Bài giảng sinh hoá cơ sở enzyme pgs ts ngô đại nghiệp và ts nguyễn thị hồng thương

Chương 7: www.themegallery.com NỘI DUNG Khái niệm chung Cấu tạo Phân loại danh pháp Tính chất Ứng dụng Phương pháp xác định hoạt độ Khái niệm chung  Enzyme chất xúc tác sinh học có chất protein  Enzyme có thể sinh vật  Enzym xúc tác đặc hiệu cho phản ứng hóa học định thể sinh vật (invivo) tế bào (invitro)  Vì có nguồn gốc từ sinh vật enzym thường gọi xúc tác sinh học  Cơ thể thiếu enzym trình chuyển hóa bị đình chỉ, sinh vật khơng thể sống, sinh sản phát triển bình thường được, sống sinh vật không tồn  Hiện 2000 enzym khám phá, 200 enzym thu dạng tinh thể  Hiện người ta thu nhiều loại chế phẩm enzyme khác sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực y học , nông nghiệp, công nghiệp… Cấu tạo  Enzyme cấu tử: thành phần cấu tạo có protein (Urease, pepsin, amylase…)  Enzyme hai cấu tử: thành phần cấu tạo ngồi protein cịn có phần phi protein (nhóm ngoại – prostetic)  Phần protein – apoenzyme  Phần nhóm ngoại – coenzyme (Thơng thường nhóm ngoại enzym dẫn xuất vitamin, kim loại, nucleotit…) Ví dụ: catalase, peroxydase, Cytochrom, polyphenol oxydase…Trong nhóm ngoại có chứa Cu, Fe (metalloenzym) Có enzym nhóm ngoại có dẫn xuất Vit : – Pyruvatdecarboxylase nhóm ngoại dẫn xuất Vit B1 – Amino-transferase nhóm ngoại Vit B6  Trung tâm hoạt động (TTHĐ):  Là phần nhỏ phân tử enzym tham gia trực tiếp liên kết với chất, định hoạt tính xúc tác enzym  Số trung tâm hoạt động enzym hay nhiều  Enzym cấu tử TTHĐ gồm số nhóm chức acid amin  Enzym hai cấu tử TTHĐ gồm số nhóm chức acid amin nhóm ngoại Cấu trúc DNA ligase Một số nhóm định chức thường tham gia hoạt động enzym như:        -SH Cystein -OH Serin Vòng imidazol histidin ε-NH2 Lys ω- COOH Asp Glu α-COOH acid amin (cuối mạch) Nhiều enzym có số trung tâm hoạt động lớn như:  Alcoldehydrogenase gan, M=84.000 có TTHĐ  Alcoldehydrogenase nấm men, M=150.000 có TTHĐ Phân loại danh pháp 3.1 Danh pháp:  Tên thơng dụng: có từ lâu quen dùng như: pepsin, trypsin, renin, amylase… khơng nói lên chất xúc tác  Tên hệ thống: Hội nghị hóa sinh quốc tế quy định  Phần 1: tên chất – Phần 2: tên kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác, thêm đuôi “ase”  VD: Pyruvat-decacboxylase (khử CO2 acid pyruvic)  Mỗi enzyme có mã số gồm chữ số trước có chữ EC  Số thứ – nhóm  Số thứ hai – nhóm phụ  Số thứ ba – phân nhóm phụ  Số thứ tư – thứ tự phân nhóm phụ VD: Ribonuclease có mã số EC 2.7.7.16 Phân loại danh pháp       3.2 Phân loại: chia thành nhóm Nhóm - Oxydoreductase: Xúc tác cho phản ứng oxi hố-khử Nhóm - Transferase: Xúc tác cho phản ứng chuyển vị Nhóm - Hydrolase: Xúc tác cho phản ứng thủy phân Nhóm - Lyase: Xúc tác cho phản ưng phân cắt khơng cần nước Nhóm - Isomerase: Xúc tác cho phản ứng đồng phân hố Nhóm - Ligase (synthetase): Xúc tác cho phản ứng tổng hợp có sử dụng liên kết giàu lượng ATP v.v Tính chất 4.1 Tính chất lý hóa chung  Enzym khơng thẩm tích qua màng bán thấm  Enzym có tính chất lưỡng tính  Tan nước, dung mơi hữu có cực khác, dung dịch muối lỗng, glycerin  Dễ bị biến tính nhiệt độ cao hoạt tính xúc tác  Về hình dạng đa số enzym hình cầu Tính chất 4.2 Cường lực xúc tác chế tác dụng  Chất có tác dụng thúc đẩy tốc độ phản ứng hóa học đựơc gọi chất xúc tác  Enzyme khơng làm lệch vị trí cân mà làm phản ứng nhanh chóng đạt trạng thái cân Enzym có cường lực xúc tác lớn  Năng lượng hoạt hóa mức lượng cần thiết để chuyển phân tử chất tham gia phản ứng từ trạng thái bình thường sang trạng thái hoạt động- để phản ứng xảy Lineweaver Burk, nghịch đảo để biến thành dạng đường thẳng y = ax+b Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.3 Nồng độ chất Phương trình Michaelis-Menten Phương trình Lineweaver Burk Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay làm enzyme khơng cịn khả xúc tác biến chất thành sản phẩm Kìm hãm enzyme thực nhiều cách khác (thuận nghịch hay khơng thuận nghịch) Thuận nghịch có:  Kìm hãm thuận nghịch cạnh tranh  Kìm hãm thuận nghịch khơng cạnh tranh  Kìm hãm thuận nghịch: có mặt chất kìm hãm, hoạt tính yếu đi, tách bỏ chúng hoạt tính E hoạt động trở lại  Kìm hãm bất thuận nghịch: loại bỏ chất kìm hãm E khơng trở lại hoạt tính ban đầu Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)  Chất kìm hãm có cấu trúc gần giống chất, kết hợp với trung tâm hoạt động Enzyme chiếm chỗ chất làm giảm hoạt tính Enzyme Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)  Khi chất dư thừa, nồng độ chất kìm hãm thấp loại bỏ tác dụng chất kìm hãm, cịn nồng độ chất thấp nồng độ chất kìm hãm cao lại có tác dụng kìm hãm hồn tồn 1/v= (αKm/Vmax) 1/S +1/Vmax Với α = 1+[I]/KI  Trường hợp đặc biệt kìm hãm cạnh tranh kìm hãm sản phẩm Trường hợp xẩy sản phẩm phản ứng tác dụng trở lại enzyme chốn vị trí hoạt động phân tử enzyme Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)  Đường thẳng có chất kìm hãm có độ xiên lớn cắt trục tung điểm 1/Vmax Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm khơng cạnh tranh (uncompetitive inhibition)  Chất kìm hãm I gắn lên phức hợp ES mà không gắn với E tự  Việc tạo IES làm chậm vận tốc phản ứng ES tạo P Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm khơng cạnh tranh (uncompetitive inhibition) Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm khơng cạnh tranh (noncompetitive inhibition) hay kìm hãm hỗn hợp  Chất kìm hãm I gắn lên phức hợp ES gắn với E tự  Các chất ức chế khơng cạnh tranh thường có cấu trúc không gian không giống với chất  Việc tạo EI IES làm chậm vận tốc phản ứng ES tạo P Tính chất 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc phản ứng 4.4.4 Ảnh hưởng chất kìm hãm  Kìm hãm khơng cạnh tranh (noncompetitive inhibition) Tính chất  Kìm hãm dị khơng gian (Alosteric)  Ngồi TTHĐ định hoạt tính E cịn có “tâm dị khơng gian” Khi kết hợp với phân tử khác làm biết đổi cấu trúc bậc E TTHĐ bị biến đổi, E hoạt tính  Chất kìm hãm I gắn vào E trùng với vị trí gắn S hay I gắn vào “tâm dị không gian” ảnh hưởng đến lực liên kết S TTHĐ E 4.4.5 Ảnh hưởng chất kích thích hay chất hoạt hóa  Làm cho E không hoạt động trở thành hoạt động, hay hoạt động yếu trở nên mạnh  Có thể ion kim loại, dẫn xuất vitamin… Ứng dụng 5.1 Protease:  Protease nhóm enzym thuỷ phân protein thành   • • • sản phẩm đơn giản peptid mạch ngắn, pepton, acid amin… Protease ứng dụng cơng nghệ thực phẩm Protease cịn ứng dụng công nghệ thuộc da, làm mềm da, làm lông, bóng da… Protease cịn ứng dụng hương liệu mỹ phẩm Trong công nghiệp sản xuất sữa protease renin, pepsin làm đơng tụ sữa dùng sản xuất phomai, sữa đông tụ Trong y học, protease dùng để sản xuất môi trường dinh dưỡng nuôi vi sinh Ứng dụng 5.2 Amylase:  Amilase enzym thuỷ phân tinh bột ứng dụng rộng rải ngành công nghiệp  amilase ứng dụng công nghiệp sản xuất rượu, bia ( giai đoạn đường hoá) , sản xuất mạch nha, mật, đượng glucose…từ tinh bột từ cơm rượu  amilase ứng dụng sản xuất bánh mì làm cho bánh mì nở xốp thơm ngon  Trong công nghiệp dệt, chế phẩm amilase để rũ hồ vải (tẩy lớp hồ bột mặt để vải mịn, mềm, dễ tẩy trắng, dễ bắt màu nhuộm… Ứng dụng 5.3 Pectinase:  Pectinase enzym thuỷ phân pectin có tác dụng làm loại nước giải khát, nước quả, rượu vang…giúp cho trình lọc dễ dàng  Pectinase dùng sản xuất sản phẩm từ quả, nước đặc, mức đơng tính tạo keo có đường, sản xuất café café hoà tan 5.4 Cellulase: Cellulase enzym thuỷ phân Cellulose thành đường đơn giản dễ tiêu hoá Thêm chế phẩm enzym Cellulase vào thức ăn giàu Cellulose động vật làm thực phẩm mềm dễ tiêu hoá … tăng chất lượng độ hấp thu Cellulase làm tăng hiệu suất trích ly chất khác từ nguyên liệu thực vật Cellulase ứng dụng thuỷ phân gỗ phế liệu công nghiệp thành dịch đường làm thức ăn cho gia súc Phương pháp xác định hoạt độ 6.1 Đơn vị hoạt độ  Đơn vị enzym quốc tế (UI) lượng enzym có khả xúc tác làm chuyển hoá micromol chất sau phút điều kiện tiêu chuẩn 6.2 Hoạt độ riêng: chế phẩm enzym số đơn vị UI ứng với 1ml dung dịch mg protein chế phẩm  Đặc trưng cho mức độ tinh khiết enzyme ... chung  Enzyme chất xúc tác sinh học có chất protein  Enzyme có thể sinh vật  Enzym xúc tác đặc hiệu cho phản ứng hóa học định thể sinh vật (invivo) tế bào (invitro)  Vì có nguồn gốc từ sinh. .. sinh vật enzym thường gọi xúc tác sinh học  Cơ thể thiếu enzym q trình chuyển hóa bị đình chỉ, sinh vật khơng thể sống, sinh sản phát triển bình thường được, sống sinh vật không tồn  Hiện 2000... loại chế phẩm enzyme khác sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực y học , nông nghiệp, công nghiệp? ?? Cấu tạo  Enzyme cấu tử: thành phần cấu tạo có protein (Urease, pepsin, amylase…)  Enzyme hai cấu