CHƯƠNG IV: ENZYM (Men - ferment) ppt

1 1 CHƯƠNG IV: ENZYM (Men - ferment) 4.1. Khái niệm chung về Enzyme: 4.1.1.Định nghĩa: Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein, có khả năng xúc tác bên trong tế bào, trong chủ thể (invivo) hoặc ngoài cơ thể (invitro). Nhờ có enzyme, các phản ứng hoá học trong cơ thể được xảy ra một cách dễ dàng (trong điều kiện có thể không có nhiệt độ cao, áp suất cao, không có pH quá acid hoặc quá kiềm), nhịp nhàng. Ngược lại, nếu thiếu enzyme thì có thể dừng một phản ứng do enzyme xúc tác làm cho dừng các quá trình chuyển hoá khác nhau liên quan đến trạng thái bệnh. Nếu kéo dài gây tử vong. Vai trò đặc biệt của enzyme trong cơ thể: Enzyme có thể xúc tác chuyển hoá trong hoặc ngoài cơ thể. 2 Vd: Trong dạ dày có pepsin phân giải thức ăn giàu protein tạo thành pepton (5÷8% acid amin). Amilasa (có nhiều trong khoang miệng, nhiều nhất ở ruột non) có khả năng phân giải tinh bột thành đường glucoz. Theo quy trình chung: Tinh bột → Dextron → Maltose (đường nha) → α.glucose Amilasa là enzyme có thể lấy từ đường ruột (màng nhầy ruột non) hoặc từ ngũ cốc nẩy mầm, nuôi vi sinh vật. Nguồn thu enzyme khá rộng rãi: từ động vật, thực vật, vi sinh vật. 3 4.1.2. Đặc điểm của E: • Không tham gia vào thành phần cuối của phản ứng • Chỉ làm tăng nhanh phản ứng mà các phản ứng này có thể xảy ra ở điều kiện không có enzyme • Không làm mất vị trí cân bằng của phản ứng mà chỉ làm tăng tốc độ của phản ứng • Theo cấu trúc hóa học thì tất cả enzyme là protein • Có hiệu suất xúc tác sinh học cao hơn gấp nhiều lần xúc tác hóa học, tuy nhiên vận tốc có thể tăng khi có xúc tác hóa học • Enzyme có tính đặc hiệu cao và có tính chọn lọc đối với cơ chất • 4 Có tính chất lý hóa học của protein Đa số có dạng hình cầu và không đi qua được màng bán thấm do kích thước lớn Tan tốt trong nước và trong dung dịch muối loãng (buffer) Cũng như protein enzyme không bền với nhiệt độ. Bị gây biến tính bởi acid, base mạnh hay muối kim loại nặng Thực hiện sứ mệnh điều phối tất cả các quá trình trao đổi chất của cơ thể Trong các phản ứng enzyme hầu như kết quả cho ra 100% sản phẩm 5 4.2. Cấu tạo Enzyme: Dựa vào thành phần cấu tạo của enzyme chia hai nhóm: + Nhóm enzyme đơn giản (một cấu tử): trong thành phần chỉ có acid amin liên kết (chỉ có protein). + Nhóm enzyme phức tạp (hai cấu tử): trong thành phần gồm có acid amin liên kết cộng phần nhóm ngoại (thường là các vitamin, các kim loại, một số nhóm chức khác (dẫn xuất của nucleotit, NAD, NADP, dẫn xuất quinov…)). Vai trò của nhóm ngoại rất quan trọng; vì nếu tách nhóm ngoại thì hoạt tính sinh học sẽ mất. Vd: Catalase: protein + sắt Fenol oxydase: protein + đồng Cytocrom: hệ chuyển electron: protein + sắt Enzyme Amino - transferasa: enzym chuyển nhóm amin. Cấu tạo protein + dẫn xuất vitamin B6. Các enzyme Dehydrogenase (chuyển hydro) có cấu tạo: protein + FAD; protein + FMN; protein + NAD protein + NADP; protein + UQ 6 Trung tâm hoạt động của enzyme: không phải toàn bộ phân tử enzyme tham gia liên kết với cơ chất mà chỉ có một phần nhỏ liên kết được với cơ chất quyết định hoạt tính xúc tác của enzyme, phần đó gọi là trung tâm hoạt động của enzyme Một phân tử enzyme có thể có một hoặc nhiều hơn trung tâm hoạt động. Cấu tạo trung tâm hoạt động bao gồm: + Nhóm ngoại: các vitamin, kim loại, nhóm chức khác. + Nhóm bên (gốc bên) của acid amin có khả năng phản ứng cao. Vd: các nhóm −OH, −NH 2 , −COOH, −SH, − histidin 7 Trung tâm hoạt động có thể được chia làm 2 bộ phận: • Tâm xúc tác: tham gia kết hợp trực tiếp với cơ chất • Miền tiếp xúc: gắn cơ chất lên vị trí tác dụng Trung tâm hoạt động có kích thước không lớn so với toàn bộ enzyme Nếu như trung tâm hoạt động bị phá vỡ vì tác động (lý - hoá) thì hoạt tính xúc tác của enzyme cũng mất đi. 8 4.3. Tên gọi Enzyme: a) Tên thông dụng: không theo quy tắc (Vd: pepsin, renin, trypsin…) có ưu điểm là ngắn gọn, dễ nhớ ⇒ không nói được cơ chế cũng như phản ứng bị phân hủy. b) Tên hệ thống: quy định việc gọi tên enzym theo quy tắc chung gồm có 3 phần chính: Tên cơ chất enzyme tác dụng + tên phản ứng enzym xúc tác + đuôi “ase” Vd1: Pyruvat  Decarboxyl  ase cơ chất phản ứng a. pyruvic khử CO 2 Vd2: Poly phenol  Oxyd  ase cơ chất phản ứng 9 4.4. Phân loại enzyme Enzyme được phân loại thành 6 nhóm chính: Oxidoreductase Transferase Hydrolase Lyase Isomerase Ligase 10 Oxidoreductase: Là nhóm xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khử Nếu chất chuyển hay chất nhận rõ ràng thì gọi tên theo chúng. Vd. Dehydrogenase (NAD, FAD, FMN,…), oxygenase (kết hợp trực tiếp với oxy) Nếu chất cho hydro không rõ ràng thì gọi là reductase Các enzyme thường gặp trong nhóm này là: dehydrogenase, oxydase, peroxidase, catalase,… [...]... Các enzyme thường gặp: decarboxylase, aldolase, hydratase,… 13 Isomerase Là nhóm enzyme xúc tác cho chuyển hóa giữa 2 dạng đồng phân D và L, cis và trans, aldose và ketose Các enzyme thường gặp là epimerase, mutase, isomerase 14 Synthetase (ligase) Là nhóm enzyme xúc tác tổng hợp chất hữu cơ và cần năng lượng từ ATP, GTP,… Được chia thành 4 phụ nhóm tạo các liên kết: - C – O -, - C – S-, - C – N -, -. .. kiện Liên kết giữa A & B phải nhất định Cấu tạo A hoặc B phải nhất định Ví dụ: Amino-peptidase (có trong ruột non) Liên kết cắt là liên kết peptit -CO-NH Cạnh liên kết peptit phải có gốc -NH2 tự do Carboxyl-peptidase (có trong ruột non) Liên kết cắt là liên kết -CO-NH Cạnh liên kết -CO-NH phải có nhóm - COOH tự do 23 - Đặc hiệu tuyệt đối: 2 điều kiện Liên kết giữa A & B phải nhất định Cấu tạo A & B... phẩm tạo thành 24 *Ảnh hưởng của nhiệt độ Thường vận tốc phản ứng enzyme tăng khi nhiệt độ tăng, tăng 10 oC thì vận tốc tăng 1,4 – 2 lần Quá 70oC, đa số enzyme mất hoạt tính Nhiệt độ mà enzyme đạt vận tốc cực đại gọi là nhiệt độ tối thích (khác nhau tùy enzyme) Nhiệt độ tối thích của enzyme tv (5 0-6 0oC) > enzyme đv (4 0-5 0oC) Một số enzyme có khả năng chịu nhiệt cao: papain Nhiệt độ thấp ức chế hoạt... (ứng dụng để bảo quản E) Tương tác với các yếu tố khác: bản chất enzyme, pH môi trường, nồng độ cơ chất,… 25 Ảnh hưởng của nhiệt độ Hoạt tính enzyme [%] 26 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính của enzyme Ảnh hưởng của pH Enzyme hoạt động mạnh nhất ở 1 giá trị pH nhất định gọi là pH tối thích (tùy thuộc bản chất protein) Enzyme nhạy cảm với sự thay đổi pH, thường tối thích ở khoảng acid... và ổ khoá Phức hợp enzyme – cơ chất [ES] Sơ đồ cơ chế hoạt động của enzyme theo Fischer 18 Theo thuyết cải tiến của Kosland thì sự tương ứng của E và S trong cấu hình KG không hoàn toàn cứng nhắc mà nó có thể biến đổi một chút cho thực sự phù hợp → thuyết “tiếp xúc - cảm ứng” Sơ đồ thuyết tiếp xúc cảm ứng theo Kosland sự tương tác cảm ứng về cấu trúc không gian tạo nên phức hợp enzyme cơ chất 19 Một... hoạt hóa là KL, vitamin, 1 số nhóm chức khác, 1 số E hoạt hoá cho tiền E Ví dụ: E-Renin là E có khả năng đông tụ sữa (làm phomat) phân giải casein có trong sữa; E-Renin hoạt động mạnh khi có ion Ca+2 32 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và nồng độ cơ chất Khi có đầy đủ cơ chất thì vận tốc của phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ enzyme Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất + Phương trình Michaelis – Menten (tham khảo)... kiềm hãm ra các loại như sau: -Kiềm hãm thuận nghịch: khi ta tách bỏ chất kiềm hãm thì E trở lại hoạt động - Kiềm hãm bất thuận nghịch: khi ta tách bỏ chất kiềm hãm thì E không trở lại hoạt động 28 -Kiềm hãm cạnh tranh: khi chất kìm hãm có cấu tạo tương tự cơ chất Vd: I: chất kìm hãm; S: cơ chất; E:enzyme E + S → ES → P + E (1) E + I → EI (phức bền) (2) Khi trong trường hợp S và I tương tự nhau thì E... sulphurtransferase 11 Hydrolase Là nhóm enzyme xúc tác các phản ứng thủy phân các hợp chất hữu cơ với sự tham gia của nước Phản ứng tổng quát XY + H2O  XOH + YH Cách gọi tên: tên của cơ chất được tách ra hydrolase Nhóm này được chia ra 11 nhóm phụ Các enzyme thường gặp là esterase, phosphatase, nuclease, peptidase, lipase Đây là nhóm E nhiều E nhất 12 Lyase Là enzyme phân cắt chất hữu cơ không có sự... ảnh hưởng lên sự phân cực của cả enzyme và cơ chất 27 * Chất kiềm hãm Là những chất khi cho vào môi trường làm cho hoạt động của E giảm đi, hoặc hoạt tính = 0 Thông thường các chất kiềm hãm có thể là muối của KL nặng (Cu, Pb, Hg) hoặc TCA (acid tricloacetic); tanin; acid mạnh; kiềm mạnh; formol Dựa vào mức độ kiềm hãm, có thể chia chất kiềm hãm ra các loại như sau: -Kiềm hãm thuận nghịch: khi ta tách...Transferase Là nhóm enzyme xúc tác chuyển nhóm, chuyển gốc từ chất này sang chất khác Phản ứng tổng quát là AX + B  A + BX Cách gọi tên: theo chất nhận nhóm chuyển vận transferase Nhóm transferase được chia ra làm 7 nhóm phụ chuyển nhóm carbon đơn như methyl, carboxyl,… chuyển nhóm aldehyde hoặc cetone, có 2 enzyme điển hình là transketolase (chuyển 2C) và transaldolase . 1 1 CHƯƠNG IV: ENZYM (Men - ferment) 4.1. Khái niệm chung về Enzyme: 4.1.1.Định nghĩa: Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein,. 15 Synthetase (ligase) Là nhóm enzyme xúc tác tổng hợp chất hữu cơ và cần năng lượng từ ATP, GTP,… Được chia thành 4 phụ nhóm tạo các liên kết: - C – O -, - C – S-, - C – N -, - C – C – Cách gọi tên:. đồng Cytocrom: hệ chuyển electron: protein + sắt Enzyme Amino - transferasa: enzym chuyển nhóm amin. Cấu tạo protein + dẫn xuất vitamin B6. Các enzyme Dehydrogenase (chuyển hydro) có cấu tạo: protein