Các nguyên tố vi lượng và enzyme

Có thể khẳng định rằng: các nguyên tố vi lượng là cơ sở của sự sống, vì hầu hết các quá trình tổng hợp và chuyển hoá các chất được thực hiện nhờ các enzyme, mà trong thành phần của các enzyme đó đều có các nguyên tố vi lượng. Hiện nay đã biết khoảng 1000 hệ enzyme và khoảng 1/3 số hệ enzyme này được hoạt hoá bằng các kim loại. Học thuyết enzyme-kim loại (metalloenzyme) đã trở thành một trong những vấn đề trung tâm của cả hóa sinh học và sinh lý học hiện đại. ...

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các nguyên tố vi lượng và enzyme Các nguyên tốvi lượng và enzymeCó thể khẳng định rằng: cácnguyên tố vi lượng là cơ sở của sựsống, vì hầu hết các quá trình tổnghợp và chuyển hoá các chất đượcthực hiện nhờ các enzyme, mà trong thành phần của các enzyme đó đều có các nguyên tốvi lượng.Hiện nay đã biết khoảng 1000 hệenzyme và khoảng 1/3 số hệenzyme này được hoạt hoá bằng các kim loại. Học thuyếtenzyme-kim loại (metalloenzyme) đã trở thành một trong những vấn đề trung tâm của cả hóa sinhhọc và sinh lý học hiện đại. Kimloại tạo thành phức chất với proteincó những tính chất mới. Chẳng hạnnhư sự oxy hóa acid ascovic được xúc tiến nhanh gần 1000 lần nhờ enzyme ascovin- oxidasechứa Cu. Protein kết hợp vớienzyme có thể tạo nên phức chấthữu cơ với các nguyên tố vi lượng,bởi vì nhiều acid amine có thể tạothành các phức hợp với kim loại(chelate) thông qua các nhómcarboxyl hoặc nhóm amine.Các nhóm nghiên cứu họcthuyết enzyme kim loại đã xemxét sự tác động của kim loại nhưmột chất xúc tác trong việc liênkết với protein hoặc nhóm hoạtđộng của enzyme ở 3 khía cạnh:- Ảnh hưởng của enzyme đến tínhchất của kim loại.- Ảnh hưởng của kim loại đến tínhchất của enzyme.- Ảnh hưởng phối hợp của kim loạivà enzyme.Tuy nhiên cần lưu ý rằng, nhiềukim loại không những không có tácdụng hoạt hóa enzyme, mà ngược lại có tác động ức chế enzyme. Tác động ức chế này thường thấy ở các kim loại có khả năng gây biến tính proteincủa enzyme.Sau đây là một số minh họa cụ thểvề vấn đề trên:Một số metalloenzyme chỉ chứamột kim loại nhất định trong thànhphần của nhóm hoạt động(apoenzyme) như Fe là thànhphần bắt buộc trong hàng loạtenzyme oxy hóa khử có nhómapoenzyme là vòng porphyrinnhư các hệ cytochrome (a, b, c,f)- cytochrome oxydase,peroxidase... Cu trongpolyphenoloxydase,ascorbinoxydase...Một số metalloenzyme có nhóm hoạt động là flavin (các flavoprotein) lại thường chứa2 hay 3 kim loại trong đó có mộtkim loại đóng vai trò chủ yếu. Điển hình cho các enzyme này là nitritreductase chứa Mo, Cu,Mn; hyponitritreductase chứa Fe,Cu, nitrogenase chứa Mo, Fe; nitratereduclase chứa Mo, Cu;hdroxylamine reductase chứa Mn,Mo. Ngoài các metalloenzyme thựcsự, còn gặp nhiều kim loại (Na,Mg, Al, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni,Cu, Zn, Rb, Cd, Cs,...) là tác nhânhoạt hoá không đặc thù của hàngloạt enzyme. Ví dụ: Hoạt tính xúctác của cacboxilase đ- ược gia tăngkhi có mặt Mg hoặc Mn, Co, Fe,Zn, Cd. Các kim loại hoá trị 2 (Mg,Zn) có thể thay thế nhau trong quátrình hoạt hoá một số enzyme.Trong các trường hợp như vậy, cáckim loại thường tạo nên các liên kếtkhông bền, gọi là liên kết kiểu càngcua với các mạch bên của protein -enzyme (như gốc NH4+, COO-,phenol, SH-...).