TÀI LIỆU VỀ enzyme

- Apoenzyme thường quyết định tính đặc hiệu đối với cơ chất - Co factor quyết định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác , trực tiếp tham gia trong phản ứng Enzyme Enzyme một cấu tử Thành

Enzyme là chất xúc tác sinh học

- Tăng tốc độ phản ứng

- Không sinh ra sản phẩm phụ

1 CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA ENZYME

Hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn từ 20000 đến 1000 000

Hòa tan

trong

nước Không

bền với nhiệt Có tính

lưỡng tính

Bản chất

là protein bậc 4

- Apoenzyme thường quyết định tính đặc hiệu đối

với cơ chất

- Co factor quyết định kiểu phản ứng mà enzyme

xúc tác , trực tiếp tham gia trong phản ứng

Enzyme

Enzyme một cấu tử

Thành phần chỉ có

protein

Enzyme nhị cấu tử

Apoenzyme (protein)

Cofactor (phi protein)

Heme (Cofactor là Fe 2+ )

• Apoenzyme: bản chất là protein

• Co factor có bản chất:

– Cation kim loai: Zn+, Fe+, Cu+, Ca2+

• Liên kết với apoenzyme

• ổn định cấu trúc cho điểm hoạt động

– Coenzyme:

• Phân tử hữu cơ phi enzyme (thường là vitamin)

• Là chất cho hay nhận điện tử

VD: - Piruvatdecacboxylase có nhóm hoạt động là dẫn xuất

pirophosphate của Vitamin B1 (tiamin pirophosphate)

- Aminotransferase chứa VitB6, dehydrogenase hiếu khí

chứa Vit B2…

Các thành phần cofactor trong cấu trúc enzyme

Ion Examples of enzymes containing this ion

Cu Cytochrome oxidase

Fe 2+ or Fe 3+

Catalase Cytochrome Nitrogenase Hydrogenase

Mg 2+

Glucose 6-phosphatase

Hexokinase DNA polymerase

Coenzyme trong các phản ứng chuyển vị

Coenzyme Viết tắt Nhóm chuyển vị

nicotine adenine dinucelotide

NADP -Partly composed

of niacin electron (hydrogen atom) nicotine adenine dinucelotide

phosphate

NADP -Partly composed of niacin electron (hydrogen atom)

flavine adenine dinucelotide

FAD -Partly composed

of riboflavin (Vit.B2) electron (hydrogen atom)

coenzyme A CoA

Acyl groups

coenzymeQ CoQ electrons (hydrogen atom) thiamine pyrophosphate thiamine (vit B1) aldehydes

pyridoxal phosphate pyridoxine (vit B6) amino groups

biotin biotin carbon dioxide carbamide coenzymes vit B12 alkyl groups

Tên thông thường : tên cơ chất + vần cuối –ase (glucosidase, urease)

Tên phản ứng + vần cuối –ase (lactase dehydrogenase) Tên thông thường (pepsin, trypsin)

Tên theo danh pháp: từ 1960, Hội hóa sinh quốc tế (IUB) đã thống nhất

phân loại enzyme thành 6 lớp dựa theo phản ứng xúc tác Mỗi enzyme được xác định bởi một mã số xếp loại gồm 4 số

Ví dụ: D-hexose 6-phosphotransferase

E.C 2.7.1.1 2: enzyme thuộc lớp 2 (transferases) 7: lớp phụ 7 (chuyển giao nhóm phosphate) 1: lớp phụ 1 (Chất nhận là alcohol)

1: tên enzyme là hexokinase

3 PHÂN LOẠI

4 TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

a TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG

o Mỗi enzyme có một vị trí đặc biệt gồm các chuỗi nhánh của các

amino axit tạo thành cấu hình 3 chiều, cấu hình này tương thích với cấu hình 3 chiều của cơ chất

• Các nhóm này xa nhau trong mạch

polypeptit nhưng lại gần nhau trong

không gian, có tương tác với nhau trong quá trình xúc tác tạo nên trung tâm hoạt động

• Khi có các nhân tố gây ảnh hưởng đến cấu trúc mạch protein thì hoạt tính của

enzyme biến mất

• Quá trình xúc tác enzyme gồm 2 giai đoạn

– Cơ chất được gắn vào trung tâm hoạt động của enzyme, tạo thành phức hợp cơ chât- enzyme – Cơ chất bị biến đổi, tạo ra sản phẩm mới được giải phóng ra khỏi enzyme

Cấu trúc của trung tâm hoạt động SLO-1, Minh họa sự thay thế C linh động của cơ chất với Leu-546, Leu-754, và Ile-553 (hydrogen

bị tách ra khỏi cơ chất được vẽ bằng màu đen)

b CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG

- Có thể tan trong nước, dung môi

- Không bền dưới tác động của nhiệt độ

- Có tính lưỡng tính

f TÍNH ĐẶC HIỆU

- Enzyme có tính đặc hiệu cao so với các chất xúc tác khác

- Mỗi enzyme có khả năng xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một số chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định

– Đặc hiệu quang học

5 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC

• Km: hằng số đặc trưng của mỗi enzyme, thể hiện ái lực của enzyme đối với

cơ chất

– Khi Km = *S+: vận tốc phản ứng = 1/2Vmax

– Km nhỏ: enzyme có ái lực mạnh đối với cơ chất

– Km lớn: enzyme có ái lực yếu đối với cơ chất

Phương trình có dạng y=ax+b Đường thẳng Lineaweaver – Burk

Km: Hằng số

Vmax: Hằng số

• Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

7 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC ENZYME

Vận tốc phản ứng tỉ lệ với *E+ ở mọi nồng độ cơ chất

- Khi [S]<<Km: V tỉ lệ thuận với [S]

- Khi [S]>>Km: V ổn định = Vmax

• Vận tốc ban đầu tỉ lệ thuận

với nồng độ enzyme

• Theo lý thuyết, đường

biểu diễn sẽ cong đi và

tiện cận với Vmax

Từ 0oC đến 40oC, vận tốc tăng khi nhiệt độ tăng Khoảng 40-45oC,vân tốc giảm xuống

Từ 70-100oC, enzyme bị mất hoạt tính

pH gây nên sự biến đổi ion trên chuỗi protein của enzyme

pH gây nên sự biến đổi ion trên cơ chất

Có thể xác định pH tối ưu cho hoạt động của 1 enzyme

• Cơ chất làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác của enzyme được xem là chất

Ức chế không cạnh tranh

Chất ức chế liên kết với enzyme ở một vị trí không phải là trung tâm hoạt động của enzyme

Chất ức chế cạnh tranh làm tăng

Km do cạnh tranh với cơ chất làm giảm ái lực của enzyme với cơ chất

Chất ức chế không cạnh tranh làm giảm vận tốc phản ứng do sự thay đổi cấu trúc không gian của enzyme

• Xác định gián tiếp thông qua mức độ hoạt động: Lượng cơ chất mất đi hay lượng sản phẩm tạo thành

– Hoạt độ riêng phân tử: là số phân tử cơ chất được chuyển hóa bởi một phân tử enzyme trong một đơn vị thời gian

Phá vỡ cấu trúc

tế bào

Chiết enzyme bằng nước, dung dịch đệm hoặc muối trung tính

Loại bỏ protein tạp và các chất

khác

Loại bỏ protein

và tạp chất

Đối với muối và

các tạp chất có phân tử lượng thấp

- Phương pháp thẩm tích hoặc

lọc qua gel sephadex

Đối với protein tạp và các tạp chất có phân tử lượng cao

Phương pháp lọc gel

Phương pháp điện di

Phương pháp hấp phụ chọn lọc,

Phương pháp sắc

kí (sắc

kí hấp phụ, trao đổi ion)

Phương pháp kết tủa phân đoạn,

Phương pháp biến tính chọn lọc

11 ENZYME KHÔNG TAN

 Ưu điểm:

 Điều chế: 3 phương pháp

Phương pháp gắn enzyme bằng liên kết đồng hóa trị

Phương pháp đóng gói enzyme trong khuôn gel

Cố định enzyme bằng phương pháp hấp phụ trên các chất mang có hoặc không

có điên tích

Phương pháp gắn enzyme bằng liên kết đồng hóa trị

Kết hợp phân tử protein enzyme vào chất mang không hòa tan

Kết hợp đồng hóa trị các phân tử enzyme riêng biệt lại thành một đại phân tử không hòa

tan

Phương pháp đóng gói enzyme trong khuôn gel

Các gel có thể được hình thành từ các polyme tổng hợp

Các enzyme cũng có thể bị nhốt trong các lỗ nhỏ của các sợi tổng hợp

Phương pháp gói enzyme trong bao

vi thể (microcapsulation)

Phương pháp tiền polyme để gói các chất xúc tác sinh

học

Cố định enzyme bằng phương pháp hấp phụ trên các chất mang có hoặc không có điên tích

 Một số đặc tính của enzyme không tan

o Enzyme không tan có hoạt độ riêng thấp hơn của enzyme hòa tan

o Tuân theo định luật Michaelis-Menten

o Có tính bền nhiệt cao hơn so với enzyme tan

o pH thường bị chuyển sang miền kiềm hoặc axit

o Thời gian bảo quản lâu hơn và bền hơn với các chất kiềm hãm cũng như các tác nhân gây biến tính hơn

Ứng dụng của enzyme không tan

Trong công nghiệp

- Sản xuất liên tục glucose bằng glucomilase không tan (1969)

- Làm đông tụ sữa bằng chymotrypsin liên kết đồng hóa trị với cacboxylmethyl cellulose thay cho renin đắt tiền (1971)

- Enzyme racemase không tan chuyển toàn bộ axit amin dạng D sang dạng L, làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

- Catalase chứa trong vi tiểu cầu thay thế catalase còn thiếu trong

- Xác định tự động ure trên dòng liên tục

- Xác định methanol, ethanol trong dung dịch nước