Chất xúc tác sinh học XÚC TÁC ENZIM

Đề tài

XÚC TÁC ENZIM

1


I. Đại cương
về enzim

Nội dung bài học

II. Cấu trúc và
các dạng enzim
III. Cơ chế xúc
tác của enzim

IV. Các yếu tố
ảnh hưởng đến
hoạt tính xúc
tác của enzim
2


I. Đại cương về
enzim

1.1. Khái niệm

•Chất xúc tác sinh học (vận tốc cao, đặc thù) được tổng hợp trong tế bào sống
•Bản chất: Protein (trừ ribozyme - ARN có khả năng xúc tác)

•Làm tăng tốc độ các phản ứng hoá sinh
•Không bị biến đổi sau phản ứng
•Có trong tế bào mọi vi 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...

3


I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

1.2.1. Tên gọi
– Tên enzyme + "in".
Ví dụ: Pepsin, trypsin, vv…
– Enzyme + “ase”
• Tên gọi theo cơ chất
Ví dụ: amylase, protease, lipase
• Theo kiểu phản ứng
Ví dụ: oxidase, hydrolase, transaminase
– Tên hệ thống
• Enzyme xúc tác cho cơ chất A nhờ dạng phản ứng R có tên là ARase
Ví dụ: Glyceraldehyd-3-phosphate-hydrolase.
• Enzyme xúc tác phản ứng của chất A với chất B (hay cofactor B) nhờ phản
ứng dạng R, có tên A:B - Rase
4

I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

1.2.2. Phân loại (6 lớp theo kiểu phản ứng)
Lớp 1: Oxidoreductase
•Xúc tác cho các phản ứng oxy hoá khử
•Lớp lớn nhất
•Bản chất: Protein phức tạp
•Vận chuyển: Hydro, e-, gắn oxy vào cơ chất
•Phân thành các phân lớp theo nhóm chức năng
nhường hydro hay e5


I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

 Lớp 2: Transferase
– Xúc tác vận chuyển nhóm nhỏ nguyên tử từ
cơ chất này sang cơ chất khác
– Bản chất: protein phức tạp
– Phân thành các phân lớp theo nhóm được
vận chuyển

6


I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

 Lớp 3: Hydrolase
•
•

•

Xúc tác cho các phản ứng thuỷ phân
Thuỷ phân các liên kết vốn hình thành nhờ sự
ngưng tụ như peptid, glycosid, ester … (sự phân
giải có nước tham gia)
Bản chất: protein đơn giản

7


I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

 Lớp 4: Liase (synthase)
• Xúc tác các phản ứng:
Các liên kết C- C,
– phân giải (không thuỷ phân)
C- O, C- N, vv…
– và hình thành (không đòi hỏi NL)
• Bản chất là các protein phức tạp
• Phân thành các phân lớp theo kiểu liên kết hóa
học được phân giải hay tạo thành.
• VD: Pyruvate decarboxylase tách CO2 từ pyruvate
tạo ra acetaldehyd.
8


I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

 Lớp 5: Isomerase
• Xúc tác sự tái phân bố các phân tử trong cơ chất
• Vận chuyển các nguyên tử hay nhóm nguyên tử
trong nội bộ một phân tử
• Lớp nhỏ nhất
• Phần lớn có bản chất protein đơn giản

9

I. Đại cương về
enzim

1.2. Tên gọi và phân loại
enzim

 Lớp 6: Ligase (Synthetase)
• Xúc tác tạo liên kết hóa học mới,tổng hợp các đại
phân tử (có sử dụng năng lượng ATP)
• Bản chất là các protein phức tạp

10


Một số enzyme đặc biệt
ENZYME LIPASE

 Là enzyme phân
giải lipid.
 Được dùng để lên
men
yaout,
phomat hay chất
xúc tác để phân
giải chất béo.

11

ENZYME LACTASE

 Là enzyme phân giải đường sữa thành đường đơn.
 Có nhiều trong sữa bò và các sản phẩm từ sữa.
12


ENZYME MALTASE

Là enzyme phân giải mạch nha thành
đường glucozo.

13


Enzyme amylaza

 Là enzyme thủy phân tinh bột.
 Có nhiều trong hạt nảy mầm, tuyến
14
nước bọt.


II. Cấu trúc và các dạng enzim

•

•

Cấu trúc phân tử

Protein hình cầu, phần lớn (60-70%) là protein phức tạp.
Xét về cấu trúc, có hai loại enzyme:
Đơn giản (một 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
protein (apoenzyme)
•Phức tạp (hai thành phần)
Cofactor (bản chất phi protein.)

o Các cofactor
• Khái niệm
– Cấu trúc nhỏ, không được cấu tạo từ các axit amin
– Thành phần của các enzyme phức tạp, làm nhiệm vụ vận chuyển các
nguyên tử hay e- trong các phản ứng hóa học mà enzyme của nó xúc tác
15


II. Cấu trúc và các dạng enzim
Hai loại cofactor

Nhóm ghép
Coenzyme

• Ion kim loại: Zn2+, Fe2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+…→ Loại liên kết chặt với
apoenzyme: Là thành phần cố định của phân tử: Nhóm ghép (prostheticgroup).

– VD: FMN; FAD của dehydrogenase; PLP của aminotransferase; Hem của
cytochrome
• Dẫn xuất của vitamin → Loại gắn lỏng lẻo với apoenzyme, dễ tách ra và
nhập lại, chạy từ apoenzyme này tới apoenzyme kia: Coenzyme

– VD: NAD+; NADP+ của nhiều dehydrogenase

16


II. Cấu trúc và các dạng enzim
 Cấu trúc của cofactor
• Bản chất hóa học khác nhau; phân tử thường chứa dị vòng.
• Phần trực tiếp tham gia phản ứng hoặc có chức năng nhận
biết các đại phân tử.
• Nhiều cofactor là dẫn xuất của các vitamin tan trong nước
và phần lớn thường chứa phosphate gắn trong nucleotid.
 Cofactor của các oxidoreductase
– NAD+ (Nicotinamid–Adenine-Dinucleotid)
– NADP+ (Nicotinamid-Adenine-Dinucleotid-phosphate)
• Dẫn xuất của vitamin PP(nicotinamid, niacin)
• NAD+ và NADP+ là coenzyme của khoảng 250
dehydrogenase
17


Cofactor của các oxidoreductase

NAD+ (Nicotinamid–Adenine-Dinucleotid)
NADP+ (Nicotinamid-Adenine-Dinucleotid-phosphate)

18

Cofactor của các oxidoreductase
•
•
•
•
•

FMN: Flavin mononucleotid
FAD: Flavin – Adenine - Dinucleotid
Dẫn xuất của vitamin B2 (Riboflavin)
FMN và FAD liên kết chặt với apoenzyme, tạo thành flavoprotein
Dạng OXH (FAD, FMN) có màu vàng.

19


Cofactor của các oxidoreductase
Tính chất lý hóa của cofactor
Tính hòa tan: tan trong nước → dung dịch keo
(khuếch tán kém, áp suất thẩm thấu thấp, độ nhớt cao)
Tính lưỡng cực
Mỗi enzyme có một điểm đẳng điện. Tại điểm này
chúng có độ hòa tan thấp nhất
Enzyme không chịu được nhiệt độ cao, dễ bị biến
tính và bị mất hoạt tính xúc tác
Dễ bị phân giải bởi protease
20


II. Cấu trúc và các dạng enzim

Hem
•Nhóm ghép của oxidoreductase (catalase, peroxidase,
các cytochrome) vận chuyển e-

21


II. Cấu trúc và các dạng enzim
 Cofactor của các transferase
• ATP (adenosine triphosphate): Cofactor của các
transferase có tên là kinase

22


II. Cấu trúc và các dạng enzim
TPP (thiaminepyrophosphate)
•Là dẫn xuất của vitamin B1
•Vòng pyrimidine gắn với thiazol nhờ cầu -CH2•Phần tham gia phản ứng là vòng thiazol, vòng
pyrimidine và nhóm diphosphate làm nhiệm vụ gắn với
apoenzyme.
Vòng thiazol

Vitamin B1 (thiamine)

23


II. Cấu trúc và các dạng enzim
• PLP (pyridoxalphosphate)

• Dẫn xuất của vitamin B6
• Nhóm ghép của:
– transaminase - chuyển amin
– decarboxylase - khử carboxyl cho aa
• Ngoài NAD(P+), PLP là cofactor thứ 2 có nhân pyridine

Pyridoxal

24


II. Cấu trúc và các dạng enzim
Coenzyme A, CoASH (coenzyme acyl hoá)
•Vận chuyển acyl→ acyl được gắn vào nhóm thiol (-SH) nhờ
liên kết thioester
•R - CO – S - CoA→ Acyl.CoA (AB hoạt hoá)
•CH3CO – S - CoA → Acetyl – CoA (a. acetic hoạt động)

25