Bài giảng enzyme chất xúc tác trong sinh học

Chương 1: ENZYME - CHẤT XÚC TÁC SINH HỌC 1.1 Khái niệm chung 1.2 Cấu tạo hóa học 1.3 Cơ chế tác động 1.4 Tính đặc hiệu 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme 1.6 Phân lọai danh pháp enzyme 1.7 Ứng dụng số enzyme chế biến thực phẩm 1.1 Kh¸i niệm chung 1.1.1 Định nghĩa Enzyme - Chất xúc tác sinh häc cã b¶n chÊt protein xúc tác đặc hiệu cho phản ứng hóa học ngồi thể sống 1926 – Sumner thu nhËn urease dưíi d¹ng tinh thể, đa quan điểm: Enzyme có chất Protein Những năm 30 Northrop Kunitz thu nhận Pepsin, trypsin, chymotrypsin dới dạng tinh thể khẳng định quan điểm: enzyme có chất protein 1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Sự giống khác enzyme chất xúc tác vô cơ: Hiệu xúc tác cao (tăng vận tốc 108 - 1011 lần): g pepsin phân giải đợc kg protein trứng/2 h; g rennin lm đông tụ 72 T sữa sản xuất phomat; mol catalase phân huỷ đợc 5.106 mol H2O2/ph Trong mol Fe+3 chØ ph©n hủ 10-6 mol H2O2/ph Tính đặc hiệu cao Hoạt tính enzyme phụ thuộc vào điều kiện môi trờng: pH, nhiệt độ, có mặt chất kìm hãm chất hoạt hoá Tớnh c hiu ADP + P i glutamin NH 3, ATP Axit glutamic glutamin synthetaza CO Axit χ- aminobutyric Decacboxylaza transaminaza Axit oxaloaxetic Axit α- xetoglutaric + axit aspactic Tính đặc hiệu 1.2 CÊu t¹o hoá học enzyme Enzym Enzym thành phần Enzym hai thành phần 1.2.1 Enzyme thành phần Chỉ cấu tạo từ Protein Trung tâm hoạt động: Một phần ph©n tư protein thùc hiƯn:- Tạo phức hợp với cht - Xúc tác phn ng TTHĐ kết hỵp cđa mét sè nhãm chøc cđa mét sè gèc aminoacid định tạo thành Các gốc: - SH (Cys), -OH (Ser, Tyr), vßng Imidazol (His), -COOH (Asp, Glu), vßng Indol (Try) VÝ dô: Chymotrypsin – gèc His 57, Asp 102, Ser 195 Cholinesterase – gèc His, Ser, Asp, Tyr Chymotrypsin 1.2.2 Enzym hai thành phần Cấu tạo từ thành phần: - Protein (Apoenzym) - Nhóm thêm: Coenzym hay nhóm prosthetic Nhóm prosthetic: Nhóm thêm liên kết bền vững với apoenzym Bản chất: Ion kim loại Ca+2, Zn+2, Cu+ … Zn+2 – Cacboxypeptidase A Cu+ - Ascorbatoxydase, Phenoloxydase Cấu tạo enzyme Cấu tạo enzyme hai thành phần Figure 2: This is a molecular model of the unbound carboxypeptidase A enzyme The cpk, or space-filled, representation of atoms is used here to show the approximate volume and shape of the active site Note the zinc ion (magenta) in the pocket of the active site Three amino acids located near the active site (Arg 145, Tyr 248, and Glu 270) are labeled Figure 3: This is a cpk representation of carboxypeptidase A with a substrate (turquoise) bound in the active site The active site is in the induced conformation The same three amino acids (Arg 145, Tyr 248, and Glu 270) are labeled to demonstrate the shape change Zn gắn với phần protein qua: •His 69 •His 196 •Glu 72 Lipolitic enzymes – Lipases -Applications Bakery • Have rarely been used in baking, due to the detrimental effect observed by the action of endogenous lipases, releasing unsaturated fatty acids • Replacement of the emulsifier (monoglyceride) by lipase enzyme • Production of mono and diglycerides from the addition of lipids improves the specific volume, crumb softness and consequently slowing the aging of the bread Furthermore, the enzymes lipase provide increased strength and elasticity of the dough • The addition of lipase may produce small amounts of free short chain fatty acids that influence the aroma of the bread Lipolitic enzymes – Lipases -Applications Modification of oils and fats OR Estearic acid Oleic acid + Stearic acid OR Palm oil Oleic acid OR Analogous cocoa butter Several enzymatic processes have been studied in order to obtain equivalent consistency of cocoa butter from oils and fats of low commercial value Recently, lipases have been used as catalysts for interesterification reactions Oxidative enzymes Catalase Catalyze the degradation of hydrogen peroxide into water and oxygen Are obtained from natural sources and microorganisms Oxidative enzymes - catalase Applications • Milk Pasteuzation H2O2 is added to reduce the action of microorganisms catalase for the decomposition of the peroxide Oxidative enzymes - Glucose-oxidase • Catalyzes the oxidation of glucose to gluconic acid and hydrogen peroxide • Jointly operates with catalase • Microbial origin Oxidative enzymes - Glucose-oxidase Applications Elimination of oxygen and glucose Desiccation of eggs Elimination of glucose Oxygen in beer, wine and butter Browning Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Copper as a prosthetic group Can be called fenolase, tyrosinase or o-diphenol catecholase Activity is high at pH 5-7 Denatured at pH