Axit nucleic

IV. KHÁI NIỆM VỀ ENZIM VÀ AXIT NUCLEIC
ENZIM
Enzim là chất xúc tác sinh học có bản chất là Prôtêin do tế bào sinh ra, có khả năng xúc tác cho các phản ứng hoá học xảy ra nhanh chóng trong các điều kiện sinh lí bình thường của cơ thể sống và bản thân enzim không thay đổi khi phản ứng hoàn thành.
Đối với 1 số enzim, ngoài thành phần Prôtêin còn có 1 số chất khác tham gia cấu tạo gọi là côfactơ, VD: các ion, vitamin,…
Hiện nay, người ta đã biết khoảng hơn 3500 enzim.
Phân loại và gọi tên enzim theo phản ứng mà chúng xúc tác, vd: các enzim xúc tác các pư thuỷ phân là enzim thuỷ phân (hiđrolaza); hoặc theo cơ chất mà chúng xúc tác, vd: xenlulaza phân giải xenlulozo, lipaza phân giải lipit, protêaza phân giải protêin.


Đặc điểm, tính chất của enzim

* Đặc điểm:
Hoạt tính mạnh: tốc độ của phản ứng nhờ xt enzim rất lớn, thường gấp 109 – 1011 lần tốc độ của cùng pư nhờ xt hoá học.
Vd: 1 phân tử catalaza cần 1 giây để phân giải 1 lượng H2O2 mà 1 ptử Fe phải phân giải trong thời gian 300 năm.
Tính chuyên hoá cao: HĐ xt của enzim có tính chọn lọc rất cao, mỗi enzim chỉ xt cho 1 sự chuyển hoá nhất định. Tuy nhiên, 1 số enzim có tính chuyên hoá tương đối, nghĩa là có thể tác dụng lên nhiều cơ chất có cấu trúc gần giống nhau.
Sự phối hợp hđ của các enzim: trong TB, các enzim hđ theo kiểu dây chuyền, tức là sản phẩm của pư do enzim trước xt là cơ chất cho pư do enzim sau tác động.
Vd: Tinh bột amilaza Mantozơ mantaza Glucozơ
. TÍNH CHẤT:
- Có bản chất là protein nên có tất cả các thuộc tính lí, hoá của protêin.
Đa số các enzym có dạng hình cầu và không đi qua màng bán thấm do kích thước lớn.
Tan trong nước và các dung môi phân cực khác, ko tan trong ete và các dung môi không phân cực.
Enzym ko bền dưới tác dụng của nhiệt độ, to cao làm enzym bị biến tính. Môi trưòng axit hay bazơ cũng có thể làm mất khả năng HĐ của enzym.
Có tính lưỡng tính: tuỳ thuộc pH của MT mà enzym tồn tại ở các dạng: cation, anion hay trung hoà điện.
Có 2 nhóm: 1 cấu tử (chỉ chứa protein) như pepsin, amylaza,…
2 cấu tử (có chứa những nhóm ko là protein), bao gồm:
Phần protein (apoenzym): nâng cao lực xúc tác, quyết định tính đặc hiệu)
Các chất hữu cơ phức tạp (coenzym): trực tiếp tham gia vào pư enzym
.CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZIM
Trong quá trình xúc tác của enzym chỉ có một phần tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động”.
Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym.
Trong "enzym 1 cấu tử", các acid amin thường phân bố trên những phần khác nhau của mạch polypeptid nhưng nằm kề nhau trong không gian tạo thành trung tâm hoạt động . Sự kết hợp của các nhóm chức của các acid amin, thường gặp là -SH của cysteine, -OH của serine, vòng imidazol của histidine, w-COOH của aspartie và acid glutamic, -COOH của các acid amin cuối mạch...

Trong "enzym hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết hợp để tạo trung tâm hoạt động, còn có các nhóm chức coenzym và các nhóm ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm hoạt động
Ở enzym chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động
Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzym) và "nền tiếp xúc" (giúp enzym kết hợp đặc hiệu với cơ chất)
-Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau

-Enzyme là các protein xúc tác các phản ứng hóa học. Trong các phản ứng này, các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là cơ chất (substrate), enzyme sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau.
-Các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzym-cơ chất (ES)
E + S → ES → E + P
S:cơ chất
P:sản phẩm
Yêu cầu: E và S phải bổ sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hóa học, có khả năng hình thành nhiều liên kết yếu với nhau. Chúng liên kết sao cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây nên do biến động nhiệt ngẫu nhiên ở nhiệt độ thường.
Cấu trúc protein của enzyme TIM. TIM là một enzyme cực kỳ hiệu quả trong quá trình chuyển đổi đường thành năng lượng cho cơ thể.



-Theo quan niệm hiện đại về bản chất sự sống thì cơ sở vật chất chủ yếu của sự sống là protêin và axit nuclêic, những đại phân tử hữu cơ vừa có tính đa dạng, vừa có tính đặc thù.
Protêin là CSVC chủ yếu của các hoạt động sống. Axit nucleic là CS chủ yếu của hiện tượng di truyền và sinh sản.
2. AXIT NUCLEIC
Trong nhân TB có các hợp chất hữu cơ phức tạp gọi là nucleoprotein mà khi thuỷ phân cho protein và axit nucleic.
Axit nucleic là polieste mà đơn phân là nucleotic. Mỗi nucleotic gồm 1 ptử axit photphoric (H3PO4), 1 phân tử đường pentozơ lk với 1 bazơ nitơ (có các loại A, U, T, G, X).
Axit nucleic là tên xuất phát từ sự có mặt phổ biến của nó trong nhân TB. Là tên gọi chung của họ các cao ptử sinh học biopolymers.
Axít nucleic là phương tiện sinh học chính, có nhiệm vụ lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền, tuy vậy RNA cũng có khả năng hoạt động như một enzym.
Tính chất kị nước của các phân tử Axít nucleic rất ít được biết đến. Axít nucleic không tan trong ethanol, TCA, nước lạnh, nước nóng và dung dịch HCl loãng. Nó tan trong dung dịch NaOH loãng, rượu và HCl.

Schematic diagram of a double-stranded nucleic acid. Yellow-green shaded circles represent phosphate; green-hatched circles represent pentose; red-slashed circles represent nitrogenous bases. Solid lines represent covalent bonds; dotted lines represent hydrogen bonds.

Phân tử đường và phosphate ở trong nucleic acids liên kết với nhau trong 1 chuỗi xoắn qua lại bằng cách các oxygen chung (tạo thành liên kết phosphodiester). Bằng cách sử dụng cách gọi tên thích hợp, các phân tử cacbon liên kết với nhóm phosphate được gọi là phân tử cacbon 3` và 5`. Các base duỗi ra từ mối liên kết glycosidic với cacbon 1`của vòng pentose.
Có 2 loại A. nucleic là ADN và ARN
So sánh ADN và ARN:
ADN ARN
Các bazơ nitơ A, T, G, X A, U, G, X
Đường đêôxiribozơ (C5H10O4) ribôzơ (C5H10O5)

. CẤU TRÚC CỦA ADN
DNA có thể được hiểu một cách đơn giản là nơi chứa mọi thông tin chỉ dẫn cần thiết để tạo nên các đặc tính sự sống của mỗi sinh vật;

Mỗi phân tử DNA bao gồm các vùng chứa các gene cấu trúc, những vùng điều hòa biểu hiện gene, và những vùng không mang chức năng, hoặc có thể khoa học hiện nay chưa biết rõ gọi là junk DNA;
Trong phân tử ADN, các nucleotit lk với nhau nhờ lk hoá trị giữa axit photphoric của Nu này với đường của Nu tiếp theo ( gọi là lk photphođieste) tạo nên chuỗi polinucleotit.
Trong TB, ptử ADN thường tồn tại ở dạng chuỗi xoắn kép. Đó là cấu trúc bậc 2 của ptử ADN. Chuỗi xoắn kép ADN gồm 2 chuỗi polinucleotit xoắn quanh 1 trục (giả định) theo chiều từ trái sang phải. Các bazơ nitơ trên 2 mạch đơn lk với nhau bằng lk hiđro theo nguyên tắc bổ sung (A lk T, G lk X).
ADN khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử

Trật tự các base dọc theo chiều dài của chuỗi DNA gọi là trình tự, trình tự này rất quan trọng vì nó chính là mật mã nói lên đặc điểm hình thái của sinh vật. Tuy nhiên, vì mỗi loại base chỉ có khả năng kết hợp với 1 loại base trên sợi kia, cho nên chỉ cần trình tự base của 1 chuỗi là đã đại diện cho cả phân tử DNA.
. CẤU TRÚC CỦA ARN
Trong TB, ptử ARN thường ở dạng chuỗi đơn polinucleotit, gồm 4 loại đơn phân A, U, G, X lk với nhau nhờ lk photphođieste giữa đường ribozơ và axit photphoric. Người ta phân biệt 3 loại ARN chủ yếu là:
ARN thông tin (mARN)
ARN vận chuyển (tARN)
ARN ribôxôm (rARN)
Ngoài ra, một số RNA có vai trò điều khiển hoạt động gen hoặc có chức năng tham gia các quá trình phát triển, biệt hoá tế bào như RNAi (interfering RNA) hay microRNA.
.CHỨC NĂNG CỦA AXIT NUCLEIC
Chức năng của ADN:
Là vật liệu di truyền ở cấp độ phân tử mang thông tin di truyền mã hoá cho hoạt động sinh trưởng và phát triển của các cơ thể sống.
Chức năng của ARN:
Mang thông tin di truyền (đối với 1 số virut).
Tham gia vào quá trình giải mã thông tin di truyền