử CO2 từ cơ chất Ví dụ: pyruvat decarboxylase, glutamat decarboxylase,

- Các aldolase: tách một phân tử aldehyd từ cơ chất Ví dụ: aldolase xúc tác phản ứng tách fructose 1,6-diphosphat thành GAP và DHAP

- Lyase: tách đôi một phân tử mà không có sự tham gia của phân tử H2O

- Các synthase: gắn hai phân tử mà không cần sự tham gia của ATP để cung cấp năng lượng Ví dụ: ATP synthase, citrat synthase, glycogen synthase, arid béo synthase, -levulenat synthase,

1.3.5 Enzym đồng phân (isomerase)

Là loại enzym xúc tác cho phản ứng biến đổi giữa các dạng đồng phân của chất hóa học Phản ứng tổng quát như sau:

5

ABC ––––► ACB Loại enzym đồng phân gồm các dưới lớp:

- Các racetnase: chuyển dạng đồng phân giữa dãy D và dãy 1

- Các epimerase: chuyển dạng đồng phân epi Ví dụ: ribose 5-phosphat epimerase

- Các isomerase: chuyển dạng giữa nhóm ceton và nhóm aldehyd Ví dụ: phosphopentose isomerase

- Các mutase: chuyển nhóm hóa học giữa các nguyên tử trong một phân tử

1.3.6 Enzym tổng hợp (ligase hoặc synthetase)

Là loại enzym xúc tác cho phản ứng gắn hai phân tử với nhau thành một phân tử lớn hơn, sử dụng ATP hoặc các nucieosiđ triphosphat khác để cung cấp năng lượng; phản ứng tổng quát như sau:

A + B ––––––––> AB Loại enzym tổng hợp gồm các dưới lớp:

Các synthetase: gắn hai phân tử với sự tham gia của ATP để cung cấp năng lượng

Các carboxylase: gắn CO2 vào phân tử cơ chất Ví dụ: pyruvat carboxylase,

Ligase: sử dụng cho việc gắn 2 đoạn nucleotid với nhau Ví dụ: DNA ligase

1.4 CẤU TRÚC PHÂN TỬ CỦA ENZYM

1.4.1 Thành phần cấu tạo của enzym

Các enzym là các protein có khối lượng phân tử từ 12.000 đến hàng triệu đơn vị Dalton (Da) Cũng như các protein, về thành phần cấu tạo, enzym cũng được chia làm hai loại: enzym thuần và enzym tạp,

Enzym thuần là các enzym mà phân tử chỉ do các gốc acid amin cấu tạo nên (còn gọi là enzym một thành phần),

Enzym tạp (còn gọi là enzym hai thành phần, haloenzym), là các enzym mà ngoài thành phần protein (được gọi là apoenzym), phân tử enzym còn có chất cộng tác (cofactor, coenzym) là các ion như Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+, hoặc là một phân tử chất hữu cơ hoặc phức hợp hữu cơ kim loại, cấu tạo nên

1.4.2 Trung tâm hoạt động của enzym

Trung tâm hoạt động hoặc vị trí hoạt động (active site) của enzym là một vùng đặc biệt của enzym có tác dụng gắn với cơ chất để xúc tác cho phản ứng làm biến đổi cơ chất thành sản phẩm Mỗi enzym có thể có một, hai hoặc vài trung tâm hoạt động Trung tâm hoạt động của enzym gồm những nhóm hóa học và

6

những liên kết tiêp xúc trực tiếp với cơ chất hoặc không tiêp xúc trực tiếp với cơ chất nhưng có chức năng trực tiếp trong quá trình xúc tác

Về thành phần cấu tạo, trung tâm hoại động thường bao gồm các acid amin

có các nhóm hóa học có hoạt tính cao như serin (có nhóm -OH), cystein (có nhóm -SH), glutamic (có nhóm -COO), lysin (có nhóm -NH3+), histidin (có nhóm imidazol+), tryptophan (có nhóm indol+), là những nhóm phân cực hoặc ion hóa,

có khả năng tạo liên kết hydro hoặc ion với cơ chất

Về quan hệ giữa trung tâm hoạt động và cơ chất, có hai giả thuyết được đưa ra:

Thuyết "ổ khóa và chìa khóa”: Fisher E (1890) đã đưa ra thuyết "ổ khóa và chìa khóa" ("lock and key”) về tác động của enzym, theo thuyết này, tương tác giữa enzym E và cơ chất S, nghĩa là sự gắn giữa enzym và cơ chất để tạo thành phức hợp enzym - cơ chất ES cũng giống như quan hệ giữa "ổ khóa" và "chìa khóa”, nghĩa là enzym nào thì chỉ xúc tác cho đúng cơ chất đó Thuyết này chỉ giải thích được tính đặc hiệu tuyệt đối của enzym nhưng không giải thích được tính đặc hiệu tương đối của enzym

- Thuyết "mô hình cảm ứng không gian”: để giải thích tính đặc hiệu tương đối của enzym, Koshland D (1958) đã đưa ra thuyết "mô hình cảm ứng không gian” ("induced fit model") Theo thuyết này, trung tâm hoạt động của enzym E

có tính mềm dẻo và linh hoạt, có thế biến đổi về cấu hình không gian trong quá trình tương tác với cơ chất S sao cho phù hợp với cấu hình không gian của cơ chất, để có thể tạo thành phức hợp enzym - cơ chất ES

7

Hình 1.1 Mô hình "ổ khóa" và "chìa khóa" (a) của Emil Fischer và mô hình

"cảm ứng không gian” của Daniel E Koshland (b)

1.4.3 Các dạng cấu trúc của phân tử enzym

1.4.3.1 Enzym đơn chuỗi và enzym đa chuỗi

Enzym có thể do một chuỗi, cũng có thể do nhiều chuỗi tạo nên

- Enzym đơn chuỗi (monomer) là enzym chỉ do một chuỗi polypepid cấư tạo nên, ví dụ: ribonuclease A, lysozym, lipase, pepsin, chymotrvpsin5

- Enzym đa chuỗi (oligomer hoặc polymer) là enzym do hai hoặc nhiều chuỗi polypeptid cấu tạo nên, ví dụ:

2 chuỗi: aspartat transaminase (AST); alkalin phosphatase (ALP); creatin kinase (CK); hexokỉnase (HK);

4 chuỗi: lactat dehydrogenase (LDH);

5 chuỗi: RNA polymerase;

12 chuỗi: ATP synthetase;

40 chuỗi: glutamat dehydrogenase (GLDH)

1.4.3.2 Enzym dị lập thể (allosteric enzym)

Enzym dị lập thể là loại enzym ngoài trung tâm hoạt động còn một hoặc vài vị trí dị lập thể; trung tâm hoạt động tiếp nhận cơ chất để xúc tác cho phản ứng enzym trong khi vị trí dị lập thể tiếp nhận yếu tố dị lập thể để điều chỉnh hoạt động xúc tác của enzym Về cấu tạo phân tử, enzym dị lập thể có thể là loại enzym

8

đơn chuỗi hoặc loại enzym đa chuỗi Phân tử enzym dị lập thể có thể có loại vị trí

dị lập thể dương, loại vị trí dị lập thể âm hoặc có cả hai

1.4.3.3 Các dạng phân tử của enzym (isoenzym hoặc isozym)

Trong cùng một loài, cùng một cơ thể, có những enzym tuy cùng xúc tác một loại phản ứng hóa học nhưng lại tồn tại dưới những dạng phân tử khác nhau,

có những tính chất vật lý và hóa học khác nhau Các dạng phân tử khác nhau của một loại enzym được gọi là isoenzym hoặc isozym

1.4.3.4 Các tiền chất của enzym

Một số enzym sau khi được tổng hợp còn ở dạng chưa có hoạt tính (dạng không hoạt động) được gọi là các tiền enzym (proenzym hoặc zymogen) Các tiền chất này khi được bài tiết vào môi trường khắc nghiệt của cơ thể sẽ chịu tác dụng thủy phân của môi trường, bị thủy phân cắt đi một đoạn polypeptiđ vốn che lấp trung tâm hoạt động để bảo vệ trung tâm hoạt động, làm cho enzym được hoạt hóa, trở nên đạng enzym chính thức có hoạt tính

đa enzym có tác dụng tăng cường sự cộng tác của các enzym khác nhau trên một quá trình hoặc chuỗi chuyển hóa gồm nhiều phản ứng, làm tăng hiệu lực và hiệu quả xúc tác

l.5 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA COENZYM

Các coenzym có chức năng là tham gia cùng enzym trong quá trình xúc tác Coenzym thường có ái lực với enzym cũng tương tự như ái lực của enzym với cơ chất; vì vậy, coenzym có thể được coi như một cơ chất thứ hai Trong các trường hợp khác, các coenzym được gắn đồng hóa trị với enzym và có chức năng như hoặc gần như vị trí hoạt động trong quá trình xúc tác

Một số coenzym được tổng hợp từ các vitamin nhóm B Vitamin B6, pyridoxin cần biến đổi chút ít đã có thể chuyển thành pyridoxal phosphat là dạng Coenzym hoạt động Trong khi đó, niacin cần một sự biến đổi cơ bản bởi tế bào mới có khả năng tác động như một Coenzym

1.5.1 Các coenzym oxy hóa khử

1.5.1.1 Các coenzym Niacin (acid nicotinic: vitamin B3): NAD + và NADP +

Nacitin là acid pyridin 3-carboxylic, có thể được biến đổi thành 2 coenzym

9

chủ yếu tham gia vào loại enzym oxy hóa khử Hai coenzym này là nicotinamid adenin dinuclotid (NAD+) và nicotinamid adenin dinucleotid pbosphat (NADP+) Cấu trúc của coenzym NADP+ khác với Coenzym NAD+ ở chỗ có thêm một gốc phosphat ở vị trí 2’ của ribose trong phân tử adenosin monophosphat

Cả hai coenzym này đều có chức năng là vận chuyển 2 điện tử và một H+giữa chất cho và chất nhận H trong phản ứng oxy hóa khử xúc tác bởi enzym dehydrogenase Tuy nhiên, có enzym dehydrogenase cần coenzym NAD+, có enzym dehydrogenase cần Coenzym NADP+ trong quá trình xúc tác

Hình 1.2 Cấu tạo phân tử và cơ chế hoạt động của coenzym NAD+ và NADP+Ghi chú: trong cấu tạo của NAD+ thì R = -OH

trong cấu tạo của NADP+ thì R = -O-PO3H2

1.5.1.2 Các coenzym Flavin (vitamin B 2 ): FMN và FAD

Có 2 dạng coenzym của riboflavin là flavin mononucleotid (FMN) và flavin adenin dinucleotid Riboflavin chứa một dị vòng, isoalloxazin (flavin), nôi qua

10

nguyên tử N-10 đến một alcol là ribitol FMN có một gốc phosphat ở vị trí 5’ của ribitol trong phân tử riboflavin FAD có cấu trúc tương tự như NAD+, nhưng có adenosin liên kết qua pyrophosphat gắn với dị vòng riboflavin

Cả FMN và FAD đều có chức năng là tham gia vào phản ứng oxy hóa khử bằng cách trao đổi 2 điện tử và 2H+ ở vòng isoallosazin

FMN (FAD) FMNH (FADH) FMNH 2 (FADH 2 ) Hình 1.3 Cấu tạo phân tử và cơ chế hoạt động của coenzym FMN và FAD

1.5.1.3 Các porphyrin Fe 2+ (còn gọi là coenzym hem)

Coenzym hem là coenzym của hệ thống cytochrom, của enzyrn catalase, peroxidase, monooxygenase và dioxygenase

Vai trò của các coenzym hem là vận chuyển điện tử nhờ khả năng biến đổi thuận nghịch giữa Fe2+ và Fe3+:

Fe2+ - e <––––––> Fe3+

Các phản ứng được xúc tác bởi các loại coenzym hem:

Hai điện tử được vận chuyển từ cytochrom b sang cytochroxn c trong chuỗi

hô hấp tế bào như sau:

2 Cyt b Fe2+ + 2 Cyt c Fe3+ ◄––––––► 2 Cyt b Fe3+ + 2 Cyt c Fe2+

Phản ứng phân hủy H2O2 được xúc tác bởi catalase (có coenzym Hem):

11

Catalase 2H2O2 –––––––► 2H2O + O2 Phản ứng phân hủy H2O2 được xúc tác bởi peroxidase (có coenzym Hem)

và đòi hỏi kèm theo một cơ chất dạng khử như sau:

Peroxidase 2H2O2 + AH2 –––––––––► 2H2O + A

Phản ứng oxygen hóa một cơ chất (thường là thuốc hoặc các chất xenobiotic) được xúc tác bởi các enzym monooxygenase (thuộc hệ thống cytochrom P-450) có coenzym là cytochrom P-450 là một loại coenzym hem và đòi hỏi một coenzym dạng khử là NADPH + H+ như sau:

Monooxygenase (Cytochrom P-450)

RH + NADPH + H+ + O2 –––––––––––––––––► ROH + NADP+ + H2O CoA có vai trò trong chuyển hóa các acid béo, thể cetonic, acetat và các acid amin Ví dụ: coenzym A kết hợp với acetat để tạo nên "acetat hoạt động" là acetyl CoA, chất này có thể kết hợp với acid oxaloacetat để tạo thành acid Phản ứng này nói chung có tác dụng biến một chất độc, ít tan trong nước thành một chất không độc hoặc ít độc hơn và tan trong nước nhiều hơn để có thể đào thải khỏi cơ thể

Các enzym dioxygenase là loại enzym có coenzym hem, có tác dụng xúc tác phản ứng peroxy hóa một cơ chất Phản ứng được thể hiện như sau:

1.5.2 Các coenzym vận chuyển nhóm

1.5.2.1 Thiamin pyrophosphat (TPP) vận chuyển nhỏm CO 2

Trong thành phần của TPP có thiamin là vitamin B1 TPP là coenzym của các enzyni có vai trò tách nhóm CO2 của các acid a-cetonic như acid pyruvic hoặc acid a-cetoglutaric Sự thiếu hụt thiamin ảnh hưởng chủ yếu đến hệ thần kinh ngoại biên, đường tiêu hóa và hệ thống tim mạch Thiamin có giá trị trong điều trị các bệnh như Beriberi, viêm thần kính do rượu, viêm thần kinh do thai nghén,

1.5.2.2 Coenzym A vận chuyển nhóm acyl

12

Coenzym A (viết tắt là CoA-SH) gồm acid pantotenic (vitamin B5) nối với một thioethanolamin tạo thành pantethein và nối với một gốc phosphat và với một nucleotid là adenosin monophosphat qua liên kết pyrophosphate Coenzym citric,

mở đầu cho chu trình acid citric, có thể tham gia vào quá trình sinh tổng hợp acid béo, sinh tổng hợp cholesterol và các hormon steroid,

1.5.2.6 Pyridoxalphosphat

Pyridoxal phosphat là dẫn xuất của pyridoxin (vitamin B6) Pyridoxal phosphat là coenzym của enzym trao đổi amin, có vai trò vận chuyển nhóm amin của acid -amin 1 cho một acid -cetonic 2 để biến thành acid -cetonic 1 còn acid -cetonic 2 nhận nhóm amin để biến thành acid -amin 2

Ngoài vai trò tham gia vào thành phần của các enzym trao đổi amin, pyridoxalphosphat còn có vai trò là coenzym của các enzym khử carboxyl của một soos acid amin như tyrosin, arginin, acid glutamic và một số acid amin khác Sản phẩm của sự khử carboxyl của aciđ amin là các amin có hoại tính sinh học

Ví dụ: sự khử carboxyl của acid glutamic sẽ tạo thành -amino butyric acid (GABA) là một chất ức chế hoại động của thần kinh Sự khử carboxyl của histidin

sẽ tạo thành histamin là mộí hormon của mô, làm tăng tính thấm thành mạch, gây hiện tượng dị ứng Sự hydroxy hóa cùng với sự khử carboxyl của phenylalanin và tyrosin sẽ tạo thành norepinephrin và epinephrm là nhũng hormon quan trọng,

l.6 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC CỦA COENZYM

l.6.1 Sự biến thiên năng Lượng tự do G < 0)

Năng lượng tự do của một hệ thống phản ứng là năng lượng có thể tạo ra công có ích Năng lượng tự đo được ký hiệu là G Một phản ứng hóa học chỉ có thể xảy ra theo chiều năng lượng tự do giảm, biến chất có năng lượng tự do cao thành chất có mức năng lượng thấp hơn Điều này có nghĩa là điều kiện cần của một phản ứng hóa học là biến thiên năng lượng tự do phải âm (G < 0);

A + B = C + D

Gl > G2 ––—► G = G2 - G1 < 0

13

Tuy nhiên, do vật chất có sức ỳ về mặt hóa học nên một phản ứng dù có

G < 0, vẫn chưa thể tự xảy ra được,

Đối với cùng một lượng cơ chất, tốc độ phản ứng enzym tăng khi tăng nồng

độ enzym và ngược lại

1.6.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng thường làm tăng tốc độ của một phản ứng hóa học Tuy nhiên, sau khi đạt được tốc độ tối đa, tốc độ phản ứng giảm dần bởi vì bản chất của enzym là protein nên khi nhiệt độ tăng cao sẽ dẫn đến biến tính protein, làm mất hoạt tính xúc tác của chúng Hầu hết các enzym có một ranh giới nhiệt độ tối ưu giống như điều kiện nhiệt độ sinh lý của cơ thể

1.6.3 Sức ỳ về mặt hóa học của vật chất

Vật chất thường có sức ỳ về mặt hóa học, do các yếu tố sau gây nên:

- Yếu tố về entropy (sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử vật chất)

- Lớp áo nước cản trở và có thể làm mất hoạt tính của cơ chất

- Hình thể không gian cồng kềnh của cơ chất

- Sự sắp xếp chưa định hướng của các nhóm chức năng trên phân tử enzym

Vì vậy, một số phản ứng hóa học mặc dù có điều kiện cần là khả năng xảy

ra theo hướng năng lượng thấp hơn (G < 0), nhưng phản ứng vẫn không xảy ra được Muốn phản ứng xảy ra phải có thêm điều kiện đủ, nghĩa là phải cung cấp cho hệ thống phản ứng một năng lượng để thắng được sức ỳ về hóa học của vật chất Năng lượng cần cung cấp ấy được gọi là năng lượng hoạt hóa

1.6.4 Năng lượng hoạt hóa (activation energy: E a )

Năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết để nâng tất cả các phân tử của

1 mol cơ chất ở một nhiệt độ nhất định lên trạng thái chuyển tiếp (transition State)

ở đỉnh của hàng rào năng lượng, để phản ứng enzym có thể xảy ra Ở trạng thái chuyển tiếp, mỗi phân tử cơ chất có thể sẵn sàng tham gia vào sự tạo thành sản phẩm phản ứng

1.6.5 Cơ chế hoạt động của enzym

Cơ chế tác dụng của enzym là enzym làm giảm năng lượng hoạt hóa của

14

ứng vào trạng thái chuyển tiếp

Hình 1.4 Tiến trình phản ứng enzym và sự biến đổi năng lượng tự do

G1: Năng lượng hoạt hoá của phản ứng không được xúc tác

G2: Năng lượng hoạt hoá của phản ứng có enzym xúc tác

Vậy enzym lâm giảm năng lượng hoại hóa của phản ứng bằng cách nào? Thật sự, enzym làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng cách kết hợp với cơ chất tạo thành phức hợp enzym-cơ chất (E-S) theo phản ứng qua 2 bước:

E + S ◄—––►ES ––––► E + P

(a) (b)

Ở đây, E là enzym, S là cơ chất (substrate), ES là phức hợp enzym-cơ chất

và P(product) là sản phẩm của phản ứng Như vậy, enzym có tác dụng biến một hóa học đơn thuần thành một phản ứng hóa học qua 2 bước gồm một phản ứng liên phân tử (a) và một phản ứng nội phân tử (b) nhờ tạo thành phức hợp enzym-

cơ chất, cả hai phản ứng này đều đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp hơn rất nhiều

so với phản ứng không có sự xúc tác của enzym

Sự tạo thành phức hợp ES đặc hiệu trong hoạt động xúc tác của enzym có những đặc điểm khác với hầu hết các chất xúc tác không phải là enzym Phức hợp trung gian tạo thành là nhờ những liên kết yếu (hydro, ion, lực Van der Wails, kị nước, ) Những phản ứng tương tác xảy ra trong phức hợp ES đều kèm theo sự giải phóng một phần năng lượng tự do, đây là nguồn năng lượng chính để đưa cợ chất vào trạng thái chuyển tiếp tạm thời và do đó làm hạ thấp được năng lượng hoạt hóa của phản ứng enzym

Sự biến đổi các mức năng lượng trong phản ứng xúc tác của enzym cho thấy rằng: trước hết cơ chất phải được hoạt hóa chuyển vào trạng thái chuyển tiếp tạm thời, phản ứng tương tác với cơ chất, tạo nên phức hợp ES Sau đó phức hợp

ES lại được hoạt hóa, đưa vào trạng thái chuyển tiếp tạm thời để biến, thành phức hợp EP Ở bước tiếp theo, phức hợp EP chuyển vào trạng thái chuyển tiếp tạm thời rồi tách ra thành sản phẩm P và giải phóng enzym Quá trình này được mô tả trong hình 1.4

Về bản chất hóa học của xúc tác enzym, có một số điểm chính đáng chú ý:

- Các nhóm xúc tác trong TTHĐ trước hết là các nhóm ái nhân, tức là nhóm

có các cặp điện tử tự do, có khả năng tạo liên kết với các nhóm ái điện tử của cơ chất, ví dụ: OH của serin, SH của cystein, N trong vòng imidazol của histidin

Trong một số trường hợp thì ngược lại, các nhóm xúc tác của enzym lại có thể nhân điện tử, mà chất cho điện tử là các nhóm ái nhân của cơ chất Những nhóm xúc tác ái điện tử này có thể là ion kim loại và nhóm NH3

+ Trong TTHĐ của một số enzym

- Nhiều enzym làm việc theo nguyên tắc xúc tác acid-base, nghĩa là hoạt tính của một trong các chất phản ứng tăng lên khi nhận proton hay khi bị tách mất proton Các nhóm có tính acid hay tính base trong TTHĐ có hoạt tính xúc tác này,

ví dụ nhóm carboxyl, amin, phenol, thiol và đặc biệt là vòng imidazoL Các nhóm này hoạt động đồng thời như chất cho hay chất nhận proton

+ Trong điều kiện pH sinh lý

- Nhiều phản ứng enzym diễn ra nhờ các cofacior Khi gắn với enzym, cơ chất tiếp xúc trực tiếp với cofactor, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng xảy ra, Đồng thời các cofactor cũng thường xuyên cung cấp năng lượng cho các phản ứng enzym (đối với cofactor có mạch phosphate cao năng hay các nucleotid)

- Rất nhiều enzym làm tăng tốc độ phản ứng nhờ tạo sản phẩm trung gian rất hoạt động với cơ chất Sau đó phản ứng phân thành hai hay nhiều phần nhỏ,

và như vậy các năng lượng hoạt hóa cũng chia thành những phần nhỏ hơn

1.7 TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYM

1.7.1 Khái niệm

Do cấu trúc lý hóa đặc biệt của phân tử enzym và đặc biệt là của trung tâm

1.7.2 Các hình thức đặc hiệu

1.7.2.1 Đặc hiệu kiểu phản ứng

Phần nhiều mỗi enzym đều có tính đặc hiệu với một loại phản ứng nhất định Những chất có khả năng xảy ra nhiều loại phản ứng hóa học thì mỗi loại phản ứng ấy phải do một enzym đặc hiệu xúc tác Ví dụ, amino acid có khả năng xảy ra phản ứng khử carboxyl, phản ứng khử amin bằng cách oxy hóa và phản ứng vận chuyên nhóm amin, vì vậy mỗi phản ứng đó cần có một enzym đặc hiệu tương ứng xúc tác theo thứ tự là decarboxylase, aminoacid oxydase và aminotransferase

1.7.2.2 Đặc hiệu cơ chất

- Đặc hiệu tuyệt đối

Một số enzym hầu như chỉ xúc tác cho phản ứng chuyển hóa một cơ chất xác định và chỉ xức tác cho phản ứng ấy mà thôi

Ví dụ: Urease, arginase, glucose oxydase v.v Đối với các enzym này, ngoài các cơ chất đặc hiệu của chúng là ure, arginin,  - D - Glucose (theo thứ tự tương ứng) chúng cũng có thể phân giải một vài chất khác nhưng với tốc đô thấp hơn nhiều Chẳng hạn như trường hợp glucose oxydase: enzym này có trong các loại nấm mốc, có khả năng oxy hóa đặc hiệu -D-glucose thành gluconic acid

Glucose oxydase

-D-glucose –––––––––––––► gluconic acid Enzym này có khả năng phân giải 10 cơ chất khác, với khả năng nhỏ hơn

Ví dụ: nếu coi tốc độ oxy hóa tương đối acid -D-glucose là 100% thì

.D.glucose chỉ bằng 0,64 % (maltose 0,19%, D-galactose 0,14%)

Hình như trong trường hợp đặc hiệu tuyệt đối, cấu trúc trung tâm hoạt động của enzym tương ứng rất chặt chẽ với cấu trúc của cơ chất đến mức chỉ một sai khác nhỏ về cấu trúc của cơ chất cũng đủ làm cho enzym không xúc tác được

Những enzym có tính đặc hiệu tuyệt đối thường được dùng để định lượng chính xác cơ chất của nó

- Đặc hiệu nhóm tuyệt đối: Các enzym này chỉ tác dụng lên những chất có cùng một kiểu cấu trúc phân tử, một kiểu liên kết và có những yêu cầu xác định đối với nhóm nguyên tử ở phần liên kết chịu tác dụng Ví dụ: maltase thuộc nhóm

cả các mối liên kết este Aminopeptidase có thể xúc tác thủy phân nhiều peptid

- Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể): Hầu như tất cả các enzym đều có tính đặc hiệu không gian rất chặt chẽ, nghĩa là enzym chỉ tác dụng với một trong hai dạng đồng phân không gian của cơ chất

Enzym chỉ tác dụng với một trong hai dạng đồng phân quang học của các chât Ví dụ phản ứng khử nước của malic acid để tạo thành fumaric acid dưới tác dụng của fumarat hydratase chỉ xảy ra đối với L-malic acid mà không tác đụng lên D - malic acid

Enzym cũng thể hiện tính đặc hiệu lên một dạng đồng phân hình học cis hoặc trans Ví dụ: enzym fumarat hydratase chỉ tác dụng lên dạng trans của ftimaric acid mà không tác dụng lên dạng cis để tạo thành L - malic acid

Trong tự nhiên cũng có các enzym xúc tác cho phản ứng chuyển hóa tương

hổ giữa các cặp đồng phân không gian tương ứng Ví dụ, lactat racemase của vi khuẩn xúc tác cho phản ứng chuyên hóa lẫn nhau giữa D và L- lactic acid, aldo -

1 - epimerase xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa  - D - glucose thành  - D - Glucose, maleinat cis - trans isomerase của vi khuẩn xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa giữa maleic acid (dạng cis) và fumaric acid (dạng trans)v.v Các enzym này có vai trò quan trọng khi sản xuất các chất dinh dưỡng bằng phương pháp hóa học, vì chúng có thể chuyển các chất từ dạng cơ thể không thể sử dụng được thành dạng có thể hấp thụ

Enzym còn có khả năng phân biệt được 2 gốc đối xứng trong phân tử giống nhau hoàn toàn về mặt hóa học Ví dụ, hai nhóm - CH2OH trong phân tử glycerin, glycerophosphatkinase xúc tác cho phản ứng chuyển vị gốc phosphat từ ATP đến C3 của glycerin (chứ không phải C1)

1.8 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ENZYM

1.8.1 Nguyên tắc chung khi nghiên cứu enzym

Xuất phát từ enzym là những chất xúc tác sinh học có bản chất protein và rất không ổn định Trong những điều kiện bất lợi, chúng rất không bền, có thể dễ dàng bị biến tính (denaturation) và bị mất hoạt độ Do đó, khi làm việc với enzym, phải luôn luôn chú ý tránh những điều kiện dễ làm mất hoạt độ của nó

18

1.8.2 Hoạt độ enzym

1.8.2.1 Phương pháp xác định hoạt độ enzym

Để xác định hoạt độ của enzym ở các dịch chiết hoặc ở chế phẩm người ta thường dùng các phương pháp vật lý hoặc hóa học Các phương pháp so màu, đo khí, đo độ phân cực, đo độ nhớt, chuẩn độ được dùng phổ biến trong nghiên cứu định lượng các phản ứng enzym

Có thể chia ra ba nhóm phương pháp sau:

1 Đo lượng cơ chất bị mất đi hay lượng sản phẩm được tạo thành trong một thời gian nhất định ứng với một nồng độ enzym xác định

2 Đo thời gian cần thiết để thu được một lượng biến thiên nhất định của cơ chất hay sản phẩm với một nồng độ enzym nhất định

3 Chọn nồng độ enzym như thế nào để trong một thời gian nhất định thu được sự biến thiên nhất định về cơ chất hay sản phẩm

1.8.2.2 Đơn vị hoạt độ enzym

Hội nghị quốc tế về hóa sinh enzym đã đưa ra khái niệm đơn vị enzym quốc

tế (hoặc đơn vị enzym tiêu chuẩn) vào năm 1961

Đơn vị hoạt độ enzym (U) là lượng enzym có khả năng xúc tác làm chuyển hóa 1 micromole (1 moI) cơ chất sau một phút ở điều kiện tiêu chuẩn

1U = 1 mol cơ chất (10-6 mol)/ phút

Từ năm 1972 người ta lại đưa thêm khái niệm Katal (Kat)

- Katat (Kat) là lượng enzym có khả năng xúc tác làm chuyển hóa 1 mol cơ chất sau một giây ở điều kiện tiêu chuẩn : 1kat = 6.107U và IU =1/60 kat

Đối với chế phẩm enzym, ngoài việc xác định mức độ hoạt động còn cần phải đánh giá độ sạch của nó Đại lượng đặc trưng cho độ sạch của chế phẩm enzym là hoạt độ riêng

- Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzym là số đơn vị enzym/1mg protein (U/mg) cũng có thể lg chế phẩm hoặc 1ml dung dịch enzym Thông thường hàm lượng protein được xác định bằng phương pháp Lowry Khi đã biết khối lượng phân tử của enzym thì có thể tính hoạt độ phân tử

- Hoại độ phân tử là số phân tử cơ chất được chuyển hóa bởi một phân tử enzym trong một đơn vị thời gian

Hoạt độ phân tử lớn (còn gọi là con số chuyển hóa hoặc con số vòng: turnover number) có nghĩa là phản ứng được xúc tác xảy ra rất nhanh Như vậy, hoạt độ phân tử chính là khả năng xúc tác: hoạt độ phân tử càng cao thi khả năng xúc tác càng lớn Ví dụ người ta đã xác định được hoạt độ phân tử cao của một số enzym tinh khiết như catalase (5,6 x 106) acetyl-cholinesterase (3,0 x 106), (-

19

amylase (1,2 x 106)

2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG ENZYM

Vì các enzym có trong huyết thanh với những lượng rất nhỏ nên trong thực

tế lâm sàng người ta thường đo hoạt độ enzym chứ không đo nồng độ enzym Các yếu tố sau có thể ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng enzym

- Nồng độ cơ chất [S] tăng, tốc độ phản ứng tăng (nếu các yếu tố khác: nhiệt

độ, pH, nồng độ enzym không đổi); nhưng khi nồng độ cơ chất tăng đến mức nhất định thì tốc độ phản ứng đạt đến mức cực đại không tăng nữa

- Nồng độ enzym [E] cũng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng enzym Đối với cùng môt lượng cơ chất, tốc độ phản ứng enzym tăng khi tăng nồng độ enzym và ngược lại Tuy nhiên, giá trị KM không bị phụ thuộc vào nồng độ enzym

- Nhiệt độ tăng thường làm tăng tốc độ của một phản ứng hóa học do làm tăng sự chuyển động của các phân tử, làm tăng số va chạm hiệu quả của các phân

tử enzym và cơ chất Đồng thời cũng cung cấp năng lượng cho phản ứng Tuy nhiên, sau khi đạt được tốc độ tối đa, tốc độ phản ứng giảm dần bởi vì enzym khi nhiệt độ tăng cao sẽ dẫn đến biến tính, làm mất hoạt tính xúc tác Hầu hết các enzym có một ranh giới nhiệt độ tối ưu giống như điều kiện nhiệt độ sinh lý của

cơ thể

- pH môi trường: mỗi enzym chỉ hoạt động trong một ranh giới pH đặc hiệu

và hoạt động tối ưu ở pH đặc hiệu Hầu hết các phản ứng enzym sinh lý xảy ra khoảng pH từ 7 đến 8, nhưng một số enzym hoạt động trong một giới hạn pH rộng hơn một số enzym khác

- Các chất hoạt hóa (activator) là các chất làm tăng tốc độ của phản ứng enzym hoặc là làm cho enzym ở trạng thái không hoạt động trở thành trạng thái hoạt động Các chất hoạt hóa enzyme thường là các phân tử nhỏ hoặc các ion, các kim loại (Ca2+ Fe2+, Mg2+ Mn2+ Zn2+ và K+) hoặc á kim (Br- và Cl-)

- Chất ức chế là những chất khi kết hợp với enzym có tác dụng ức chế hoạt động của enzym, nghĩa là làm giảm hoặc làm mất hoạt tính của enzym nhất định

- Các yếu tố khác:

+ Ánh sáng: Có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzym, các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau, thường ánh sáng trắng có tác động mạnh nhất, ánh sáng đỏ có tác động yếu nhất

+ Ánh sáng vùng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi, enzym ở trạng thái dung dịch bền hơn khi được kết tinh ở dạng tinh thể, nồng độ enzym trong dung dịch càng thấp thì càng kém bền, tác động của tia tử ngoại sẽ tăng lên khi nhiệt độ cao Ví dụ dưới tác động của tia tử ngoại ở nhiệt độ cao enzym amylase

20

nhanh chóng mất hoạt tính

+ Sự chiếu xạ: Xạ chiếu với cường độ càng cao thì tác động phá huỷ càng mạnh Tác động sẽ mạnh hơn đối với dịch enzym có nồng độ thấp Có thể do tạo thành những gốc tự do, từ đó tấn công vào phản ứng enzym

+ Sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loai enzym, có enzym

bị mất hoạt tính, có enzym lại không chịu ảnh hưởng

Nhận xét chung: Độ bền phụ thuộc vào trang thái tồn tại của enzym, càng tinh khiết thì enzym càng kém bền, dịch càng loãng thì độ bền càng kém, tác động của một số ion kim loại trong dịch với nồng độ khoảng 10-3 như làm tăng tính bền

3 ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYM TRONG TẾ BÀO

3.1 Sự phân bố enzym trong tế bào

Như đã trình bày ở phần tmớc, enzym có trong tất cả các cơ thể động vật thực vật và vi sinh vật Tuy vậy, sự phân bố enzym không đồng đều giữa các loài, các tế bào mô và cơ quan khác nhau Người ta thấy có những enzym tồn tại hầu hết ở mọi mô mọi tế bào: Như các enzym xúc tác cho quá trình đường phân, sinh tổng hợp protein, acid nucleic Một số enzym khác chỉ có trong một số cơ quan riêng biệt, ví dụ như pepsin chỉ có trong dạ dày Đó là enzym đặc biệt, đặc trưng cho một mô Mặt khác, cùng một enzym có trong các mô khác nhau hoặc thậm chí ở các bộ phận khác nhau của cùng một loại tế bào cũng có thể khác nhau về lượng và có khi cả về chất,

Hàm lượng enzym trong một mô hoặc một cơ quan nhất định còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: Giai đoạn sinh trưởng và phát triển, trạng thái sinh lý của tế bào, các yếu tố bên ngoài

3.2 Điều hòa hoạt động của enzym trong tế bào

Như chúng ta đã biết, các bộ phận của tế bào hoạt động rất nhịp nhàng, bảo đảm hoạt động sống bình thường của tế bào Trong tế bào có hàng nghìn phản ứng khác nhau tạo nên toàn bộ quá trình chuyển hóa của một chất do nhiều enzym xúc tác

Thực tế mỗi một quá trình xảy ra theo đúng nhu cầu của tế bào không quá thừa ngay cả trong điều kiện dinh dưỡng đầy đủ Những hiện tượng đó có thể được giải thích bằng hai cơ chế: điều hòa hoạt tính của chính phân tử enzym trong chuỗi phản ứng (bản thân enzym đó hoạt động bình thường hay giảm hoạt động

do bị ức chế) và điều hòa sinh tổng hợp các enzym (số lượng các enzym được sản xuất ra ít hay nhiều) Những quá trình này có liên quan mật thiết với nhau và điều chỉnh lẫn nhau

3.2.1 Cơ chế điều hòa hoạt độ enzym

21

Trong tế bào có những tác nhân diều hòa hoạt độ của enzym và tạo ra khả năng biến đổi thích ứng của các quá trình chuyển các enzym trong một chuỗi phản ứng không có sự đồng đều về trị số hoạt độ Những tác nhân hoặc yếu tố ảnh hưởng của môi trường nội bào có thể chia thành ba loại chính Loại thứ nhất là cấc yếu tố không đặc hiệu của môi trường phản ứng như pH, thế năng oxy hóa khử, lực ion, nhiệt độ Loại thứ hai là các hợp chất có tác dụng đặc hiệu với trung tâm hoạt động do sự phù hợp về cấu trúc không gian Đó là các chất tham gia phản ứng enzym như cơ chất, coenzym, các chất vận chuyển trung gian hoặc là các chất hoạt hóa hay chất ức chế enzym Loại thứ ba là các hợp chất có tác dụng đặc hiệu nhưng không tham gia về mặt hóa học vào phản ứng do enzym đó xúc tác và thường không giống về mặt không gian với các chất tham gia phản ứng Đó là các chất có tác dụng dị lập thể

Điều hòa theo ca chế dị lập thể được thực hiện khi sản phẩm chuyển hóa cuối cùng của một dãy phản ứng hóa học xúc tác bởi nhiều enzym có thể tác dụng hoạt hóa hay ức chế lên enzym xúc tác phản ứng đầu tiên là một enzym dị lập thể

Người ta thường nói đến hiện tượng ức chế ngược (feed back inhibition)

Đó chính là một loại cơ chế điều hòa dị lập thể mà thông thường sản phẩm cuối cùng của quá trình phản ứng là chất điều hòa dị lập thể âm Do đó hiện tượng ức chế ngược được gọi là ức chế dị lập thể Khi enzym cần có tác dụng hoạt hóa của một chất điều hòa dương để chuyển thành dạng enzym hoạt động thì hiện tượng

đó được gọi là sự hoạt hóa dị lập thể Ức chế dị lập thể là nguyên tắc rất phổ biến đối với các quá trình chuyển hóa và có các đặc điểm sau đây:

- Cơ chế ức chế ngược xảy ra ở các chuỗi phản ứng dẫn đến sự tổng hợp một chất nào đó (chất này được dùng để tổng hợp các đại phân tử: ví dụ các amino acid isoleucin và histidin được dùng để tổng hợp protein, nucleotid được dùng để tổng hợp acid nucleic)

Cơ chế ức chế ngược có thể được biểu thị theo sơ đồ sau:

22

Như vậy, mỗi khi sản phẩm cuối cùng Z được tổng hợp tăng lên vượt quá nhu cầu của tế bào thì nó ức chế enzym đầu tiên E1 khiến cho phản ứng đầu tiên

A —> B giảm đi và do đó, mặc dù các enzym sau là E2, E3 không bị ức chế (vẫn

có khả năng hoạt động bình thường), nhưng vì chúng không có các cơ chất B, C

để chuyển hóa, nên kết quả là toàn chuỗi phản ứng bị giảm sút, sự tổng hợp sản phẩm cuối cùng Z giảm đi Khi tế bào thiếu chất Z, enzym El không bị ức chế nên phản ứng đầu tiên lại xảy ra và cả chuỗi phản ứng cũng vậy: kết quả là sự tổng hợp các chất Z tăng lên đáp ứng nhu cầu của tế bào

Như vậy, việc tổng hợp nên sản phẩm cuối cùng được điều hòa một cách hoàn toàn tự động dựa trên sự ức chế hoặc giải ức chế đối với enzym có sẵn trong

tế bào Đó là cơ chế điều hòa nhanh vì nó tác động trực tiếp trên hoạt độ của enzym Cơ chế điều hòa ức chế ngược rất có lợi đối với tế bào vì nó làm ngừng sản xuất thừa các sản phẩm cuối cùng, do đó tiết kiệm được năng lượng và các nguyên liệu dùng để tổng hợp nên sản phẩm đó

Trong việc điều hòa hoạt động enzym theo cơ chế thay đổi cân bằng giữa hai dạng enzym hoạt động và không hoạt động, trước hết phải kể đến quá trình hoạt hóa zymogen

Phần lớn các enzym được tổng hợp trong cơ thể thành những phân tử enzym

có hoạt tính, nhưng có những enzym như các protease của tụy tạng, dạ dày cũng như các protease xúc tác cho quá trình đông máu thường được tổng họp nên qua một dạng trung gian chưa có hoạt tính xúc tác gọi là zymogen hoặc proenzym Đó

là những tiền chất để tạo thành enzym, chứ không phải là enzym thực sự Những chất này không có hoạt tính, phải trải qua một quá trình biến đổi, sắp xếp lại cấu trúc phân tử mới trở thành enzym hoạt động được Quá trình chuyển hóa pro-enzym thành enzym gọi là quá trình hoại hóa, được thực hiện nhờ sự tự xúc tác hoặc do các enzym khác xúc tác Quá trình hoạt hóa zymigen có một số đặc điểm chung như sau:

- Là quá trình thủy phân giới hạn protein (limited proteolysis), cắt đứt một

số liên kết peptid ở gần đầu N của phân tử zymogen Đoạn peptid được tạo thành

có thể bị loại ra hoặc vẫn gắn với phần còn lại của phân tử nhờ các cầu disulfide,

- Khi liên kết peptid bị cắt đứt thường làm thay đổi cấu hình không gian của phân tử theo hướng có lợi cho hoại động xúc tác, tạo thành phân tử enzym

Hiện tượng tổng hợp ra các zymogen có một ý nghĩa sinh học quan trọng,

Có thể nói rằng, các protease trong ống tiêu hóa được tổng hợp qua giai đoạn trung gian như vậy chính là mt cơ chế tự bảo vệ của cơ thể Nếu không như vậy thì chính các tuyến đã tổng hợp nên các loại enzym này sẽ có nguy cơ bị tiêu hủy bởi chính những enzym do chúng tổng hợp nên

Hoạt độ enzym cũng được điều hòa nhờ sự biển đổi lẫn nhau giữa các dạng hoạt động và không hoạt động qua những thay đổi đồng hóa trị về cấu trúc phân

tử của chúng

Ví dụ enzym glycogen phosphorylase ở mô cơ và gan được điều hòa hoạt

độ bằng cách gắn thêm (hoặc lấy đi) nhóm phosphat Enzym này xúc tác phản ứng bẻ gãy phân tử polysaccarid glycogen thành những glucose-1 -phosphat

là cần thiết cho hoạt động xúc tác của enzym và có thể chịu phản ứng thủy phân bởi enzym phosphorylase - phosphatase

24

Hình 1.5 Điều hòa phosphorylase nhờ quá trình phosphoryl hóa

Các nhóm phosphat bị loại bỏ đã làm cho phosphorylase a trở thành phosphorylase b Các phân tử enzym này hoạt động rất kém hoặc không hoạt động trong quá trình cắt glycogen so với phosphorylase a Những phân tử phosphorylase b không hoạt động này có thể được tái hoạt hóa trở thành phosphorylase a có hoạt tính cao, dưới tác dụng của phosphorylase-kinase Phản ứng enzym này xúc tác sự phosphoryl hóa các gốc serin của phosphorylase nhờ các phân tử ATP

phosphorylase 2ATP + phosphor ylase b ––––––––––––––––> 2ADP + phosphorylase a

kinase Như vậy, quá trình điều hòa hoạt độ của glycogen phosphorylase được thực hiện bằng cách biến đổi đồng hóa trị

Cùng với kiểu điều hòa dị lập thể bởi các enzym dị lập thể, các enzym điều hòa đồng hóa trị đáp ứng với những sự biến đổi về trạng thái chuyển hóa của một

tế bào hoặc mô trong những thời gian tương đối ngắn: những enzym dị lập thể, tính bằng giây, còn những enzym điều hòa đồng hóa trị thường tính bằng phút

3.2.2 Cơ chế điều hòa hoạt động bằng sinh tổng hợp enzym

Đây là cơ chế chậm vì phải qua nhiều khâu trung gian (tác động lên hoạt động của gen và qua đó lên sự tổng hợp protein - enzym) Cơ chế này chậm song rất kinh tế: tiết kiệm được nguyên liệu để tổng hợp protein - enzym Trong cơ thể thường tồn tại hai loại enzym, loại thứ nhất là enzym thường trực hay enzym cơ

Điều hòa sinh tổng hợp enzym được thực hiện theo kiểu cảm ứng, ức chế

và được biết nhiều ở hệ thông procaryot (vi khuẩn và thực khuẩn thể) Bộ gen của một vi khuẩn bao gồm nhiễm sắc thể độc nhất gồm 3,8 triệu đôi nucleotid có khả năng mã hóa hơn 3000 protein khác nhau trong trường hợp của E.Coli

Trong các hệ thống enzym bị ức chế bởi chất ức chế (sản phẩm của gen điều hòa) chỉ có khả năng khóa gen tác động khi sản phẩm cuối cùng của hệ thống các phản ứng enzym tăng lên đến mức quá thừa, trường hợp này sản phẩm cuối cùng có vai trò như một chất đồng ức chế (corepressor) Khi nồng độ sản phẩm giảm xuống thấp, chất ức chế trở nên mất hoạt tính và tách ra khỏi gen tác động, làm cho sự truyền đạt những thông tin cấu trúc trở lại hoại động bình thường, và như vậy sự tổng hợp enzym được giải ức chế Người ta gọi điều hòa sinh tổng hợp enzym theo kiểu cảm ứng và ức chế ở trên thuộc loại điều hòa âm tỉnh

Cơ chế phân tử của các tác dụng điều hòa kể trên càng ngày càng được bổ sung chi tiết hơn Có thể tóm tắt, trong tế bào có những cơ chế điều chỉnh rất phức tạp và rất có hiệu quả, đảm bảo cho sự liên hệ thông tin chặt chẽ giữa bộ máy di truyền của tế bào và các quá trình chuyển hóa vật chất trong tế bào Nhờ các cơ chế này mà nồng độ nội bào của các phân tử nhỏ có thể kiểm soát sự tổng hợp các phân tử enzym Nói một cách khác, các phân tử cơ chất và chất chuyển hóa có thể điều khiển cả số lượng và chất lượng của các hệ thống enzym trong tế bào và do

đó điều khiển cả đặc tính của những biến đổi chuyển hóa riêng của chúng

4 ỨNG DỤNG CỦA ENZYM TRONG Y DƯỢC

- Vai trò của enzym trong chuyển hóa sinh học:

Hầu hết các phản ứng chuyển hóa trong sinh học luôn gắn liền với vai trò xúc tác của enzym

- Enzym trong xét nghiệm chẩn đoán:

Xét nghiệm định tính và định lượng enzym trong các dịch cơ thể cho chúng

ta biết tình trạng sức khỏe và bệnh tật

- Enzym trong công nghệ sinh học dược

Công nghệ enzym được xem như là một kỹ thuật quan trọng của công nghệ sinh học dược do có các chức năng sau:

+ Enzym là chất xúc tác cho mọi biến đổi vật chất trong công nghệ sinh

26

hoc Enzym và nhiều hoạt chất sinh học khác là sản phẩm của công nghệ sinh học Chúng có thể dùng làm công cụ mới của công nghệ sinh học, hay sử dụng trong các lĩnh vực khác

+ Enzym được xem là thuốc thử có tính chuyên hóa cao mà không có enzym thì các quá trình công nghệ sinh học không thể tối ưu hóa được

+ Trong sản xuất chế phẩm enzym, có thể thu nhận enzym từ động vật như trypsin, chimotrypsin; từ thực vật như papain của đu đủ, amylase của đại mạch Nhưng enzym vi sinh vật là nguồn phổ biến và giá thành có ý nghĩa kinh tế nhất

II THỰC HÀNH

1 Khảo sát hoạt động của một số enzym

1.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym

1.2 Khảo sát tính đặc hiệu của enzym

1.3 Khảo sát hoạt động của catalase

2 Đo hoạt độ CK (Creatin kinase) toàn phần huyết thanh

27

Chương 2 HORMON MỤC TIÊU

Về kiến thức:

1 Trình bày được các khái niệm cơ bản liên quan đến hormon và tuyến nội tiết, các cách phân loại hormon và các cơ chế chung trong điều hòa bài tiết hormon

2 Giải thích được cơ chế truyền tín hiệu của hormon tác dụng trên receptor bên trong tế bào và hormon tác dụng trên receptor màng tế bào với chất truyền tin thứ hai là AMP vòng

3 Phân tích được quá trình sinh tổng hợp và chuyển hoá của hormon, ứng dụng chẩn đoán bệnh liên quan đến hormon và tổng hợp các chế phẩm của hormon

Hormon là những chất dẫn truyền thông tin hóa học được sản xuất ra từ các

tế bào nội tiết, theo máu đến các cơ quan khác nhau trong cơ thể, làm nhiệm vụ điều hòa hoạt động của các cơ quan đó Cùng với hệ thần kinh, hệ thống nội tiết (thông qua các hormon) giúp đảm bảo duy trì sự cân bằng sinh lý của cơ thể Giữa

2 hệ thống này có sự phối hợp chặt chẽ và mối liên quan mật thiết

Hormon thường được sản xuất ra với lượng nhỏ, hoạt động với nồng độ rất thấp trong máu hoặc trong mô đích (10-10 -10-12 M đối với hormon protein, l0-6 - 10-9M đối với hormon steroid và hormon giáp trạng) Mặc dù vậy, hormon

có thể mang lại những thay đổi đáng kể về mặt hóa lý, sinh học tại mô đích, thông qua đó, kiểm soát các quá trình chuyển hóa và các chức phận khác nhau của cơ thể Mặt khác, hormon là một loại tín hiệu giữa các tế bào, giúp các tế bào trong một cơ thể sống có sự hợp tác, thông tin điều chỉnh lẫn nhau trong mọỉ hoạt động sống

Các hormon có thể hoạt động theo nhiều cơ chế khác nhau nhưng đều có

28

vai trò quan trọng của một loại protein: receptor Receptor hay các thụ thể tiếp nhận hormon là những protein của tế bào đích, có khả năng gắn hormon và truyền tiếp tín hiệu mà hormon đem đến để tạo ra các đáp ứng sinh lý Sự gắn kết giữa receptor và hormon có điểm đặc biệt là tính đặc hiệu cao và ái lực 1cm Vì vai trỏ quan trọng trong hoạt động của hormon nên trong thực tế, những bất thường về cấu trúc hoặc chức năng receptor có thể làm gián đoạn hoạt động truyền tin của hormon, gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng

1.1 CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA BÀI TIẾT HORMON

Hormon là những chất điều hòa có hoạt tính sinh học mạnh, giúp đảm bảo cân bằng của cơ thể Do đó, các chất này cũng phải được điều hòa về số lượng, thông qua kiểm soát sự tổng hợp và bài tiết chúng từ các tuyến nội tiết tương ứng

Sự bài tiết hormon phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhịp sinh học của cơ thể, các tín hiệu thần kinh, các chất chuyển hóa trung gian liên quan Dưới đây là một số

cơ chế hóa sinh quan trọng trong điều hòa bài tiết hormon

1.1.1 Cơ chế feed-back âm

Đây là cơ chế điều hòa phổ biến nhất của hormon, được thực hiện thông qua một hệ thống kiểm soát tinh vi và phức tạp Nguyên tắc chung của cơ chế feed-back âm là: một hormon của vùng dưới đồi kích thích tổng hợp và giải phóng một hormon tương ứng của tuyến yên, hormon tuyến yên lại kích thích cơ quan đích của nó sản xuất ra hormon Nếu hormon này đạt nồng độ đủ cao trong máu,

sẽ xuất hiện tín hiệu ức chế hệ thống nói trên bằng 2 cách:

- Ức chế tuyến yên sản xuất, bài tiết hormon, hoặc

- Ức chế vùng dưới đồi sản xuất, bài tiết hormon

Hình 2.1 Hệ thống điều hòa feed-back để kiểm soát chức năng của tuyến giáp,

thượng thận, tinh hoàn và buồng trứng

29

1.1.2 Cơ chế feed-back dương

Đây là cơ chế điều hòa ít phổ biến hơn so với cơ chế feed-back âm Ví đụ điển hình của cơ chế này là: sự có mặt của estrogen và progesteron cần cho sự bài tiết của hormon tiền yên LH Tác dụng của LH là gây rụng trứng và tạo hoàng thể, đồng thời kích thích sản xuất các hormon estrogen và progesteron từ tuyến sinh dục, cần chú ý là cơ chế feed-back dương giữa LH và estrogen này chỉ xảy

ra ở giai đoạn nang trứng của chu kỳ sinh dục nữ

1.1.3 Cơ chế kiểm soát qua trung gian chất chuyển hóa

Đây là một cơ chế điều hòa thường gặp ở các hormon có vai trò quan trọng trong điều hòa cân bằng chuyển hóa của một nhóm chất nào đó Sự bài tiết hormon được điều chỉnh tương ứng với nồng độ của chất chuyển hóa trong máu Ví dụ: khi nồng độ glucose máu cao, sẽ kích thích tụy tiết insulin để tăng cường vận chuyển và tiêu thụ glucose trong tế bào Khi glucose máu trở về bình thường, sẽ

ức chế tụy giải phóng insulin Ngược lại, khi nồng độ glucose máu giảm quá thấp,

sẽ kích thích giải phóng một loạt hormon làm tăng glucose máu như glucagon, các catecholamin, hormon tiền yên

1.2 PHÂN LOẠI

Hormon có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau Ở đây, xin giới thiệu 2 cách phân loại: theo cấu tạo hóa học và theo cơ chế truyền tín hiệu

1.2.1 Phân loại theo cấu tạo hóa học

Theo cấu tạo, hormon được chia thành 3 nhóm:

+ Nhóm 1: Hormon peptid và protein Nhóm này gồm các hormon có cấu tạo từ 3 tới trên 200 acid amin Các tuyến nội tiết sản xuất ra hormon peptid và protein là: vùng dưới đồi, tuyến yên, tuyến tụy, tuyến cận giáp, niêm mạc ống tiêu hóa

+ Nhóm 2: Hormon amin Nhóm này bao gồm các hormon là dẫn xuất của Tyr như hormon của tủy thượng thận và hormon giáp trạng

+ Nhóm 3: Hormon steroid Các hormon nhóm này đều được tổng hợp từ tiền chất cholesterol, bao gồm các hormon vỏ thượng thận và các hormon sinh dục

1.2.2 Phân loại theo cơ chế truyền tín hiệu

Tất cả các hormon đều tác dụng lên tế bào đích nhờ một hệ thống truyền tín hiệu thông qua receptor Mỗi loại hormon có cách kết hợp riêng với receptor Căn cứ vào vị trí khu trú của receptor đặc hiệu, hormon được chia thành 2 nhóm:

+ Nhóm I: Mormon kết hợp với receptor bên trong tế bào Nhóm này gồm các hormon của tuyến giáp trạng và các hormon steroid (do tuyến vỏ thượng thận

30

và tuyến sinh dục sản xuất)

+ Nhóm II: Hormon kết hợp với receptor trên màng tế hào Các hormon thuộc nhóm này tiếp tục được chia thành các phân nhóm, phụ thuộc vào chất truyền tin thứ hai của hormon

- Phân nhóm IIA: với đặc trưng

chất truyền tin thứ hai là AMP vòng

Các hormon thuộc phân nhóm IIA gồm:

hormon tủy thượng thận adrenalin,

noradrenalin (trên receptor  adrenergic

và  adrenergic), hormon cận giáp PTH

và calcitonin, hormon tuyến yên FSH,

TSH, LH, MSH, vasopressin, hormon

vùng dưới đồi CRF, hormon tuyến tụy

glucagon., somatostatin

- Phân nhóm IIB: với chất truyền

tin thứ hai là Ca++ hay các

phosphoinositid Các hormon thuộc

phân nhóm IIB gồm: hormon tủy

thượng thận (trên receptor al

adrenergic), hormon vùng dưới đồi

TRF, hormon tuyến yên oxytocin, ngoài

ra còn có angiotensin II,

cholecystokinin, gastrin

- Phân nhóm IIC: chưa biết chất truyền tin thứ hai, điển hình cho nhóm này

là insulin

1.3 CƠ CHẾ TRUYỀN TÍN HIỆU CỦA HORMON

1.3.1 Cơ chế truyền tín hiệu của hormon nhóm I

Hormon steroid và hormon giáp trạng đều khó tan trong nước nên phải cần các protein mang để vận chuyển trong máu đến tế bào đích Do bản chất thân lipid, các hormon này có thể dễ dàng thấm qua màng tế bào đích để tìm đến kết hợp với các receptor đặc hiệu ở trong nhân hoặc bào tương, tạo thành phức hợp hormon - receptor Phức hợp này có tác dụng như một yếu tố truyền tin nội bào di chuyển vào trong nhân, gắn với vùng đặc hiệu trên ADN có tên 4 yếu tố đáp ứng với hormon' (hormon response element - HRE) Sự kết hợp này làm thay đổi biểu hiện gen, kết quả là làm thay đổi số lượng protein đặc hiệu, dẫn đến những đáp ứng sinh lý (Hình 2.2)

Hình 2.2 Cơ chế truyền tín hiệu của hormon steroid và hormon giáp trạng