Đề tài: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM
Đề tài:
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
ENZYME
Hóa sinh học thực phẩm
Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản
ứng enzyme
Nhiệt độ
Chất kìm hãm
Nồng độ cơ
chất
Nồng độ
Enzyme
Các chất hoạt
hóa
Độ pH
Các yếu tố
khác…
●
Trong điều kiện dư thừa cơ chất ,vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào [E],
V=k[E]
•
Tuy nhiên,trong nhiều trường hợp, môi trường có chứa chất kìm hãm hoặc hoạt hóa thì vận
tốc phản ứng do Enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyến tính với enzyme đó.
1.Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
V: vận tốc phản ứng
[E]: nồng độ enzyme

V
1
: Vận tốc của phản ứng tạo phức chất ES

V
-1
: Vận tốc của phản ứng tạo phân ly phức ES thành E và S
V
2
: Vận tốc của phản ứng tạo thành E và P(sản phẩm)
2.Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
với k
m
gọi là hằng số Michalis Menten
Khi đạt cân bằng, ta có:
Ý nghĩa của k
m
-
K
m
đặc trưng cho mỗi enzyme
-
K
m
đặc trưng cho ái lực của E với cơ chất
-
K
m
càng nhỏ thì ái lực của E đối với cơ chất càng lớn và ngược lại
Phương trình Michalis Menten
•
Đặt E
0
:nồng độ ban đầu của enzyme

•
Ở trạng thái cân bằng:
•

•

Nhận xét [E] càng cao thì v phản ứng E càng lớn


•
Phương trình (1) gọi là pt Michalis Menten
•
Vận tốc tạo thành sản phẩm
[ES

●
Trường hợp 1
:

•
Trường hợp 2:
Như vậy [S] đã đủ lớn đến mức nào đó,nếu tiếp tục tăng [S],v cũng sẽ không tăng theo

Xét 3 trường hợp sau:
Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ cơ chất đến vận tốc phản ứng,trong đó v là hằng số của
[S] có dạng của nhánh hyperbol vuông góc
Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất theo Lineweaver – Burk
3.Ảnhhưởngcủachấtkìmhãm(Inhabior)
Chất kìm hãm: là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay làm enzyme không còn khả năng xúc tác
biến cơ chất thành sản phẩm

a.Kìm hãm cạnh tranh
- Là cơ chất và chất kìm hãm đều tác dụng lên trung tâm hoạt động của enzyme, chất kìm hãm choán
chỗ của cơ chất ở enzyme.
Hình 7.4 Kiểu kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)

-
Chất kìm hãm và cơ chất có sự tương đồng về mặt cấu trúc, hóa học.
VD: malic acid có cấu trúc gần giống với succinic acid nên kìm hãm cạnh tranh enzyme
succinatdehydrogenase, là enzyme xúc tác cho sự biến đổi succinic acid thành fumaric acid.

Nếu nồng độ cơ chất ( [S] ) rất lớn so với chất ức chế ([I]),=> có thể loại trừ hoàn toàn tác dụng kìm
hãm của chất ức chế I.



Nếu nồng độ cơ chất ( [S] ) rất bé so với chất ức chế ([I]) => có tác dụng kìm hãm hoàn toàn.
- “Kìm hãm bằng sản phẩm” xảy ra khi sản phẩm phản ứng tác dụng trở lại enzyme và
chiếm vị trí hoạt động ở phân tử enzyme.
•
Kết luận:
- Cả cơ chất và chất ức chế có tính chất loại trừ, cạnh tranh lẫn nhau để kết hợp với
enzyme → số lượng phân tử enzyme kết hợp với cơ chất giảm.
- Kìm hãm cạnh tranh thường xảy ra đối với các enzyme thiếu tính đặc hiệu tuyệt đối.
b. Kìm hãm phi cạnh tranh (Uncompetitive inhibition)
•
Chất kìm hãm chỉ liên kết với phức hợp ES, mà không liên kết với enzyme tự do
●
E + S → thay đổi hình dạng không gian của phân tử, tạo thành trung tâm kết hợp với
I.Như vậy I sẽ không bao giờ cạnh tranh với S → không thể loại bỏ tác dụng kìm hãm
bằng cách tăng nồng độ cơ chất như kìm hãm cạnh tranh được.

•
Chất ức chế phi cạnh tranh ít gặp ở phản ứng một cơ chất, nhưng rất quan trọng đối
với phản ứng E nhiều cơ chất, có thể giúp làm sáng tỏ cơ chế phản ứng E.
C. Kìm hãm hỗn tạp (Mixed inhibition)
•
Là chất vừa liên kết với enzyme tự do vừa liên kết với cả phức hợp ES tạo thành
phức hợp EIS không tạo được sản phẩm P.
Hiện tượng kìm hãm chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất kìm hãm. Tốc độ cực đại đo được khi
không có mặt chất kìm hãm là cao hơn khi có mặt chất kìm hãm. Giá trị K
m
(tăng) thay đổi
không giống như trong trường hợp cạnh tranh.
Khi gọi là không cạnh tranh (nocompetitive)
•

Chất kìm hãm không cạnh tranh (Nocompetitive inhibition)
•
Chất kìm hãm không cạnh tranh kết hợp với enzyme ở chổ khác với trung tâm hoạt động
làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo hướng không có lợi cho hoạt
động xúc tác của nó → giảm vận tốc phản ứng xúc tác.Ezyme vẫn có thể kết hợp với cơ chất
tạo thành EIS .
•
Chất kìm hãm kiểu này kết hợp với enzyme một cách độc lập với cơ chất mà không làm
thay đổi K
m
→ nồng độ cơ chất lớn cũng không loại trừ được tác dụng kìm hãm.
Ví dụ: các ion Cu
2+,
Hg
2+

,cấu tạo của chúng không giống cấu tạo của cơ chất.Nhưng chúng kìm hãm
enzyme bằng cách gắn vào enzyme ở vị trí khác vị trí cơ chất, vì vậy chúng chỉ làm giảm tối đa tốc độ
của phản ứng chứ không có ảnh hưởng đến sản phẩm phản ứng.
Ảnh hưởng của kiểu kìm hãm lên V
max
và K
m
:
●
Trường hợp kìm hãm enzyme bằng nồng độ cao của cơ chất gọi là “kìm hãm cơ chất” như
kìm hãm urease khi nồng độ ure cao.

•
Ngoài ra còn có các enzyme khác như: lactatdehydrogenase,carbonxypeptidase,lipase,
pyrophotphatase, photphofructokinase (đối với ATP).
Nguyên nhân của những hiện tượng này có thể là:
•
Tồn tại nhiều trung tâm liên kết với cơ chất bằng các ái lực khác nhau.
•
Cơ chất cũng có thể được liên kết nhờ những vị trí đặc biệt của enzyme.
•
Cơ chất có thể liên kết với một chất hoạt hóa và bằng cách này nó tách khỏi
E.
•
Cơ chất có thể choán chổ (ngăn cản) một cofactor hay một coenzyme.
•
Cơ chất có thể ảnh hưởng đến ion lực của môi trường và qua đó làm mất đi
tình chuyên hóa của enzyme.
SOSÁNHSỰKHÁCNHAUGIỮAKÌMHÃMPHICẠNHTRANHVÁKÌMHÃMKHÔNGCẠNH
TRANH

Kìm hãm phi cạnh tranh
Kìmhãmkhôngcạnhtranh
Enzyme + cơ chất → thay đổi không gian phân tử Enzyme + chất kìm hãm → cấu trúc không gian bị thay
đổi
Chất kìm hãm chỉ kiên kết với phức hợp ES không liên kết
với enzyme ự do
Chất kìm hãm kết hợp với enzyme tự do khác với trung
tâm hoạt động
Giống nhau: chất kìm hãm và cơ chất không cạnh tranh với nhau → không thể loại bỏ kìm hãm bằng cách tăng nồng độ
cơ chất.
- Chất này làm tăng hoạt độ xúc tác của enzyme. Các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể
là các anion, các ion kim loại hoặc các chất hữu cơ có cấu tạo phức tạp hơn.
- Tuy nhiên tác dụng kích hoạt chỉ giới hạn ở nồng độ xác định, vượt quá giới hạn này có thể làm giảm
hoạt độ enzyme.
- cơ chế :
+ trực tiếp
+ gián tiếp
4. Ảnh hưởng của chất hoạt hóa