HÓA SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG - ENZYME pps

NTTS
Biochemistry 1
Chương 7
ENZYME
HÓA SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
I. GIỚI THIỆU CHUNG
II. CẤU TẠO CỦA ENZYME
III. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME
III. TIỀN ENZYME VÀ SỰ HOẠT HÓA
IV. TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYME
V. GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZYME THEO
TÍNH ĐẶC HIỆU
VI. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC
PHẢN ỨNG ENZYME
VII. ĐƠN VỊ HOẠT TÍNH CỦA ENZYME
VIII. ỨNG DỤNG ENZYME
IX. NGUỒN THU NHẬN ENYME
NTTS
Biochemistry 2
BẢN CHẤT HÓA HỌCBẢN CHẤT HÓA HỌC CẤU TẠOCẤU TẠO
- Enzyme là tên gọi một nhóm các chất hữu cơ có
hoạt tính sinh học
- Enzyme không chỉ xúc tác cho các phản ứng trong
hệ thống sống
- Số lượng các enzyme
- Bản chất enzyme : là protein 

 có tính chất của
protein
I. I. GiGiỚỚII THITHIỆỆU CHUNGU CHUNG
Enzyme PTL (Dalton)

Hydrogenase 9000
Ribonuclease 12700
Beta-amylase 15500
Glutamate dehydrogenase 1000000
Piruvat decacboxylase >1000000
Bảng : PHÂN TỬ LƯNG CỦA MỘT SỐ ENZYME
- Cấu trúc
NTTS
Biochemistry 3
-Enzyme không bền
-Enzyme có tính lưỡng tính:
- Hệ thống đa enzyme (mutilenzyme):
A
B C D
Z
E1
E2
E3
E4
SOSO SÁNHSÁNH GIỮAGIỮA ENZYMEENZYME && CHẤTCHẤT XÚCXÚC TÁCTÁC VÔVÔ CƠCƠ
Enzyme có nguồn gốc sinh học…
VD: phản ứng thủy phân protein
- Bằng enzyme : pH acid yếu hay trung tính hay kiềm
tùy enzyme, nhiệt độ 37
0
C, vài chục phút.
- Bằng xúc tác vô cơ : acid đặc, nhiệt độ>100oC, 1-
3ngày
Điều kiện phản ứng:
NTTS

Biochemistry 4
Cường độ phản ứng :
VD :
- Khi nằm ngoài tế bào H
2
O
2
phân giải từ từ. Nếu có
Fe
3+
xúc tác phản ứng xảy ra vô cùng yếu; nếu có
platin xúc tác sự phân giải H
2
O
2
sẽ tăng lên 20 000 lần
- Trong tế bào khi phân giải có catalase xúc tác thì sự
phân giải H
2
O
2
sẽ tăng lên 3.10
11
lần.
SOSO SÁNHSÁNH GIỮAGIỮA ENZYMEENZYME && CHẤTCHẤT XÚCXÚC TÁCTÁC VÔVÔ CƠCƠ
Tính đặc hiệu:
Hoạt tính của enzyme
VD: Tác nhân acid H+ có thể xúc tác cho cả phản
ứng thủy phân tinh bột hay protein thì enzyme
amylase chỉ xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh

bột, và protease xúc tác cho phản ứng thủy phân
protein.
SOSO SÁNHSÁNH GIỮAGIỮA ENZYMEENZYME && CHẤTCHẤT XÚCXÚC TÁCTÁC VÔVÔ CƠCƠ
NTTS
Biochemistry 5
II. CẤU TẠO CỦA ENZYMEII. CẤU TẠO CỦA ENZYME
1. 1. ThànhThành phầnphần cấucấu tạotạo củacủa enzymeenzyme
Enzyme đơn giản
-Cấu tạo:
-Thường là loại enzyme thủy phân .
Enzyme phức tạp
- Cấu tạo:
+Apoenzyme
+ Cofactor (yếu tố phối hợp) :
- Thường là enzyme oxy hoá khử
enzym
apoenzym
cofactor (prostetic, coenzyme)
+
Cofactor có thể là:
-Nhóm prostetic (nhóm ngoại):
-Các ion kim loại:
-Coenzyme:
NTTS
Biochemistry 6
2. MỘT SỐ COFACTOR QUAN TRỌNG
2.1. Coenzyme là các vitamin hoặc dẫn xuất của chúng
a.Vitamin B1 - Tiamin pirophotphat (TPP),
TPP có chức năng:
-Đề carboxyl các α

αα
α-cetoaminoacid
-Đề cacboxyl oxy hóa các α
αα
α-ceto acid
-Chuyển nhóm ceto (transcetolase).
b. Vitamin B2 - Các coenzyme Flavin
FMN
Coenzyme của các enzyme oxy hoá khử, gồm có
- FMN (Flavin mononucleotic)
- FAD (Flavin Adenin Dinucleotide)
FAD
NTTS
Biochemistry 7
Chức năng:
Tham gia quá trình hô hấp, vận chuyển hydro; vòng
izoalloxazin nhận cả 2 proton H+ và 2e, coenzyme từ
dạng oxy hoá trở thành dạng khử.
C=O
NH
C=O
N
H
N
H
NN
CH
3
CH
3

R
C=O
NH
C=O
N
N
NN
CH
3
CH
3
R
+2H
-2H
Dạng oxy hoá
Dạng khử
c.Vitamin B6-Pirydoxal photphat,Pirydoxamin photphat
Chức năng: Vận chuyển nhóm amin -NH
2
từ 1 α acid
amin này sang α acid amin khác.
R
-
C
H
-
C
O
O
H

NH
2
CO COOHR
C
H
COOHR1
NH
2
CO COOHR1
pirodoxamin P
pirodixal P
Cơ chế cụ thể như sau:
NTTS
Biochemistry 8
N
C=OH
CH
2
OP
CH
3
OH
N
H
CH
2
OP
CH
3
OH

C
H
NH
2
COOHR
COOHR
N
H
-H
2
O
piridoxal photphat
acid amin
C
COOHR
NH
H
CH
N
H
CH
2
OP
CH
3
OH
NH
2
CH
N

H
CH
2
OP
CH
3
OH
R
-
C
-
C
O
O
H
O
alpha cetoaxit
piridoxamin photphat
bazơ ship
C
Nhóm -CHO của
pirodoxal
photphat là chất
nhận nhóm NH
2
để chuyển thành
Bazơ-ship, khi
nhóm này bò thuỷ
phân sẽ chuyển
thành α-cetoacid

và pirydoxamin
NH
2
CH
N
H
CH
2
OP
CH
3
OH
O
COOHR1
N
H
CH
2
OP
CH
3
OH
O
C
O
O
H
R1
NH
2

-H
2
O
+
O
+H
2
+
Qua giai đoạn
trung gian bazơ Ship
piridoxal photphatpiridoxamin photphat
một cetoacid khác
Pirydoxamin photphat lại tác dụng với α-
cetoacid khác để tạo thành pirydoxal photphat
và acid amin khác
NTTS
Biochemistry 9
d.Vitamin PP - Nicotin amid nucleotide (NAD, NADP)
Coenzym của enzym oxy hóa khử: NAD và NADP
Chức năng: Tham gia vào quá trình hô hấp _ vận
chuyển hydro. Vòng nicotin amid của NAD nhận
proton H+ và 2 điện tử trở thành dạng khử NADH
Coenzyme NAD
Coenzyme NADH
Cơ chế vận
chuyển điện tử
của NADH
Sự chuyển hóa
các dạng xúc tác
NTTS

Biochemistry 10
e. Vitamin B3 - Coenzyme A (coA, CoASH)
thường gặp trong các quá trình trao đổi chất, gọi là
coenzyme A vì nó xúc tác cho quá trình acetyl hoá.
Vò trí hoạt động là nhóm –SH.
O
O OH
H H
N
NN
N
NH
2
CH
2
-O-P
P
CO
N
H
C
H
2
C
H
2
CO
NH
CH
2

CH
2
SH
CH
2
-C-CHOH
OP
CH
3
CH
3
axit panthotenic
(vit B3)
Thioethylamin
Nhóm hoạt động
Adenin
Chức năng: nhóm – SH liên kết với 1 gốc acid tạo thành
liên kết cao năng xúc tác cho quá trình acetyl hóa
COOH
HSCoA
CH
3
COOH
CH
3
CO SCoA
R
CoA
HSCoA
+

+
~
acyl-
+
+
H
2
O
H
2
O
R - CO~SCoA
NTTS
Biochemistry 11
Nhóm acyl gắn với co A bằng
lk thiol ester tạo thành acyl
coenzyme A (R-CO-S-CoA)
acetyl sẽ tạo
thành acetyl
coenzyme A
(CH3-CO-S-CoA)
Acyl-coA
Acetyl coA
f. Acid lipoic: (1,2-dithione-3-pentanoic acid) anti-
oxidant có chứa S, hoạt động trong pha béo và nước.
NTTS
Biochemistry 12
g. Biotin (vitamin H)
Biotin
Biotin cacboxylated

Là coenzyme của các enzyme vận chuyển CO
2
+Biotin gắn với CO
2
tại nhóm NH tạo thành
Biotin cacboxylated
+Biotin gắn với apoenzyme tạo thành liên kết
peptid tại gốc lizin của apoezym.
CH
CH
2
S
C
H
N
CH
NH
O
(CH
2
)
4
COO
OC N
H
CH
2
-(CH
2
)

4
CH
CO
NH
Cacboxylbiotin
lizin
NTTS
Biochemistry 13
2.2. Các cofactor là nucleotide và dẫn xuất.
a. Các adenin nucleotide vận chuyển nhóm P:
AMP, ADP, ATP.
O
N
NN
N
N
H
2
H
OH OH
C
H
2
O P
O
O
P
O
O
P OH

O
~
~
AMP
ADP
ATP
Sự phân giải ATP giải phóng năng lượng
NTTS
Biochemistry 14
b. Các nucleotit photphat khác: UTP, CTP, GTP
UTP
GTP
CTP
c. Các pocfirin sắt.
Hem
Cấu tạo vòng Pocfirin:
Hem: gồm Pocfirin liên kết với Fe
Có 2 chất hem: Fe
++
: Ferohem,
Fe
+++
: Ferihem
NTTS
Biochemistry 15
N
CH
CH-CH
3
N

CH
2
CH
2
COOH
Fe
CH
CH
N
CH-CH
3
CH
N
CH
2
CH
2
COOH
Polipeptid
Hemoproteit không có hoạt tính
xúc tác như mioglobin, Hemoglobin
Hemoproteit có tính xúc tác
như Peroxydase và Catalase.
Catalase
Catalase-H
2
H
2
O
O

2
H
2
O
H
2
O
2
AH
2
A
Peroxydase
Peroxydase-H
2
H
2
O
H
2
O
2
2
2
Peroxydase
Catalase
Hemoproteit nội bào: hệ thống cytocrom là các
enzyme vận chuyển điện tử cùng sự biến đổi thuận
nghòch hóa trò của Fe trong hem. Các cytocrom thường
gắn trên màng ty thể, đến nay biết được khoảng 20
cytocrom khác nhau.

Các cytocrom
quan trọng
NTTS
Biochemistry 16
3. TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG –(TTHĐ)
ĐN TTHĐ:
- tập hợp những nhóm chức khác nhau
- cấu trúc khơng gian
TTHĐ của enzyme một cấu tử
gồm có
–SH của cystein,
- OH của serine,
- NH
2
của lysine,
- COOH của acid glutamic, aspartic,
vòng imidazol của histidin,
vòng indol của tryptophan…
Đặc điểm của các nhóm chức này:
NTTS
Biochemistry 17
VD: TTHĐ của chymotripsin
gồm –OH của Ser 195, -
COOH của Asp 102, vòng
imidazol của His 57
Nhờ cấu trúc bậc 3 của
protein mà nhóm -OH của
Serin và vòng imidazol của
histidin đứng gần với nhau
tạo thành liên kết hydro.

TTHĐ của enzyme hai cấu tử thường là do cofactor và
các nhóm đònh chức của các acid amin ở phần apoenz
Phần lớn các enzyme thuộc loại enzyme 2 thành
phần và các thành phần này có tác dụng bổ trợ
nhau
- Apoenzyme
- Cofactor :
NTTS
Biochemistry 18
4.TRUNG TÂM ĐIỀU HOÀ DỊ LẬP THỂ 4.TRUNG TÂM ĐIỀU HOÀ DỊ LẬP THỂ
(ALLOSTETIC)(ALLOSTETIC)
Trung tâm điều hoà, trung tâm dò lập thể (allosteric)
Chất điều hoà dò lập thể.
Chất điều hòa đồng hướng (homotropic):
Chất điều hòa dò hướng (heterotropic):
Chất điều hoà dương:
Chất điều hòa âm:
III. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME
1. Các loại liên kết trong [ES]
a).Liên kết ion (tương tác tónh điện): nhóm tích điện
của cơ chất với nhóm tích điện trái dấu trên enzyme.
CO
O
TyrGly
NH
3
-
C-NH-CH
2
-CH

2
_E
NH
2

NH
2
+
glixil -L-
Tyrozin
+
+
mạch bên của
gốc Arg của enz
hình thành liên kết ion giữa dipeptide glixil - L - tyrozin và cacboxylpeptidase
NTTS
Biochemistry 19
b).Liên kết hydro: H liên kết với A bằng liên kết cộng
hoá trò, đồng thời tạo liên kết yếu với B. Liên kết H được
tạo thành khi khoảng cách giữa A và B khoảng 3 A
0
A
-
H
.
.
.
B
N
O

O
H
N
R
H
C
N
CO
O
H
CH
2
H
mạch bên của gốc xerin
trong phân tử enzyme
mạch bên của gốc treonin
trong phân tử enzyme
vòng uridin
của cơ chất
Liên kết H giữa ribonuclease và cơ chất của nó
c).Tương tác Vandecvan: yếu và ít đặc hiệu hơn liên
kết H và ion, xuất hiện khi …, xảy ra khi có sự ăn khớp
về hình dạng giữa S và E.
d).Tương tác kỵ nước: Xuất hiện khi các phần không
phân cực của E và S kết lại với nhau:
C
120
H
H
H

O
O
O
NTTS
Biochemistry 20
2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME 2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME
S (subtrate-cơ chất), E (enzyme), ES: phức hợp enzyme-cơ
chất, EP: phức hợp enzyme- sản phẩm.
2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME 2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME
Phản ứng chia làm 3 giai đoạn:
(1) Giai đoạn hình thành phức ES
(2) Giai đoạn hoạt hóa và biến đổi cơ chất
(3) Giai đoạn tạo thành sản phẩm P và giải phóng E
NTTS
Biochemistry 21
Có 2 giả thiết về cơ chế tác dụng của enzym
 Theo quan điểm “ổ khoá và chìa khóa” của Fisher
(thuyết tương ứng tónh):…
cơ chế khóa và chìa
cơ chế cảm ứng
 Theo quan điểm hiện đại “khớp cảm ứng” của
Daniel E.Koshland (thuyết tương ứng động)
NTTS
Biochemistry 22
III. TIỀN ENZYME VÀ SỰ HOẠT HÓAIII. TIỀN ENZYME VÀ SỰ HOẠT HÓA
Một số enz protease ở tụy, dạ dày và protease trong quá
trình đông máu khi chưa hoạt động đều ở dạng zymogen
(pepsinogen, tripsinogen, chymotripsinogen, protrombin…)
Cách hoạt hóa các zymogen:
CơCơ chếchế hoạthoạt hóahóa zymogenzymogen::

Dưới tác dụng của enzyme hoạt hóa, zymogen bò cắt
bớt một số liên kết peptide
BảngBảng:: ProenzymeProenzyme vàvà cáccác enzymeenzyme hoạthoạt hóahóa tươngtương ứngứng
Proenzyme Enzyme Hoạt hóa
Pepsinogen
Chymotrypsinogen
Trypsinogen
Procacboxypeptidase
Proelastase
Pepsin
Chymotrypsin
Trypsin
Cacboxypeptidase
Elastase
Pepsin
Trypsin, Chymotrypsin
Trypsin, enteropeptidase
Trypsin
Trypsin
NTTS
Biochemistry 23
H
S
S
H
S
S
S
S
S

Trungtâm
hoạt động
S
đoạn hexapeptide
bò loại
Trypsinogen
Trypsin
Quá trình hoạt hóa trypsinogen
Ví dụ: Tripsinogen có thể được hoạt hóa nhờ tripsin hay
enterokinase của ruột non để tạo thành tripsin hoạt động.
IVIV TÍNHTÍNH ĐẶCĐẶC HIỆUHIỆU CỦACỦA ENZYMEENZYME
1.1. ĐặcĐặc hiệuhiệu kiểukiểu phảnphản ứngứng:
Xem thêm phần phân loại
2 ĐặcĐặc hiệuhiệu cơcơ chấtchất::
Mức độ đặc hiệu của các enzyme không giống nhau,
thường phân biệt ở các mức sau.
2.1. Đặc hiệu tuyệt đối:
VD: enzyme urease chỉ thủy phân ure
H
2
N-CO-NH
2
+ H
2
O 

 CO
2
+ NH
3

Arginase, glucoxydase cũng có tính đặc hiệu tuyệt đối
NTTS
Biochemistry 24
2.2. Đặc hiệu tương đối:
VD: enzyme lipase thủy phân tất cả các liên kết
ester.
2.3. Đặc hiệu nhóm
VD: protease xúc tác thuỷ phân liên kết peptide gồm:
+Exopeptidase: thủy phân liên kết ở đầu tận cùng
+Endopeptidase: thủy phân liên kết peptide bên trong
O
H
R'
R'
R- C - N - CH - COOH
RCOOH + H
2
N - CH - COOH
cacboxylpeptidase
cacboxylpeptidase thuỷ phân lk gần nhóm cacboxyl tự do
2.4. Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể)
VD: enzyme fumarahydratase chỉ tác dụng lên L-malic
acid mà không tác dụng lên D-malic acid
CH
CH
2
COOH
COOH
OH
HOOC - CH

CH- COOH
L- malic
acid furamic
fumarahydratase
NTTS
Biochemistry 25
V. GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZYME V. GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZYME
-Theo tên thông dụng : papain, pepsin, chymotripsin
-Theo tên cơ chất gắn đuôi aza (ase): peptidase, amylase
Mã số EC. VD : EC 3.1.1.3 (triacylglycerol lipase)
-Lớp :
-Phân lớp :
-Nhóm
-Enzyme thứ mấy trong nhóm:
Hội đồng Hóa sinh học quốc tế đã thống nhất phân
loại enzyme thành 6 lớp và mã EC theo tính đặc hiệu
-Tên cơ chất ghép với tên kiểu phản ứng: pyruvate
dehydrogenase
(1) Oxidoreductase: xúc tác cho các phản ứng oxy hoá
khử gồm
dehydrogenase (vận chuyển H),
oxidase (vận chuyển electron đến phân tử oxy),
oxygenase (vận chuyển oxy từ phân tử oxy)
peroxidase (vận chuyển electron đến peroxide).
(2) Transferase: xúc tác cho các phản ứng vận chuyển
nhóm chức ( acyl-, alkyl- và glycosyl-), giữa 2 phân tử
(3) Hydrolase: xúc tác cho các phản ứng thủy phân
gồm có esterase, glycosidase, lipase and protease.