CHUYÊN ĐỀ ENZYME HÓA SINH Y CẦN THƠ CTUMP

CHUYÊN ĐỀ ENZYME HÓA SINH Y CẦN THƠ CTUMP..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

TIẾNG VIỆT1 TỔNG QUAN VỀ ENZYME

1.1 Hoạt tính enzyme 1.2 Danh pháp

Tham khảo tài liệu CTUMP ( trang 22 )

1.3 Trung tâm hoạt động của enzyme

Kết hợp 2 tài liệu YDS ( trang 147,148 ) và CTUMP ( trang 25 )

1.4 Đặc điểm chung của enzyme

2 PHÂN LOẠI ENZYME

Tất cả enzym đều có bản chất là protein Enzym nội bào: hoạt động bên trong tế bào

Enzym ngoại bào: một số tế bào tổng hợp và bài tiết enzym ra ngoài nhằm thực hiện một số chức năng nhất định

2.1 Phân loại theo điều kiện hoạt động

Kết hợp 2 tài liệu YDS ( trang 148, 149 ) và CTUMP ( trang 23 )

- Enzym không cần cộng tố ( cofactor): bản chất là protein thuần ( protein thuần

khi thủy phân chỉ gồm các acid amin).Gồm các enzym thủy phân: amylase, pepsin, trypsin, cathesin

- Enzym cần cộng tố (haloenzym): gồm 2 phần

+Phần protein thuần gọi là Apoenzym (ApoE)

+Phần cộng tố có thể là: ion kim loại (Zn2+, Mg2+, Mn2+ , ) hoặc các chất hữu cơ Trường hợp cộng tố là chất hữu cơ nó được gọi là coenzym => nhóm enzym quan trọng.

=> ApoE + Cộng tố = enzym đầy đủ (haloenzym)

TIẾNG ANH

All of Enzymes basically are protein

Intracellular Enzymes : working in side the cell

Extracellular Enzymes : Some of the cells synthesize and secrete the ezyme for certain function

- Enzymes that work without cofactors: pure proteins (proteins which are

hydrolyzed only include amino acids) Including hydrolytic enzymes: amylase, pepsin, trypsin, cathepsin…

- Enzyme that needs addition (holoenzyme): consists of 2 parts

+ The protein portion is called Apoenzyme (ApoE).

+ Additives can be: metal ions (Zn2+, Mg2+, Mn2+, ) or organic substances In case the addition is an organic substance, it is called a coenzyme => an important group of enzymes.

=> ApoE + cofactor = completed enzyme (holoenzyme)

Source:

https://www.biologyonline.com/dictionary/apoenzyme

-CoEnzym gắn chặt vào phần ApoE (không thẩm tích được).

-CoEnzym gắn lỏng lẻo vào phần ApoE (lúc gắn vào, lúc có thể tách ra và thẩm tích được).

-Mỗi enzym có một ApoE tương ứng, nhiều enzym có thể có CoE giống nhau.

Ví dụ: Hai enzym khử hydro dehydrogenase có hai apoenzym khác nhau, nhưng có cùng một loại coenzym, chúng xúc tác hai phản ứng khử hydro của hai chất cơ bản khác nhau.

2.2 Phân loại theo phản ứng

Kết hợp 2 tài liệu YDS ( trang 150 ) và CTUMP ( trang 23, 24 )

Theo Hiệp hội enzym quốc tế ( The enzyme Commission EC), enzym được chia

thành 6 loại ( lớp lớn) dựa trên phản ứng mà enzyme đó xúc tác

Các loại enzym được đánh số từ 1 đến 6 và cố định cho mỗi loại

be detached and dialyzed).

-Each enzyme has a corresponding ApoE, many enzymes can have the same CoE Example: Two dehydrogenase enzymes have two different apoenzymes, but the same coenzyme, which catalyze two dehydrogenation reactions of two different bases.

2.2 Enzymes Classification according to the type of reaction catalyzed

According to The Enzyme Commission (EC), enzymes are divided into six categories(or major classes) based on the type of reaction in which they are used tocatalyze

Enzymes are assigned code numbers from 1 to 6

Each class of enzyme is divided into many subclasses, each subclass is divided into many sub-subclasses, and each sub-subclass includes many enzymes

Mỗi loại emzym lại phân thành nhiều nhóm, mỗi nhóm phân thành nhiều phân nhóm, mỗi phân nhóm gồm nhiều enzym

Nguồn ảnh: https://player.slidepla0yer.com/67/11943154/slides/slide_7.jpg

1 Oxidoreductase: Là các enzym xúc tác cho phản ứng oxy hóa – khử Trong

các phản ứng do enzym này xúc tác xảy ra:

● Sự vận chuyển H: phản ứng oxy hóa tách 2H, phản ứng khử +2H● Sự chuyển electron: phản ứng oxy hóa tách , phản ứng khử nhận e-● Sự oxy hóa bởi O2, hydro peroxide hoặc các chất oxy hóa khác

Dạng phản ứng: AH2 + B A + BH2

Ví dụ: Dehydrogenase là những enzym xúc tác các phản ứng trao đổi hydro

Source: https://player.slideplayer.com/67/11943154/slides/slide_7.jpg

1 Oxidoreductase: Enzymes that catalyze oxidation-reduction reactions In

enzyme catalyzed reactions:

● Transfer hydrogenation: Oxidation removes 2H (hydrogen atoms),

reduction receive +2H (hydrogens atoms)

● Electron transfer: oxidation loses 1e- (an electron), reduction gains 1e- (an

Một số enzym thuộc nhóm oxidoreductase

Nguồn ảnh: https://www.intechopen.com/media/chapter/73576/media/F2.png

2 Transferase: các enzym xúc tác cho phản ứng chuyển nhóm ( chuyển vị

-chuyển 1 nhóm từ chất này sang chất khác)

Tùy vào bản chất của gốc mà chúng vận chuyển, transferase tham gia vào các quá trình trao đổi chất rất khác nhau

Dạng phản ứng: AB + CD AC + BD

Một số enzym thuộc nhóm transferase: Methyltransferase, Phosphotransferase,

Ví dụ: Aminotransferase chuyển nhóm NH2 từ acid amin vào acid cetonic

Some oxidoreductase enzymes

Source: https://www.intechopen.com/media/chapter/73576/media/F2.png

2 Transferase: enzymes that catalyze the group transfer reaction (transposition

- the transfer of a chemical group from one to another compound)

According to the type of chemical group they transfer, transferases can be involved in very different metabolic processes.

Reaction type: AB + CD AC + BD

Some transferase enzymes: Methyltransferase, Phosphotransferase, Acyltransferase

Example: Aminotransferase transfers the NH2 group from an amino acid to a ketonic

acid

Nguồn ảnh: https://player.slideplayer.com/67/11943154/slides/slide_8.jpg

3 Hydrolase: các ezym tham gia xúc tác cho phản ứng thủy phân Có sự tham

gia của nước nên gọi là lớp enzym thủy phân

Bao gồm: enzym thủy phân ester, glucoside, amid, peptide, proteinDạng phản ứng: AB + H2O AOH + BH

(R1 – R2 R1H + R2OH )

Một số enzym thuộc nhóm hydrolase: Glycoside hydroxylase, Nuclease, Protease ,

Ví dụ: Pyrophosphatase xúc tác phản ứng thủy phân pyrophosphate

4 Lyase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng phân cắt một nhóm nào đó ra

khỏi hợp chất mà không có sự tham gia của nước Xúc tác sự nối thêm một chất mới vào cơ chất bằng cách làm gãy nối đôi Ngược lại, chúng có thể xúc tác tạo

Source: https://player.slideplayer.com/67/11943154/slides/slide_8.jpg

3 Hydrolase: Enzymes that catalyze hydrolysis reactions With the participation

of water, it is called hydrolytic enzyme class

Including: enzymes hydrolyze ester, glucosides, amides, peptides, proteins, etcReaction type: AB + H2O AOH + BH

(R1 – R2 R1H + R2OH )

Some hydrolase enzymes: Glycoside hydroxylase, Nuclease, Protease,

Example: Pyrophosphatase catalyzes the hydrolysis of pyrophosphate

4 Lyase: enzymes that catalyze reactions which cleave a group out of a

compound without the participation of water They can catalyze the addition

nối đôi => không xảy ra sự thủy phân

dạng phản ứng: AB ⇔ A + B.

một số enzyme thuộc nhóm Lyase: Aldehyde lyase, Adenylyl cyclase, Guanylate,….

Ví dụ:

Nguồn ảnh: https://www.chem.uwec.edu/Webpapers2005/kasperjm/Pages/page1.html

5 Isomerase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng chuyển hóa giữa hai dạng

đồng phân của một chất, Xúc tác sự tái phân bố các nguyên tử trong cơ chất, tức biến đổi đồng phân này thành đồng phân khác.

Dạng phản ứng: ABC ⇔ ACB

Một số enzyme thuộc nhóm isomerase: Maleate isomerase, Furylfuramide isomerase,

Triose-phosphate isomerase,….

of a new group to the substrate by breaking the double bond and conversely, they can catalyze the formation of the double bond

5 Isomerase: Enzymes that catalyze the conversion reaction of two isomers of a

compound They catalyze the structural rearrangement of atoms in the substrate, that is the conversion of an isomer into another.

Reaction type: ABC ⇔ ACB

Some Isomerase enzymes: Maleate isomerase, Furylfuramide isomerase,

Triose-phosphate isomerase,….

Nguồn ảnh: https://vi.wikipedia.org/wiki/Maleat_isomerase

6 Ligase (Synthetase): enzyme xúc tác cho các phản ứng tổng hợp có sử dụng

liên kết giàu năng lượng(như ATP,…)

6 Ligase (Synthetase): Enzymes that catalyze synthesis reactions using the

energy-rich bonds (of ATP, )

Reaction type: A + B → AB

Some Ligase enzymes: Argininosuccinate synthase, Chelatase, DNA ligase,…

Overview of the types of reactions that enzymes catalyze

Nguồn: YDS - ENZYME.pdf

*Một số loại enzym thường gặp

Source: YDS - ENZYME.pdf

Some common Enzymes

Oxidoreductases consist of a large class of enzymes catalyzing the transfer of electrons from an electron donor (reductant) to an electron acceptor (oxidant) molecule.

General reaction: AH2 + B → A + BH2 + Dehydrogenase (DH)

Có 2 loại:

FMN= Flavin mono nucleotid FAD=Adenin dinucleotide + Hệ thống Cytocrom

Vận chuyển enzyme e- có CoE gần giống HEM, gắn chặt với phần ApoE gắn ở phần trong của thể ty ( vận chuyển e-)

+Catalase +Peroxydase 2 Transferase

2 Transferase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng chuyển vị Thực hiện các phản ứng vận chuyển một nhóm nào đó từ chất này sang chất khác Các transferase do bản chất của những gốc mà chúng vận chuyển có thể tham gia vào các quá trình trao đổi chất rất khác nhau.

AB + CD ⇔ AC + BD.

Vd :methyltransferase là những enzyme vận chuyển nhóm methyl Phosphotransferase là những enzyme vận chuyển nhóm phosphate

Tên Enzym Name Nội dung, chú ý

Esterase Thủy phân liên kết este

Glucosidase Thủy phân Lk glycosid

Dehydrogenases catalyze the oxidation of a substrate by transferring hydrogen to an electron acceptor, and could be classified into 2 types:

2 Transferase: Catalyse the transfer of specific functional groups from one molecule (called the donor) to another (called the acceptor) Based on the functional group transferred, they could take part in many different metabolic pathway.

AB + CD ⇔ AC + BD.

Ex :methyltransferase is enzymes that transfer methyl group Phosphotransferase is enzymes that transfer phosphate

3.Hydrolase: catalyze the hydrolysis of a chemical bond in biomolecules.

Esterase Hydrolyse ester bond

Glucosidase Hydrolyse glycosidic bond

Protease Hydrolyse peptide bond in protein molecules

cách hủy phân Protease Thủy phân Lk peptid trong phân tử protein

Phosphatase Thủy phân lk este phosphat tách gốc PO3 -khỏi cơ chất

Phospholipase Thủy phân lk este phosphat trong phân tử phospholipid

Amidase Thủy phân lk N-osid

Deaminase Thủy phân lk C-N

Nuclease Thủy phân lk este phosphat trong DNA

Decarboxylase Tách phân tử CO2 từ cơ chất

Aldolase Tách một phân tử aldehyd từ cơ chất

Phosphatase Hydrolyse ester phosphate bond to separate PO3- from substrate

Phospholipase Hydrolyse ester phosphate bond in phospholipid molecules

Amidase Hydrolyse N-osid bond

Deaminase Hydrolyse C-N bond

General reaction: AB+ H2O —->AH + BOH +H2O

Ex: Glucose 6 phosphate -> Glucose + H3PO4 Glucose 6 phosphatase

4 Lyase: catalyse the removal of groups from their substrate by mechanisms other than hydrolysis (no need of H2O)

Decarboxylase Remove CO2 from substrate

Aldolase Remove an aldehyde from substrate

Lyase Separate a molecule into half without using H2O

Hydratase Join one H2O to substrate

Dehydratase Remove one H2O from a molecule

Synthase Join two molecules without using energy

không có sự tham gia phân tử nước

Lyase Tách đôi một phân tử mà không có sự tham gia của phân tử H2O

Hydratase Gắn một phân tử H2O vào một phân tử cơ chất

Dehydratase Tách một phân tử H2O khỏi một phân tử cơ chất

Synthase Gắn hai phân tử mà không cần sự tham gia của ATP để cung cấp năng lượng

Racemase Chuyển dạng đồng phân giữa dãy D và I

Epimerase Chuyển dạng đồng phân epi

Isomerase Chuyển dạng giữa nhóm ceton và nhóm

Racemase Convert between D and L form

Epimerase Convert Epi isomer

Isomerase Convert between ketone and aldehyde group

Mutase Convert between chemical groups in different atoms in one molecule

General Reaction: ABC -> ACB Example:

6 Ligase :catalyze the joining (ligation) of two large molecules by forming a new chemical bond, using energy from ATP or other nucleoside triphosphate.

Synthetase Join 2 molecules together to generate energy

Carboxylase Joins CO2¬ to reactant substrate

Ligase Join 2 nucleotide chains together

General reaction: Example:

Synthetase Gắn 2 phân tử với sự tham gia của ATP để cung cấp năng lượng

Carboxylase Gắn CO2 vào phân tử cơ chất

Ligase Sử dụng cho việc gắn 2 đoạn nucleotid với nhau

Phản ứng tổng quát:

7 CoEnzym A Function:

- Needed for activation of fatty acid, acetic acid and succinic acid.

- Carrier for activated acyl groups in numerous metabolic and catabolic processes.

3 ĐỘNG HỌC ENZYME

3.1 Động học Michaelis – Menten, ý nghĩa của Km

Nghiên cứu về tốc độ phản ưng của enzyme và yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ đó,dựa vào mô hình của Michaelis phù hợp với rất nhiều enzym.

Ta có phương trình Michaelis Menten:

- Needed for activation of fatty acid, acetic acid and succinic acid.

- Carrier for activated acyl groups in numerous metabolic and catabolic processes.

3 DYNAMIC ENZYME

3.1 Kinetics Michaelis – Menten, meaning of Km

Research on enzyme reaction rate and factors affecting that rate, based on Michaelis's model suitable for many enzymes

We have Michaelis Menten equation:

In which: Vmax : Maximum speed (when all enzymes are complete) set of E attached to S) [S]:Substrate concentration kM: is the Michaelis constant

In this equation, there are 3 cases that occur:

(1):[S]>> Km: ignore Km not count calculation, V=Vmax: rate of enzyme reaction reaching maximum rate

(2):[S]<<Km: rate of reaction is proportional to [S] V : reaction rate depends on concentration substrate concentration

kM: là hằng số Michaelis

Ở phương trình này, có 3 trường hợp xảy ra:

(1):[S]>> Km: bỏ qua Km không tính toán, V=Vmax: tốc độ phản ứng enzyme đạt được tốc độ tối đa

(2):[S]<<Km: tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với [S]

V=V_max [S]/kM : tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ cơ chất (3):[S]=Km:

V= Vmax/2 :tốc độ phản ứng enzyme đạt được nửa tốc độ tối đa Ý nghĩa của việc nghiên cứu động học enzyme

Nghiên cứu động học enzyme là nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: nồng độ cơ chất, enzyme, pH môi trường, nhiệt độ, các chất kìm hãm đến tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác Việc nghiên cứu động học enzyme sẽ cho ta biết được các vấn đề sau đây:

- Có thể biết được cơ chế phân tử của sự tác động của enzyme.

Cho phép ta hiểu biết được mối quan hệ về mặt lượng của quá trình enzyme -Thấy được vai trò quan trọng cả về mặt lý luận lẫn thực tiễn: khi lựa chọn các đơn vị hoạt động enzyme người ta cần phải biết những điều kiện tốt nhất đối với hoạt động của enzyme, cũng như cần phải biết được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của chúng.

- Là điều kiện cần thiết để thực hiện tốt các bước tinh chế enzyme, vì người ta cần phải kiểm tra về mặt lượng bằng cách xác định có hệ thống hoạt động của chế phẩm enzyme trong các giai đoạn tinh chế.

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

3.2.1 Nhiệt độ

Đây là yếu tố quan trọng nhất vì enzym có bản chất là protein nên nói chung chúng không bền với nhiệt, đa số mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 70°C Mỗi enzym có 1 nhiệt độ thích hợp nhất (tooptimum) ở đó hoạt tính của enzym mạnh nhất.

(3):[S]=Km: V= :the rate at which the enzyme reaction reaches half the maximum rate.

The significance of enzyme kinetics research

Enzyme kinetics research is to research the influence of factors: concentration of substrates, enzymes, environmental pH, temperature, inhibitors on the reaction rate catalyzed by enzymes The study of enzyme kinetics will tell us the following issues: -It is possible to know the molecular mechanism of enzyme action - Allows us to understand the quantitative relationship of the enzyme process - Seeing the important role both theoretically and practically: when choosing enzyme active units one needs to know the best conditions for enzyme activity, as well as to know the factors that affect the enzyme activity factors affecting their activities - It is a necessary condition to perform well the steps of enzyme purification, because it is necessary to check the quantity by systematically determining the activity of the enzyme preparation in the purification stages.

Nguồn:https://www.creative-enzymes.com/images/Effect-of-Temperature-on-Enzymatic-Reaction.png

Từ nhiệt độ 0°C đến to, khi nhiệt độ tăng, hoạt tính enzym tăng Nhiệt độ tăng 10oC sẽ làm tăng hoạt tính của hầu hết các enzyme từ 50 đến 100% Sự thay đổi về nhiệt độ phản ứng nhỏ đến 1 hoặc 2 độ có thể dẫn đến những thay đổi từ 10 đến 20% trong kết quả Nhiệt độ cao hơn làm cho các phản ứng xảy ra nhanh hơn vì:

● Các phân tử chuyển động nhanh hơn khi chúng có nhiều động năng hơn

● Động năng tăng dẫn đến tần suất va chạm thành công cao hơn giữa các phân tử cơ chất và vị trí gắn với cơ chất của enzym, dẫn đến sự hình thành phức hợp enzym-cơ chất thường xuyên hơn

● Cơ chất và enzym cũng va chạm với nhiều năng lượng hơn, làm cho các liên kết có nhiều khả năng được hình thành hoặc bị phá vỡ hơn (cho phép phản ứng xảy ra)

Khi tăng trên to tính ổn định và hoạt tính enzym giảm dần, đến khoảng 60°C−70°C năng lượng nhiệt sẽ phá vỡ các liên kết hydro của enzyme Nhiệt độ này gọi là nhiệt độ tới hạn Động năng tăng lên và cuối cùng khiến các liên kết hydro và ion của enzyme yếu hơn và bắt đầu bị phá vỡ Việc phá vỡ các liên kết làm cho cấu trúc bậc ba của protein (tức là enzyme) thay đổi Hình dạng và vị trí gắn với cơ chất bị biến đổi => sự biến tính

3.2 Factors that affect enzyme activity

3.2.1 Temperature

This is the most important factor because enzymes are proteins in nature, so they are often unstable to temperature, most of which lose their activity at temperatures above 70°C Each enzyme has a most suitable temperature (to optimum) at which the enzyme activity is strongest.

Source:https://www.creative-enzymes.com/images/Effect-of-Temperature-on-Enzymatic-Reaction.png

From 0°C to to, as temperature increases, enzyme activity increases A 10°Cincrease in temperature increases the activity of most enzymes by 50 to 100%.A change in reaction temperature as small as 1 or 2 degrees can lead to 10 to20% changes in results Higher temperatures cause reactions to speed up