ENZYM (hóa SINH)

ENZYM ENZYM • Mục tiêu: Trình bày định nghĩa, cách gọi tên phân loại enzym, cho ví dụ loại Trình bầy thành phần cấu tạo enzym Trình bầy chế hoạt động enzym Trình bầy yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym ENZYM • Các phản ứng hóa học tế bào địi hỏi chất xúc tác đặc biệt • Enzym chất xúc tác sinh học, có chất protein, có tác dụng xúc tác hầu hết phản ứng hóa học xảy thể sống • Chất chuyển hóa chịu tác động enzym gọi chất CÁC ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA ENZYM Enzym chất xúc tác mạnh, làm tăng tốc độ phản ứng từ 108 đến 1020 lần Tương tự chất xúc tác khác, enzym không hay sinh q trình phản ứng Tính đặc hiệu: a) Đặc hiệu chất – đặc hiệu tuyệt đối (VD: aspartase) tương đối b) Đặc hiệu phản ứng Các enzym điều hòa Các enzym thường hoạt động vùng nhiệt độ pH định 1.CÁCH GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZYM 1.1 CÁCH GỌI TÊN ENZYM - Tên chất + ase Ví dụ: urease, proteinase… - Tên tác dụng + ase Ví dụ: oxidase, aminotransferase, Decarboxylase… - Tên chất, tác dụng + ase Ví dụ: lactat dehydrogenase, tyrosin Decarboxylase… - Tên thường gọi: khơng có ase Ví dụ: pepsin, trypsin… 1.2.PHÂN LOẠI ENZYM • Hiệp hội enzym quốc tế (EC) phân loại enzym theo phản ứng mà chúng xúc tác thành loại (class), theo thứ tự từ đến 6, loại chia thành lớp (subclass), lớp chia thành nhóm • Mỗi enzym ký hiệu chữ số Ví dụ: EC 2.7.1.1 enzym thuộc loại 2, lớp 7, nhóm số thứ tự nhóm 1.2.PHÂN LOẠI ENZYM • Loại Enzym oxy hóa khử (Oxidoreductase) • Xúc tác phản ứng oxy hóa phản ứng khử: AH2 + B  A + BH2 • Gồm lớp: - Dehydrogenase: Sử dụng phân tử oxy chất nhận e Ví dụ:Lactat dehydrogenase… - Oxidase: Sử dụng oxy chất nhận e không tham gia vào thành phần chất Ví dụ: cytochrom oxidase, xanthin oxidase… - Reductase: Đưa H e vào chất Ví dụ: -cetoacyl -ACP reductase - Catalase : 2H2O2  O2 + 2H2O - Peroxidase: H2O2 + AH2  A + 2H2O - Oxygenase (hydroxylase): gắn nguyên tử oxy vào chất Ví dụ: Cytp-450 xúc tác phản ứng: RH + NADPH + H + + O2  ROH + NADP+ + H2 O Loại Enzym vận chuyển nhóm (Transferase) •Xúc tác phản ứng vận chuyển nhóm hóa học (khơng phải H) từ phân tử sang phân tử khác hay phần khác phân tử •Gồm lớp: -Aminotransferase: vận chuyển -NH2 từ acid amin sang acid alpha cetonic Ví dụ: AST, ALT -Transcetolase transaldolase: chuyển đơn vị 2C 3C -Các acyl-, metyl-, glucosyl-transferase, phosphorylase -Các kinase: chuyển gốc phosphat từ ATP vào chất Ví dụ: Hexokinase -Các thiolase: chuyển CoA –SH vào chất Ví dụ: acyl CoA -acetyl transferase -Các polymerase: DNA polymerase, RNA polymerase 1.2.PHÂN LOẠI ENZYM • Loại Thủy phân (Hydrolase)Hydrolase) dùng nước tách phân tử thành AB + H2O  AH + BOH • Gồm lớp: - Các esterase: thủy phân liên kết este Ví dụ: triacylglycerol lipase - Các glucosidase: thủy phân liên kết glycosid - Các protease: thủy phân liên kết peptid - Các phosphatase: thủy phân liên kết este phosphat - Các phospholipase: thủy phân liên kết este phosphat phân tử phospholipid - Các amidase: thủy phân liên kết N-osid Ví dụ: nucleoside - Các desaminase: thủy phân liên kết C- N, tách nhóm amin khỏi chất Ví dụ: adenosin deaminase - Các nuclease: thủy phân liên kết este phosphat DNA hay RNA Loại Phân cắt (Lyase) Loại bỏ nhóm hóa học khỏi chất mà khơng có tham gia phân tử nước AB  A + B Gồm lớp: -Các decarboxylase: tách CO2 khỏi chất Ví dụ: glutamat decarboxylase -Các aldolase: tách phân tử aldehyd từ chất -Các lyase: VD arginosuccinase -Các hydratase: gắn phân tử nước vào chất.VD: fumarase -Các dehydratase: tách phân tử nước từ chất VD: hydroxyacyl-ACP dehydratase -Các synthase: gắn phân tử mà không cần có tham gia ATP Ví dụ: ATP synthase, glycogen synthase, citrat synthase… Đồ thị v = Vmax[S] [S] + Km Khơng đủ xác để đánh giá mối quan hệ Km & Vmax Phương trình nghịch đảo Đồ thị nghịch đảo hay đồ thị Lineweaver-Burk đường thẳng Phương trình Lineweaver-Burk : 1/v = Km/Vmax●1/[S] + 1/Vmax Trơng giống phương trình y = m●x + b m = độ dốc b = điểm cắt trục y 1/v = Km/Vmax●1/[S] + 1/Vmax “x” Điểm cắt với “x” -1/Km x x 1/v Giao điểm = 1/Vmax x x x x x Độ dốc= Km/Vmax -1/Km Ý nghĩa đồ thị Lineweaver- Burk: -Tuyến tính nên tìm Km Vmax dễ dang - Cơng cụ xác định pH nhiệt độ tối ưu - Công cụ xác định loại chất ức chế 1/[S] 1/[S CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG ENZYM 1.Nồng độ chất 2.Nồng độ enzym: Đối với lượng chất, tốc độ phản ứng enzym tăng nồng độ enzym tăng ngược lại Nhiệt độ: 4.pH mơi trường: 5.Các chất hoạt hóa 6.Các chất ức chế Ức chế cạnh tranh Cơ chất (Competitive Inhibition) Mơ hình: E + S  E●S  E + P + I Chất ức chế  E●I I có cấu trúc giống S I gắn thuận nghịch vào trung tâm hoạt độn E●I không gắn S nên không phản ứng ức chế cạnh tranh Vmax No I +I +more I Km Trong ức chế cạnh tranh, tăng [S] để vượt qua tượng ức chế  Vmax không đổi Ức chế cạnh tranh Double reciprocal plot 1/v + nhiều I Cùng có giao điểm 1/v, Vmax 1/Vmax Độ dốc khác nhau, Km khác +I No I Lưu ý: đường thẳng ức chế đường thẳng không ức chế 1/[S] Cơ chế phân tử ức chế cạnh tranh chất ức chế cạnh tranh gắn với vị trí gắn chất (cạnh tranh) Cấu trúc chất ức chế tương tự chất Khi chất ức chế gắn vào, enzym gắn với chất phản ứng không xảy Nhiều thuốc chất ức chế cạnh tranh nên độc Ví dụ: captopril Blood pressure is regulated in kidney by renin, a specific proteolytic enzyme, which acts on angiotensinogen, the precursor for the active regulator renin angiotensinogen angiotensin I asp-arg-val-tyr-ile-his-pro-phe-his-leu converting enzyme angiotensin II the active factor O peptide captopril HS-CH2-CH-C-N COOH captopril is ACE inhibitor CH3 pro-like here Ức chế không cạnh tranh E + S  E●S E + P + + I I   E●I  E●S●l Chất ức chế Cơ chất E●I E●S●I không tạo sản phẩm, làm cạn kiệt E E●S Ức chế không cạnh tranh 1/v +I không I 1/[S] Độ dốc khác nhau, giao điểm 1/v khác Cơ chế phân tử: Chất ức chế gắn với enzym vị trí khác với vị trí gắn chất Chất ức chế thay đổi cấu hình enzym vị trí hoạt động, phản ứng khơng xảy E●I E●S●I không sinh sản phẩm ức chê không thuận nghịch các chất có tính phản ứng gắn đồng hóa trị với enzym làm bất hoạt enzym Hầu tất độc gắn với nhóm chức vị trí hoạt động enzym khóa trung tâm hoạt động Example 1: diisopropyl fluorophosphate (DFP) binds covalently to serine in serine proteases & acetylcholinesterase - tool for biochemists sarin is a deadly nerve gas  Paralysis O Isopropyl-O-P-O-CH2- AChE CH3 Example 2: penicillin and related antibiotics bind covalently to a peptidase involved in cell wall synthesis in bacteria Staphylococci, Streptococci sp and others ... dehydrogenase 3.CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC COENZYM -Một số coenzym gắn lỏng lẻo tạm thời với enzym, hoạt động chất thứ hai -Một số coenzym gắn chặt với protein enzym gọi nhóm ngoại, có chức gần vị trí... dụng enzym -Enzym làm giảm hàng rào lượng cách chuyển phân tử tham gia phản ứng qua trạng thái chuyển tiếp khác -Trạng thái liên quan đến tương tác với enzym E + S  ES  E +P Enzyme ĐỘNG HỌC ENZYM. .. ứng enzym: phụ thuộc [S] đường cong hyperbon &cao nguyên còn phụ thuộc vào nồng độ enzym Tốc độ [S] 5.1.Tốc độ phản ứng enzym 5.1.2 Đơn vị đo tốc độ phản ứng enzym: Đơn vị đo hoạt độ enzym