Enzyme VÀ SỰ XÚC TÁC SINH HỌC

Th.S Dinh Ngọc Loan
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm – ĐH Nông Lâm Tp. HCM


1. KHÁI NIỆM:
- Chất xúc tác sinh học: vận tốc cao, đặc thù.
- Có trong tế bào mọi sinh vật
- Tham gia phản ứng in vivo và in vitro.
- > 2000 enzyme đã được khám phá.
- Ứng dụng rộng rãi: CNTP, chăn nuôi, y dược...


2. CẤU TRÚC CỦA ENZYME
2.1 Bản chất của enzyme
- Protein: cấu trúc bậc I, II, III, IV.
- Cofactor (nếu có): bản chất phi protein.


2.1.1 Enzyme một cấu tử
- Thành phần cấu tạo chỉ có protein: một hoặc nhiều
chuỗi polypeptide.
- Khối lượng phân tử phụ thuộc số lượng chuỗi hoặc
chiều dài chuỗi.
- 1 Dal = 1,67 * 10-24g


2.1.2 Enzyme nhị cấu tử
-

Ngoài protein (apoenzyme) còn có thêm cofactor.

- Apoenzyme ảnh hưởng đến tính đặc hiệu cơ chất.
- Cofactor ảnh hưởng đến đặc điểm phản ứng xúc tác.
- Cofactor:
+ Ion kim loại: Zn2+, Fe2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+… liên kết
chặt với apoenzyme.
+ Dẫn xuất của vitamin: liên kết chặt hoặc lỏng với
apoenzyme.



2.2. Tính chất lý hóa
- Tính hòa tan: tan trong nước  dung dòch keo.
- Tính lưỡng cực.
- Tính dễ biến tính.
- Dễ bò phân giải bởi protease.


2.3. Trung tâm hoạt động của enzym.
- Enzym một cấu tử
Trung tâm hoạt động là nhóm chức của acid amin
liên kết lại.
Ví dụ:
Nhóm SH của cystein
Nhóm OH của serin
NH2 của lysin
COOH của aspartic và glutamic
COOH của AA cuối mạch.


- Enzym hai cấu tử

Ngoài một số nhóm chức của axid amin còn
có thêm cofactor (cation kim loại hay coenzym:
nhóm ngoại, cosubstrate).



3. Cơ chế hoạt động xúc tác của Enzym



Cường lực xúc tác:
-

Enzym có tất cả tính chất của chất xúc tác
+ Cần sử dụng với một lượng nhỏ.

+ Sau phản ứng được trả lại nguyên như
trạng thái ban đầu.


- Ưu điểm của enzym:
Cường lực xúc tác mạnh hơn chất xúc tác vô cơ.
Ví dụ:
H2O2

18 Kcalo

H2O + ½ O2

pt + 11,7 Kcalo

H2O2 H2O + ½ O2
Catalase + 5,5 Kcalo

H2O2

H2O + ½ O2


Cơ chế xúc tác
- Thuyết hợp chất trung gian

(Enzym) ( cơ chất)
phẩm)

(chất trung gian)

Giải thích hệ thống phản ứng đồng thể
(Enzym và cơ chất cùng một trạng thái)

(Enzym)

(Sản



Điều kiện để enzym kết hợp cơ chất:
dk.1. Trung tâm hoạt động enzym có cấu trúc không
gian phù hợp với cơ chất.
(Thuyết Fisher) – (Thuyết ổ khóa – chìa khóa)

- •Thuyeát Fisher – Thuyeát oå khoùa – chìa khoùa


dk.2. Thuyết tiếp xúc cảm ứng
Khi tương tác E và S xảy ra, có sự thay đổi cấu
hình không gian của trung tâm hoạt động E sao cho
phù hợp với cơ chất S.
Thuyết này được giải thích cơ chế tác dụng
của: alpha - amilase, ribonuclease, hexokinase


- •Thuyeát tieáp xuùc caûm öùng ( Koshland)


dk.3. Một số enzym cần hoạt hóa mới hoạt động
được


- •Thuyết hấp phụ
+ Chất xúc tác hấp phụ cơ chất lên bề mặt
chúng  nồng độ cơ chất vùng bề mặt chất xúc tác
tăng  tạo điều kiện phản ứng xảy ra dễ dàng.
+ Dùng giải thích cơ chế xúc tác phản ứng giữa
2 chất cụ thể .
-Ví dụ:

Cơ chất thể lỏng (khí)
Enzym thể rắn.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng do
enzym xúc tác
4.1. Nhiệt độ


•nh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng.
+ Ở to thấp (0o - 40oC): V↑ khi to ↑
+ Ở to cao: V ↓ khi to ↑ (enzym biến tính).
+ 80oC – 100oC: Đa số enzym bò mất hoạt tính.
+ toopt  Vmax (hoạt tính tối đa).
+ toopt động vật = 40oC – 50oC
+ toopt thực vật: 50oC – 60oC.


4.2.

nh hưởng của pH

- pHopt  Vmax
- pH thay đổi  ảnh hưởng mức độ phân ly của các
nhóm  Thay đổi trung tâm hoạt động enzym 
ảnh hưởng đến trạng thái ion hóa cơ chất.