Chuong 5 enzyme pps

CHƯƠNG 5
CÁC CHẤT XÚC TÁC SINH HỌC
Giảng viên: ĐÁI THỊ XUÂN TRANG


I. ĐẠI CƯƠNG
1. Phản ứng hóa sinh
 Xảy ra trong cơ thể sống, tế bào, dịch ngoài tế bào
 Phản ứng thuận nghịch
 Sự chuyển hóa các chất
 Tổng hợp các chất (chức năng tạo hình)
 Thoái hóa các chất (chức năng tạo năng)


I. ĐẠI CƯƠNG
2. Khái niệm về động hóa học
 Phản ứng không thuận nghịch (A → B)
 Phản ứng thuận nghịch

Xét phản ứng:
v1 =

k1[A].[B]

A+B
v2 =

k2
k2[C].[D]

Trạng thái cân bằng động

v1 = v2 tức k1[A].[B] =k2[C].[D]

Vậy

[C][D] k1
= k = K'
[A][B]
2

k1

C+D


3. Xúc tác sinh học
3.1. Định nghĩa
 Xảy ra trong cơ thể sống
 Có sự tham gia của chất xúc tác sinh học


3. Xúc tác sinh học
3.2. Phản ứng enzyme
 Do enzyme xúc tác
 Chất tham gia phản ứng gọi là cơ chất
 Enzyme không thay đổi trước và sau phản ứng

S

E

P


Enzyme có đầy đủ tính chất của chất xúc tác
− Làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng chỉ cần một lượng rất
nhỏ so với chất tham gia phản ứng mà nó xúc tác
− Không bị biến đổi sau khi phản ứng hoàn thành và không
có mặt trong sản phẩm phản ứng
− Không làm thay đổi cân bằng phản ứng mà chỉ thúc đẩy
phản ứng đạt đến cân bằng
−Có tính đặc hiệu cao


2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
Từ năm 1961, Hội Hóa Sinh quốc tế đã thống nhất phân loại các
E thành 6 lớp chính dựa vào kiểu phản ứng do enzyme xúc tác


2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
1.

Oxydoreductase: Xúc tác cho phản ứng oxy hóa-khử
NAD+
CH3CH2OH

NADH

Alcohol dehydrogenase

CH3CHO

2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
2. Transferase: xúc tác phản ứng chuyển vị các nhóm từ một
phân tử này đến một phân tử khác
AB + CD

Transferase

AC + BD


2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
3. Hydrolase: xúc tác phản ứng thủy phân các hợp chất hữu cơ
với sự tham gia của nước. Là phản ứng vận chuyển nhóm chức
nhưng chất nhận luôn là nước
R1R2 + HOH

Hydrolase

R1H + R2OH


2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
4. Lyase: xúc tác cho các phản ứng thêm các nhóm vào nối đôi,
hoặc tạo thành nối đôi bằng cách loại các nhóm
AB

Lyase

A+B


2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
5. Isomerase: Xúc tác cho các phản ứng đồng phân hóa, chuyển
vị các nhóm trong nội bộ phân tử tạo thành các dạng đồng phân
A Isomerase B


2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶT TÊN ENZYME
6. Lygase: Xúc tác cho các phản ứng tạo thành liên kết C-C, CO, C-S và C-N bằng phản ứng ngưng tụ kèm theo phản ứng cắt
đứt liên kết giàu năng lượng của các nucleosid triphosphate,
thường là ATP
A+ B

Lygase

AB


 Mỗi lớp lại chia thành nhiều tổ
 Mỗi tổ lại chia thành nhiều nhóm
 Trong bảng phân loại E, trước tên E thường có 4 số
 Số thứ nhất chỉ lớp
 Số thứ hai chỉ tổ
 Số thứ ba chỉ nhóm
 Số thứ tư chỉ enzyme

(E.C.2.6.1.2)

Đặt tên enzyme
 Tên cơ chất hoặc các cơ chất, thêm tiếp vĩ ngữ “ase”
 Ví dụ: L-alanine: 2-oxoglutarate aminotransferase (E.C.2.6.1.2)
 Enzyme này xúc tác phản ứng sau:

L-alanine + 2-oxoglutarate = pyruvate + L-glutamate
 E thuộc lớp 2 (transferase), tổ 6 (chuyển nhóm chứa N), nhóm

1 (chuyển nhóm amino từ chất cho là acid amin đến chất nhận
thường là 2-oxoacid)


Tên thông thường
 Được đặt khi enzyme mới phát hiện
 Dựa vào chức năng của enzyme
 Ví dụ: pepsin (Tiếng Hy lạp Pepsis: tiêu hóa),

lysozyme: có khả năng phân hủy màng tế bào


III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ ENZYME
1. Cấu trúc bán đơn vị
 Có các đặc trưng của các cấu trúc protein
 Enzyme gồm một chuỗi polypeptide (Monomer enzyme,13-

35kD): E chỉ gồm một chuỗi polypeptide, thường xúc tác cho
các phản ứng thủy phân
 Enzyme gồm nhiều chuỗi polypeptide (Oligomer enzyme,
35kD): 2 hay nhiều chuỗi polypeptidemer

 Các E oligomer được điều hòa nhanh, chính xác và đa dạng
hơn các enzyme monomer


III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ ENZYME
1. Cấu trúc bán đơn vị
 Có các đặc trưng của các cấu trúc protein
 Hoạt tính xúc tác của E phụ thuộc vào toàn bộ cấu trúc không






gian phân tử
Một phần nhỏ phân tử trực tiếp tham gia phản ứng → trung tâm
hoạt động của enzyme
Monomer enzyme (13-35kD): E chỉ gồm một chuỗi polypeptide,
thường xúc tác cho các phản ứng thủy phân
Oligomer enzyme (35kD): 2 hay nhiều chuỗi polypeptide, mỗi
chuỗi là một bán đơn vị hay protome, phân tử enzyme là một
oligome
Các E oligomer được điều hòa nhanh, chính xác và đa dạng
hơn các enzyme monomer


2. CÁC HOLOENZYME, COENZYME, COFACTOR
• Enzyme một cấu tử hay còn gọi là enzyme một thành phần:
protein đơn giản (protein thuần) như amylase, pepsin, trypsin
• Enzyme 2 thành phần hay enzyme hai cấu tử (holoenzyme,

holoE)
− Phần protein (apoenzyme, ApoE)
− Phần phi protein (cofactor, coenzyme, CoE)
− Apoenzyme + cofactor = holoenzyme


Apoenzyme
 Protein, không chịu được nhiệt độ
 Quyết định tính đặc hiệu của enzyme


Coenzyme
 Thực hiện chức năng xúc tác
 Cùng một CoE khi kết hợp với các ApoE khác nhau sẽ tạo

thành các HoloE khác nhau → xúc tác các quá trình chuyển
hóa khác nhau → giống nhau về kiểu phản ứng
 Có vai trò làm bền E
 CoE thường là dẫn xuất của các vitamin hòa tan trong nước
→ khi thiếu E → ảnh hưởng đến hoạt độ của E → ảnh hưởng
đến quá trình trao đổi chất → gây ra bệnh đặc trưng


Coenzyme
 CoE cũng có thể phân biệt thành hai loại
− CoE hòa tan (CoE 1), liên kết lỏng lẻo với ApoE trong
quá trình phản ứng giống như cơ chất, sau đó tách khỏi
ApoE, để phục hồi về trạng thái ban đầu cần một phản
ứng khác
− CoE 2 luôn kết hợp chặt với E, còn gọi là nhóm thêm

Một số coenzyme và các nhóm chuyển vị
Coenzyme

Nhóm chuyển vị

Tiền chất tổng hợp


Cofactor
 Cofactor: Nhiều kim loại có vai trò quan trọng đối với

hoạt tính xúc tác của E một thành phần và holoE, các
kim loại này được gọi là cofactor
 Các ion kim loại có thể kếthợp trực tiếp với các acid

amin trong phân tử E, hoặc ở trong phân tử CoE
 Một số E cần cả CoE và cofactor, cũng có thể cần đồng
thời một vài ion kim loại


Một số ion vô cơ là cofactor của một số enzyme


4. Trung tâm hoạt động (TTHĐ) của enzyme
TTHĐ của enzyme là nơi
 Kết hợp với cơ chất
 Cofactor (nếu có)
TTHĐ có các nhóm hóa học (nhóm xúc tác)
 Trực tiếp tạo thành liên kết hoặc cắt đứt liên kết hóa học