ENZYM (hóa SINH)

ENZYM I ĐẠI CƯƠNG Sự sống trình trao đổi chất liên tục, trao đổi chất ngừng sống khơng cịn Để thực trao đổi chất, thê bao gồm q trình hóa học phức tạp có liên quan chặt chẽ với Trong tất qua trình hóa học có vai trị chất xúc tác tự nhiên hay gọi chất xúc tác sinh học Những chất xúc tác sinh học gọi enzym, chất protein, có tính đặc hiệu cao hiêu ứng xúc tác lớn II BẢN CHẤT CỦA SỰ XÚC TÁC TRONG CƠ THỂ SỐNG Chất xúc tác chất làm tăng cường phản ứng hóa học, sau hồn thành q trình phản ứng, khơng bị biến đổi tiêu hao không tham gia vào thành phần sản phẩm phản ứng Trong trình phản ứng, cần lượng vô nhỏ chất xúc tác đủ để biến đổi lượng chất tham gia phản ứng lớn gấp bội Nàng lỉåüng hoảt họa L nàng lỉåüng cáưn thiãút âãø âỉa mäüt phán tỉí gam cå cháút tỉì trảng thại khäng hoảt âäüng âãún trảng thại hoảt âäüng Nàng lỉåüng hoảt họa cọ thãø l do: quang nàng, nhiãût nàng, âäüng nàng Vai troì ca enzym Enzym våïi vai tr xục tạc khäng lm thay âäøi chiãưu hỉåïng phn ỉïng m chè lm gim nàng lỉåüng hoảt họa, tàng täúc âäü phn ỉïng giụp phn ỉïng mau chọng âảt trảng thại cán bàịng Vê dủ: Sỉû phán hy H O2  H2O + 1/ O2  Nãúu khäng cọ cháút xục tạc thỗ phaới cung cho noù mọỹt nng lổồỹng hoaỷt hoùa l 18 kcalo/ mol  Nãúu cọ màût cháút bảch kim: cáưn 11,7 kcalo/ mol  Nãúu dng enzym catalase ca gan: nàng lỉåüng hoảt họa chè l kcalo/ mol ÅÍ âiãưu kiãûn thêch håüp, háưu hãút nhỉỵng phn ỉïng enzym xy våïi täúc âäü nhanh, tỉì 108 âãún 1011 láưn so våïi nhỉỵng phn ỉïng cng loải m khäng cọ sỉû xục tạc ca enzym Cọ loải enzym, mäüt phụt, mäüt phán tỉí enzym cọ thãø lm biãún âäøi hng triãûu phán tỉí cå cháút III PHÁN LOẢI V DANH PHẠP ENZYM Phán loải Theo IUB (International Union of Biochemistry) càn cỉï vo loải phn ỉïng m enzym xục tạc, ngỉåìi ta chia enzym lm loải låïn: 1.1 Oxidoreductase: xục tạc phn ỉïng oxy họa khỉí Vê dủ: Dehydrogenase l nhỉỵng enzym xục tạc phn ỉïng trao âäøi hydro 1.2 Transferase: xục tạc phn ỉïng váûn chuøn Vê dủ: Methyltransferase l nhỉỵng enzym váûn chuøn nhọm methyl 1.3 Hydrolase: xục tạc phn ỉïng thy phán Enzym ny thy phán cạc liãn kãút este, peptid, glucozid Cholinesterase  Vê duû: Acetyl Cholin+ H2O     Acetic Cholin + Acid 1.4 Lyase: enzym phán càõt, xục tạc phn ỉïng chia càõt phán tỉí låïn thnh nhỉỵng phán tỉí nh khäng cọ sỉû tham gia ca nỉåïc Aldolase     Vê duû: F1.6 di- Glyceraldehyt + Dihydroxyaceton- 1.5 Isomerase: xục tạc phn ỉïng âäưng phán: - L  D (quang hoỹc) - Cis Trans (hỗnh hoỹc hay trê) - Aldehyd  Ceton Isomerase     Vê dủ: Glucose Fructose 1.6 Lygase: (Synthetase) xục tạc phn æïng täøng håüp Glutamin synthetase Vê duû:Glutamat + NH3 Glutamin Danh phạp 2.1 Tãn riãng: Thåìi gian âáưu måïi phạt hiãûn enzym, ngỉåìi ta gi tãn chụng theo cạch riãng, khäng theo mäüt qui lût no Vê dủ: Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin 2.2 Tãn cọ quy ỉåïc * Tãn cå cháút + ase: vê duû Amylase, lactase, lipase Amylase Vê duû: Tinh bäüt Dextrin  Glucose lactase Lactose Galactose + Glucose lipase Lipid Glycerol + A.beïo * Tãn cå cháút + loải phn ỉïng + ase Lactat dehydrogenase (LDH) Vê duû: CH3-CHOH-COOH CH3-COCOOH Pyruvat NAD+ NADHH+ Lactat *Tãn qúc tãú: Theo quy ỉåïc ca Häüi Họa sinh qúc tãú (I.U.B) mäùi enzym cọ mäüt m säú gäưm säú: - Säú âáưu l loải enzym: enzym âỉåüc chia thnh loải, âạnh säú tỉì 1âãún 6, mäùi loải gäưm nhiãưu nhọm *Tãn qúc tãú: Theo quy ỉåïc ca Häüi Họa sinh qúc tãú (I.U.B) mäùi enzym cọ mäüt m säú gäưm säú:  Säú âáưu l loải enzym: enzym âỉåüc chia thnh loải, âạnh säú tỉì 1âãún 6, mäùi loải gäưm nhiãưu nhọm  Säú thỉï l nhọm (thüc loải): mäùi nhọm gäưm nhiãưu phán nhọm  Säú thỉï l phán nhọm (thüc nhọm): gäưm nhiãưu enzym  Säú thỉï l vë trê củ thãø ca tỉìng Enzym phán nhọm Nhỉ váûy: Tãn enzym = M säú + tãn cå cháút + loải phn ỉïng + ase Vê dủ: 2.6.1.2 L.Alanin - cetoglutarat amino transferase (ALAT) (hay 2.6.1.2 Glutamat Pyruvat Transaminase: GPT) CH3 CH NH2 Alanin COOH + HOOC (CH2)2 C COOH O Cetoglutarat CH3 C COOH + HOOC (CH2)2 O Pyruvat (ASAT) GOT) CH COOH NH2 Glutamat 2.6.1.1.Aspartat - cetoglutarat amino transferase (hay 2.6.1.1 Glutamat Oxaloacetat Transaminase: Aspartat + cetoglutarat Glutamat Oxaloacetat + 10   Âáy laì phổồng trỗnh coù daỷng y = ax + b, goỹi laỡ phổồng trỗnh Lineweaver-Burk Phổồng trỗnh coù õọử thở nhổ sau: 1/ v 1/ Vmax -1 KM [S] Hỗnh 1.16: ổồỡng bióứu dióựn cuaớ phổồng trỗnh Lineweaver Burk 36 nghéa ca hàịng säú K M: (1) KM l näưng âäü cå cháút cáưn thiãút âãø täúc âäü phn ỉïng enzym âảt âỉåüc nỉía täúc âäü täúi âa Khi [S] = KM, (2) KM biãøu thë ại lỉûc ca enzym õọỳi vồùi cồ chỏỳt, KM caỡng nhoớ thỗ aùi lỉûc cng låïn, kh nàng phn ỉïng cng cao v ngỉåüc lải (3) KM âàûc trỉng cho tỉìng enzym Nãúu mọỹt enzym xuùc taùc cho nhióửu cồ chỏỳt thỗ cổù mäüt cå cháút cọ mäüt hàịng säú KM riãng (4) Muọỳn cho phaớn ổùng enzym õaỷt tồùi cổỷc õaỷi thỗ phi cọ [S] låïn gáúp 100 láưn K M (5) Enzym chëu sỉû chi phäúi båíi nhỉỵng úu täú khạc pH, T 0, ion, nãúu úu täú no laỡm tng KM thỗ ổùc chóỳ hoaỷt õọỹng enzym, giaớm KM thỗ hoaỷt hoùa enzym 37 Aớnh hổồớng cuớa nhiãût âäü âãún hoảt enzym Nhiãût âäü ráút nh hỉåíng âãún täúc âäü phn ỉïng enzym Pháưn låïn cạc enzym bë nh hỉåíng båíi nhiãût âäü sau:  Tỉì 00C - 400C: mäùi láưn tàng nhiãût âäü lãn 10 0C thỗ tọỳc õọỹ phaớn ổùng tng gỏỳp lỏửn Tổỡ 400C - 700C: nhióỷt õọỹ tng thỗ täúc âäü phn ỉïng gim  Trãn 700C: enzym máút hoảt tênh, bë biãún Mäùi enzym cọ mäüt nhiãût âäü hoảt âäüng thêch nghi riãng âỉåüc gi l nhiãût âäü täúi thûn Nhiãût âäü täúi thủán l nhiãût âäü enzym hoảt âäüng mảnh nháútü Mäùi enzym cọ mäüt nhiãût âäü täúi thûn riãng Ngỉåìi ta tháúy åí 0C hoaût âäüng enzym ráút êt hay khäng hoaût âäüng Nãúu åí - 20 0C, - 300C enzym thỉåìng khäng hoảt âäüng Tênh cháút ny âỉåüc ỉïng dủng viãûc bo qun enzym, bo qun sinh váût pháøm, thỉûc pháøm 38 nh hỉåíng ca pH Enzym ráút nhảy cm våïi pH, pH täúi thûn l pH m enzym hoảt âäüng cao nháút Mäùi enzym coï mäüt pH täúi thuáûn riãng Vê dủ: Pepsin åí dả dy: pH täúi thûûn 1,5 - 2,5 Amylase næåïc boüt: - 6,9 - Trypsin, Chymotrypsin: 89 nh hỉåíng ca cháút hoảt họa Cháút hoảt họa l cháút cọ kh nàng lm tàng hoảt âäüng xục tạc ca enzym hồûc lm cho enzym khäng hoảt âäüng tråí thnh hoảt âäüng Vê dủ: Amylase: cháút hoảt họa l NaCl (do Cl-) Phosphatase kiãưm: cháút hoảt họa l Mg+ + 39 nh hỉåíng ca cháút ỉïc chãú Cháút ỉïc chãú l nhỉỵng cháút kãút håüp våïi enzym s lm gim hoảt xục tạc ca enzym Gäưm loải:  Cháút ỉïc chãú khäng âàûc hiãûu: Cháút ỉïc chãú lm biãún hay phạ hy, âo läün cáúu trục ca phán tỉí enzym, vê dủ T cao, pH, acid mảnh hay kiãưm mảnh,  Cháút ỉïc chãú âàûc hiãûu: Cháút ỉïc chãú gàõn vo trung tám hoảt âäüng enzym Gäưm cọ:  Cháút ỉïc chãú cảnh tranh: Cháút ỉïc chãú cọ cáúu tảo tỉång tỉû cå cháút, cảnh tranh våïi cå cháút âãø gàõn vo trung tám hoảt âäüng ca enzym Do âọ lm gim ại lỉûc ca enzym våïi cå cháút Kãút qu: KM tàng, nhỉng VM s khäng âäøi ỈÏng dủng: Gii thêch cå chãú âiãưu trë chäúng nhiãùm khuáøn cuía Sulfamid 40 NH2 NH2 COOH SO2 NH2 Acid prara aminobensoic Sulfamid Acid Para Amino Benzoic (PAB) l tiãưn cháút quan troüng âãø täøng håüp Acid Folic, mäüt coenzym quan trng ca sỉû phạt triãùn cạc vi khøn Sulfamid cọ cáúu tảo tỉång tỉû acid PAB, s ỉïc chãú cảnh tranh våïi acid PAB åí trung tám hoảt âäüng ca enzym vi khøn xục tạc biãún âäøi PAB thaỡnh A.Folic, õoù quaù trỗnh tọứng hồỹp A Folic bë ỉïc chãú v sỉû phạt triãùn vi khøn cng bë ỉïc chãú båíi Sulfamid 41 Cháút ỉïc chãú khäng cảnh tranh: Cháút ỉïc chãú gàõn vo trung tám hoảt âäüng enzym, våïi mäüt lỉåüng cháút ỉïc chãú nh cng cọ thãø ỉïc chãú mäüt lỉåüng låïn enzym Cháút ỉïc chãú v cå cháút cọ thãø gàõn âäưng thåìi vo trung tám hoảt âäüng enzym tảo thnh phỉïc håüp Enzym - cháút æïc chãú - cå cháút (EIS) báút hoảt hay gim hoảt âäüng Kãút qu: Gim Vmax, khäng biãún âäøi KM Âäư thë biãøu diãùn cạc loải ỉïc chãú sau: 1/ V ỈÏc chãú khäng cảnh tranh cảnh tranh ỈÏc chãú khäng cháút ỉïc chãú -1/ KM 1/ [S] Hỗnh 1.17: ọử thở bióứu dióựn mọỳi lión quan giỉỵa 1/V v 1/[S] cọ hồûc khäng cọ cháút æïc chãú 42 XI MÄÜT SÄÚ COENZYM ÂIÃØN HÇNH Coenzym NAD+: (Nicotinamid Adenin Dinucleotid)  NADP+: (Nicotinamid Adenin Dinucleotid Phosphat)  NADP+: gäúc Phosphat gàõn vo C2 ca Ribose nọỳi vồùi Adenin 1.1 Cỏỳu taỷo: (Xem hỗnh 1.18) N H2 N P Adenin N O HO N O O N C H2 O Ribose CO R HO P O O C H2 O N + N H2 Nicotinamid (Vit B3,PP) Ribose  -H : NAD+  - P : NADP+ Hỗnh 1.18: Cỏỳu taỷo cuớa NAD (NADP) 43 1.2 Cå chãú tạc dủng: cå chãú váûn chuøn Hydro CONH2 + N +2H _ 2H R + + H N R NAD  CONH2 + + SH2 NADH2 + S 1.3 Vai tr: NAD+ tham gia cáúu tảo enzym dehydrogenase, gỷp chu trỗnh Krebs, chuọựi HHTB, NADP+ cung cỏỳp Hydro cho quaù trỗnh tọứng hồỹp acid beùo baợo hoìa 44 Coenzym Flavin: FAD (Flavin Adenin Dinucleotid) FMN (Flavin Mononucleotid) 2.1 Cáúu taûo: O H3C N NH N H3C Riboflavin NH2 N N O N N N Adenin CH2 (CH2OH)3 CH2 O O O P O OH P O OH CH2 O Ribose 2.2.Cå chãú tạc dủng ca FAD (FMN) O H3C H N H3C N N H O H3C N H3C N +2H -2H NH N R FAD FMN O +2H -2H +2H -2H R NH O FADH2 FMNH2 45  2.3 Vai troì: Coenzym flavin tham gia cáúu tảo enzym thüc nhọm dehydrogenase thüc chùi hä hỏỳp tóỳ baỡo, chu trỗnh Krebs Coenzym Q: CoQ (Q = Quinon) O H3CO CH3 H3CO CH2 O O CH CH2 C CH3 H n (n=6,7,8,9,10) Hỗnh 1.10: Cáú u tả o ca CoQ OH +2H -2H O OH Quinon Quinol 46 Vai tr: åí âäüng váût: tham gia cáúu tảo enzym váûn chuøn hydro v electron ca chùi hä háúp tãú bo Thỉûc váût: tham gia cáúu taỷo enzym cuớa quaù trỗnh quang hồỹp Coenzym Pyridoxal P (Vit B6) 4.1.Cáúu taûo R HO H3C CH2 O P R: CH2OH: pyridoxin R: CHO : pyridoxal R: CH2NH2: pyridoxamin N 47  4.2 Cå chãú: CHO HO CH2OP 3H2 R CH2 COOH NH2 CH3 R CH2 + N COOH NH2 CH2NH2 R C COOH O HO CH3 CH2OP 3H2 + R C COOH O N 48 Transaminase Aa1 + A. cetonic Aa + A. cetonic Vê duû: GPT (Glutamat Pyruvat Transaminase) hay ALAT (Alanin Amino Transferase) Enzym ny xục tạc phn æïng sau: GPT Alanin +  cetoglutarat CH3-CH-COOH+COOH-(CH2)2-C-COOH NH2 NH2 (Alanin) O ( xetoglutarat) Pyruvat + Glutamat GPT CH3-C-COOH+COOH-(CH2)2-CH-COOH O (Pyruvat) (Glutamat) 49 GOT (Glutamat Oxaloacetat Transaminase) hay ASAT (Aspartat Amino Transferase) Enzym ny xục tạc phn ỉïng sau: GOT Aspartat +  cetoglutarat Oxaloacetat + Glutamat GOT COOH-CH2-CH-COOH + COOH-(CH2)2-C-COOH NH2 (Aspartat) COOH O ( cetoglutarat) COOH-CH2-C-COOH + COOH-(CH2)2-CHO (Oxaloacetat) NH (Glutamat) 4.3 Vai tr: xục tạc cho phn ỉïng trao âäøi amin ca cạc acid amin 50 ... giỉỵa apoenzym v coenzym l apoenzym quút âënh âàûc hiãûu (xục tạc trãn cå cháút no) cn coenzym xem l phỉång tiãûn, chæï khäng quyãút âënh cháút âàûc hiãûu Trong cå thãø apoenzym v coenzym thỉåìng... Cọ thãø cọ ráút nhiãưu coenzym âãø phủc vủ cho mäüt apoenzym tảo thnh mäüt enzym v ngỉåüc lải cọ thãø mäüt coenzym kãút håüp våïi nhiãưu apoenzym âãø tảo thnh nhiãưu enzym khạc Ngoi ngỉåìi ta... âäüng ca enzym 16 V TIÃƯN ENZYM (PROENZYM, ZYMOGEN)  Mäüt säú enzym âæåüc täøng håüp, måïi tảo thnh chụng åí dảng báút hoảt, gi l zymogen hay proenzym Âọ l nhỉỵng tiãưn cháút âãø tảo thnh enzym