Chuong 2-Enzyme va su xuc tac sinh hoc doc

CHƯƠNG 2
ENZYME
VÀ SỰ XÚC TÁC SINH HỌC
1. Vai trò của enzym trong cơ thể sống
Trong cơ thể sống xảy ra rất nhiều phản ứng khác nhau. Tất cả các cấu trúc của tế bào không
ngừng đổi mới. Những biến đổi này xảy ra với tốc độ rất lớn, gấp hàng triệu lần tốc độ phản
ứng tương tự ở môi trường không sống.
Tất cả các phản ứng trong cơ thể xảy ra ở nhiệt độ thấp và áp suất nhỏ, trong giới hạn dao động
nồng độ ion H
+
và OH
-
rất hẹp.
Ví dụ : Quá trình phân huỷ protein của thức ăn thành axit amin trong hệ tiêu hoá xảy ra ở nhiệt độ 37
o
C sau 2-3
giờ, trong khi đó quá trình này tại phòng thí nghiệm diễn ra ở nhiệt độ ít nhất là 100
0
C với sự có mặt của
axit đặc và sau vài chục giờ.
So sánh các dạng xúc tác phản ứng
Xét phản ứng
So sánh tỷ lệ
Không xúc tác 1
Xúc tác vô cơ ( Pt): 10.000
Xúc tác enzyme: 300.000.000.000
So sánh giữa xúc tác và không xúc tác:
k
cat
/k

(uncatalyzed)
k(uncatalyzed) kcat kcat/k(uncatalyzed)
Carbonic anhydrase 10
-1
10
6
8 x 10
6
Adenosine deaminase 2 x 10
-10
4 x 10
2
2 x 10
12
Alkaline phosphatase 10
-15
10
2
10
17
ES E + P
k
2
S P
k
2
Không xúc tác
Có xúc tác
•
Tốc độ cực lớn của các phản ứng xảy ra trong cơ thể là nhờ có các chất xúc tác sinh học có hoạt tính cao- đó là

các men hay còn gọi là enzym. Chúng làm thay đổi tốc độ phản ứng hoá học, song sau phản ứng lại tự biến đổi để
trở thành trạng thái ban đầu.
2. Vai trò của enzyme trong công nghệ chế
biến và bảo quản thực phẩm
a. Enzyme kh c ph c khi m khuy t t nhiên c a nguyên li u:ắ ụ ế ế ự ủ ệ
Các s n ph m nông s n có ch t l ng v dinh d ng, th nh ph n hóa h c, tính ch t c m quan ph ả ẩ ả ấ ượ ề ưỡ à ầ ọ ấ ả ụ
thu c nhi u v o: gi ng, lo i nông s n, i u ki n canh tác, i u ki n thu hái v v n chuy n, i u ki n ộ ề à ố ạ ả đ ề ệ đ ề ệ à ậ ể đ ề ệ
b o qu n. Do v y ch t l ng s n ph m c t o ra t nguyên li u dao ng r t l n. Trong th c t ả ả ậ ấ ượ ả ẩ đượ ạ ừ ệ độ ấ ớ ự ế
n u ch t l ng nguyên li u quá kém ng i ta ph i i u khi n các ph n ng xúc tác b i enzyme t o ế ấ ượ ệ ườ ả đ ề ể ả ứ ở để ạ
nên các th nh ph n thi u h t trong nguyên li u a v o s n xu t.à ầ ế ụ ệ đư à ả ấ
•
Ví d : trong s n xu t bia, nguyên li u chính l malt i m ch. kh c ph c malt i ụ ả ấ ệ à đạ ạ Để ắ ụ đạ
m ch chát l ng kém ( không có kh n ng chuy n hóa h t tinh b t th nh dextrin, ng ạ ượ ả ă ể ế ộ à đườ
lên men ) th ng dùng các ch ph m enzyme th y phân thu c h amilase nh Termamyl ườ ế ẩ ủ ộ ệ ư
120L ho c SC, h enzyme protease nh Neutrase 0,5L.ặ ệ ư
b. Enzyme nâng cao giá tr th ng ph m c a nguyên li u:ị ươ ẩ ủ ệ
Trong th c t có r t nhi u các nguyên li u nông s n có giá tr th ng ph m th p. Sau khi ự ế ấ ề ệ ả ị ươ ẩ ấ
c chuy n hóa b i tác d ng c a enzyme thì giá tr th ng ph m cao h n r t nhi u, đượ ể ở ụ ủ ị ươ ẩ ơ ấ ề
chúng có th l các s n ph m không nh ng có giá tr dinh d ng cao m còn ph c v ể à ả ẩ ữ ị ưỡ à ụ ụ
c cho các m c ích khác ngo i th c ph m nh y h c đượ ụ đ à ự ẩ ư ọ
Ví d :trong công nghi p ch bi n tinh b t, m c ích c a nh máy ch bi n tinh b t l ụ ệ ế ế ộ ụ đ ủ à ế ế ộ à
chuy n hóa tinh b t t m t h p ch t có phân t l ng cao, h s h p thu kém, giá tr ể ộ ừ ộ ợ ấ ử ượ ệ ố ấ ị
th ng ph m th p th nh các s n ph m m i có h s h p thu cao h n, a d ng h n , giá ươ ả ấ à ả ẩ ớ ệ ố ấ ơ đ ạ ơ
tr th ng ph m cao, ng d ng nhi u trong công nghi p ch bi n các s n ph m khác.ị ươ ẩ ứ ụ ề ệ ế ế ả ẩ
c. Enzyme l công c trong quá trình chuy n hóa công ngh :à ụ ể ệ
trong các nh máy ch bi n th c ph m thì enzyme c s d ng nh m t công c c a à ế ế ự ẩ đượ ử ụ ư ộ ụ ủ
to n b quá trình chuy n hóa ho c l to n b quá trình chuy n hóa trong dây chuy n à ộ ể ặ à à ộ ể ề
ch bi n. N u thi u s có m t c a nó thì quá trình ch bi n không th nh công.ế ế ế ế ự ặ ủ ế ế à
Ví d : trong s n xu t bia, quá trình ch bi n d ch ng l quá trình chuy n hóa các h p ch t cao phân t ụ ả ấ ế ế ị đườ à ể ợ ấ ử
không hòa tan th nh các ch t th p phân t h on tan d i tác d ng c a nhi u h enzyme khác nhau.à ấ ấ ử à ướ ụ ủ ề ệ

Tinh b tộ dextrin→
Protein pepton acid amin→ →
Lipid acid béo→
amylase
protase
peptidase
lipase
d. Enzyme t ng tính ch t c m quan c a s n ph m:ă ấ ả ủ ả ẩ
Trong ch bi n th c ph m sau khi x y ra các giai o n chuy n hóa chính, thông th ng các s n ph m th c ế ế ự ẩ ả đ ạ ể ườ ả ả ự
ph m ch a h n ã t ch t l ng c m quan t i u. Vì th chúng có các giai o n ho n thi n s n ẩ ư ẳ đ đạ ấ ượ ả ố ư ế đ ạ à ệ ả
ph m , trong giai o n n y ho c l t o nên nh ng i u kiên m i cho các enzyme b n th có l i phát ẩ đ ạ à ặ à ạ ữ đ ề ớ ả ể ợ
huy tác d ng có l i ho c b sung các enzyme t ngo i v o l m t ng ch t l ng c m quan c a s n ụ ợ ặ ổ ừ à à để à ă ấ ượ ả ủ ả
ph m nh c i thi n mùi v v c a s n ph mẩ ư ả ệ à ị ủ ả ẩ
Ví d : l m trong r u vang nh ch y u l pectinase , ây l ch tiêu ch t l ng quan tr ng nh t c a r u ụ à ượ ờ ủ ế à đ à ỉ ấ ượ ọ ấ ủ ượ
vang.V i m c ích l m trong r u các ch ph m enzyme s d ng ph i có kh n ng ch u c n ng ớ ụ đ à ượ ế ẩ ử ụ ả ả ă ị đượ ồ
r u r 10-12% v không ch a các enzyme oxi hóa l m nh h ng n m u s c v mùi v c a s n độ ượ ừ à ứ à ả ưở đế à ắ à ị ủ ả
ph m. ẩ
TRên th tr ng có 3 ch ph m s d ng l m trong d ch qu l :ị ườ ế ẩ ử ụ để à ị ả à
- Pectinex 3XL,Pectinex AR: ch u c n ng r u caoị đượ ồ độ ượ
- Viscozyme 120L : ch u c n ng r u th p nh ng ch u c n ng ng cao h n > s ị đượ ồ độ ượ ấ ư ị đượ ồ độ đườ ơ ử
d ng l m trong d ch qu cô c.ụ để à ị ả đặ
3. Khái niệm chung về enzyme
Enzyme là những chất xúc tác sinh học ,có thể là protein hoặc acid nucleic,có đầy đủ tính chất
của chất xúc tác,ngoài ra còn có những tính chất ưu việt hơn so với các chất xúc tác khác
như: hiệu suất cao trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường,có tính chất đặc hiệu cao.
Các tính chất này vẫn được giữ nguyên khi tách enzyme ra khỏi hệ thống sống,hoạt động trong
điều kiện invitro (trong ống nghiệm).
•
Về bản chất hoá học enzym là các protein, có phân tử
lượng từ vài chục ngàn đến vài triệu đơn vị cacbon,

trong dung dịch chúng hoạt động như những chất điện
phân lưỡng tính và pH của chúng phụ thuộc vào pH
dung dịch .
•
enzym có khả năng tạo thành tinh thể từ dung dịch. Tinh
thể enzym chứa một lượng lớn nước và có hoạt tính xúc
tác cao. Khi làm khô, tinh thể bị phá vỡ và mất hoạt tính.
•
Enzyme không b n i v i tác d ng c a nhi t . D i tác d ng c a nhi t cao, enzyme b bi n tính ề đố ớ ụ ủ ệ độ ướ ụ ủ ệ độ ị ế
v m t kh n ng xúc tác.à ấ ả ă
Các enzym được phân thành:
-
enzym trong tế bào. VD: cytochrome oxydase
-
enzym ngoài tế bào. VD: amylase
•
enzym trong tế bào hoạt động ngay trong những tế bào mà nó được hình thành. Chúng tham
gia vào thành phần cấu trúc phức tạp của tế bào và có thể tạo nên tổ hợp với các enzym khác
để thúc đẩy không chỉ một phản ứng mà cả quá trình sinh học bao gồm hàng loạt phản ứng.
•
enzym ngoài tế bào được đưa từ tế bào vào máu, tới dịch tiêu hoá và các dịch sinh học khác.
Tại đó chúng thúc đẩy các quá trình chuyển hoá vật chất khác nhau.
•
M i enzym tham gia xúc tác m t ph n ng n o y trong c th v ng n ch n các ph n ng ph . Do ỗ ộ ả ứ à đấ ơ ể à ă ặ ả ứ ụ
ó các ph n ng x y ra theo h ng xác nh.đ ả ứ ả ướ đị
S + E
(ES)
(EP)
E + P
Sơ đồ phản ứng xúc tác enzyme

•
E = Enzym t do (enzyme)ự
•
S = C ch t (substrate)ơ ấ
•
ES = Ph c h p enzyme-c ch tứ ợ ơ ấ
•
P = S n ph m (product)ả ẩ
E + S ES E + P
k
1
k
-1
k
2
4. Danh pháp enzyme
Tên enzyme = tên cơ chất+ase
Ví dụ: enzyme thuỷ giải protein: protease
enzyme phân huỷ nucleic : nuclease…
enzyme tổng hợp DNA : DNA-polymerase
Bên cạnh đó còn có những tên thông thường:
ví dụ: ligase (enzyme nối, trong quá trình tự sao DNA)
amylase (enzyme thuỷ phân tinh bột,có trong dịch ruột)…
5. Cấu tạo enzyme
* Enzyme 1 cấu tử: là enzyme trong thành phần cấu
tạo chỉ có protein.
VD: pepsin ,urease
Enzym một thành phần
Chỉ cấu tạo từ Protein

Trung tâm hoạt động: Một phần của phân tử protein thực hiện chức năng xúc tác.
TTHĐ là sự kết hợp của một số nhóm chức của một số gốc axit amin nhất định tạo thành
Các gốc: - SH (Cys), -OH (Ser, Tyr), vòng Imidazol (His), -COOH (Asp, Glu), vòng Indol
(Try)
Ví dụ: Chymotripxin 4 gốc His 57, Asp 102, Gly 193, Ser 195 (245 g
c
)
Cholinesterase 4 gốc His, Ser, Asp, Tyr