TÀI LIỆU VỀ enzyme

ENZYME CHƯƠNG 1: ENZYME Enzyme chất xúc tác sinh học - Tăng tốc độ phản ứng Không sinh sản phẩm phụ CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA ENZYME Hợp chất hữu có phân tử lượng lớn từ 20000 đến 1000 000 Hòa tan nước Không bền với nhiệt Có tính lưỡng tính Bản chất protein bậc CHƯƠNG 1: ENZYME Enzyme cấu tử Enzyme Thành phần có protein Apoenzyme (protein) Enzyme nhị cấu tử Cofactor (phi protein) - Apoenzyme thường định tính đặc hiệu chất - Co factor định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác , trực tiếp tham gia phản ứng Heme (Cofactor Fe2+) CHƯƠNG 1: ENZYME • Apoenzyme: chất protein • Co factor có chất: – Cation kim loai: Zn+, Fe+, Cu+, Ca2+ • Liên kết với apoenzyme • ổn định cấu trúc cho điểm hoạt động – Coenzyme: • Phân tử hữu phi enzyme (thường vitamin) • Là chất cho hay nhận điện tử VD: - Piruvatdecacboxylase có nhóm hoạt động dẫn xuất pirophosphate Vitamin B1 (tiamin pirophosphate) - Aminotransferase chứa VitB6, dehydrogenase hiếu khí chứa Vit B2… CHƯƠNG 1: ENZYME Các thành phần cofactor cấu trúc enzyme Ion Examples of enzymes containing this ion Cu Cytochrome oxidase Fe2+ or Fe 3+ Catalase Cytochrome Nitrogenase Hydrogenase Mg2+ Glucose 6-phosphatase Hexokinase DNA polymerase Mn2+ Arginase Mo2+ Nitrate reductase Ni2+ Urease Se Glutathione peroxidase Zn2+ Alcohol dehydrogenase Carbonic anhydrase DNA polymerase CHƯƠNG 1: ENZYME Coenzyme phản ứng chuyển vị Coenzyme Viết tắt Nhóm chuyển vị NADP -Partly composed nicotine adenine dinucelotide 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) coenzyme A CoA 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 electron (hydrogen atom) Acyl groups CHƯƠNG 1: ENZYME CÁCH GỌI TÊN Mỗi enzyme có tên gọi: Tên thông thường : tên 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) thống phân loại enzyme thành lớp dựa theo phản ứng xúc tác Mỗi enzyme xác định mã số xếp loại gồm số Ví dụ: D-hexose 6-phosphotransferase E.C 2.7.1.1 2: enzyme thuộc lớp (transferases) 7: lớp phụ (chuyển giao nhóm phosphate) 1: lớp phụ (Chất nhận alcohol) 1: tên enzyme hexokinase CHƯƠNG 1: ENZYME PHÂN LOẠI CHƯƠNG 1: ENZYME TÍNH CHẤT CỦA ENZYME a TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG o Mỗi enzyme có vị trí đặc biệt gồm chuỗi nhánh amino axit tạo thành cấu hình chiều, cấu hình tương thích với cấu hình chiều chất CHƯƠNG 1: ENZYME • Các nhóm xa mạch polypeptit lại gần không gian, có tương tác với trình xúc tác tạo nên trung tâm hoạt động • Khi có nhân tố gây ảnh hưởng đến cấu trúc mạch protein hoạt tính enzyme biến • Quá trình xúc tác enzyme gồm giai đoạn – Cơ chất gắn vào trung tâm hoạt động enzyme, tạo thành phức hợp chât- enzyme – Cơ chất bị biến đổi, tạo sản phẩm giải phóng khỏi enzyme Cấu trúc trung tâm hoạt động SLO-1, Minh họa thay C linh động chất với Leu-546, Leu-754, Ile-553 (hydrogen bị tách khỏi chất vẽ màu đen) CHƯƠNG 1: ENZYME CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC ENZYME • Ảnh hưởng nồng độ chất Vận tốc phản ứng tỉ lệ với *E+ nồng độ chất - Khi [S]Km: V ổn định = Vmax CHƯƠNG 1: ENZYME • Vận tốc ban đầu tỉ lệ thuận với nồng độ enzyme • Theo lý thuyết, đường biểu diễn cong tiện cận với Vmax • Thực tế,không quan sát độ hòa tan enzyme bị hạn chế • Ảnh hưởng nồng độ enzyme CHƯƠNG 1: ENZYME • Ảnh hưởng nhiệt độ Từ 0oC đến 40oC, vận tốc tăng nhiệt độ tăng Khoảng 40-45oC,vân tốc giảm xuống Từ 70-100oC, enzyme bị hoạt tính CHƯƠNG 1: ENZYME • Ảnh hưởng pH pH gây nên biến đổi ion chuỗi protein enzyme pH gây nên biến đổi ion chất Có thể xác định pH tối ưu cho hoạt động enzyme CHƯƠNG 1: ENZYME ỨC CHẾ HOẠT TÍNH CỦA ENZYME • Cơ chất làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác enzyme xem chất ức chế • Có loại ức chế Ức chế cạnh tranh Chất ức chế liên kết thuận nghịch với trung tâm hoạt động enzyme Ức chế không cạnh tranh Chất ức chế liên kết với enzyme vị trí trung tâm hoạt động enzyme CHƯƠNG 1: ENZYME Chất ức chế không cạnh tranh làm giảm vận tốc phản ứng thay đổi cấu trúc không gian enzyme Chất ức chế cạnh tranh làm tăng Km cạnh tranh với chất làm giảm lực enzyme với chất CHƯƠNG 1: ENZYME XÁC ĐỊNH ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME • Xác định gián tiếp thông qua mức độ hoạt động: Lượng chất hay lượng sản phẩm tạo thành • nhóm phương pháp: NHÓM CÁC THÔNG SỐ CỐ ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THAY ĐỔI Thời gian Nồng độ enzyme Biến thiên S hay P Lượng S (Lượng P tạo thành) Thời gian Nồng độ E Thời gian Lượng S (hay P tạo thành) Nồng độ E CHƯƠNG 1: ENZYME • Đơn vị hoạt độ – Đơn vị enzyme quốc tế (UI) UI = 1μmol chất/phút – Katal (Kat) Kat = 1mol chất/giây – Hoạt độ riêng chế phẩm enzyme: số đơn vị UI (hoặc Kat)ứng với 1ml dung dịch (hoặc mg protein) – Hoạt độ riêng phân tử: số phân tử chất chuyển hóa phân tử enzyme đơn vị thời gian CHƯƠNG 1: ENZYME 10 TÁCH VÀ LÀM SẠCH ENZYME Phá vỡ cấu trúc tế bào Chiết enzyme nước, dung dịch đệm muối trung tính Loại bỏ protein tạp chất khác CHƯƠNG 1: ENZYME Loại bỏ protein tạp chất Đối với muối tạp chất có phân tử lượng thấp - Phương pháp thẩm tích lọc qua gel sephadex Đối với protein tạp 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 CHƯƠNG 1: ENZYME 11 ENZYME KHÔNG TAN  Ưu điểm: - Sử dụng lượng enzyme lặp lặp lại thời gian dài - Enzyme không lẫn vào sản phẩm - Có thể ngừng phản ứng cần thiết  Điều chế: phương pháp Phương pháp gắn enzyme liên kết đồng hóa trị Phương pháp đóng gói enzyme khuôn gel Cố định enzyme phương pháp hấp phụ chất mang có điên tích CHƯƠNG 1: ENZYME Phương pháp gắn enzyme liên kết đồng hóa trị Phương pháp đóng gói enzyme khuôn gel Kết hợp phân tử protein enzyme vào chất mang không hòa tan Các gel hình thành từ polyme tổng hợp Kết hợp đồng hóa trị phân tử enzyme riêng biệt lại thành đại phân tử không hòa tan Các enzyme bị nhốt lỗ nhỏ sợi tổng hợp Phương pháp gói enzyme bao vi thể (microcapsulation) Phương pháp tiền polyme để gói chất xúc tác sinh học Cố định enzyme phương pháp hấp phụ chất mang có điên tích CHƯƠNG 1: ENZYME  Một số đặc tính enzyme không tan o o o o o Enzyme không tan có hoạt độ riêng thấp enzyme hòa tan Tuân theo định luật Michaelis-Menten Có tính bền nhiệt cao so với enzyme tan pH thường bị chuyển sang miền kiềm axit Thời gian bảo quản lâu bền với chất kiềm hãm tác nhân gây biến tính CHƯƠNG 1: ENZYME Ứng dụng enzyme không tan Trong công nghiệp - Sản xuất liên tục glucose glucomilase không tan (1969) - Làm đông tụ sữa chymotrypsin liên kết đồng hóa trị với cacboxylmethyl cellulose thay cho renin đắt tiền (1971) - Enzyme racemase không tan chuyển toàn axit amin dạng D sang dạng L, làm tăng giá trị dinh dưỡng sản phẩm Trong y học - Urease gắn vi tiểu cầu loại ure máu thận nhân tạo - Catalase chứa vi tiểu cầu thay catalase thiếu - L-asparaginase gắn vi tiểu cầu có khả ức chế phát triển khối u ác tính Trong phân tích hóa sinh - Xác định tự động glucose - Xác định tự động ure dòng liên tục - Xác định methanol, ethanol dung dịch nước [...]... 1: ENZYME 11 ENZYME KHÔNG TAN  Ưu điểm: - Sử dụng một lượng enzyme lặp đi lặp lại trong 1 thời gian dài - Enzyme không lẫn vào trong sản phẩm - Có thể ngừng phản ứng khi cần thiết  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 CHƯƠNG 1: ENZYME. .. 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 CHƯƠNG 1: ENZYME 8 ỨC CHẾ HOẠT TÍNH CỦA ENZYME • Cơ chất làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác của enzyme được xem là chất ức chế • Có 2 loại ức chế Ức chế cạnh tranh Chất ức chế liên kết thuận nghịch với trung tâm hoạt động của enzyme Ức chế không cạnh tranh Chất ức chế liên kết với enzyme ở... CHƯƠNG 1: ENZYME • 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 • Thực tế,không quan sát được do độ hòa tan của enzyme bị hạn chế • Ảnh hưởng của nồng độ enzyme CHƯƠNG 1: ENZYME • Ảnh hưởng của nhiệt độ 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 CHƯƠNG 1: ENZYME. .. kết với enzyme ở một vị trí không phải là trung tâm hoạt động của enzyme CHƯƠNG 1: ENZYME Chất ức chế không cạnh tranh làm giảm vận tốc phản ứng do sự thay đổi cấu trúc không gian 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 CHƯƠNG 1: ENZYME 9 XÁC ĐỊNH ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME • Xác định gián tiếp thông qua mức độ hoạt động: Lượng cơ chất... hiệu quang học CHƯƠNG 1: ENZYME 5 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC CHƯƠNG 1: ENZYME 6 ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ENZYME S+E k1 S-E k2 E+P • Phương trình Michaelis-Menten Sự biến đổi vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất Vo: vận tốc ban đầu Vmax: vận tốc tối đa Km:hằng số Michealis = (k1+k2)/k1 [S]: nồng độ cơ chất CHƯƠNG 1: ENZYME • Km: hằng số đặc trưng của mỗi enzyme, thể hiện ái lực của enzyme đối với cơ chất... ENZYME Phương pháp gắn enzyme bằng liên kết đồng hóa trị Phương pháp đóng gói enzyme trong khuôn gel Kết hợp phân tử protein enzyme vào chất mang không hòa tan Các gel có thể được hình thành từ các polyme tổng hợp Kết hợp đồng hóa trị các phân tử enzyme riêng biệt lại thành một đại phân tử không hòa tan Các enzyme cũng có thể bị nhốt trong các lỗ nhỏ của các sợi tổng hợp Phương pháp gói enzyme trong bao... 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 CHƯƠNG 1: ENZYME  Một số đặc tính của enzyme không tan o o o o o Enzyme không tan có hoạt độ riêng thấp hơn của enzyme hòa tan Tuân theo định luật Michaelis-Menten Có tính bền nhiệt cao hơn so với enzyme tan pH thường bị chuyển sang miền kiềm hoặc axit Thời gian... (hoặc 1 mg protein) – 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 CHƯƠNG 1: ENZYME 10 TÁCH VÀ LÀM SẠCH ENZYME 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 CHƯƠNG 1: ENZYME Loại bỏ protein và tạp chất Đối với muối và các tạp chất có phân tử lượng thấp - Phương pháp... 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 CHƯƠNG 1: ENZYME Km: Hằng số Vmax: Hằng số Phương trình có dạng y=ax+b Đường thẳng Lineaweaver – Burk CHƯƠNG 1: ENZYME 7 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC ENZYME • Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Vận tốc phản ứng tỉ lệ với *E+ ở mọi nồng...CHƯƠNG 1: ENZYME b CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG • S+E S-E E+P CHƯƠNG 1: ENZYME c CƯỜNG LỰC XÚC TÁC - Xúc tác phản ứng xảy ra nhanh hơn từ 103 đến 108 lần so với phản ứng không xúc tác - Mỗi enzyme có khả năng biến đổi 100 đến 1000 phân tử cơ chất trong 1 giây d TÍNH ĐIỀU TIẾT - Hoạt động của enzyme có thể được điều chỉnh như là hoạt hóa hoặc ức chế e TÍNH ... Phương pháp biến tính chọn lọc CHƯƠNG 1: ENZYME 11 ENZYME KHÔNG TAN  Ưu điểm: - Sử dụng lượng enzyme lặp lặp lại thời gian dài - Enzyme không lẫn vào sản phẩm - Có thể ngừng phản ứng cần thiết ... giao nhóm phosphate) 1: lớp phụ (Chất nhận alcohol) 1: tên enzyme hexokinase CHƯƠNG 1: ENZYME PHÂN LOẠI CHƯƠNG 1: ENZYME TÍNH CHẤT CỦA ENZYME a TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG o Mỗi enzyme có vị trí đặc... hoạt động SLO -1 , Minh họa thay C linh động chất với Leu-546, Leu-754, Ile-553 (hydrogen bị tách khỏi chất vẽ màu đen) CHƯƠNG 1: ENZYME b CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG • S+E S-E E+P CHƯƠNG 1: ENZYME c CƯỜNG