enzyme đại cương

HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG
CHƯƠNG 3: ENZYME


Định nghĩa
Enzyme là một
hợp chất protein
có khả năng xúc
tác đặc hiệu cho
các phản ứng hóa
học nhất định.


Bản chất của enzyme
 Bản chất hóc học của enzyme là protein:
 Có phân tử lượng lớn, đa số có hình cầu và không đi qua

màng bán thấm

 Hòa tan trong nước tạo thành dung dịc keo, tan trong dung

dịch muối loãng, glycerin, và các dung môi có cực khác.

 Dưới tác dụng của nhiệt enzyme bị biến tính và mất khả năng

xúc tác.

 Enzyme bị mất khả năng hoạt động dưới tác đụng cua các tác

nhân hóa lý gây biến tính.

 Enzyme có tính chất lưỡng tính.


Cấu tạo của enzyme

 Phân loại enzyme:

 Enzyme một cấu tử: trong phân tử chỉ chứa protein.
 Enzyme hai cấu tử: trong phân tử ngoài protein còn

chứa nhóm ngoại không phải protein.


Phần protein gọi là “ feron” hay “apoferment”có tác
dụng nâng cao cường lực xúc tác của coenzyme và
quyết định tính đặc hiệu của enzyme.



phần không phải protein gọi là “agon” hay “coenzyme”
hay “coferment” trực tiếp tham gia phản ứng xúc tác,
giữ vai trò quyết định kiểu phản ứng mà enzyme xúc
tác.

 Phần lớn các enzyme trong tế bào là những protein có cấu

trúc bậc bốn.


Cấu trúc trung tâm hoạt động của

enzyme
 Trong quá trình xúc tác, enzyme tác dụng đặc hiệu với cơ

chất và chỉ xảy ra trên một phần xác định của phân tử
enzyme quyết định tính đặc hiệu và độ hoạt động xúc tác
của enzyme và được gọi là trung tâm hoạt động của enzyme.


Cấu trúc trung tâm hoạt động của
enzyme
 Enzyme một cấu tử: do một số nhóm chức của các amino acid

trong enzyme phối hợp với nhau tạo thành.

 Enzyme hai cấu tử: ngoài mạch polypeptid tham gia cấu tạo

còn có nhóm chức của coenzyme.

 Các enzyme có chứa kim loại: có sự tham gia của kim loại

trong trung tâm hoạt động.

 Trong một số enzyme có thể chứa hai hoặc nhiều trung tâm

hoạt động, tác dụng của chúng không phụ thuộc và nhau.

 ở một số enzyme, ngoài trung tâm hoạt động còn có các “tâm

dị không gian”.

Cấu tạo và cơ chế hoạt
đọng của enzyme ( video)


Tính đặc hiệu của enzyme
 Đặc hiệu quang học: là mỗi enzyme chỉ tác dụng lên

một đồng phân quang học nhất định.

 Đặc hiệu tuyệt đối: là trường hợp mà enzyme chỉ tác

dụng lên một cơ chất nhất định, nếu cơ chất có một
sai khác nhỏ nào đó thì phản ứng vẫn không xảy ra.

 Đặc hiệu tương đối: là trường hợp enzyme chỉ tác

dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định, không phụ
thuộc vào bản chất của các chất tham gia liên kết đó.

 Đặc hiệu nhóm: là trường hợp enzyme tác dụng lên

một kiểu hóa học nhất định với điều kiện một trong
hai cấu tử tham gia cấu tử tham gia tạo thành liên kết
đó có cấu trúc nhất định.


Cơ chế tác dụng của enzyme

Diễn ra theo ba bước:

 B1: enzyme kết hợp với cơ chất tạo nên phức hợp enzyme-cơ chất nhờ các

dạng liên kết không bền.

 B2: xảy ra đồng thời hai quá trình:


Sự dịch chuyển của electron dẫn tới sự cực hóa của các chất tham gia liên
kết.



Xảy ra sự biến dạng hình học của các mối liên kết trong phân tử cơ chất
cũng như trong trung tâm hoạt động của enzyme.

 B3: tạo ra sản phẩm và giải phóng enzyme.

Có thể biểu diễn quá trình trên dưới dạng sơ đồ sau:
E+S

ES

E +P

Trong đó: E: enzyme
S: cơ chất
ES: phức hợp trung gian enzyme- cơ chất
P: sản phẩm của phản ứng

Cơ chế tác dụng của enzyme


Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Phương trình của phản ứng enzyme theo michaelismenten có dạng tổng quát:
Trong đó: k1, k2, k3, k4: là
hằng số vận tốc của các phản
ứng tương ứng.
Phương trình Michaelis–Menten:
Vi = Vmax[S]/(km + [S])
Km gọi là hằng số Michaelis.
• Nếu [S]<< km: ở nồng độ cơ chất
thấp, V phụ thuộc tuyến tính vào
[S].
• Nếu [S]>>km: vận tốc phản ứng
đạt cực đại, không phụ thuộc vào
[S]. Như vậy [S] đã đủ lớn đến
mức nào đó, nếu tiếp tục tăng [S],
V cũng không tăng theo
• Nếu [S] = km; vận tốc phản ứng


 Phương trình Michaelis có thể viết dưới dạng

phương trình đường thẳng:


Ảnh hưởng của chất kìm hãm

 Š chất kìm hãm có thể kìm hãm thuận nghịch

Enzyme : phản ứng giữa Enzyme và chất kìm hãm
nhanh chóng đạt đến cân bằng:
E+I

EI

 ŠChất kìm hãm có thể kìm hãm không thuận

nghịch Enzyme: chất kìm hãm kết hợp với
Enzyme bằng liên kết đồng hóa trị, sự phân ly
phức EI là rất chậm.



 Chất kìm hãm cạnh tranh là những chất có cấu trúc tương

tự như cấu trúc của cơ chất.

 Vì có cấu trúc không gian giống nhau, nên các chất cạnh

tranh và cơ chất đều có xu hướng chiếm vị trí trong trung
tâm hoạt động. Vận tốc phản ứng lúc này phụ thuộc vào 2
yếu tố:
 Phụ thuộc vào nồng độ cơ chất và nồng độ chất canh tranh.

Nếu nồng độ cơ chất đủ lớn sẽ loại trừ được hiện tượng cạnh
tranh.

 Phụ thuộc vào ái lực giữa cơ chất và chất cạnh tranh với

enzyme


Chất kìm hãm
không cạnh
tranh là chất
kìm hãm không
chiếm trung
tâm hoạt động
của enzyme mà
là ở một vị trí
ngoài trung tâm
hoạt động của
enzyme làm
giảm hoạt động
của enzyme.


Ảnh hưởng của nhiệt độ

 Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản

ứng enzyme. Tốc độ phản ứng enzyme
không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với
nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản ứng chỉ
tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định.
Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng
enzyme sẽ giảm đến mức triệt tiêu.

 Nhiệt độ tương ứng với tốc độ phản ứng

enzyme cao nhất được gọi là nhiệt độ tối
ưu. Phần lớn enzyme hoạt động mạnh nhất
ở nhiệt độ 40 – 50oC.

 Nhiệt độ tối ưu của một enzyme phụ thuộc

rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim
loại, pH, các chất bảo vệ. Người ta thường
sử dụng nhiệt độ để điều khiển hoạt động
của enzyme và tốc độ phản ứng trong chế
biến và bảo quản thực phẩm.


ảnh hưởng của pH

 pH môi trường thường ảnh hưởng đến

mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và đặc
biệt ảnh hưởng đến độ bền của enzyme.
Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh
đến phản ứng của enzyme.

 Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH

trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều
enzyme hoạt động ở pH acid yếu. Một số
khác lại hoạt động mạnh ở pH kiềm và cả

pH acid.

 Người ta thường sử dụng ảnh hưởng của

pH để điều hòa phản ứng trong bảo quản,
chế biến lương thực, thực phẩm, trong
tuyển chọn giống vi sinh vật…


Ảnh hưởng của chất hoạt hóa
 Các chất có tác dụng làm

tăng hoạt tính của
enzyme gọi là các chất
hoạt hóa enzyme.

 Các chất hoạt hóa

enzyme có bản chất hóa
học rất khác nhau.

 các chất hoạt hóa chỉ có

tác dụng ở một nồng độ
nhất định. Vượt quá
nồng độ này, chúng sẽ
gây ức chế hoạt động của
enzyme

Cách gọi tên và phân loại enzyme
 Danh pháp quốc tế của enzyme:

Tên gọi enzyme gồm có 2 phần:
 Phần đầu là tên cơ chất: trong trường hợp phản ứng đó là

phản ứng lưỡng phân thì phần thứ nhất là tên gọi của 2 cơ
chất viết cách nhau hai chấm.

 Phần sau chỉ khái quá bản thân của phản ứng:

Ví dụ: enzyme urease có tên gọi hệ thống là carbaniteamideohydrolase
 Các enzyme thường ở cuối tên có đuôi “…ase”
 Tuy nhiên, có nhiều loại enzyme vì thói quen nên vẫn được

gọi theo tên cũ, không theo hệ thống phân loại. Ví dụ như
trypsin, chimotrypsin, pepsin…


Phân loại enzyme
 phân loại enzyme ra làm 6 lớp và được đánh số thứ tự từ 1 đến 6. Các số thứ tự

này là cố định cho mỗi lớp. Mỗi lớp lại chia ra làm nhiều tổ, mỗi tổ lại chia ra làm
nhiều nhóm, chính vì thế, theo hệ thống phân loại, mỗi enzyme thường có 4 chữa
số: số thứ nhất chỉ lớp, số thứ 2 chỉ tổ, số thứ 3 chỉ nhóm, số thứ 4 chỉ enzyme.

 Oxydoreductase: các enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử
 Transpherase: các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị
 Hydrolase: các enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân
 Liase: các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt không cần nước, loại nước tạo

thành liên kết đôi hoặc kết hợp phân tử nước vào liên kết đôi

 Isomerase: các enzyme xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa
 Ligase: các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp có sử dụng liên kết giàu năng

lượng của ATP…



CÁM ƠN CÔ CÙNG
CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý
LẮNG NGHE.