Enzym và xúc tác sinh học pdf

ROH + RCOOH RCOOR + H 2 O H + t o S + … P + … (E) ENZYM VÀ XÚC TÁC SINH HỌC MỤC TIÊU  Trình bày được bản chất của enzym, năng lượng hoạt hoá và trạng thái chuyển tiếp của một phản ứng hoá sinh  Mô tả được cấu tạo và chức năng của trung tâm hoạt động của enzym  Trình bày được tính đặc hiệu của enzym  Giải thích được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym  Trình bày được động học và sự ức chế của enzym  Trình bày được sự kiểm soát hoạt động của enzym ThS Ngô Kiến Đức 1-ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYM 1.1- Các enzym là những chất xúc tác  Có tác động làm gia tăng vận tốc phản ứng hóa học mà không thay đổi tiến trình của phản ứng  Vận tốc phản ứng có thể tăng lên tới 10 7 lần khi có mặt enzym  Phản ứng có thể được tiến hành trong những điều kiện tương đối nhẹ nhàng (nhiệt độ dưới 100 độ C, ở áp suất khí quyển và pH trung tính)  Có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất mà nó tác động cũng như đối với các sản phẩm mà nó thành lập. 1-ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYM 1.1- Các enzym là những chất xúc tác  Tác động có thể được điều hòa  thường nhạy cảm với nồng độ cơ chất hay với một số phân tử khác  Bản chất các enzym là những protein Ngọai lệ có vài phân tử ARN cũng có tác động xúc tác. Sự thay đổi năng lượng trong một phản ứng hóa sinh Năng lượng tự do S P 1.2- Năng lượng hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp 1.2- Năng lượng hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp - Mọi phản ứng đều phải vượt qua một hàng rào năng lượng thì mới thực hiện được. - Hàng rào năng lượng này tương ứng với năng lượng cần thiết để chuyển các phân tử của cơ chất sang trạng thái chuyển tiếp : một dạng hóa học không bền trong tiến trình phản ứng đi từ cơ chất đến sản phẫm. - Trạng thái chuyển tiếp : trạng thái trung gian có năng lượng tự do cao nhất trong tất cả mọi phản ứng . - Năng lượng tự do hoạt hóa của Gibbs (G*) : chênh lệch của mức năng lượng tự do giữa trạng thái chuyển tiếp và cơ chất 1.2- Năng lượng hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp - Tác động của enzym : ổn đònh trạng thái chuyển tiếp của phản ứng hóa học với sự giảm G* Enzym làm gia tăng tốc độ phản ứng nhưng không ảnh hưởng đến sự thay đổi năng lượng chung của phản ứng. Enzym không làm thay đổi mức năng lượng của cơ chất hay của sản phẩm. Sự thay đổi năng lượng trong một phản ứng hóa sinh Năng lượng tự do G* (năng lượng tự do hoạt hóa) G (năng lượng tự do) Phản ứng không xúc tác bởi enzym S P Phản ứng xúc tác bởi enzym Trạng thái chuyển tiếp - Không xúc tác : G* = 32.000 calo/mol - Xúc tác vô cơ (H + ) : G* = 25.000 calo/mol - Enzym (saccarase) : G* = 9.400 calo/mol  Thí dụ về mức năng lượng hoạt hóa của phản ứng trong điều kiện có và không có chất xúc tác : Saccarose + H 2 O Glucose + Fructose [...]... phản ứng được xúc tác (thí dụ : bằng mol cơ chất được chuyển hóa trong 1 phút)  2 đơn vò tiêu chuẩn khác cho hoạt độ của enzym là đơn vò enzym (U) và katal (kat) - U : lượng enzym cần thiết để xúc tác việc chuyển 1 mol cơ chất trong 1 phút ở 25 độ C trong những điều kiện tối ưu của enzym này - Katal là đơn vò tiêu chuẩn quốc tế SI đo hoạt độ enzym được đònh nghóa như là tác động xúc tác làm tăng... Tính đặc hiệu lập thể :  Các enzym chuyển hóa acid amin chỉ tác dụng lên L-acid amin mà không tác dụng lên D-acid amin 1.7- Danh pháp và phân loại : 1.7.1- Danh pháp :  Urease là enzym xúc tác sự thủy giải urê  Fructose 1,6-di phosphatase thủy giải fructose 1,6-di phosphat  Một số các enzym khác có tên gọi không liên quan gì đến cơ chất: Trypsin và Chymotrypsin là hai enzym thủy phân các liên kết... chất :  Urease chỉ xúc tác quá trình thủy phân ure : đặc hiệu tuyệt đối  Lactate dehydrogenase ngoài việc tác dụng vào lactat, còn có thể tác dụng vào nhiều chất khác cũng có nhóm-CHOHnhư lactat : đặc hiệu tương đối  Tính đặc hiệu kép như aminoacyl-syntetase trong quá trình tổng hợp protein tác dụng lên hai cơ chất có cấu trúc hòan toàn khác nhau : hoạt hóa acid amin và gắn vào ARNt 1.6.3- Tính... phân cực tạo thuận lợi cho việc liên kết giữa enzym và cơ chất  Các cơ chất + TTHĐ = tương tác yếu  tương tác tónh điện, liên kết hydro, liên kết Van der Walls, tương tác kỵ nước)  trong một số trường hợp bởi những liên kết đồng hóa trò thuận nghòch Phức hợp enzym – cơ chất Các gốc xúc tác có hoạt tính/ TTHĐ Cơ chất ở trạng thái chuyển tiếp Sản phẩm enzym tự do (được phóng thích / dd) + phân tử... được xem như không thay đổi, cố đònh và hoàn toàn ăn khớp với nhau + Enzym (b) Cơ chất E-S + Enzym Cơ chất E-S Tiếp xúc cảm ứng (1958 bởi Daniel E Koshland Jr) trong đó liên kết của cơ chất cảm ứng làm thay đổi cấu dạng của TTHĐ của enzym Hai mô hình được đề nghò để giải thích về sự kết hợp của cơ chất và enzym 1.6- Tính đặc hiệu của enzym  Tính đặc hiệu rõ rệt và cao hơn nhiều so với các chất vô cơ... phải có một lượng thừa để không rơi vào “bước chậm” làm ảnh hưởng đến vận tốc của enzym kết hợp Trong những điều kiện này, tốc độ tạo ra hợp chất có màu tỷ lệ với tốc độ tạo H2O2 và chính tốc độ này tỷ lệ với hoạt độ của glucose oxydase 2.3- Vận tốc phản ứng enzym  Vận tốc của phản ứng được xúc tác bởi enzym thường được gọi là tốc độ của phản ứng  Vận tốc phản ứng enzym thường liên quan đến giá trò... Y Y X 6 Ligase (hay synthase) Xúc tác các phản ứng tổng hợp có kết hợp với sự thủy giải của ATP A+B  A-B Pyruvat carboxylase Pyruvat decarboxylase Maleat isomerase 2- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘ CỦA ENZYM 2.1- Đònh lượng enzym  Có thể được thực hiện dựa theo tác động xúc tác của chúng tương ứng với việc chuyển đỗi một cơ chất thành một sản phẩm  Để đònh lượng enzym cần phải: - biết phương trình... 2.2- Đònh lượng enzym kết hợp Glucose + O2 + H2O Glucose oxydase Acid Gluconic + H2O2 Hợp chất không màu Peroxydase Hợp chất có màu H 2O Đònh lượng kết hợp enzym giữa glucose oxydase và peroxydase có thể được sử dụng để đo nồng độ glucose trong máu Nếu muốn đònh lượng chính xác hoạt độ của enzym đầu tiên (glucose oxydase) thì enzym thứ hai (peroxydase) và những đồng cơ chất cũng như các coenzym của chúng... polypeptid  Một số các enzym lại được gọi dưới nhiều tên khác nhau  Hệ thống danh pháp quốc tế: - Các enzym được chia thành sáu loại chính dựa theo kiểu phản ứng xúc tác của chúng - Xác đònh bởi một mã số xếp loại gồm bốn số: o số thứ nhất chỉ loại enzym o số thứ hai chỉ nhóm o số thứ ba chỉ phân nhóm o số thứ tư chỉ thứ tự của enzym đó trong phân nhóm Ví dụ:  Trypsin mang mã số EC (Enzyme Classification)... ứng được chúng xúc tác + đặc hiệu cơ chất: trong sự chọn lọc đối với cơ chất tham gia phản ứng 1.6.1- Tính đặc hiệu phản ứng :  Enzym chỉ xúc tác cho một trong vô số những chuyển hóa có thể có được đối với một cơ chất  Thí dụ: 3 phản ứng sau đây của acid amin - Acid amin bò oxy hóa nhờ oxydase cho acid -cetonic và NH3 - Acid amin bò khử carboxyl nhờ decarboxylase cho amin tương ứng và CO2 - Chuyển . do) Phản ứng không xúc tác bởi enzym S P Phản ứng xúc tác bởi enzym Trạng thái chuyển tiếp - Không xúc tác : G* = 32.000 calo/mol - Xúc tác vô cơ (H + ) : G* = 25.000 calo/mol - Enzym (saccarase). … P + … (E) ENZYM VÀ XÚC TÁC SINH HỌC MỤC TIÊU  Trình bày được bản chất của enzym, năng lượng hoạt hoá và trạng thái chuyển tiếp của một phản ứng hoá sinh  Mô tả được cấu tạo và chức năng. vài phân tử ARN cũng có tác động xúc tác. Sự thay đổi năng lượng trong một phản ứng hóa sinh Năng lượng tự do S P 1.2- Năng lượng hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp 1.2- Năng lượng hoạt hóa và