TÀI LIỆU VỀ enzyme

ENZYME


CHƯƠNG 1: ENZYME

Enzyme là chất xúc tác sinh học
-

Tăng tốc độ phản ứng
Không sinh ra sản phẩm phụ

1. CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA ENZYME
Hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn từ 20000 đến 1000 000
Hòa tan
trong
nước

Không
bền với
nhiệt

Có tính
lưỡng
tính

Bản chất
là protein
bậc 4


CHƯƠNG 1: ENZYME

Enzyme một
cấu tử

Enzyme

Thành phần chỉ có
protein

Apoenzyme
(protein)

Enzyme nhị
cấu tử

Cofactor
(phi protein)

- Apoenzyme thường quyết định tính đặc hiệu đối
với cơ chất
- Co factor quyết định kiểu phản ứng mà enzyme
xúc tác , trực tiếp tham gia trong phản ứng
Heme
(Cofactor là Fe2+)


CHƯƠNG 1: ENZYME

• Apoenzyme: bản chất là protein
• Co factor có bản chất:

– Cation kim loai: Zn+, Fe+, Cu+, Ca2+
• Liên kết với apoenzyme
• ổn định cấu trúc cho điểm hoạt động

– Coenzyme:
• Phân tử hữu cơ phi enzyme (thường là vitamin)
• Là chất cho hay nhận điện tử
VD:

- Piruvatdecacboxylase có nhóm hoạt động là dẫn xuất
pirophosphate của Vitamin B1 (tiamin pirophosphate)
- Aminotransferase chứa VitB6, dehydrogenase hiếu khí
chứa Vit B2….


CHƯƠNG 1: ENZYME

Các thành phần cofactor trong cấu trúc enzyme
Ion

Examples of enzymes containing this ion

Cu

Cytochrome oxidase

Fe2+ or Fe 3+

Catalase
Cytochrome

Nitrogenase
Hydrogenase

Mg2+

Glucose 6-phosphatase
Hexokinase
DNA polymerase

Mn2+

Arginase

Mo2+

Nitrate reductase

Ni2+

Urease

Se

Glutathione peroxidase

Zn2+

Alcohol dehydrogenase
Carbonic anhydrase
DNA polymerase

CHƯƠNG 1: ENZYME

Coenzyme trong các phản ứng chuyển vị
Coenzyme

Viết tắt

Nhóm chuyển vị

NADP -Partly composed
nicotine adenine dinucelotide
of niacin

electron (hydrogen atom)

nicotine adenine dinucelotide
phosphate

NADP -Partly
composed of niacin

electron (hydrogen atom)

flavine adenine dinucelotide

FAD -Partly composed
of riboflavin (Vit.B2)

coenzyme A

CoA

coenzymeQ

CoQ

electrons (hydrogen atom)

thiamine pyrophosphate

thiamine (vit. B1)

aldehydes

pyridoxal phosphate

pyridoxine (vit B6)

amino groups

biotin

biotin

carbon dioxide

carbamide coenzymes

vit. B12

alkyl groups

electron (hydrogen atom)
Acyl groups


CHƯƠNG 1: ENZYME

2. CÁCH GỌI TÊN
Mỗi enzyme có 2 tên gọi:
Tên thông thường : tên cơ chất + vần cuối –ase (glucosidase, urease)
Tên phản ứng + vần cuối –ase (lactase dehydrogenase)
Tên thông thường (pepsin, trypsin)
Tên theo danh pháp: từ 1960, Hội hóa sinh quốc tế (IUB) đã thống nhất
phân loại enzyme thành 6 lớp dựa theo phản ứng xúc tác
Mỗi enzyme được xác định bởi một mã số xếp loại gồm 4 số
Ví dụ: D-hexose 6-phosphotransferase
E.C 2.7.1.1
2: enzyme thuộc lớp 2 (transferases)
7: lớp phụ 7 (chuyển giao nhóm phosphate)
1: lớp phụ 1 (Chất nhận là alcohol)
1: tên enzyme là hexokinase


CHƯƠNG 1: ENZYME

3. PHÂN LOẠI

CHƯƠNG 1: ENZYME

4.

TÍNH CHẤT CỦA ENZYME
a.

TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG

o

Mỗi enzyme có một vị trí đặc biệt gồm các chuỗi nhánh của các
amino axit tạo thành cấu hình 3 chiều, cấu hình này tương thích với
cấu hình 3 chiều của cơ chất


CHƯƠNG 1: ENZYME

• Các nhóm này xa nhau trong mạch
polypeptit nhưng lại gần nhau trong
không gian, có tương tác với nhau trong
quá trình xúc tác tạo nên trung tâm hoạt
động
• Khi có các nhân tố gây ảnh hưởng đến cấu
trúc mạch protein thì hoạt tính của
enzyme biến mất
• Quá trình xúc tác enzyme gồm 2 giai đoạn
– Cơ chất được gắn vào trung tâm hoạt động của
enzyme, tạo thành phức hợp cơ chât- enzyme

– Cơ chất bị biến đổi, tạo ra sản phẩm mới được
giải phóng ra khỏi enzyme

Cấu trúc của trung tâm hoạt động SLO-1, Minh họa sự thay thế C
linh động của cơ chất với Leu-546, Leu-754, và Ile-553 (hydrogen
bị tách ra khỏi cơ chất được vẽ bằng màu đen).


CHƯƠNG 1: ENZYME

b. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG

•

S+E

S-E

E+P


CHƯƠNG 1: ENZYME

c.

CƯỜNG LỰC XÚC TÁC
- Xúc tác phản ứng xảy ra nhanh hơn từ 103 đến 108 lần so với phản ứng
không xúc tác
- Mỗi enzyme có khả năng biến đổi 100 đến 1000 phân tử cơ chất trong 1
giây

d. TÍNH ĐIỀU TIẾT
- Hoạt động của enzyme có thể được điều chỉnh như là hoạt hóa hoặc ức chế
e. TÍNH CHẤT LÝ – HÓA
- Có thể tan trong nước, dung môi
- Không bền dưới tác động của nhiệt độ
- Có tính lưỡng tính
f.
TÍNH ĐẶC HIỆU
- Enzyme có tính đặc hiệu cao so với các chất xúc tác khác.
- Mỗi enzyme có khả năng xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một số chất
nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định


CHƯƠNG 1: ENZYME

TÍNH ĐẶC HIỆU
• Đặc hiệu kiểu phản ứng
– Mỗi enzyme chỉ có thể xúc tác lên một trong các kiểu phản ứng
chuyển hóa một chất nhất định (Vd: phản ứng oxy hóa khử, chuyển
vị, thủy phân…)

• Đặc hiệu cơ chất
–
–
–
–

Đặc hiệu tuyệt đối
Đặc hiệu tương đối
Đặc hiệu nhóm

Đặc hiệu quang học


CHƯƠNG 1: ENZYME

5.

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC



CHƯƠNG 1: ENZYME

6.

ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ENZYME
S+E

k1

S-E

k2

E+P

• Phương trình Michaelis-Menten
Sự biến đổi vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất

Vo: vận tốc ban đầu

Vmax: vận tốc tối đa
Km:hằng số Michealis = (k1+k2)/k1
[S]: nồng độ cơ chất


CHƯƠNG 1: ENZYME

• Km: hằng số đặc trưng của mỗi enzyme, thể hiện ái lực của enzyme đối với
cơ chất
– Khi Km = *S+: vận tốc phản ứng = 1/2Vmax
– Km nhỏ: enzyme có ái lực mạnh đối với cơ chất
– Km lớn: enzyme có ái lực yếu đối với cơ chất


CHƯƠNG 1: ENZYME

Km: Hằng số
Vmax: Hằng số

Phương trình có dạng y=ax+b
Đường thẳng Lineaweaver – Burk


CHƯƠNG 1: ENZYME

7.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC ENZYME

• Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Vận tốc phản ứng tỉ lệ với *E+ ở mọi
nồng độ cơ chất
- Khi [S]<- Khi [S]>>Km: V ổn định = Vmax


CHƯƠNG 1: ENZYME

• Vận tốc ban đầu tỉ lệ thuận
với nồng độ enzyme.
• Theo lý thuyết, đường
biểu diễn sẽ cong đi và
tiện cận với Vmax
• Thực tế,không quan sát
được do độ hòa tan của
enzyme bị hạn chế

• Ảnh hưởng của nồng độ
enzyme


CHƯƠNG 1: ENZYME

• Ảnh hưởng của nhiệt độ

Từ 0oC đến 40oC, vận tốc tăng khi nhiệt độ tăng
Khoảng 40-45oC,vân tốc giảm xuống
Từ 70-100oC, enzyme bị mất hoạt tính

CHƯƠNG 1: ENZYME

• Ảnh hưởng của pH

pH gây nên sự biến đổi ion trên chuỗi protein của enzyme
pH gây nên sự biến đổi ion trên cơ chất
Có thể xác định pH tối ưu cho hoạt động của 1 enzyme


CHƯƠNG 1: ENZYME

8.

ỨC CHẾ HOẠT TÍNH CỦA ENZYME

• Cơ chất làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác của enzyme được xem là chất
ức chế
• Có 2 loại ức chế

Ức chế cạnh tranh
Chất ức chế liên kết thuận
nghịch với trung tâm hoạt
động của enzyme

Ức chế không cạnh tranh
Chất ức chế liên kết với
enzyme ở một vị trí không
phải là trung tâm hoạt động
của enzyme

CHƯƠNG 1: ENZYME

Chất ức chế không cạnh
tranh làm giảm vận tốc phản
ứng do sự thay đổi cấu trúc
không gian của enzyme

Chất ức chế cạnh tranh làm tăng
Km do cạnh tranh với cơ chất làm
giảm ái lực của enzyme với cơ
chất


CHƯƠNG 1: ENZYME

9.

XÁC ĐỊNH ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME

• Xác định gián tiếp thông qua mức độ hoạt động: Lượng cơ
chất mất đi hay lượng sản phẩm tạo thành.
• 3 nhóm phương pháp:
NHÓM CÁC THÔNG SỐ CỐ ĐỊNH

CÁC THÔNG SỐ
THAY ĐỔI

1

Thời gian
Nồng độ enzyme

Biến thiên của S
hay P

2

Lượng S mất đi (Lượng P tạo thành) Thời gian
Nồng độ E

3

Thời gian
Lượng S mất đi (hay P tạo thành)

Nồng độ E