Glutathione peroxidase EC 1.11.1.9Glutathione peroxidase, enzyme có trong măng tây đóngvai trò hình thành một số chất chống oxy hóaBài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí... KHÁI NIỆM
Trang 1TỔNG QUAN VỀ ENZYME & ENZYME TRONG SẢN XUẤT
NHIÊN LIỆU SINH HỌC
Trang 2BROMELAIN: EC 3.4.22.32
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 3PAPAIN: EC 3.4.22.2
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 4$98/kg
Trang 5Ficain/Ficin: EC 3.4.22.3
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 7Glutathione peroxidase (EC 1.11.1.9)
Glutathione peroxidase, enzyme có trong măng tây đóngvai trò hình thành một số chất chống oxy hóa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 9Đông trùng hạ thảo, một loại nấm có họoạt tính
enzyme Chitinase cao
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 10Beauveria bassiana tấn
công côn trùngdùng enzyme Chitinase
(EC 3.2.1.14)
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 11Digestive enzymes from carnivorous plants.
Trang 13KHÁI NIỆM
Enzyme: là xúc tác sinh học đóng vai trò quan
trọng trong quá trình trao đổi chất ở mọi sinh vật sống (Thông qua khả năng xúc tác, enzyme cũng được ứng dụng
trong chuyển hóa sau thu hoạch, chế biến nông sản, chẩn đoán và điều trị).
-Apoenzyme: thành phần cấu thành enzyme có bản chất là protein
-Cofactor: thành phần cấu thành enzyme có bản chất KHÔNG phải
là protein; Cofactor có thể là thành phần vô cơ hoặc hữu cơ
(Coenzyme)
-Cơ chất: được coi là các thành phần nguyên liệu trước khi được
enzyme chuyển hóa thành sản phẩm mới.
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 14KHÁI NIỆM
-In 1877, German physiologist Wilhelm Kühne (1837–
1900) first used the term enzyme, which comes from Greek ἔνζυμον, "leavened" or "in yeast", to describe this process.
- The biochemical identity of enzymes was still unknown in the early 1900s
-In 1926, James B Sumner showed that the enzyme urease was a pure protein and crystallized it; he did likewise for the enzyme catalase in 1937
-The conclusion that pure proteins can be enzymes was
definitively demonstrated by John Howard Northrop and Wendell Meredith Stanley, who worked on the digestive enzymes pepsin (1930), trypsin and chymotrypsin These three scientists were awarded the 1946 Nobel Prize in
Chemistry.
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 16Bài Bùi Minh Trí
Trang 17Bài Bùi Minh Trí
Trang 18Bài Bùi Minh Trí
Trang 19giảng-SLTV-ELISA Strip
Trang 20 ENZYME = Apoenzyme + Cofactor:
– Cofactor là một thành phần hóa học kết gắn với enzyme
& đóng vai trò quan trọng đối với khả năng xúc tác củaenzyme
Trang 21 Coenzyme:
Thành phần không phải protein (thường là các
vitamins hay dẫn xuất của vitamin), và liên kết kết
KHÔNG chặt với apoenzyme.
– Coenzymes, which are transiently associated with the enzyme and frequently serve as a carrier for atoms or electrons or effect the molecule transfer to other enzymes
– (e.g., NAD + , coenzyme A).
Prosthetic group (Nhóm bổ sung –Greek: Prosthetikos)
Thành phần không phải protein, kết gắn chặt với
apoenzyme bằng các liên kết cộng hoá trị
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 22Prosthetic group
Flavin mononucleotide
Flavin adenine dinucleotide Pyrroloquinoline quinone Pyridoxal phosphate
Biotin
Methylcobalamin
Thiamine pyrophosphate Heme
Molybdopterin
Lipoic acid
Trang 23Ion Đại diện
Fe
Catalase Cytochrome Nitrogenase Hydrogenase
Mg
Glucose 6-phosphatase Hexokinase
Một số Cofactor là ion kim loại
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 24Một số Cofactor là tổ hợp Fe+S
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 25Một số Cofactor là Vitamin
Cofactor Vitamin Additional
component
Chemical group(s) transferred
Cobalamine Cobalamine (B12) None hydrogen, alkyl groups
Biotin Biotin (H) None CO2
Coenzyme A Pantothenic acid
Methyl, Formyl, Methylen
e and Formimino groups Menaquinone Vitamin K None Carbonyl group & electrons Ascorbic acid Vitamin C None Electrons
Flavin
mononucleotide Riboflavin (B2 ) None Electrons
Flavin adenine
dinucleotide Riboflavin (B2 ) ADP Electrons
Coenzyme F420 Riboflavin (B2) Amino acids Electrons
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 26Sự tham gia của phức hợp Mo+Fe trong thành phần
Cofactor ở enzyme Nitrogenase
Trang 27Cofactor Chemical group(s) transferred
Adenosine triphosphate (ATP) Phosphate group
3'-Phosphoadenosine-5'-phosphosulfate Sulfate group
Pyrroloquinoline quinone Electrons
Tetrahydrobiopterin Oxygen & electrons
Tetrahydromethanopterin Methyl group
Một số Cofactor không phải là Vitamin
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 28Các Vitamin và Coenzyme tương ứng
Trang 29Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Cofactor
Trang 30 Enzyme làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách
giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng
học diễn ra trong các tế bào của cơ thể.
trong suốt quá trình phản ứng.
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 32Cơ chế tác động của enzyme
-Giảm năng lượng hoạt hóa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Enzymes can accelerate reactions in several ways, all of
which lower the activation energy (ΔG)
1.By stabilizing the transition state:
- Creating an environment with a charge distribution complementary
to that of the transition state to lower its energy 2.By providing an alternative reaction pathway:
- Temporarily reacting with the substrate, forming a covalent intermediate to provide a lower energy transition state
3.By destabilising the substrate ground state:
- Distorting bound substrate(s) into their transition state form to reduce the energy required to reach the transition state
- By orienting the substrates into a productive arrangement to reduce the reaction entropy change (the contribution of this mechanism to catalysis is relatively small)
Trang 33Vai trò của enzyme là làm giảm đòi hỏi năng lượng hoạt hóa để cơ chất có thể chuyển hóa thành sản phẩm
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 34Cô chất
Enzyme Enzyme Enzyme Enzyme
Sản phẩm Vùng hoạt động của enzyme
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 37Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 38Ribozyme, nhóm enzyme hiếm hoi có bản chất
là RNA chứ không phải là Protein
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 39Tính đặc hiệu của Enzyme
Enzyme có mức độ đặc hiệu khác nhau tùy theo từng cơ chất
với một cơ chất duy nhất (tính đặc hiệu cao) hay một nhóm cơ chất tương tự nhau (tính đặc hiệu thấp)
Trang 40Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Do tính đặc hiệu về không gian, alpha-Amylase thủy phân
được tinh bột nhưng không thủy phân được Cellulose
Trang 41Do tính đặc hiệu về không gian nên enzyme này xúc tácchuyển hóa Succinate thành Fumarate nhưng không tạophản ứng với Malonate
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 42-Cùng một loài thực vật có thể có những enzyme cùng chứcnăng, cùng do 1 gene mã hóa nhưng có thể khác nhau về kíchthước hay đặc tính hóa lý (khác nhau về trình tự amino acid)
Trang 43a) Peroxidase; b)Esterase; c) Alcohol dehydrogenase; d) Acid phosphatase; e) Polyphenol oxidase.
Trang 441 Multiple molecular forms of enzymes (isoenzymes) are common in organisms.
2 Isozymes share a common catalytic activity Each
isozyme has a specific role in the metabolic pathway and functions in harmony with other enzymes within the
organizational framework of cells
3 Isozymes often exhibit tissue or cell specificity
4 Molecular heterogenity of enzymes confers flexibility, versatility and precision upon an organism in terms of
metabolic functions
5 Molecular multiplicity is desirable for biological
efficiency
Trang 46Bài Bùi Minh Trí
Trang 47Các yếu tố ảnh hưởng hoạt tính enzyme:
1 Đặc điểm Cofactors và Coenzymes
Trang 50Chất ức chế chiếm vị trí và gây tác động
trong cấu trúc enzyme
Trang 512 kiểu chất ức chế enzyme: ức chế cạnh tranh (trái)
và ức chế không cạnh tranh (phải)
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 53Khác biệt về tác động đối với hoạt tính enzyme của các chất ức chế cạnh tranh (đỏ) và các chất ức chế không cạnh tranh (xanh dương)
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 54Khác biệt về tác động đối với hoạt tính enzyme của
các chất ức chế cạnh tranh (xanh dương) và
các chất ức chế không cạnh tranh (xanh lục)
Trang 55Ức chế cạnh tranh
(Competitive)
Ức chế không cạnh tranh (Non-Competitive)
Thường có cấu hình tương
Giảm tác động khi tăng cơ
chất
Tăng cơ chất không có hiệuquả
Tác động có thể phục hồi Tác động không thể phục hồi
Ứng dụng trong, điều tiết,
trị liệu
Ứng dụng trong gây độc
& tiêu diệt
Trang 56Aldehyde dehydrogenases (EC 1.2.1.3)
Trang 57(EC 1.2.1.3) (EC 1.1.1.1)
Trang 58Aldehyde dehydrogenases (EC 1.2.1.3)
Trang 59MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ ĐẶC THÙ TRÊN CHUỖI HÔ HẤP
Rotenone: ức chế phức hợp I
Malonate: ức chế phức hợp II
Antimycin: ức chế phức hợp
III
CN - , CO, N3- : ức chế phức hợp IV
Olygomycin: ức chế phức hợp V
Dinitrophenol: tác động lên phức hợp V, vẫn cho phép vận chuyển H+ qua mang ty thể nhưng không sản sinh ATP.
Bài giảng SINH HĨA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 60Một số thuốc diệt cỏ hoạt động trên nguyên tắc ức chế một
số Enzyme trong quá trình quang hợp hoặc enzyme tổnghợp Amino acid
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 61Hoạt chất diệt cỏ Glyphosate là chất
ức chế Enzyme tổng hợp acid amin
Trang 62Chất ức chế enzyme Ureasegiúp ngăn cản sự thất thoátphân đạm (Urea) trong đất
a) N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) b) N-(n-propyl) thiophosphoric triamide (NPPT)
Trang 64Chất ức chế tổng hợp chuỗi 1,3 glucan (polysaccharide là thành phần vách tế bào nấm) gây tác động hạn chế nấm phát triển
Trang 65Chất ức chế tổng hợp chuỗi 1,3 glucan (polysaccharide là
thành phần vách tế bào nấm)
Trang 67Ví dụ: Enzyme RUBISCO bị ức chế khi nhiệt độ cao &
ánh sáng quá mạnh vào buổi trưa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 68Hoạt tính enzyme sẽ trở nên bão hòakhi hàm lượng cơ chất tăng cao
Trang 70Substrate Concentration and Reaction Rate
Tốc độ phản ứng tăng lên khi nồng độ cơ chất tăng lên (ở
nồng độ enzyme không đổi)
Hoạt động tối đa xảy ra khi enzyme bão hòa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 71Ví dụ: Enzyme RUBISCO bị ức chế khi nhiệt độ cao &
ánh sáng quá mạnh vào buổi trưa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 72CO2
O2
Trang 73Hiện tượng ức chế ngược của sản phẩm đối
với phản ứng enzyme
Trang 74Hiện tượng ức chế ngược của sản phẩm đối
với phản ứng enzyme
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 75Ví dụ: Enzyme RUBISCO bị ức chế khi nhiệt độ cao &
ánh sáng quá mạnh vào buổi trưa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 76Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzyme
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 77Ảnh hưởng của độ pH đến hoạt tính enzyme
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 78Optimum pH & Optimum temperature
Trang 79Ảnh hưởng khác biệt của nhiệt độ lên họạt tính enzyme RUBISCO ở 2 loài khác nhau
Trang 81Bài Bùi Minh Trí
Trang 83giảng-SLTV-Chlorophyll (A), pheophytin (B) and chlorophyllide (C)
Trang 86(16) Chlorophyllide a oxygenase;
(17) Chlorophyll b reductase;
(18) Hydroxymethyl chlorophyll a reductase;
Trang 87Tên gọi và phân loại enzyme
Tên cơ chất + ase
– Ví dụ: Sucrase xúc tác sự thủy phân của sucrose;
Lipase, Protease, Peroxidase
Trang 88-Under the original definition,
Synthases DO NOT use energy from nucleoside
triphosphates (such as ATP, GTP, CTP, TTP, and UTP), whereas
Synthetases DO USE nucleoside triphosphates
However, the Joint Commission on Biochemical
Nomenclature (JCBN) dictates that
Synthase can be used with any enzyme that catalyzes synthesis (whether or not it uses nucleoside
triphosphates),
whereas
Synthetase is to be used synonymously with ‘Ligase'
Trang 89Alcohol dehydrogenase
Polyphenol oxidase
Trang 90In spite of its name, nattokinase is not a kinase enzyme (and should not be pronounced as such), but a serine protease of the subtilisin family Rather, it is named for the fact that it is
an enzyme produced by nattōkin, the Japanese name for
Bacillus subtilis var natto When in contact with human
blood or blood clots, it exhibits a strong fibrinolytic activity and works by inactivating plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1)
Trang 917 NHÓM ENZYME được phân nhóm trên cơ sở đặc tính xúc tác
EC 1 Oxidoreductases (Oxi hóa khử)
EC 7 Translocases (Vận chuyển phân tử xuyên qua màng tế bào)
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 92EC 1 Oxidoreductases
EC 1.1 Acting on the CH-OH group of donors
EC 1.2 Acting on the aldehyde or oxo group of donors
EC 1.3 Acting on the CH-CH group of donors
EC 1.4 Acting on the CH-NH2 group of donors
EC 1.5 Acting on the CH-NH group of donors
EC 1.6 Acting on NADH or NADPH
EC 1.7 Acting on other nitrogenous compounds as donors
EC 1.8 Acting on a sulfur group of donors
EC 1.9 Acting on a heme group of donors
EC 1.10 Acting on diphenols and related substances as donors
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 93EC 1 Oxidoreductases
EC 1.11 Acting on a peroxide as acceptor
EC 1.12 Acting on hydrogen as donor
EC 1.13 Acting on single donors with incorporation of
molecular oxygen (oxygenases)
EC 1.14 Acting on paired donors, with incorporation or
reduction of molecular oxygen
EC 1.15 Acting on superoxide radicals as acceptor
EC 1.16 Oxidising metal ions
EC 1.17 Acting on CH or CH2 groups
EC 1.18 Acting on iron-sulfur proteins as donors
EC 1.19 Acting on reduced flavodoxin as donor
EC 1.20 Acting on phosphorus or arsenic in donors
EC 1.21 Acting on the reaction X-H + Y-H = X-Y
EC 1.22 Acting on halogen in donors
EC 1.23 Reducing C-O-C group as acceptor
EC 1.97 Other oxidoreductases
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 95(EC 1.2.1.3) (EC 1.1.1.1)
Trang 96Cytochrome-c oxidase - EC 1.9.3.1
Cytochromes a (605 nm), b (≈565 nm), and c (550 nm)
Cytochromes were initially described in 1884 by
MacMunn as respiratory pigments In the 1920s, Keilinrediscovered these respiratory pigments and named them the cytochromes, or “cellular pigments”
Trang 97Glutathione peroxidase (EC 1.11.1.9)
Glutathione peroxidase, enzyme có trong măng tây đóngvai trò hình thành một số chất chống oxy hóa
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 98EC 2 Transferases
EC 2.1 Transferring one-carbon groups
EC 2.2 Transferring aldehyde or ketonic groups
EC 2.3 Acyltransferases
EC 2.4 Glycosyltransferases
EC 2.5 Transferring alkyl or aryl groups, other than
methyl groups
EC 2.6 Transferring nitrogenous groups
EC 2.7 Transferring phosphorus-containing groups
EC 2.8 Transferring sulfur-containing groups
EC 2.9 Transferring selenium-containing groups
EC 2.10 Transferring molybdenum- or tungsten-containing
groups
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 99Kinase is an enzyme that catalyzes the transfer of phosphate groups
Trang 101Đặc tính của RNA trở thành tác nhân xúc tác:
-Có thể hình thành cấu trúc không gian 3 chiều
-Có sự hiện diện của một số base đặc biệt trở thành nhóm
chức năng của enzme
-Có khả năng tạo liên kết Hydro với acid nucleic khác
(DNA, RNA)
Trang 102Bài
giảng-SLTV-Bùi Minh Trí
Histidine kinase(EC 2.7.13.3)
Trang 103EC 3 Hydrolases
EC 3.1 Acting on ester bonds
EC 3.2 Glycosylases
EC 3.3 Acting on ether bonds
EC 3.4 Acting on peptide bonds (peptidases)
EC 3.5 Acting on carbon-nitrogen bonds, other than
peptide bonds
EC 3.6 Acting on acid anhydrides
EC 3.7 Acting on carbon-carbon bonds
EC 3.8 Acting on halide bonds
EC 3.9 Acting on phosphorus-nitrogen bonds
EC 3.10 Acting on sulfur-nitrogen bonds
EC 3.11 Acting on carbon-phosphorus bonds
EC 3.12 Acting on sulfur-sulfur bonds
EC 3.13 Acting on carbon-sulfur bonds
Bài giảng SINH HÓA THỰC VẬT -Bùi Minh Trí
Trang 104EC.3.2.1.x
Trang 105Restriction Nucleases EC 3.1.21 [3-4-5]
Trang 106Bài Bùi Minh Trí
Trang 107giảng-SLTV-MỘT SỐ ENZYME CẮT GIỚI HẠN CÓ XUẤT SỨ TỪ giảng-SLTV-MỘT SỐ
VI SINH VẬT GÂY HẠI
Tên gọi enzyme dựa theo tên chủng vi sinh vật chủ có enzyme
Trang 111Glutathione synthetase
(EC 6.3.2.3)
Glutamate Cysteine synthetase
(EC 6.3.2.2)
Trang 112EC 6 Ligases
•EC 6.1 form carbon-oxygen bonds
•EC 6.2 form carbon-sulfur bonds
•EC 6.3 form carbon-nitrogen bonds
•EC 6.4 form carbon-carbon bonds
•EC 6.5 form phosphoric ester bonds
•EC 6.6 form nitrogen-metal bonds,
as in the Chelatases