Tài liệu BÀI GIẢI CHƯƠNG 4: ENZYME pptx

BÀI GIẢI CHƯƠNG 4: ENZYME
1. Vị ngọt của bắp mới đóng gói là nhờ vào hàm lượng đường cao trong thành phần
của nó. Bắp được lưu giữ lâu ngày sẽ không còn ngọt nữa vì khoảng 50% lượng
đường tự do đã bị chuyển hóa thành tinh bột chỉ sau một ngày đóng gói. Để bảo
quản tính ngọt của bắp tươi, những trái bắp đã bóc vỏ được nhúng vào nước sôi
trong vài phút sau đó làm mát trong nước lạnh. Bắp qua quá trình này có thể giữ ở
nhiệt độ lạnh và vị ngọt của nó. Cơ sở sinh hóa của tiến trình này là gì?
Trong hạt bắp có hệ enzyme tổng hợp tinh bột từ các đơn phân là glucose. Trong những
ngày đầu sau khi đóng gói hạt, các enzyme trên sẽ chuyển đổi glucose thành tinh bột nên
làm giảm độ ngọt của bắp. Để bảo quản độ ngọt nói trên, trước khi đóng gói, người ta
nhúng hạt bắp vào nước sôi trong 3 phút để bất hoạt các enzyme nói trên (enzyme bị biến
tính bởi nhiệt độ), làm cho quá trình biến glucose thành tinh bột dừng lại. Hạt bắp giữ
được vị ngọt.
2. Urease đẩy mạnh tốc độ thủy phân ure ở pH 8.0 và nhiệt 20
o
C lên đến 10
14
lần. Một
lượng urea cho sẵn có thể bị thủy phân hoàn toàn bởi một lượng urease cho sẵn
trong 5,0 phút ở 20
o
C và pH 8.0, vậy cần bao nhiêu thời gian để lượng urea này bị
thủy phân ở cùng điều kiện trên khi không bổ sung enzyme urease? Giả sử rằng cả
hai phản ứng này diễn ra trong điều kiện vô trùng, tức là vi khuẩn không thể “tấn
công” vào lượng ure đó.
Tốc độ thủy phân ure ở pH 8.0 và nhiệt độ 20
o
C của urease nhanh hơn bình thường 10
14
lần. Do đó, lượng ure bị enzyme phân hủy hoàn toàn ở điều kiện trên trong 5 phút thì sẽ
phân hủy một cách tự nhiên trong thời gian là:

5 × 10
14
phút
Thời gian trên tương đương với số năm là:
9
14
105.9
3652460
105
×≈
××
×
năm
3. Khi dung dịch enzyme bị gia nhiệt, dung dịch enzyme sẽ bị mất hoạt tính xúc tác
dần dần theo thời gian do bị biến tính. Một dung dịch hexokinase ủ ở 45
o
C mất 50%
hoạt tính trong 12 phút. Nhưng khi ủ với cùng điều kiện và sự có mặt với nồng độ
lớn một trong các cơ chất của nó thì chỉ mất 3% hoạt tính trong 12 phút. Giải thích
tại sao sự biến tính bởi nhiệt độ của hexokinase lại bị chậm lại khi có mặt của cơ
chất của chính nó.
Khi enzyme bị gia nhiệt, nhiệt độ sẽ phá vỡ các tương tác yếu (tương tác kỵ nước, tương
tác Van der Walls) cũng như các liên kết (liên kết disulfide) giữa các thành phần trong
phân tử protein-enzyme dẫn đến sự thay đổi cấu trúc, điện tích và enzyme bị mất hoạt tính.
Khi gắn với cơ chất thì enzyme ít bị mất hoạt tính bởi nhiệt độ hơn dạng tự do. Vì:
1
- Cần một năng lượng lớn hơn để bẽ gãy các liên kết giữa các thành phần trong
phân tử protein-enzyme cũng như giữa enzyme và cơ chất.
- Cơ chất liên kết vào tâm hoạt động của enzyme, đã bảo vệ các thành phần trong
tâm hoạt động khỏi tác động của nhiệt độ.

- Khi liên kết với cơ chất, enzyme sẽ thay đổi cấu hình, thay đổi điện tích . . . dẫn
tới có cấu trúc ổn định hơn so với enzyme tự do.
4. Enzyme lactate dehydrogenase ở cơ, xúc tác phản ứng NADH và NAD
+
(lần lượt là
dạng khử và oxi hóa) của coenzyme NAD. Chỉ có dung dịch NADH mới hấp thụ
ánh sáng ở bước sóng 340nm, NAD
+
không hấp thu ở bước sóng này. Tính chất này
dùng để xác định nồng độ NADH trong dung dịch bằng việc xác định khả năng hấp
thụ quang phổ ở bước sóng trên của dung dịch. Hãy cho biết những tính chất nào
của NADH có thể dùng để xây dựng một phép định lượng cho lactate
dehydrogenase?
Trả lời: tính của NADH có thể dùng để xây dựng một phép định lượng cho lactate
dehydrogenase là hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 340nm
Cụ thể là: mỗi mole NADH bị mất đi tương đương với 1 mole cơ chất bị chuyển
hóa. NADH mất đi thì độ hấp thụ quang ở bước sóng 340 nm giảm.
o Như vậy xây dựng đồ thị giữa độ giảm của mất độ quang theo thời gian ta sẽ xác
định được vận tốc phản ứng của lactate dehydrogenase là V μmol/phút hoặc Vo.
o Thay đổi [S] theo chiều tăng dần ta sẽ xác định được các giá trị Vo khác nhau và
do vậy dựng được đồ thị của phương trình Lineweaver-Burk để xác định Vmax và
Km
Nồng độ enzyme Vận tốc phản ứng cực đại
E1 V
1
E2 V
2
… …
2
En V

n
- Vẽ đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ enzyme và vận tốc phản ứng cực
đại, ví dụ:
- Dựa vào vận tốc phản ứng cực đại (khi [S]>>>K
m
), quy chiếu từ đồ thị ra giá trị
nồng độ enzyme tương ứng.
5. Mặc dù phương pháp đồ thị có thể dùng để xác định V
max
và K
m
của một phản ứng
xúc tác enzyme một cách đúng đắn. Thỉnh thoảng những phép định lượng này có
thể được ước lượng một cách nhanh chóng bởi việc đánh giá các giá trị V
0
khi gia
tăng nồng độ cơ chất [S]. Hãy ước lượng giá trị V
max
và K
m
của phản ứng xúc tác
enzyme với những dữ liệu cho dưới đây:
[S] (M) V
0
(μmol/phút)
2.5*10
-6
28
4.0*10
-6

40
1*10
-5
70
2*10
-5
95
4*10
-5
112
1*10
-4
128
2*10
-3
139
1*10
-2
140
- Theo phương trình Michaelis-Menten, khi [S]>>>K
m
thì V
0
= V
max
. Bằng thực
nghiệm có thể nhận thấy khi tăng [S] đến một giá trị nào đó thì vận tốc V
o
đạt giá
trị ngưỡng. Dù thêm tăng nồng độ cơ chất cao hơn, giá trị V

o
lúc này không còn
tăng thêm nữa, V
o
=V
max
. Vậy nên V
max
≈ 140, khi [S] =1*10
-2
(M)
- K
m
= [S] khi V
o
=1/2V
max
. Do đó tại V
o
= 70, K
m
=[S]=1*10
-5
(M)
3
6. Những kết quả thí nghiệm dưới đây được tuyển chọn từ những nghiên cứu về hoạt
tính xúc tác của các peptidase đường ruột với cơ chất là glycylglycine:
Glycylglycine + H
2
O → 2 glycine

[S] (mM) Sản phẩm (μmol/phút)
1.5 0.21
2.0 0.24
3.0 0.28
4.0 0.33
8.0 0.40
16.0 0.45
Dựa vào phép phân tích đồ thị hãy xác định V
max
và K
m
cho sự chuẩn bị của enzyme
và cơ chất.
Nghịch đảo giá trị [S] và vận tốc phản ứng V
o
:
1/[S]
mM
-1
1/V
o
(
µ
mol
-1
.phút
-1
)
0.6667 4.7619
0.5000 4.1667

0.3333 3.5714
0.2500 3.0303
0.1250 2.5000
0.0625 2.2222
Vẽ dồ thị phương trình Lineweaver-Burk (nghịch đảo phương trình Michaelis-
Menten)
4
Theo phương trình ta có:
- Điểm giao đồ thị: 1/V
max
=1,9978

V
max
= 0,5 µmol/phút
- Hệ số góc = K
m
/V
max
= 0,004

K
m
=4.2663 x 0,5= 2.135 mM
7. Trung tâm hoạt động của
lysozyme chứa hai amino acid cần
thiết cho khả năng xúc tác là:
Glu
35
và Asp

52
. Giá trị pK
a
của
nhóm carboxyl tại các amino acid
trên trong chuỗi lần lượt là 5.9 và
4.5. Ở pH tối ưu pH 5.2, trạng thái
ion của hai amino acid trên như
thế nào (ion hóa hay bị khử ion
hóa)? Trạng thái ion hóa giải thích
như thế nào về hoạt tính liên quan
đến pH của lysozyme được cho ở
hình bên?
pH 5.2 là pH tối ưu của enzym, tại
đó:
5