Giáo trình Hóa sinh (Ngành: Kỹ thuật xét nghiệm - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Y tế Thanh Hoá

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:264

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Hóa sinh (Ngành: Kỹ thuật xét nghiệm - Trình độ: Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu giúp người học trình bày được các khỏi niệm về hóa sinh và thành phần các chất trong cơ thể; nắm được vai trò và quá trình chuyển hóa các chất Protid, Lipid, Glucid, các nguyên nhân gây rối loạn chuyển hóa các chất; nêu được các chức năng chuyển hóa của các cơ quan và dấu hiệu bệnh lý gây ra;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hóa sinh (Ngành: Kỹ thuật xét nghiệm - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Y tế Thanh Hoá

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG CAO ĐẲNG Y TẾ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: HÓA SINH NGÀNH: KỸ THUẬT XÉT NGHIỆM TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG XÉT NGHIỆM LIÊN THÔNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 549, ngày 09 tháng 08 năm 2021 Của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Y tế Thanh Hóa Thanh hóa, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Trường Cao đẳng Y tế Thanh Hoá có bề dày lịch sử đào tạo các thế hệ cán bộ Y - Dược, xây dựng và phát triển hơn 60 năm. Hiện nay, Nhà trường đã và đang đổi mới về nội dung, phương pháp và lượng giá học tập của học sinh, sinh viên nhằm không ngừng nâng cao chất lượng đào tạo. Để có tài liệu giảng dạy thống nhất cho giảng viên và tài liệu học tập cho học sinh, sinh viên; Đảng uỷ - Ban Giám hiệu Nhà trường chủ trương biên soạn tập bài giảng của các chuyên ngành mà Nhà trường đã được cấp phép đào tạo. Tập bài giảng Hóa sinh được các giảng viên Bộ môn Xét nghiệm Y học biên soạn dùng cho hệ Cao đẳng Kỹ thuật Xét nghiệm Chính quy dựa trên chương trình đào tạo của Trường ban hành năm 2021, Thông tư 03/2017/BLĐTBXH ngày 01 tháng 3 năm 2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động thương binh xã hội. Môn học Hóa sinh nhằm trang bị cho học sinh – sinh viên những khỏi niệm về hóa sinh Y học, các chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa của các chất trong cơ thể con người từ đó góp phần quan trọng vào việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý lâm sàng. Tuy nhiên trong qua trình biên soạn tập bài giảng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tập thể biên soạn xin ghi nhận các ý kiến đóng góp xây dựng của các nhà quản lý, đồng nghiệp, độc giả và học sinh, những người sử dụng cuốn sách này để nghiên cứu bổ sung cho tập bài giảng ngày càng hoàn thiện hơn. Thanh Hóa, năm 2021 Tham gia biên soạn 1. ThS.BS. Mai Văn Bảy Chủ biên 2. Ths. Mai Thị Hiếu 3. ThS. Nguyễn Văn Tùng 4. CN. Lường Tú Huy 5. ThS. Cao Thắng
MỤC LỤC GIÁO TRÌNH ........................................................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................... 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC ................................................................................. 2 ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ SINH VÀ THÀNH PHẦN CÁC CHẤT ............................ 4 HÓA SINH ENZYM ................................................................................................ 10 NĂNG LƯỢNG SINH HỌC VÀ SỰ PHOSPHORYL ÔXY HOÁ .......................... 21 HOÁ HỌC VÀ CHUYỂN HÓA GLUCID ............................................................. 35 HOÁ HỌC VÀ CHUYỂN HÓA PROTID .............................................................. 66 HOÁ HỌC VÀ CHUYỂN HÓA LIPID .................................................................. 87 HOÁ SINH THẬN VÀ NƯỚC TIỂU ................................................................... 108 HOÁ SINH HỆ THỐNG GAN MẬT .................................................................... 125 HOÁ SINH MÁU................................................................................................... 136 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG GLUCOSE MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO MÀU ................................................................................................................................ 147 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG TRANSAMINASE ( SGOT VÀ SGPT) ................ 158 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG BILIRUBIN TRONG MÁU ................................... 168 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG PROTEIN TOÀN PHẦN TRONG HUYẾT THANH ................................................................................................................................ 181 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG HDL-C VÀ LDL-C TRONG HUYẾT THANH .... 191 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG CHOLESTEROL TOÀN PHẦN VÀ TRIGLYCERIDTRONG HUYẾT THANH .......................................................... 206 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG CREATININ TRONG HUYẾT THANH VÀ NƯỚC TIỂU ....................................................................................................................... 217 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG URE TRONG MÁU VÀ NƯỚC TIỂU ................. 228 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG AMYLASE TRONG HUYẾT THANH VÀ NƯỚC TIỂU239 KỸ THUẬT ĐỊNH LƯỢNG ACID URIC TRONG HUYẾT TƯƠNG ............... 249 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 261 1
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: HÓA SINH Mã môn học: MH 23 Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ (Lý thuyết: 14 giờ. Thực hành: 29 giờ. Kiểm tra: 2 giờ) VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT, Ý NGHĨA VÀ VAI TRÒ CỦA MÔN HỌC - Vị trí: Thuộc khối kiến thức chuyên ngành học sau các môn cơ sở ngành - Tính chất:Môn học nhằm trang bị cho học sinh – sinh viên những khái niệm về hóa sinh Y học, các chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa của các chất trong cơ thể con người từ đó góp phần quan trọng vào việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý trong lâm sàng. Ý nghĩa, vài trò: Giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản về hoá sinh, thao tác thành thạo các kỹ thuật xét nghiệm hoá sinh. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC 1. Kiến thức - Trình bày được các khỏi niệm về hóa sinh và thành phần các chất trong cơ thể. - Trình bày được vai trò và quá trình chuyển hóa các chất Protid, Lipid, Glucid, các nguyên nhân gây rối loạn chuyển hóa các chất. - Trình bày được các chức năng chuyển hóa của các cơ quan và dấu hiệu bệnh lý gây ra. - Thực hiện được các kỹ thuật xét nghiệm hoá sinh. 2. Kỹ năng - Làm được các kỹ thuật xét nghiệm hoá sinh, sử dụng và bảo quản được các trang thiết bị, hoá chất, sinh phẩm chuyên dụng trong phòng xét nghiệm. Thực hiện được các biện pháp đảm bảo chất lượng và kiểm tra chất lượng xét nghiệm.Tham gia tổ chức và quản lý được phòng xét nghiệm ở tuyến huyện. Tham gia nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực chuyên ngành. 3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm 2
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong công tác NỘI DUNG MÔN HỌC 3
ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ SINH VÀ THÀNH PHẦN CÁC CHẤT GIỚI THIỆU Hóa sinh là môn học nghiên cứu về thành phần hóa học của cơ thể sống, sự chuyển hóa của các phân tử sinh học trong tế bào của cơ thể. Nó còn liên quan mật thiết với tế bào học vì hầu hết các phản ứng hóa học đều xảy ra ở tế bào.Tế bào là đơn vị hợp thành của cơ thể sống, có những đặc điểm chung nhưng tế bào của những cơ thể khác nhau, tế bào của từng loại mô trong cơ thể có sự khác biệt về cấu trúc và chức năng. Chính những sự chuyên biệt của các tế bào và quá trình tiến hóa tự nhiên đã dẫn đến sự khác biệt đa dạng và tạo nên những quá trình hóa sinh đặc hiệu. Sự sống là hiện tượng trao đổi chất liên tục, hiện tượng này liên quan mật thiết với các quá trình chuyển hóa vật chất. Những quá trình này được điều chỉnh nhịp nhàng ăn khớp với nhau, bảo đảm cho nội môi của cơ thể luôn ở trạng thái động và cũng luôn ở thể ổn định. MỤC TIÊU Sau khi học xong bài này, sinh viên phải: 1. Nêu được 4 vai trò của hóa sinh trong Y học. 2. Trình bày được 5 nguyên tố chính và 3 nguyên tố vi lượng cấu tạo nên cơ thế NỘI DUNG 1. Định nghĩa hóa sinh đại cương: Hóa sinh là môn học nghiên cứu về thành phần hóa học của cơ thể sống, sự chuyển hóa của các phân tử sinh học trong tế bào của cơ thể. Nội dung hóa sinh học: Môn học này được hình thành trên cơ sở của sinh học và hóa học. Nó còn liên quan mật thiết với tế bào học vì hầu hết các phản ứng hóa học đều xảy ra ở tế bào.Tế bào là đơn vị hợp thành của cơ thể sống, có những đặc điểm chung nhưng tế bào của những cơ thể khác nhau, tế bào của từng loại mô trong cơ thể có sự khác biệt về cấu trúc và chức năng. Chính những sự chuyên biệt của các tế bào và quá trình tiến hóa tự nhiên đã dẫn đến sự khác biệt đa dạng và tạo nên những quá trình hóa sinh đặc 4
hiệu. Sự sống là hiện tượng trao đổi chất liên tục, hiện tượng này liên quan mật thiết với các quá trình chuyển hóa vật chất. Những quá trình này được điều chỉnh nhịp nhàng ăn khớp với nhau, bảo đảm cho nội môi của cơ thể luôn ở trạng thái động và cũng luôn ở thể ổn định. Hóa sinh học gồm hai phần: Hóa sinh tĩnh – Hóa sinh động. - Hóa sinh tĩnh: Dựa vào các phương pháp lý hóa hiện đại để mô tả cấu tạo của cơ thể sống ở mức độ phân tử. - Hóa sinh động: Nghiên cứu các quá trình chuyển hóa, số phận của các chất khi vào cơ thể, tính đặc hiệu của những phản ứng sinh học như phản ứng giữa Enzyme và cơ chất, giữa Hormon và các chất tiếp nhận. Vai trò của hóa sinh trong Y học: - Hóa sinh nghiên cứu chức phận của cơ thể, nhiệm vụ của từng tế bào, mô, sự liên quan giữa chúng với nhau. - Hóa sinh giúp Y học tìm hiểu một số bệnh sinh do thay đổi bệnh lý về chuyển hóa các chất. - Hóa sinh giúp Y học tìm hiểu cơ chế tác dụng của thức ăn hoặc thuốc vào cơ thể để tìm ra những nguyên tắc cơ bản về dinh dưỡng, vệ sinh dự phòng và điều trị bệnh. - Đối với giải phẫu và mô học: Hóa sinh là cơ sở chung của mối liên quan giữa hình thái và chức phận. 2. Thành phần hóa học của cơ thể: 2.1. Các nguyên tố chính: - Carbon, hydro, nitơ, calci. 05 nguyên tố này chiếm tới 97,5% thân trọng. - Natri, kali, magnesi, lưu huỳnh, phosphor, clor chiếm khoảng 1 – 2 % thân trọng. - Iod, sắt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ. 5
2.2. Các nguyên tố vi lượng: - Manga, silic, fluor, đồng, kẽm v.v, chiếm tỉ lệ dưới 0,01% thân trọng. Tất cả các nguyên tố trên tham gia cấu tạo các hợp chất vô cơ, hữu cơ của cơ thể bao gồm: Nước, hợp chất vô cơ, hợp chất hữu cơ. * Nước: Là môi trường của những tế bào nguyên thủy xuất hiện từ xa xưa và dung môi cần thiết của hầu như tất cả các quá trình biến đổi hóa sinh. Nước chiếm khoảng 55- 65% thân trọng và nó thay đổi theo lứa tuổi. Nước tồn tại dưới hai dạng: - Nước kết hợp: Tham gia cấu tạo tế bào. - Nước tự do: Có trong các dịch sinh vật như máu, nước tiểu v.v. Nước có 5 vai trò sau: - Tham gia cấu tạo tế bào. - Tham gia các phản ứng lý, hóa học. - Vật chuyển các chất. - Điều hòa thân nhiệt. - Bảo vệ mô. * Hợp chất vô cơ: Chiếm 1/10 thân trọng, nó tồn tại dưới 3 dạng sau: - Muối vô cơ rắn, không ion hóa: Nằm trong các mô xương, răng. Ví dụ: Phosphat, carbonat, calci. - Muối vô cơ dạng hòa tan trong dung dịch, có ở trong khoang gian bào, các dịch như : + Các anion: Cl-, SO42-, HCO3- v.v. + Các cation: Na+ , K+, Mg2+, Ca 2+ v.v. - Các hợp chất cơ - Kim: Acid - phosphoric kết hợp với các chất hữu cơ để tạo nên hợp chất cơ - kim. Ví dụ: Phospholipid, phosphoProtein v.v. - Hợp chất vô cơ có 5 vai trò sau: 6
- Tham gia cấu tạo tế bào . - Tham gia bình ổn Protein ở trạng thái keo trong tế bào và mô. - Duy trì áp xuất thẩm thấu nhờ hệ đệm của muối. - Duy trì pH. - Vai trò đặc biệt của một số ion. * Hợp chất hữu cơ : Gồm ba nhóm lớn. - Glucid: Gồm ba nguyên tố chính cấu tạo nên là carbon, hydro và ôxy. Hydro và ôxy có trong Glucid thường với tỉ lệ như nước (2/1). Do đó, Glucid tạp còn có các nguyên tố khác. Đơn vị cấu tạo của Glucid là Monosaccarid. - Lipid: Cũng gồm ba nguyên tố chính cấu tạo nên là Carcbon, Hydro và ôxy ngoài ra còn các nguyên tố khác. Lipid là este hoặc Amin của acid béo với Alcol hoặc amin Alcol. - Protein: Gồm 4 nguyên tố chính cấu tạo nên là Carbon, Hydro, Ôxy và Nitơ, ngoài ra còn các nguyên tố khác, Đơn vị cấu tạo của nó là Acid amin. - So với phần trăm trọng lượng cơ thể, Protein chiếm 15-20% Glucid chiếm 1- 15%, Lipid chiếm 3- 10% - 1g Protein cung cấp 4,2 kcal. - 1g Glucid cung cấp 4.1 kcal. - 1g Lipid cung cấp 9,3 kcal. - Ngoài ba nhóm chất hữu cơ trên, cơ thể còn có các chất: acid nucleic, - Nucleotid, Hemoglobin, Vitamin, Enzyme, Hormon, myoGlobin. GHI NHỚ + Hóa sinh là môn học nghiên cứu về thành phần hóa học của cơ thể sống, sự chuyển hóa của các phân tử sinh học trong tế bào của cơ thể. + Vai trò của muối: Tham gia cấu tạo tế bào, tạo áp suất thẩm thấu, tham gia vào hệ thống đệm, bình ổn protein ở trạng thái keo trong tế bào và mô. 7
+ Vai trò của nước: Nước tham gia cấu tạo tế bào, tham gia các phản ứng hydrat hoá và phân huỷ của cơ thể, Nước là dung môi hoà tan, Nước điều hoà thân nhiệt. CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ Câu hỏi điền từ,cụm từ vào chỗ trống . Câu 1: Hoá sinh là môn học nghiên cứu về thành phần.....của cơ thể A. Sinh học B. Hoá học C. Chuyển hoá Câu 2: Cácbon, hydro, oxy, nitơ, calci 5 nguyên tố này chiếm .........trọng lượng cơ thể A. 95.7 % B. 97.5% C. 75.9 % Câu 3 : Đơn vị cấu tạo của Glucid là ……………. A. Olygosacarid B. Mono sacarid C. Poly sacarid Câu 4 : Về giá trị năng lượng 1 gam Lipid cung cấp ……Kcal A. 4.2 Kcal B. 4.1 Kcal C. 9.3 Kcal Phân biệt đúng sai các câu sau: Câu 5: Hoá sinh là môn học nghiên cứu cơ chế tác dụng của thức ăn A : Đúng B : Sai Câu 6: Nước kết hợp trong các dịch sinh học A : Đúng B : Sai Câu 7: Đơn vị cấu tạo của lipid là các acid amin A : Đúng B : Sai Câu 8: So với phần trăm trọng lượng của cơ thể, protein chiếm 3-10 % A : Đúng B : Sai 8
Câu hỏi chọn 1/5 Anh (hoặc chị) hãy chọn 1 phương án đúng nhất trong 5 phương án sau : Câu 9: Các nguyên tố chính trong cơ thể chiếm: A. 90% thân trọng B. 80% thân trọng C. 78% thân trọng D. 95% thân trọng E . 97,5% thân trọng Câu 10: Glucid còn có tên gọi khác là: A. Biose B. Triose C. Hydratcarbon D. Heose E . Monosaccarid 9
HÓA SINH ENZYM GIỚI THIỆU Enzym là những chất xúc tác sinh học đặc biệt, xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa sinh xảy ra trong cơ thể. Là những sản phẩm sinh vật do tế bào sản xuất ra với những lượng nhỏ, có tác dụng làm tăng nhanh phản ứng hóa sinh và khi kết thúc phản ứng chúng vẫn không đổi so với trạng thái ban đầu. Các chất xúc tác sinh học bao gồm enzym, vitamin và hormon. Trong đó enzym đóng vai trò trung tâm, chúng trực tiếp xúc tác các phản ứng. Còn vitamin và hormon thực hiện vai trò xúc tác thông qua hoạt động của enzym. MỤC TIÊU Sau khi học xong bài này, sinh viên phải: 1.Trình bày được 5 cách gọi tên và 6 loại enzym thường gặp. 2. Phân tích được 2 tính đặc hiệu và cơ chế hoạt động của enzym. NỘI DUNG 1. Định nghĩa: Enzyme là chất xúc tác sinh vật học có bản chất hóa học là protid tạo ra bởi cơ thể sống. 2. Bản chất hóa học và đặc điểm sinh học của enzym. Enzym là những protein đặc hiệu có cấu tạo phân tử phức tạp. Các yếu tố gây biến tính protein như: Acid đặc, muối kim loại nặng, nhiệt độ cao. Tùy theo pH môi trường mà enzym tích điện âm, dương hay ở dạng lưỡng tính. Có thể dùng kỹ thuật điện di để phân tích các loại enzym, nhiều enzym có hoạt tính cao ở trạng thái đẳng điện. Mỗi tế bào, mô thường có những hệ enzym đặc biệt. Trong tế bào sống thường diễn ra các phản ứng enzym có liên quan mật thiết với nhau, với môi trường bên ngoài tạo nên một mạng lưới chuyển hóa rất phức tạp, trong đó có các yếu tố thần kinh, nội tiết tham gia điều hòa hoạt tính và điều hòa sinh tổng hợp enzym. 3. Cách gọi tên và phân loại ➢ Cách gọi tên: 10
Có 5 cách gọi tên enzym: • Cơ chất + ase: Urease, lipase. • Tên phản ứng + ase: Oxidase, dehydrogenase, esterase…. • Tên cơ chất + tên phản ứng + ase: Lactat dehydrogenase, glucose -6 phosphat dehydrogenase. • Tên thường gọi: Trypsin, persin, chymotrypsin…. • Tên theo danh pháp quốc tế : Mỗi enzym được ký hiệu bằng bốn chữ số: Chữ số thứ nhất chỉ loại, chữ số thứ hai chỉ tổ, chữ số thứ 3 chỉ nhóm, chỉ số thứ tư chỉ số thứ tự. Ví dụ: Một enzym có ký hiệu 2711 là enzym thuộc loại 2, tổ 7, nhóm 1 và số thứ tự của enzym là 1, enzym này có tên quen dùng là hexokinase (enzym vận chuyển nhóm phosphat). ➢ Phân loại Enzym được phân thành 6 loại: • Enzym oxy hóa khử (oxidoreductase): Là enzym xúc tác vận chuyển hydro hoặc điện tử từ cơ chất này sang cơ chất khác. Ví dụ: Oxidase, catalase, dehydrogenase. • Enzym vận chuyển nhóm (Transaminase): Là enzym xúc tác sự vận chuyển một nhóm hoá học từ một cơ chất này sang cơ chất khác. - Vận chuyển nhóm Amin: Transaminase. - Vận chuyển nhóm phosphat: Hexokinase. • Enzym thuỷ phân (Hydrolase): Là enzym xúc tác sự thuỷ phân của một số chất: Cắt đứt liên kết hoá học của nó có sự tham gia của phần tử nước. - Cắt liên kết este: Phosphatase kiềm. - Cắt liên kết osid: glucosidase. 11
• Enzym phân cắt (Lyase): Là enzym xúc tác sự phân cắt một cơ chất hoặc chuyển dời một nhóm hoá học ra khỏi cơ chất nhưng không có sự tham gia của phân tử nước. - Khử carboxyl: decarboxylase. • Enzym đồng phân hoá (Isomerase): Là enzym xúc tác tạo cho các phản ứng đồng phân hoá (thay đổi về cấu trúc phân tử nhưng không làm thay đổi khối lượng phân tử cơ chất). Isomerase G6 F6P Mutase G6P G1P • Enzym tổng hợp (Ligase hay synthetase): Là enzym xúc tác cho các phản ứng tổng hợp một phần tử từ hai hoặc nhiều phân tử cơ chất. - Tạo liên kết C-O: Alanin – ARNt synthetase. - Tạo liên kết C-N: Glutamin synthetase. 4. Cấu trúc phân tử Có sự liên quan giữa cấu trúc và chức năng của enzym. Enzym có khối lượng phân tử lớn từ 10.000 – 1.000.000. Đa số là protein hình cầu. Về cấu tạo phân tử có những loại enzym đơn nguyên do một chuỗi polypeptid tạo nên, có loại đa nguyên (oligome, polyme) do nhiều đơn vị nhỏ, mỗi đơn vị nhỏ là một chuỗi polypeptid. 4.1. Thành phần cấu tạo của enzym. - Enzym là protid đơn thuần, khi thuỷ phân cho hoàn toàn là acid amin (enzym hydrolase). - Enzym là protid tạp (gồm hai phần): Phần protid thuần được gọi là apoenzym, phần không phải protid nó là chất hữu cơ đặc hiệu có nhiệm vụ cộng tác với enzym trong quá trình tiếp xúc tác (chất cộng tác – cofactor). Chất hữu có đặc hiệu này có thể gắn chặt vào protid hoặc chỉ có liên kết lỏng lẻo, dễ tách ra được, gọi là coenzym. 12
- Enzym còn có chứa ion kim loại. Kim loại có thể liên kết giữa enzym với cơ chất, liên kết giữa apoenzym với coenzym. Nó đảm bảo sự ổ định của phân tử enzym, vừa là thành phần cấu tạo, vừa là chất cộng tác của enzym. 4.2. Trung tâm hoạt động của enzym Trung tâm hoạt động của enzym là bộ phận đặc biệt bao gồm những nhóm hoá học và những liên kết peptid tiếp xúc trực tiếp với cơ chất. Có những enzym có một trung tâm hoạt động, có loại nhiều trung tâm hoạt động nên enzym có thể xúc tác nhiều phản ứng hoá học khác nhau. Trung tâm hoạt động (TTHĐ) còn gọi là trung tâm xúc tác hay trung tâm cơ chất. Quá trình xúc tác được xảy ra khi cơ chất gắn vào TTHĐ tạo phức hợp enzym – cơ chất (ES). - Theo quan niệm của Fisher: Thuyết “ổ khoá” và “chìa khoá”. TTHĐ của enzym được hình thành sẵn với một cấu tạo nhất định chỉ cho phép cơ chất có cấu tạo tương ứng kết hợp vào. - Theo quan niệm của Koshland: Thuyết cảm ứng không gian. TTHĐ mềm dẻo, linh hoạt biến đổi để phù hợp với cơ chất – đây là mô hình “tiếp xúc cảm ứng”. - Cấu trúc enzym bị biến đổi, tính chất lý hoá cũng bị biến đổi theo. 4.3. Các dạng cấu trúc của phân tử enzym. ❖ Enzym đơn nguyên và đa nguyên. - Enzym đơn nguyên (monome) do một chuỗi polypeptid tạo nên. - Enzym đa nguyên (olygome, multime….) do nhiều chuỗi polypeptid tạo nên. ❖ Enzym dị lập thể. 13
Ở enzym này, ngoài trung tâm hoạt động làm chức năng tiếp xúc còn có một trung tâm khác làm nhiệm vụ điều chỉnh hoạt tính của enzym gọi là trung tâm điều chỉnh hay trung tâm dị lập thể. Trung tâm dị lập thể gắn với yếu tố dị lập thể làm thay đổi hình dạng không gian của phân tử enzym, do đó hoạt động của phân tử enzym bị biến đổi. Chất hoạt hoá dị lập thể hay yếu tố dị lập thể dương là yếu tố thuận lợi làm cho việc kết hợp cơ chất vào trung tâm hoạt động và làm tăng hoạt tính của enzym. Yếu tố dị lập thể âm là yếu tố làm giảm hoặc làm mất hoạt tính của enzym. ❖ Các dạng phân tử của enzym (isozym). Những enzym cùng xúc tác một phản ứng hoá học gần như nhau nhưng tồn tại dưới nhiều dạng phân tử khác nhau gọi là isozym. Ví dụ: Các dạng phân tử của Lactac dehydrogenase (LDH) có bốn chuỗi polypeptid. Các chuỗi peptid gồm hai loại sau: Chuỗi H (chủ yếu thấy ở cơ tim). Chuỗi M (chủ yếu thấy ở cơ, xương và gan). Các chuỗi này kết hợp với nhau tạo năm dạng phân tử tetrame là: LDH1: HHHH LDH4: HMMM LDH2: HHHM LDH5: MMMM 14
LDH3: HHMM Cấu trúc phân tử khác nhau nên chúng có tính chất lý hoá khác nhau. Mô tim nhiều LDH1, LDH2, mô cơ, xương nhiều LHD1, LHD5; mô gan nhiều LHD5. ❖ Tiền chất của enzym (proenzym; zymogen) Có những enzym được tổng hợp nên ở dạng trung gian không có hoạt tính xúc tác gọi là zymogen, chúng qua một quá trình biến đổi gọi là hoạt hoá zymogen. Các enzym thuỷ phân protid ở người trong ống tiêu hoá đều được tổng hợp dưới dạng tiền enzym, ví dụ: pepsinogen, chymotrypsin, trypsinogen. Đó là cơ chế bảo vệ cơ thể để tránh sự bị tiêu huỷ các tuyến do chính những enzym mà chúng tổng hợp nên. ❖ Phức hợp đa enzym (multienzym) Bao gồm nhiều phân tử enzym có liên quan với nhau trong một quá trình chuyển hoá nhất định được kết tụ thành một khối không thể tách rời được. Ví dụ: - Phức hợp đa enzym (pyruvat dehydrogenase) gồm ba enzym. - Phức hợp đa enzym của acid béo synthetase gồm sáu enzym và một protein ở trung tâm có tên là ACP. 5. Tính đặc hiệu và cơ chế hoạt động của enzym . ➢ Tính đặc hiệu cơ chất - Có enzym có tính đặc hiệu tuyệt đối với cơ chế nhất định. Ví dụ: urease chỉ xúc tác chất thuỷ phân urê… - Có enzym chỉ có tính đặc hiệu tương đối. - Có enzym có tính đặc hiệu kép tác dụng với hai cơ chất có cấu trúc hoàn toàn khác nhau. Ví dụ: Aminoacyl – ARNt synthetase. ➢ Tính đặc hiệu của phản ứng. - Mỗi enzym xúc tác một loại phản ứng. 15
- Cơ chất có khả năng xảy ra nhiều phản ứng, mỗi phản ứng cần một enzym đặc hiệu (biến hoá của acid amin). - Có enzym xúc tác nhiều loại phản ứng (trypsin thuỷ phân liên kết peptid, thủy phân liên kết este). ➢ Cơ chế hoạt động của enzym. Cơ chất phải gắn vào trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzym – cơ chất (ES). Dưới tác dụng của enzym, cấu tạo điện tử cơ chất bị biến đổi - chỉ cần năng lượng hoạt hoá nhỏ cũng làm phản ứng xảy ra nhanh chóng. Cơ chế hoạt động của enzym là enzym làm giảm năng lượng hoạt hoá của của phản ứng bằng cách gắn với cơ chất tạo thành phức hợp enzym cơ chất. 6. Động học của emzym Tốc độ enzym thường xác định bằng cách đo hoạt tính của enzym. Theo quy ước quốc tế: một đơn vị hoạt độ enzym là một lượng enzym xúc tác sự biến đổi một micromol cơ chất thành sản phẩm trong một phút ở những điều kiện quy định. Tốc độ của phản ứng enzym được xác định qua sự biến đổi nồng độ cơ chất hoặc nồng độ sản phẩm hoặc sự biến đổi nồng độ coenzym trong một thời gian nhất định với những điều kiện nhất định. • Nồng độ cơ chất - Nồng độ enzym. Nồng độ cơ chất là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của enzym. Khi các điều kiện pH, nhiệt độ hằng định thì tốc độ phản ứng enzym phụ thuộc vào nồng độ enzym, nồng độ cơ chất. Nếu nồng độ enzym hằng định, nồng độ cơ chất tăng dần lên thì tốc độ của phản ứng enzym sẽ tăng dần lên đến tốc độ cực đại Vmax. Sự tăng tốc độ phản ứng enzym phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. Điều này được thể hiện bằng phương trình Michaelis-Menten. Vmax .S  V0 = Km + S Trong đó: - V0: Tốc độ ban đầu - Vmax: Tốc độ cực đại 16
- Km: Hằng số Michaelis - [S]: Nồng độ cơ chất. Có 3 trường hợp xảy ra: • Khi nồng độ cơ chất [S] > Km (khoảng 100 lần giá trị của Km). Phương trình trên có dạng V = Vmax , nghĩa là tốc độ phản ứng đạt tốc độ tối đa. Ở những nồng độ cơ chất cao thì tốc độ phản ứng tiến dần đến tốc độ giới hạn (Vmax). Tất cả các trung tâm hoạt động của enzym đã được kết hợp với cơ chất. Dù tăng nồng độ cơ chất lên bao nhiêu, tốc độ phản ứng cũng không tăng lên được nữa (Vmax). • Tác dụng của nhiệt độ Nhiệt độ có tác dụng làm tăng tốc độ của phản ứng lên đến tốc độ cực đại. Khi tăng nhiệt độ lên 100C tốc độ phản ứng sẽ tăng lên khoảng 2 lần. Khi tăng nhiệt độ lên khoảng 60 – 700C thì mỗi phân tử enzym mất hẳn hoạt tính, nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ tới hạn. Mỗi enzym có nhiệt độ tối ưu cho sự xúc tác (phản ứng đạt tốc độ cao nhất). Nhiệt độ thích hợp của enzym gần với nhiệt độ của cơ thể: Động vật 400C, thực vật 800C, người 370C. Enzym ở trạng thái có cơ chất thì khá bền với nhiệt độ, ở nhiệt độ thấp hoạt độ của enzym giảm đi. Ở 0 0C hoạt độ của nhiều enzym không còn đáng kể nhưng nó không bị biến tính ở nhiệt độ lạnh, người ta có thể sử dụng đặc tính này để bảo quản enzym (ở 00C hoặc 300C). 17