Xúc tác sinh học là gì? Đại cương về enzyme và xúc tác sinh học

nhathuocngocanh – Bài viết Xúc tác sinh học là gì? Đại cương về enzyme và xúc tác sinh học

ĐẠI CƯƠNG VỀ XÚC TÁC SINH HỌC

Động học của phản ứng hóa sinh

1 số khái niệm

Động hóa học: Là khoa học nghiên cứu về tốc độ của phản ứng hóa học.

Phản ứng động học: Là loại phản ứng thuận nghịch, có sự chuyển dịch cân bằng từ cơ chất tạo thành sản phẩm và ngược lại; thường không có hoặc kéo dài thời điểm kết thúc phản ứng.

NL hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp

• Mọi phản ứng trong tế bào (kể cả phản ứng có thể tự xảy ra (phản ứng phát năng)) đều cần phải được cung cấp NL để đưa phân tử cơ chất tham gia phản ứng lên trạng thái kích thích. Tại đó, các va chạm giữa các phân tử trở nên có hiệu quả.
• Trạng thái này được gọi là trạng thái chuyển tiếp (tồn tại phức hợp enzyme-cơ chất), NL này được gọi là NL tự do hoạt hóa.
• Trong tất cả phản ứng, trạng thái chuyển tiếp là trạng thái có mức NL tự do cao nhất.

NL tự do hoạt hóa của Gibbs: Hay viết là AG*, là chênh lệch mức NL giữa trạng thái chuyển tiếp và cơ chất => AG* càng nhỏ, phản ứng càng dễ xảy ra, mà chính enzyme làm giảm NL hoạt hóa của phản ứng hóa học => Enzyme làm phản ứng xảy ra nhanh hơn.

– VD: Xét 2 phản ứng trong bảng sau:

Phản ứng	Sucrose + H2O Glucose + Fructose	H2O2 H2O + /O2
Không xúc tác	AG* = 32000 cal/mol	AG* = 18000 cal/mol
Xúc tác vô cơ	(H+), AG* = 25000 cal/mol	(Pt), AG* = 11000 cal/mol
Enzyme	Saccarase, AG* = 9400 cal/mol	Catalase, AG* = 5500 cal/mol

Phán đoán chiều phản ứng hóa sinh dựa vào sự thay đổi NL tự do

• Sự thay đổi NL tự do cho biết 1 phản ứng có thuận lợi về mặt NL hay không (nghĩa là phản ứng ở mức NL thấp hơn so với mức NL của cơ chất và AG âm (phản ứng tự nhiên)).
• Trong các hệ thống sinh học, việc cung cấp NL thường được thực hiện bằng cặp phản ứng, kết hợp 1 phản ứng không thuận lợi với 1 phản ứng thuận lợi về mặt NL.
• Nhờ AG, ta có thể phán đoán 1 phản ứng hóa học là thuận nghịch hay không, dựa vào bảng sau:

Loại phản ứng		A ⇒ B	A ⇒ B (đa số trong tế bào)
Kết luận trong các trường hợp của AG	AG < 0	GB < GA, phản ứng tự xảy ra (thường là thoái hóa).	[A] > [B], phản ứng xảy ra theo chiều A ⇒ B.
	AG > 0	Ga > Gb, chỉ xảy ra khi đưa NL vào phản ứng (phản ứng tổng hợp).	[A] < [B], phản ứng xảy ra theo chiều B ⇒ A.
	AG = 0	Ga = Gb, phản ứng ở trạng thái cân bằng.	[A] = [B], phản ứng ở trạng thái cân bằng.

+ Nếu AG < 0 trong phản ứng thuận nghịch có giá trị nhỏ => Phản ứng dễ dàng xảy ra thuận nghịch (đại đa số phản ứng trong cơ thể) do sự thay đổi nhanh chóng nồng độ các chất => Nhanh chóng thay đổi AG

+ Nếu AG < 0 trong phản ứng thuận nghịch có giá trị lớn: Ngược lại, phản ứng cần thời gian rất dài để cân bằng => Xem như không thuận nghịch.

=> Nhanh chóng đạt cân bằng.

Để thuận lợi, người ta sử dụng AG xác định bởi điều kiện tiêu chuẩn:

+ Nồng độ ban đầu của cơ chất và sản phẩm đều lấy là 1,0M.

+ pH được lấy là 7,0.

= > Giá trị này có tên là AG⁰.

Xét phản ứng sau đây trong cơ thể:

AG⁰= -30,5 kj/mol ,

ATP——- AAA—> ADP + Pi

Với giá trị AG⁰ âm lớn như trên, phản ứng này thường đi kèm để giúp những phản ứng không thuận lợi về NL khác trong cơ thể.

– 1 chu trình phản ứng luôn luôn không thuận nghịch để có thể tạo ra sản phẩm cuối cùng (là

những chất cần thiết cho cơ thể như Pr, acid nucleic,..) => Để hoàn thành chu trình phản ứng

đến cuối cùng thì ngoài các phản ứng thuận nghịch, chỉ cần 1 vài phản ứng không thuận nghịch = > Kiểm soát sự chuyển hóa tế bào dựa vào cơ chế này (phản ứng không thuận nghịch).

Đặc điểm chung của xúc tác sinh học

– Xảy ra trong cơ thể sống bởi chất xúc tác sinh học.

Các đặc điểm của chất xúc tác sinh học:

• Là sản phẩm của sinh vật do tế bào sản xuất.
• Có số lượng nhỏ.
• Làm tăng nhanh phản ứng.
• Không thay đổi khi phản ứng kết thúc.
• Gồm 3 loại là enzyme, vitamin và hormone, trong đó enzyme đóng vai trò chính.

Đặc điểm của enzyme: Xúc tác phản ứng, làm cho vận tốc phản ứng tăng lên nhưng không làm thay đổi cân bằng của phản ứng, không làm thay đổi sản phẩm đầu và cuối.

• Xét 1 phản ứng sau:

A ⇔ B

K1 = 10-⁴/giây, K2= 10-⁶/giây

• Với K1 là vận tốc phản ứng ban đầu và K2 là vận tốc phản ứng ngược, ở trạng thái cân bằng, tỷ lệ nồng độ cơ chất và nồng độ sản phẩm là 1 hằng số’ không đổi (hằng số’ cân bằng K).
• Trong nhiệt động học, hằng số’ K của phản ứng được tính bằng tỷ lệ nồng độ sản phẩm chia cho nồng độ chất tham gia ở trạng thái cân bằng.
• Đối với phản ứng hóa sinh, hằng số K được chấp nhận là tỷ lệ vận tốc phản ứng ban đầu (K1) và vận tốc phản ứng ngược (K2), nghĩa là ta có công thức:

K = [B]/ [A]= K1/K2

• Xét theo phản ứng này, thì K = 10-4 = 100 => Ở trạng thái cân bằng của phản ứng, nồng độ của B gấp 100 lần A dù có mặt enzyme hay không.

• Với phản ứng thuận nghịch, enzyme không làm thay đổi trạng thái cân bằng, nhưng thúc đẩy phản ứng nhanh chóng cân bằng.

Đặc điểm của hoạt động enzyme

Đặc điểm chung

• Enzyme có bản chất là Pr => Không chịu nhiệt và Pr quyết định tính đặc hiệu enzyme.
• Tất cả tế bào của cơ thể đều tổng hợp được enzyme, tùy theo nhu cầu của tế bào mà enzyme có thể hoạt động bên trong (enzyme nội bào) hay ra bên ngoài tế bào (enzyme ngoại bào).
• Các enzyme đều hoạt động tại pH sinh lý, áp suất khí quyển và nhiệt độ cơ thể.
• Có tính đặc hiệu cao, mỗi enzyme chỉ xúc tác 1 hay 1 nhóm cơ chất nhất định.
• Có thể xúc tác đẩy phản ứng nhanh gấp 106-1011 lần, nhanh hơn rất nhiều so với xúc tác vô cơ.
• Tùy theo điều kiện hoạt động mà enzyme có 2 loại:

Enzyme không cần cộng tố: Là Pr thuần, hoạt động 1 mình (enzyme thủy phân).

Enzyme cần cộng tố: Gồm 2 phần:

• Apoenzyme là Pr.
• Cộng tố (cofactor), có thể là kim loại (Zn²⁺,Mg²⁺,…) hay hữu cơ (coenzyme).

= > Tạo thành dạng có hoạt tính hoàn chỉnh (holoenzyme).

Tính đặc hiệu của enzyme

Đặc hiệu phản ứng: 1 cơ chất được biến hóa theo nhiều phản ứng khác nhau, mỗi phản ứng được xúc tác bởi 1 enzyme khác nhau.

VD: Enzyme oxidase xúc tác oxy hóa acid amin, decarboxylase xúc tác khử carboxyl, transferase xúc tác chuyển nhóm amin,.

Đặc hiệu cơ chất:

• Có enzyme có tính đặc hiệu tuyệt đối với 1 cơ chất nhất định (urease thủy phân ure).
• Có enzyme có thể tác dụng với 1 nhóm cơ chất có cấu trúc gần giống nhau hoặc có bộ phận phân tử giống nhau (LDH ngoài tác dụng vào lactat có thể tác dụng vào những chất có -CHOH- như lactat).
• Có enzyme có tính đặc hiệu kép như aminoacyl-tRNA synthetase trong quá trình tổng hợp Pr, tác dụng lên 2 cơ chất khác nhau là acid amin (hoạt hóa) và tRNA của amin đó (chuyển gốc acid amin hoạt hóa cho tRNA).

Đặc hiệu lập thể: Enzyme chỉ tác dụng lên 1 trong 2 dạng đồng phân quang hoạt (hầu hết enzyme chuyển hóa acid chỉ tác dụng lên L-acid amin).

Danh pháp và phân loại

Goi theo tên quen dùng: VD: pepsin, trypsin, chymotrypsin,.

Gọi theo tên cơ chất (hoặc liên kết) + ase: VD: Thủy phân ure là urease, thủy phân maltose là maltase, thủy phân liên kết peptide là peptidase, thủy phân liên kết glycoside gọi là glycosidase,.

Goi theo (tên cơ chất +) tên phản ứng + ase: VD:

Xúc tác phản ứng khử hydro là enzyme dehydrogenase, xúc tác phản ứng khử carboxyl của tyrosine là enzyme tyrosine decarboxylase,.

Theo hệ thống danh pháp quốc tế:

– Các enzyme được chia làm 6 loại chính dựa trên kiểu phản ứng xúc tác của chúng.

Loại	Tên enzyme	Kiểu phản ứng xúc tác	Phân nhóm quan trọng
1	Oxy hóa khử (Oxydoreductase)	Vận chuyển điện tử A– + B A + B–	Dehydrogenase, oxidase, peroxidase, oxygenase, reductase.
2	Chuyển nhóm (Transferase)	Chuyển các nhóm chức A-B + C A + B-C	Aminotransferase, glucosyltransferase, hexokinase.
3	Thủy phân (Hydrolase)	Thủy phân A-B + H2O 4 A-H + B-OH	Esterase, glucosidase, peptidase, amylase.
4	Phân cắt (Lyase)	Phân cắt liên kết để tạo liên kết đôi AX-BY 4 A=B + X-Y	Pyruvat decarboxylase.
5	Chuyển đồng phân (Isomerase)	Chuyển đổi các nhóm chức nội phân tử AX-BY 4 AY-BX	Epimerase, isomerase.
6	Tổng hợp (Ligase)	Tổng hợp chất mới A + B 4 A-B	Ligase, synthetase, synthase, kinase.

Mỗi enzyme được xác định bởi 1 mã số xếp loại gồm 4 chữ số, trong đó:

+ Số thứ nhất chỉ loại.

+ Số thứ hai chỉ nhóm.

+ Số thứ ba chỉ phân nhóm.

+ Số thứ tự chỉ thứ tự trong phân nhóm

+ Trước 4 chữ số có ký hiệu EC (Enzyme Commission).

VD: Trypsin mang mã số EC 3.4.21.4:

+ Số thứ nhất (số 3) cho biết enzyme thuộc nhóm enzyme thủy phân.

+ Số thứ hai (số 4) cho biết enzyme thuộc loại protease thủy phân liên kết peptide.

+ Số thứ ba (số 21) cho biết đây là 1 serine protease, có chứa gốc serine quyết định trong trung tâm hoạt động.

+ Số thứ tự (số 4) cho biết enzyme được xếp thứ tư trong nhóm này.

Đối với phản ứng thuận nghịch, tên enzyme được gọi theo 1 chiều (VD: enzyme xúc tác phản ứng nhận khử hydro được gọi theo chiều khử (enzyme dehydrogenase)).

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA ENZYME

Cấu trúc bán đơn vị

• Enzyme có thể cấu trúc bậc 3 hoặc bậc 4 (do bản chất là Pr).
• Enzyme có nhiều chuỗi polypeptide thì mỗi chuỗi polypeptide gọi là 1 bán đơn vị (protome), toàn bộ phân tử enzyme được gọi là oligome.
• Cấu trúc bán đơn vị là số lượng và sự sắp xếp đơn vị trong phân tử enzyme, VD:

+ LDH có trọng lượng phân tử 140000 gồm 4 bán đơn vị (trọng lượng mỗi bán đơn vị là 35000).

+ Catalase có trọng lượng phân tử 252000 gồm 6 bán đơn vị (trọng lượng mỗi bán đơn vị là 42000).

Isoenzyme

• Là những dạng phân tử khác nhau của cùng 1 enzyme dựa vào cấu trúc bán đơn vị.
• Xúc tác cùng 1 phản ứng (cùng cơ chất và sản phẩm), nhưng lại có tính chất động học và vật lý khác nhau như điểm đẳng điện, pH tối ưu, ái lực đối với cơ chất, ái lực đối với tác động của chất ức chế,…

– Isoenzyme khác nhau của 1 enzyme tác động trong những mô cơ thể khác nhau, VD: LDH cấu tạo từ 4 bán đơn vị xuất phát từ chuỗi polypeptide khác nhau là chuỗi H (Heart, có nhiều ở tim) và chuỗi M (Muscle, có nhiều ở cơ) => Có 5 isoenzyme khác nhau.

• 5 isoenzyme này có thể được phân tách bằng phương pháp điện di.
• Bán đơn vị M có nhiều trong mô cơ vân và gan, trong khi bán đơn vị H có nhiều trong mô cơ tim = > Isoenzyme LDH1 và LDH2 có nhiều trong tim và hồng cầu, LDH3 trong não và thận, còn LDH4 và LDH5 có nhiều trong gan và cơ vân => Cấu trúc mỗi isoenzyme tượng trưng cho 1 mô đặc hiệu, có ý nghĩa lớn trong y học.
• Trong cơ thể người, LDH2 có nồng độ cao nhất, sau đó là LDH1, khi bị các bệnh lý như nhồi máu cơ tim, viêm gan và các bệnh về cơ sẽ phóng thích các chất, trong đó có LDH vào máu.
• Một vài ví dụ lâm sàng:

Nhồi máu cơ tim: LDH1 và LDH2 đều tăng, nhưng LDH1 tăng cao hơn.

Viêm gan: LDH1 và LDH2 bình thường, LDH5 tăng cao.

= > Sử dụng sự gia tăng isoenzyme đặc trưng cho 1 mô để chẩn đoán và theo dõi điều trị.

Trung tâm hoạt động của enzyme

• Là vùng mà enzyme kết hợp với cơ chất (và cộng tố nếu có) và chuyển đổi thành sản phẩm của phản ứng.
• Là 1 phần nhỏ của enzyme, có cấu trúc không gian 3 chiều, được tạo thành bởi các acid amin có thể ở rất xa nhau trên chuỗi polypeptide, nhờ có sự xoắn cuộn gấp khúc trong không gian 3 chiều giúp các nhóm acid amin này ở gần nhau => Tạo trung tâm hoạt động.
• Acid amin của trung tâm hoạt động thường là serine, histidine, tryptophan, cysteine, arginin, acid glutamic và lysine.
• Trung tâm hoạt động là nơi phản ứng hóa học xảy ra, gồm 1 nhóm hóa học gọi là gốc xúc tác, trực tiếp tham gia tạo thành hay cắt đứt liên kết hóa học của cơ chất.
• Cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động bởi nhiều tương tác yếu như tương tác tĩnh điện, liên kết hydro, lực Van der Walls, tương tác kỵ nước,…
• Sau khi phức hợp enzyme-cơ chất được hình thành, các gốc xúc tác sẽ tác động trên phân tử cơ chất => Chuyển cơ chất sang trạng thái chuyển tiếp, sau đó hình thành sản phẩm phản ứng rồi phóng thích trong dung dịch => Enzyme trở về dạng tự do, bắt đầu chu trình xúc tác mới.

Mô hình kết hợp của cơ chất tại trung tâm hoạt động

Có 2 mô hình được đề nghị để giải thích sự kết hợp của enzyme với cơ chất:

Mô hình ổ khóa-chìa khóa (Fisher, 1894):

• Cấu trúc không gian giữa trung tâm hoạt động của enzyme và cơ chất khớp với nhau (ổ khóa và chìa khóa), không thay đổi.
• Tuy nhiên, mô hình này không giải quyết thỏa đáng 1 số kết quả trong thực nghiệm.

Mô hình tiếp xúc cảm ứng (Koshland, 1958):

• Trung tâm hoạt động của enzyme chỉ được hình thành trong quá trình tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất.
• Do tác dụng cảm ứng không gian mà cơ chất (hoặc chất kết hợp tương tự) đã làm biến đổi cấu hình không gian
  trong enzyme, làm cho các nhóm chức năng của trung tâm di chuyển, định hướng thích hợp và chính xác để gắn enzyme.

Dạng hoạt động và không hoạt động của enzyme

• 1 số enzyme được tế bào tiết ra ở dạng không hoạt động, sau 1 số phản ứng hóa học mới trở nên hoạt động như các phương cách sau:

Trở nên hoạt hóa nhờ bị cắt đi 1 số vùng cấu trúc (Enzyme tiêu hóa):

• Những enzyme được tiết ra bên trong tế bào ống tiêu hóa ở dạng không hoạt động được gọi là tiền enzyme (zymogen, proenzyme hay preenzyme).
• Dạng không hoạt động được đưa vào lòng ống tiêu hóa, tại đó dưới các tín hiệu như sự thay đổi pH hoặc hiện diện 1 số chất đặc hiệu, tiền enzyme được cắt bớt 1 số acid amin => Trở thành enzyme dạng hoạt động.
• Phương cách này giúp cho enzyme tiêu hóa chỉ hoạt động trong lòng ống tiêu hóa.
• VD: Chymotrypsinogen được tiết ra bởi tụy, là dạng không hoạt động có 245 acid amin, sau đó được đưa vào tá tràng dưới sự hiện diện của trypsin => Loại đi 4 acid amin vị trí 15 (arginine), 13 (leucine), 146 (tyrosine) và 148 (asparagine) để thành chymotrypsin hoạt động.

Trở nên hoạt hóa nhờ được phosphoryl hóa:

• Enzyme phosphorylase có dạng b (dạng không hoạt động do không gắn gốc phosphate).
• Phosphorylase b được kinase thêm gốc phosphate và trở thành phosphorylase a (dạng có hoạt tính xúc tác phản ứng thêm gốc phosphate vào cơ chất).

Enzyme dị lập thể và trung tâm dị lập thể

1 số loại enzyme có nhiều hơn 1 trung tâm hoạt động.

• Với các enzyme này, liên kết của cơ chất với trung tâm hoạt động ảnh hưởng đến liên kết cơ chất với những trung tâm hoạt động khác => Các enzyme này nhạy với những thay đổi nhỏ của nồng độ cơ chất.
• Ngoài ra, hoạt động của các enzyme này có thể được kiểm soát bởi chất tác động (hoạt hóa hay ức chế), các chất này kết hợp với enzyme tại 1 vị trí khác với trung tâm hoạt động gọi là trung tâm dị lập thể => Gây ra sự thay đổi cấu hình hoạt động và làm thay đổi vận tốc phản ứng.
• Enzyme có trung tâm dị lập thể gọi là enzyme dị lập thể.

Enzyme dị lập thể dương

Hoạt động theo cơ chế dị lập thể dương (hoạt hóa dị lập thể), chất tác động được gọi là chất hoạt hóa dị lập thể.

Cơ chế hoạt hóa dị lập thể có thể được ví dụ như sau:

+ Khi trung tâm dị lập thể chưa tiếp nhận chất hóa dị lập thể, trung tâm hoạt động khó tiếp nhận cơ chất; sau khi tiếp nhận thì trung tâm hoạt động biến đổi cấu trúc 3 chiều

= > Dễ tiếp nhận cơ chất hơn.

+ Enzyme được hoạt hóa nhờ gắn cAMP: Ở dạng bất hoạt, bán đơn vị điều hòa (chứa trung tâm dị lập thể dương) không gắn cAMP => Bán đơn vị điều hòa gắn với bán đơn vị tác dụng làm enzyme bất hoạt. + Khi tiếp nhận chất hoạt hóa dị lập thể là AMP vòng, bán đơn vị điều hòa tách khỏi bán đơn vị tác dụng => Trung tâm hoạt động bán đơn vị tác dụng trống, sẵn sàng nhận cơ chất (dạng hoạt động).

Enzyme dị lập thể âm và cơ chế ức chế phản hồi

• Enzyme dị lập thể âm hoạt động theo cơ chế dị lập thể âm (ức chế dị lập thể), chất tác động lúc này gọi là chất ức chế dị lập thể.
• Trong cơ chế dị lập thể âm, quan trọng nhất trong hệ thống sinh học là cơ chế ức chế phản hồi (feedback inhibition): enzyme tham gia đầu tiên vào quá trình chuyển hóa bị ức chế bởi sản phẩm cuối cùng của quá trình đó => Cho phép tiết kiệm NL dự trữ của cơ thể, tránh tích trữ lượng lớn chất chuyển hóa trung gian vô ích.
• Có 2 dạng ức chế phản hồi:

Ức chế theo chuỗi:

• Thường gặp trong hệ thống multienzyme.

• Sản phẩm của enzyme sau sẽ ức chế chính enzyme đó.
• VD: Tổng hợp 1 số’ acid amin ở E.coli.

Ức chế’ công gộp: VD như điều hòa tổng hợp glutamin ở E.coli:

+ 6 sản phẩm dẫn xuất glutamin đều là chất hoạt hóa dị lập thể âm của enzyme glutamin synthetase.

+ Sự phối hợp 6 chất này làm tăng tác dụng ức chế enzyme.

Các sản phẩm cuối của 1 quá trình chuyển hóa nhiều phản ứng thường ít khi tương đồng về mặt cấu trúc phân tử => Trở thành chất ức chế dị lập thể, liên kết với enzyme đầu tiên (của quá trình chuyển hóa) ở vị trí trung tâm dị lập thể.

Hệ thống multienzyme

Các phản ứng xảy ra trong hệ thống sinh học do enzyme xúc tác thường là 1 chuỗi liên tiếp, từ phản ứng 1 phản ứng n để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Hệ thống enzyme xúc tác chuỗi phản ứng gọi là multienzyme: sản phẩm của enzyme thứ nhất là cơ chất của enzyme tiếp theo.

Multienzyme thường ở 3 dạng:

Dang hòa tan: Trộn lẫn trong bào dịch (các enzyme tham gia chu trình HDP).

Dạng phức hợp: Gắn với nhau thành 1 khối (enzyme acid béo synthetase gồm 7 enzyme tạo phức hợp).

Dang gắn với màng tế’ bào: VD: Hệ thống enzyme oxy hóa-khử.

MỘT SỐ ENZYME ĐẶC TRƯNG

Các enzyme tiêu hóa

Enzyme tuyến nước bọt (amylase và lysozyme)

Nhắc lại cấu trúc

Enzyme có cấu trúc là Pr, có hoạt tính sinh học và tham gia vào quá trình xúc tác phản ứng trong cơ thể.

Chức năng

• a-Amylase là một enzyme loại protein thủy phân liên kết a của các polysaccharide chứa liên kết a như tinh bột và glycogen, tạo ra glucose và maltose.
• Đây là dạng chủ yếu của amylase được tìm thấy ở người và các ĐV có vú khác.
• Trong phân tử amylase có cofactor là Cl và Ca.

Cơ chế hoạt động

• Amylase cắt liên kết 1,4-glycoside trong phân tử polysaccharide và glycogen để tạo thành dextrins và maltose, maltotriose.
• Dextrins là một oligosaccharide còn liên kết 1,6-glycoside.
• Amylopectin sẽ bị cắt liên kết 1,4- và 1,6-glycoside trong phân tử polysaccharide.
• Amylase chỉ hoạt động trong với liên kết tinh bột và không hoạt động với di- hoặc trisaccharide.
• Amylase hoạt động pH 6,5-7,0 và bất hoạt sau khi đến ở dạ dày.
• Có tác dụng ngăn ngừa sâu răng do sự thủy phân tinh bột sau ăn.
• Lysozyme có trong nước bọt thủy phân liên kết 0-1,4-glycoside.
• Những VK có màng là polysaccharide (peptidoglycan) bị ly giải dưới tác dụng của lysozyme.

Bất thường amylase trong một số trường hợp

• Giá trị bình thường amylase:

Amylase máu: Người lớn: 53 – 123 U/L hay 0,88 – 2,05 nkat/L.

Amylase niêu: 0 – 375 U/L hay 0 – 6,25 kat/L.

• Tăng trong trường hợp: Viêm tụy cấp, viêm tuyến nước bọt, quai bị…

Enzyme tiêu hóa Pr (pepsin)

Cấu trúc

• Tiền chất là pepsinogen được hoạt hóa bởi proton H+ trong acid dạ dày tạo thành pepsin.

Chức năng

• Pepsin là 1 loại protease cắt các liên kết peptide thông thường (thường là các peptide tận cùng của chuỗi polypeptide) tạo thành các thành phần pepton (peptide và acid amin).
• Tiêu diệt hầu hết các vi khuẩn.
• Giúp cho sự tiêu hóa thức ăn là Pr.
• Ngoài ra còn có các enzyme khác như chymotrypsin và trypsin có tác dụng cắt các liên kết peptide.

Cơ chế hoạt động

• Pepsin hoạt động được tạo thành từ proenzym là pepsinogen bởi sự cắt bỏ một đoạn peptide (44 acid amin) từ đầu N- tận.
• Sự cắt bỏ này diễn ra như 1 phản ứng nội phân tử (tự hoạt hóa) ở pH<5 hoặc bởi chính pepsin hoạt động (tự xúc tác).
• Peptide giải phóng có thể gắn lại với pepsin và tác dụng như một chất ức chế pepsin ở pH>2.
• Sản phẩm phân cắt chính của pepsin là các mảnh peptide lớn và một số acid amin tự do.
• Các sản phẩm này có tác dụng kích thích sự giải phóng cholecystokinin ở tá tràng mở đầu cho pha tụy.

Bất thường

Do tính chất là protease cắt liên kết peptide, nếu trong trường hợp trào ngược dạ dày thực quản, pepsin sẽ tấn công các tế bào
niêm mạc thực quản khi dịch acid dạ dày trào ngược tạo điều kiện hoạt động cho pepsin.

Enzyme tiêu hóa lipid, muối mật

Cấu trúc

Lipase:

• Có trung tâm hoạt động là bộ ba serine, histidine và aspartate/glutamate, với phía trên trung tâm là vùng kỵ nước (được hình thành sau khi lipase được hoạt hóa).
• Ngoại trừ đặc điểm chung về khả năng xúc tác, lipase từ những nguồn khác nhau có rất ít điểm chung ở cấp độ acid amin => Sự hiện diện của serine ở trung tâm hoạt động được xem là có tính bảo tồn cao, thường xuất hiện trong chuỗi pentapeptide Gly – Xaa – Ser – Xaa – Gly (với Xaa là 1 acid amin bất kỳ).

– Thường kết hợp với colipase (phức hợp lipase-colipase) hoặc acid mật để tối ưu chức năng sinh học.

• Là muối K hoặc Na của acid mật có nguồn gốc từ cholesterol.
• Thành phần duy nhất trong dịch mật có tác dụng tiêu hóa.

Chức năng

• Giúp cho quá trình tiêu hóa lipid, đặc biệt là các hạt micelle từ phân tử lớn khó hòa tan thành các phân tử nhỏ hơn (monoglycerid và acid béo) để hấp thu vào thành ruột non.
• Acid mật và muối mật được bài tiết từ 20-50g/ngày, giúp quá trình nhũ tương hóa lipid (các hạt micelle) = > Tạo thành các phân tử dễ tan trong nước, cần thiết cho tiêu hóa lipid và các vitamin tan trong dầu.

Cơ chế tác dụng

Muối mật và acid mật:

– Lipase xúc tác quá trình thủy phân triglyceride thành monoglyceride, glycerol và acid béo.

– Hoạt động này được thực hiện bằng cách thủy phân các este của acid béo.

Quá trình thủy phân được bắt đầu bằng hoạt động của colipase giúp neo lipase vào màng – lipid-nước của micelle => Tạo ra sự thay đổi bề mặt trên lipase.

• Lactose là một disaccharide có trong sữa và các sản phẩm từ sữa. Một số người trưởng thành thiếu ezyme lactase => Ứ đọng trong ruột = > Tình trạng tăng tính thấm.
• Vị trí hoạt động kỵ nước được tiếp xúc với sự liên kết của triglyceride và tương tác hơn nữa với bộ ba xúc tác.
• Trong bộ ba này, chức năng của ba acid amin cho phép hình thành serine bị khử hóa thành nucleophile và tác dụng với este carbonyl của các acid béo để tạo thành monoglyceride và acid béo monome sau này.

Bất thường

– Một số triệu chứng thường gặp trong viêm gan, suy gan, tắc mật.,.

• Kém hấp thu lipid do suy giảm chức năng tuyến tụy.
• Thiếu acid mật, muối mật, hoặc tổn thương đường tiêu hóa.

Enzyme tuyến tụy

• Tuyến tụy xem như là nhà máy sản xuất các enzyme cho hệ tiêu hóa.
• Tụy cung cấp hỗn hợp các enzyme như amylase là enzym có chức năng tương tự như amylase của tuyến nước bọt (isoenzyme).

Ngoài ra tuyến tụy còn sản xuất các enzyme như trypsin, chymotrypsin (endopeptidase),

carboxypeptidase, pancreatic lipase, phospholipase, nuclease,…

Enzyme tiêu hóa của nhung mao ruột non

• Hệ thống nhung mao của ruột non có diện tích ~ 200m².
• Có rất nhiều enzyme trên bề mặt vi nhung mao như: aminopeptidase, endopeptidase, carboxylpeptidase, dipeptidase cắt phân tử Pr thành những oligopeptide,.

Bệnh lý thiếu hụt enzyme tiêu hóa

Ví dụ như hội chứng không dung nạp lactose (Lactose

Giảm khả năng hấp thu lipid và các vitamin tan trong dầu: Có thể xuất hiện triệu chứng như trong phân có mỡ, khó tiêu, đầy hơi,…

• Triệu chứng rối loạn tiêu hóa thường xảy ra khi uống từ 200-500 ml sữa.
• Hội chứng không dung nạp lactose (Lactose intolerance) là một tình trạng bệnh lý thể hiện ở những người thiếu hoặc không có khả năng tiêu hóa lactose.
• Những người mắc chứng bệnh thể hiện triệu chứng và mức độ khác nhau, phụ thuộc vào lượng lactose mà họ có thể dung nạp.
• Các triệu chứng bao gồm đau bụng, trướng bụng, tiêu chảy, đầy hơi, và có thể buồn nôn, thường được thể hiện rõ sau khoảng từ 30 phút đến 2 tiếng ăn hoặc uống các sản phẩm từ sữa.
• Mức độ nghiêm trọng thường phụ thuộc vào lượng lactose người đó đưa vào cơ thể, hội chứng này không gây hại cho đường tiêu hóa.

ĐỘNG HỌC CỦA ENZYME

Vận tốc phản ứng enzyme – Phương trình Michaelis – Menten

– Enzyme xúc tác phản ứng theo nguyên tắc tăng nhanh phản ứng, nhưng không làm thay đổi cân bằng của phản ứng.

– Phản ứng có enzyme xúc tác sẽ trải qua 2 bước:

+ Enzyme kết hợp cơ chất tạo phức hợp tạm thời enzyme – cơ chất, giảm độ bền trong liên kết của cơ chất => Xảy ra phản ứng nhanh hơn.

+ Sau khi hoàn thành phản ứng (tạo sản phẩm), sản phẩm sẽ tách khỏi enzyme và trả enzyme về dạng tự do.

= > Khảo sát phản ứng có enzyme xúc tác là khảo sát vận tốc phản ứng.

– Tương quan giữa vận tốc phản ứng (V) và nồng độ cơ chất ([S]) được thể hiện qua hình bên:

+ Trong giai đoạn tuyến tính, [S] nhỏ => V tỉ lệ thuận với [S], sản phẩm tạo ra 1 cách nhanh chóng.

+ Khi nồng độ đạt đến vận tốc tối đa (Vmax, gọi là giai đoạn không tuyến tính) => V không tỉ lệ thuận với [S] mà đạt đến Vmax => Không phụ thuộc vào [S] nữa => Trạng thái enzyme bão hòa cơ chất.

– Cách để enzyme thúc đẩy phản ứng hóa học mà không làm thay đổi cân bằng phản ứng được chứng minh bằng động học của enzyme, với NL hoạt hóa và mô hình Michaelis – Menten.

– Đồ thị tương quan giữa V và [S] cho thấy:

Trong giai đoạn tuyến tính:

[S] nhỏ hơn Km nhiều, khi này phương trình Michaelis – Menten trở thành V = Vmax[S]/ Km cho thấy V tỉ lệ thuận với [S].

Tai thời điểm [S] = Km: Phương trình

Michaelis – Menten trở thành V =Vmax[S]/ ([S]+[S]) = 1/2 Vmax => Km = [S] khi V = 1/2 Vmax.

Khi phản ứng tiến đến vô cực (giai đoạn không tuyến tính):

[S] lớn hơn Km nhiều, khi này phương trình Michaelis – Menten trở thành V = Vmax[S] / [S] ≈ Vmax => V đạt tối đa, không phụ thuộc vào [S] nữa.

Ý nghĩa hằng số tốc độ Km

– Phản ánh hoạt tính enzyme và ái lực của enzyme đối với cơ chất, giúp gián tiếp so sánh các enzyme với nhau:

+ Với những phản ứng enzyme có Km nhỏ, enzyme đó có hoạt tính yếu ([S] tăng làm enzyme nhanh chóng bão hòa) và có ái lực cao với cơ chất (nhanh chóng đạt 1 Vmax).

+ Với những phản ứng enzyme có Km lớn, enzyme đó có hoạt tính mạnh (sau 1 thời gian dài mới bão hòa) và ái lực thấp với cơ chất (cần lượng lớn [S] để đạt 1 Vmax).

Đồ thị Lineweaver – Burk

• Phản ứng sẽ đạt đến Vmax khi giá trị ở [S] là vô cực => Không đánh giá được Vmax (và cả Km) từ đồ thị theo phương trình Michaelis – Menten.
• Tuy nhiên, trong thực nghiệm có thể xác định Vmax và Km bằng cách đo V với những giá trị khác nhau của [S].
• Để tìm Km và Vmax, ta lấy nghịch đảo 2 vế phương trình Michaelis – Menten như sau:

1/ V0 = 1 /Vmax + Km / [S] Vmax

Đây cũng chính là cơ sở để xây dựng đồ thị Lineweaver – Burk:

+ Đồ thị này cắt trục tung tại 1 / Vmax và cắt trục hoành tại – 1 / Km

+ Độ dốc của đường thẳng là Km / Vmax

+ Rất hữu dụng khi cần phát hiện hiện tượng ức chế hoạt động enzyme do sự hiện diện của các chất ức chế (cạnh tranh hay không cạnh tranh).

Đơn vị hoạt độ của enzyme được biểu thị cho đơn vị enzyme (ký hiệu là U).

1 U của enzyme là lượng enzyme cần thiết để xúc tác việc chuyển 1 pmol cơ chất trong 1 phút, ở 25⁰C và trong điều kiện tối ưu của enzyme đó.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Đa số enzyme hoạt động ở nhiệt độ 37⁰C (ở ĐV có vú).
• Enzyme mất hoạt tính ở >70⁰
• Từ 0⁰C nhiệt độ tối ưu: Hoạt độ của enzyme tăng dần; khi lớn hơn nhiệt độ tối ưu hoạt độ giảm dần.
• 1 số sinh vật có enzyme hoạt động ở nhiệt độ cao, VD: aquaticus (nhiều ở suối nước nóng) với enzyme Taq polymerase tối ưu ở 72⁰C.

Ảnh hưởng của pH

• Mỗi enzyme có 1 pH tối ưu để tại đó phản ứng xúc tác đạt Vmax (pH0).
• Các giá trị khác ngoài pH0 (lớn hơn hay bé hơn pH0) làm giảm hoạt độ enzyme.
• Đa số enzyme có pHo ở 6,8, 1 số trường hợp đặc biệt do môi trường hoạt động, VD:

+ Pepsin hoạt động ở dạ dày có pH0 là 1,8.

+ Glucose-6-phosphatase hoạt động trong bào tương tế bào gan có pH0 là 7,8.

Ảnh hưởng của chất hoạt hóa đến hoạt động của enzyme

• Chất hoạt hóa làm tăng hoạt tính enzyme.
• Có bản chất hóa học khác nhau, VD: Cl^– hoạt hóa amylase, glutahion hoạt hóa protease TV, cysteine hoạt hóa -SH hoạt động,…
• Enzyme dị lập thể có chất hoạt hóa dị lập thể, VD: cAMP.

Ảnh hưởng của chất ức chế đến hoạt động của enzyme

• Chất ức chế làm giảm hoạt tính của enzyme (tác động trực tiếp lên enzyme, giảm khả năng kết hợp enzyme với cơ chất => Giảm vận tốc phản ứng xúc tác).
• Có 2 loại ức chế enzyme là ức chế thuận nghịch và ức chế không thuận nghịch, ức chế thuận nghịch lại chia 2 loại là cạnh tranh và không cạnh tranh.

Ức chế không thuận nghịch	Ức chế thuận nghịch cạnh tranh	Ức chế thuận nghịch không cạnh tranh
+ Chất ức chế liên kết (một cách không thuận nghịch) bằng các liên kết cộng hóa trị với 1 gốc acid amin ở trong hoặc rất gần trung tâm hoạt động và làm bất hoạt enzyme. + Thường là gốc serine và cysteine có các nhóm chức khác là -OH và – SH. + VD: Penicillin ức chế không thuận nghịch enzyme glycopeptide transpeptidase, thành lập liên kết chéo trong thành tế bào VK bằng liên kết cộng hóa trị với gốc serine trong trung tâm hoạt động enzyme.	+ Chất ức chế cạnh tranh có cấu trúc gần giống cơ chất => Cạnh tranh với cơ chất để kết hợp vào trung tâm hoạt động của enzyme, làm enzyme không kết hợp được với cơ chất. + Khi nồng độ cơ chất vượt xa nồng độ chất ức chế => Đẩy được chất ức chế ra khỏi trung tâm hoạt động và hoạt tính enzyme trở lại bình thường. + VD: Sự ức chế hoạt tính enzyme succinate dehydrogenase khi có mặt malonat (chất ức chế cạnh tranh).	+ Chất ức chế không cạnh tranh có cấu tạo hóa học khác với cơ chất => Gắn với enzyme ở vị trí khác với trung tâm hoạt động của enzyme, gây nên sự thay đổi cấu trúc enzyme => Giảm hoạt độ hoặc biến tính enzyme. + Có thể là những chất gây biến tính enzyme (ion kim loại nặng, acid,.) hoặc chất ức chế dị lập thể với enzyme dị lập thể. + Enzyme có thể liên kết với chất ức chế, với cơ chất hoặc có thể với cả 2 cùng lúc.

COENZYME

• Là phân tử hữu cơ nhỏ (thường là các vitamin tan trong nước), có thể thẩm tích được do gắn lỏng lẻo với enzyme, trực tiếp tham gia phản ứng chuyển điện tử, hydro hoặc các gốc hóa học.
• Mỗi enzyme có 1 apoenzyme tương ứng, nhiều enzyme có thể có cùng 1 loại coenzyme.
• 1 số coenzyme (NAD+ hoặc CoA) được gắn với enzyme, rồi được giải phóng ra khỏi enzyme trong quá trình xúc tác và đóng vai trò như chất đồng cơ chất.
• Nhiều coenzyme là dẫn xuất từ các tiền chất là vitamin – những hợp chất thiết yếu trong khẩu phần ăn, khi thiếu sẽ mắc 1 số’ bệnh do thiếu vitamin.

Coenzyme	Tiền chất	Bệnh do thiếu vitamin
Thiamine pyrophosphate	Thiamine (vitamin B1)	Tê phù (Béri-béri)
FAD, FMN	Riboflavin (vitamin B2)	Chậm lớn
NAD+, NADP+	Niacine (vitamn B3 hoặc PP)	Pellagre
Coenzyme A	Acid pantothenic (vitamin B5)	Viêm da
Pyridoxal phosphate	Pyridoxin (vitamin B6)	Viêm da
Biotin-lysin (biocytin)	Biotin (vitamin B7 hoặc H)	Rụng tóc, viêm da
Deoxyadenosyl cobalamin	Cobalamin (vitamin B12)	Thiếu máu ác tính
Tetrahydrofolat	Acid folic	Thiếu máu
Đồng cơ chất trong sự hydroxyl hóa prolin thành collagen	Acid ascorbic (vitamin C)	Scorbut (Scurvey)

NAD⁺, NADP⁺

– Là 2 coenyme được tổng hợp từ tiền chất niacin (vitamin B3), có chức năng giống nhau là vận chuyển điện tử trong các phản ứng oxy hóa-khử.

• Phần hoạt hóa 2 phân tử này là nhân nicotinamide tồn tại dưới dạng oxy hóa hoặc dạng khử và hoạt động bằng cách nhận hay cho điện tử tùy phản ứng enzyme.
• NAD+/NADH và NADP+/NADPH là các cặp coenzyme có hoạt tính cao, phổ biến và quan trọng, tham gia vào rất nhiều các quá trình chuyển hóa quan trọng cho cơ thể như chu trình acid citric (chu trình Krebs) để tạo NL, quá trình oxy hóa acid béo, ly giải đường, chuyển nhóm amin,..

FAD, FMN

• Được tổng hợp từ tiền chất là riboflavin (vitamin B2), là những chất chuyển điện tử và có cấu trúc hóa học gần giống nhau.
• Tác động với 2 proton và 2 điện tử để chuyển luân phiên từ trạng thái khử sang trạng thái oxy hóa.
• FAD/FADH+/FADH2 và FMN/FMNH+/FMH là những cặp coenzyme quan trọng tham gia vào nhiều phản ứng oxy hóa-khử quan trọng trong cơ thể.

Coenzyme A (CoA)

• Là 1 coenzyme được tổng hợp từ tiền chất là acid pantothenic (vitamin B5), có vai trò quan trọng trong sự oxy hóa acid béo và acid pyruvate (chu trình Krebs), cũng như nhiều quá trình chuyển hóa khác.
• Các enzyme trong cơ thể người sử dụng coenzyme A như 1 đồng cơ chất trong phản ứng.
• Chức năng chính của CoA: Vận chuyển các nhóm acyl bởi liên kết thioester tại đầu tận cùng sulfhydryl của nó, tạo thành acyl-CoA, nhóm acyl thường là acetyl => acetyl-CoA.

VITAMIN

Là những hợp chất hữu cơ cần thiết cho hoạt động chuyển hóa cho cơ thể, ở lượng rất thấp.

Cơ thể người và ĐV không thể tự tổng hợp được vitamin, mà phải thu nhận qua thức ăn.

Hầu hết vitamin đều là tiền chất của coenzyme, số ít là tiền chất của hormone hoặc có vai trò như chất chống oxy hóa tế bào.

Nhu cầu về vitamin của cơ thể khác nhau giữa các loài, bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như độ tuổi, giới tính và các tính trạng sinh lý như có thai, nuôi con bằng sữa mẹ, luyện tập thể dục, chế độ dinh dưỡng,.

Tình trạng dinh dưỡng kém, 1 số tình trạng gây giảm nồng độ vitamin trong cơ thể => Bệnh lý do thiếu vitamin.

– Dựa vào dung môi hòa tan, vitamin được chia ra 2 nhóm:

+ Vitamin tan trong nước (Vitamin nhóm B, vitamin PP, vitamin H và vitamin C).

+ Vitamin tan trong lipid (Vitamin A, D, E và K).

Vitamin tan trong lipid

Vitamin A

-Tiền chất của vitamin A là 0-caroten (ở TV và có màu cam) và retinol (ở ĐV).

Retinol:

+ Có trong sữa, sữa chua, gan, cá, lòng đỏ trứng,…

+ Retinol chuyển thành retinal, cần cho tế bào thị giác tiếp nhận ánh sáng.

+ Retinoic acid truyền tín hiệu nội bào (như hormone), giúp tăng trưởng và biệt hóa tế bào.

+Tác dụng chống tác nhân oxy hóa, tăng trưởng xương cung cấp cho quá trình tạo cốt bào, tạo tinh trùng và chu kỳ rụng trứng.

+ Thiếu vitamin A gây xơ hóa, sừng hóa mô liên kết (giác mạc, võng mạc, dày sừng nang lông do xơ hóa miễn dịch của vitamin A.

Vitamin D

Tiền chất, dạng hoạt động của vitamin D

Tiền chất: Gồm có các dạng sau:

+ 7-dehydrocholesterol: Tồn tại ở da.

+ Vitamin D3 (Cholecalciferol): Là sản phẩm của 7- dehydrocholesterol dưới tác động của tia UV, ngoài ra còn có nguồn gốc từ thức ăn (sản phẩm từ ĐV).

+ Vitamin D2 (Ergocalciferol): Có nguồn gốc từ TV.

+ Calcidiol (25-hyroxy-vitamin D): Là sản phẩm của vitamin D2 và vitamin D3 khi đến gan.

Dạng hoạt động: Là calcitriol (1,25-dihydroxy- vitamin D), sản phẩm của calcidiol khi đến thận.

– Vitamin D có nhiều ở cá, bơ, phô mai, ngũ cốc, trứng, sữa..

Tác dụng

– Tăng hấp thu canxi ruột non, giảm bài tiết canxi và phospho ở thận, tăng hormone cận giáp gây tăng hấp thu canxi vào xương.

– Thiếu vitamin D gây còi xương ở trẻ em và loãng xương ở người lớn.

Vitamin E

• Tiền chất của vitamin E là a-Tocopherol.
• Có nhiều ở gan, cá, lòng đỏ trứng, hạt có dầu ngũ cốc,…
• Có tác dụng chống tác nhân oxy hóa, bảo vệ da chống các tác động tia tử ngoại, cần cho quá trình tăng trưởng tế bào.
• Tocotrienol (dẫn xuất vitamin E) giúp giảm cholesterol máu.
• Thiếu vitamin E gây thiếu máu trẻ sơ sinh.

Vitamin K

• Vitamin K tự nhiên là phylloquinone (K1) và menaquinone (K2).
• Có nhiều ở rau xanh, ngũ cốc, trứng, thịt, sữa,…
• Các vi khuẩn ở ruột non tổng hợp vitamin K từ menaquinone, menadiol và menadiol acetate thành phylloquinone (K1).
• Vitamin K là coenzyme giúp carboxyl hóa gốc glutamate của các Pr đông máu tại vị trí phân tử có chứa nhóm y-carboxyl glutamate có trên => Các Pr này có thể gắn với Ca²⁺ kích hoạt quá trình đông máu.
• Thuốc ức chế vitamin K (warfarin) ức chế enzyme vitamin K epoxide reductase gây tích tụ dạng vitamin K epoxide => Thiếu dạng vitamin K hydroquinone là dạng giúp carboxyl hóa Pr đông máu.
• Thiếu vitamin K gây máu khó đông.

Vitamin B1 (Thiamin)

• Là coenzyme thyamin pyrophosphate của các enzyme như pyruvate dehydrogenase, a- ketoglutarate dehydrogenase, ketoacid dehydrogenase,…
• Có nhiều ở thịt, cá, ngũ cốc, trứng, sữa,.
• Vitamin B1 giúp tạo NL từ thức ăn, hỗ trợ chức năng tim mạch , não và hệ thần kinh trung ương.
• Thiếu vitamin B1 gây bệnh thần kinh ngoại biên (Béri-béri), tê, mệt mỏi, biếng ăn, phù, suy tim, bệnh cơ thần kinh.

Vitamin B2 (Riboflavin)

• Vitamin B2 có hoạt chất là riboflavin.
• Có nhiều ở thịt, ngũ cốc, trứng, sữa, rau xanh,…
• Vitamin B2 là coenzyme của các enzyme oxy hóa-khử (FMN, FAD).

Vitamin tan trong nước

Vitamin B3 (vitamin PP hay niacin)

• Vitamin B3 là loại vitamin cơ thể tự tổng hợp được từ tryptophan (cần 60mg tryptophan để tổng hợp 1mg vitamin B) => Vẫn phải cung cấp từ thức ăn.
• Có nhiều ở thịt, sản phẩm lên men, trái cây, rau củ,…
• Vitamin B3 là coenzyme của enzyme oxy hóa- khử như NAD+, NADP+,…
• Acid nicotinic (dẫn xuất của nicotinamide) làm hạ cholesterol máu.
• Thiếu vitamin B3 hay tryptophan gây hội chứng Pellagra (sụt cân, rối loạn tiêu hóa, viêm da, trầm cảm, nếu không điều trị có thể tử vong).

Vitamin B6

• Có dạng hoạt động là pyridoxal hay pyridoxamine, là coenzym chuyển nhóm amin và 1 số’ enzyme khác.
• Có nhiều trong các loại hạt, đậu.
• Thiếu vitamin B6 gây viêm da, trầm cảm, thiếu máu,…

Acid folic (vitamin B9)

• Dạng hoạt động là tetrahydro-folate.
• Có trong gan, rau tươi xanh.
• Tham gia vận chuyển gốc Cl, có vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng và sinh sản của tế bào.
• Thiếu acid folic ảnh hưởng đến tạo hồng cầu (do ức chế tổng hợp DNA, phân chia tế bào ngừng ở pha S = > Chậm tạo hồng cầu, thiếu máu hồng cầu to).
• Ở phụ nữ, thiếu acid folic gây dị dạng ống thần kinh ở bào thai.

Vitamin H (Biotin, vitamin B7)

Có trong rau xanh, sản phẩm lên men (men bia), các loại hạt.

Vitamin B12 (Cobalamin)

• Là dạng coenzyme vận chuyển nhóm -COOH trong các enzyme carboxylase.
• Được tổng hợp bởi vi sinh vật.
• Có trong gan, thịt, sữa, trứng, không có ở TV.
• Thiếu vitamin B12 gây thiếu máu hồng cầu to, trong cắt dạ dày hoặc thiếu yếu tố nội sinh giúp hấp thu vitamin B12.

Vitamin C (Acid ascorbic)

• Có nhiều trong các loại rau quả tươi, trái cây họ cam quýt,.
• Ở dạng tinh thể trắng, oxy hóa nhanh khi có sự hiện diện của Fe, Cu.
• Là chất chống oxy hóa và thúc đẩy hấp thu sắt, giúp tổng hợp epinephrine, collagen (gắn OH vào prolin).
• Thiếu vitamin C gây bệnh Scorbut do quá trình tổng hợp collagen, xuất huyết dưới da, yếu cơ, lợi xuất huyết, chậm lành vết thương, các vết thâm tím ở da.

HORMONE

Là những chất được tế bào tuyến nội tiết tiết ra, sau đó được đưa vào máu, chuyên chở đến tế bào đích và gây ra các tác động lên tế bào đích thông qua hệ thống enzyme.

Trong quá trình vận chuyển, hormone được gan và thận thải ra ngoài.

Hormone có thể có bản chất là steroid, Pr hoặc dẫn xuất của các acid amin

Nồng độ chế tiết hormone thay đổi theo độ tuổi, thời điểm trong ngày, theo các trạng thái sinh lý của cơ thể như đói-no, luyện tập thể dục, có thai,.

Hormone có các vai trò sau:

+ Điều hòa chuyển hóa (Insulin, glucagon, thyrosin, epinephrine,.).

+ Cân bằng nội môi (PTH, aldosterone, calcitriol,.).

+ Thúc đẩy tiêu hóa (Gastrin, secretin,.).

+ Điều hòa tăng sinh, tăng trưởng và phát triển (Cytokin, hormone sinh dục,.).

Phân loại hormone theo vị trí tế bào đích

• Endocrine: Tác dụng tế bào đích.
• Paracrine: Tác dụng tế bào lân cận.
• Autocrine: Tự tác dụng lên chính tế bào tiết.

Trục tác động của hormone

Trục hạ đồi-tuyến yên- tuyến nội tiết-tế bào đích:

• Khi hệ thần kinh trung ương truyền thông tin xuống vùng hạ đồi => Kích thích hạ đồi tiết ra hormone hạ đồi (hypothalamic hormone/regulating hormone) => Kích thích tuyến yên tiết hormone tuyến yên trước (tropin/tropic hormone/stimulating hormone) => Kích thích tuyến nội tiết tiết hormone để tác động lên tế bào đích.
• Khi nồng độ hormone tăng cao => Ức chế phản hồi tuyến yên rồi lên vùng hạ đồi => Giảm tiết hormone tuyến yên trước và hormone hạ đồi => Giảm tác động lên tuyến nội tiết => Giảm tiết hormone (Cơ chế điều hòa tiết hormone qua trục hạ đồi-tuyến yên-tuyến nội tiết).

Phương cách tác động của hormone tại tế bào đích

Khi đến tế bào đích, hormone gây ra các tác động sinh học thông qua cách dẫn truyền từ màng tế bào đích đến bào tương hoặc nhân => Gây ra đáp ứng tế bào.

Có 3 phương cách dựa trên bản chất tan trong nước hoặc tan trong lipid của hormone:

+ Hormone có thụ thể đặc hiệu tại màng tế bào với hệ thống thông tin thứ hai.

+ Hormone có thụ thể đặc hiệu nhân với tín hiệu điều hòa chuyển mã.

+ Hormone có thụ thể đặc hiệu tế bào chất với dẫn truyền hệ thống thông tin thứ hai.

Phương cách tác động của hormone tan trong lipid:

• Do tan trong lipid nên các hormone này qua được màng tế bào và được tiếp nhận bởi thụ thể đặc hiệu nằm bên trong nhân tế bào.
• Phân tử hormone kết hợp với phân tử thụ thể đặc hiệu, sau đó được đưa đến đoạn gen đích và kích hoạt cho gen đích chuyển mã và giải mã ra Pr chức năng.
• Các đại diện cho nhóm hormone tan trong lipid gồm hormone tuyến giáp, các hormone có bản chất steroid và có nguồn gốc từ cholesterol như hormone sinh dục và hormone vỏ thượng thận.

Phương cách tác động của hormone tan trong nước:

• Do không tan trong lipid nên các hormone phải gắn với thụ thể đặc hiệu tại màng tế bào đích => Khởi động hệ thống truyền tín hiệu thứ hai => Gián tiếp gây đáp ứng sinh học với tế bào.
• Hệ thống truyền tín hiệu thứ hai của tế bào có thể là các phân tử hoặc enzyme như protein G (GTP/GDP), cAMP, phosphatidyl-inositol, kinase, cGMP,…