Bài giảng Hóa sinh đại cương: Chương 7 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

– enzyme allosteric, ngoài trung tâm hoạt động còn có một số vị trí khác cũng có thể tương tác với các cơ chất khác gọi là “trung tâm allosteric” – trung tâm dị thể, trung tâm đ[r]

(1)

Hóa Sinh Đại Cương –Chương

Chương 7: Enzyme

I BẢN CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA ENZYME

II CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME

III.TIỀN ENZYME (ZYMOGEN, PROENZYME) VÀ SỰ HOẠT HÓA

IV.TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYME

V CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC PHẢN ỨNG ENZYME

VI.CÁCH GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZYME

VII.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ENZYME

VIII.ỨNG DỤNG VÀ NGUỒN THU NHẬN ENZYME

1

I.BẢN CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA ENZYME

Enzyme = chất xúc tác sinh học có chất protein, có khả xúc tác đặc hiệu

cho phản ứng hóa học định

2

Bản chất protein enzyme

M = 20000 – 1000000 không qua màng bán thấm

Hịa tan nước, dd muối lỗng, dd hữu có cực, khơng hịa tan dung mơi khơng phân cực

Enzyme bị biến tính khả xúc tác

t0cao, acid / kiềm mạnh, muối kim loại nặng

Điện ly lưỡng cực phân tách pp điện di

(2)

Cường lực xúc tác

Enzyme có cường lực xúc tác mạnh nhiều so vơi xúc tác thông thường:

– Trong phút:

• 1mol Fe3+xúc tác phân ly 10-6mol H 2O2

•1 phân tử catalaza có nguyên tử Fe xúc tác phân

ly 5.10-6mol H 2O2

–1g pepxin thủy phân 5kg Protein trứng luộc nhiệt độ bình thường

–1 phân tử -amilaza sau giây phân giải 4000 liên kết glucozit phân tử tinh bột

4

≈

≈ 554 GIỜ554 GIỜ

10 1055HH

2

2OO2  101055HH22O + 5.10O + 5.1044OO22

Fe Fe3+3+

Catalase 1 giây1 giây

5

Cấu tạo hóa học enzyme

Enzyme chia thành loại:

–Enzyme cấu tử: protein đơn giản

–Enzyme cấu tử:

•Phần protein (feron,apoenzyme): qđ tính đặc hiệu hoạt tính xúc tác enzyme

•Phần phi protein (nhóm ngoại agon, prostetic): qđ kiểu phản ứng enzyme xúc

tác Khi nhóm ngoại tồn xúc tác độc lập gọi coenzyme.

(3)

Cofactor

Cofactor: ion kim loại Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+hoặc phân tử hữu

cơ hay phức hữu chứa kim loại phức tạp (gọi

coenzyme)

Một enzyme cần coenzyme thêm vài kim loại

Hóa Sinh Đại Cương –Chương 7

Một số enzyme có chứa cần nguyên tố vô để làm cofactor

Cofactor Enzyme

Fe2+,Fe3+

Cu2+

Zn2+

Mg2+

Mn2+

K+

Ni2+

Mo Se

Cytochrome Oxydase Catalase, Peroxydase Cytochrome Oxydase

Carbonic Anhydrase, Alcohol Dehydrogenase Hexokinase, Glucoso-6-phosphatase, Pyruvate kinase Arginase, Ribonucleotide reductase

Pyruvate kinase Urease Dinitrogenase Glutathion eperoxidase

Một số coenzyme làm vật trung chuyển nguyên tử các nhóm nguyên tử đặc hiệu

COENZYME

Nhóm vận chuyển

Chất tiền thân thức ăn động vật

có vú Thiamine

pyrophosphate

Aldehyde Thiamine (Vit B1) Flavine adenine

dinucleotide

Điện tử Riboflavine (Vitamine B2) Nicotinamide

dinuclotide

Điện tử Nicotinic acid (Niacin)

(4)

II Cơ chế tác dụng enzyme

1 Trung tâm hoạt động

2 Trung tâm điều hoà dị lập thể (Allostetic) 3 Hệ thống đa enzyme điều hòa hoạt động xúc tác enzyme

4 Các loại liên kết ES E tác dụng lên S

5 Cơ chế tác dụng enzyme

1 Trung tâm hoạt động enzyme Trung tâm hoạt động enzyme = phần

phân tử cấu trúc enzyme mà enzyme + chất sản phẩm

–Ở enzyme cấu tử: trung tâm hoạt động = nhóm định chức acidamin (SH Cys, OH Ser,

Tyr, nhóm -NH2của Lys, COOH Glu, Asp, vịng imidazol His, indol Trp)

–Ở enzyme cấu tử, trung tâm hoạt động = nhóm ngoại (vitamin, ion kim loại) + nhóm định chức

apoenzyme

11

2 Trung tâm điều hoà dị lập thể

(Allostetic)

Trong cấu trúc enzyme dị thể, enzyme điều hòa

–enzyme allosteric, ngồi trung tâm hoạt động cịn có số vị trí khác tương tác với chất khác gọi “trung tâm allosteric” –trung tâm dị thể, trung tâm điều hòa

Các chất kết hợp với trung tâm gọi chất “điều hòa allosteric” –chất điều hòa dị lập thể Các chất kết hợp với enzyme làm thay đổi

cấu trúc không gian enzyme trung tâm hoạt động Do enzyme thay đổi hoạt độ xúc tác

(5)

(Allostetic)

Trong q trình kết hợp với enzyme chất điều hịa allosteric khơng bị chuyển hóa tác động

enzyme

Các chất điều hịa allosteric có khả làm tăng hoạt độ enzyme gọi chất điều hòa dương, chất làm giảm hoạt độ enzyme gọi chất điều hòa âm

Hầu hết enzyme dị thể có cầu trúc bậc 4, phân tử có hai hay có số trung tâm hoạt động có khả kết hợp với số chất Trong trường hợp chất có khả thực chức chất điều hịa ta có điều hồ đồng hướng – homotropic Trong

trường hợp chất điều hịa có cấu trúc khác với chất ta có điều hịa dị hướng –heterotripic Thơng thường

(Allostetic)

Hầu hết enzyme dị thể có cầu trúc bậc 4, phân tử có hai hay có số trung tâm hoạt động có khả kết hợp với số chất

Trong trường hợp chất có khả thực chức chất điều hịa ta có điều hoà đồng hướng – homotropic

Trong trường hợp chất điều hịa có cấu trúc khác với chất ta có điều hịa dị hướng – heterotripic

Thơng thường enzyme allosteric điều hòa theo kiểu hỗn hợp bao gồm homotropic heterotropic

3 Hệ thống đa enzyme điều hòa hoạt động xúc tác enzyme Có trọng lượng phân tử lớn

Thường chứa từ ba enzyme khác trở lên kết hợp chặt chẽ cách tương tác khơng đồng hóa trị

Mỗi enzyme xúc tác phản ứng riêng biệt với enzyme khác xúc tác phản ứng tổng thể

Ví dụ: Pyruvat dehydrogenase hay Synthetase

(6)

4 Các loại liên kết ES E tác dụng lên S

Khi chất liên kết với enzyme vị trí trung tâm hoạt động hình thành phức hợp trung

gian enzyme –cơ chất ES

Liên kết chủ yếu phức ES:

–Tương tác tĩnh điện

–Liên kết hydro

–Tương tác Van der Waals

5 Cơ chế tác dụng enzyme

(E: enzyme, S: chất, P: sản phẩm, ES: phức hợp trung gian enzyme-cơ chất)

3 giai đoạn:

–Gđ 1: E +S lk yếu phức enzyme-cơ chất (ES) không bền (xảy nhanh, NL hoạt hóa thấp)

–Gđ 2: biến đổi S sự kéo căng phá vỡ liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng

–Gđ 3: tạo thành P E giải phóng dạng tự

E + S 1 ES2 EP3E + P

17

CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME LÊN CƠ CHẤT

(7)

Biến thiên lượng tự phản ứng hóa học

Mơ hình “Chìa khóa” Fisher về ăn khớp enzyme

chất (Năm 1894)

TT

hoạt động

Cơ chất

Enzyme

Enzy me

Cơ chất

20

Mơ hình “Khớp cảm ứng” Koshland ăn khớp Enzyme chất (Năm 1958)

Enzym e

Enzy me TT

hoạt động

(8)

III Tiền enzyme (zymogen, proenzme) hoạt hóa

Zymogen hay proenzyme làtrạngtháichưa hoạt

hóa enzyme, cần phải có biến đổi

sinh hóa(phản ứng thủyphânchẳng hạn) để trở

thành enzymehoạt động

Thông thường phần proenzyme (1 đoạn

peptide) cắt để hình thành trung tâm

hoạt động củaenzyme

Sau khihoạthóa,khả năngxúc táccủaenzyme

bị giới hạn (tăngtính đặc hiệu), lại tăng độ bền vữngvàhoạttính xúc tác lênnhiều lần

22

IV Tính đặc hiệu enzyme

Tínhđặc hiệucao củaenzyme =khả

xúc tác chosự chuyểnhóamộthaymột số chất địnhtheomột kiểu phản ứng địnhtácdụngcó tínhchọn lựacao

Baogồm:

–Đặc hiệu kiểu phản ứng

–Đặc hiệu chất

23

Đặc hiệu kiểu phản ứng

Đặc hiệu kiểu phản ứng thể chỗ

enzyme xúc tác cho kiểu phản ứng chuyểnhóamột chất định:

– Oxy hốnhờoxydaza:

RCHCOOH + ½ O2RCOCOOH + NH3

NH2

–Khửcacboxylnhờdecarboxylaza: RCHCOOHRCH2NH2 + CO2

NH2

(9)

Đặc hiệu chất

Cơ chất chất có khả kết hợp vào trung tâm hoạt động enzyme bị chuyển hóa tác dụng enzyme

Mức độ đặc hiệu enzyme không giống nhau, người ta thường phân biệt thành mức

sau:

–Đặc hiệu tuyệt đối:

–Đặc hiệu tương đối:

–Đặc hiệu nhóm:

–Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể)

25

Đặc hiệu tuyệt đối

Enzyme chỉ tác dụng trên một cơ

chất định vàhầu như khơng có tácdụng với chấtnào khác:

Urea  CO2 + 2NH3

Acetamide  Không xảy ra

Ureaza Ureaza H2O

26

Đặc hiệu tương đối

Enzyme có khả

tác dụng lên kiểu

liên kết hóa học định phân tử chất mà không phụ thuộc vào cấu tạo

các phần tham gia tạo

thànhmốiliênkết

CH2– O – CO - R1

CH – O – CO - R2

CH2– O – CO – R3 HO - H

CH2– O – H HOOC – R1

CH – O – H + HOOC – R2

(10)

Đặc hiệu nhóm

Enzyme cókhả năngtácdụnglênmột kiểuliênkếthóa

học định với điều kiện mộttrong haiphầntham gia

tạothành liênkết phảicócấu tạoxácđịnh:

R – C – N – CH … R – C – OH + NH2– CH…

COOH R’ R’

H COOH

Carboxyl peptidaza

H2O

O O

R – C – N – CH … không phản ứng

R’

H CH2

Carboxyl peptidaza

H2O

O

COOH

28

Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể)

Enzyme chỉ tác dụng một trong hai dạng đồngphân quanghọc củacácchất:

COOH HO–CH

CH2–COOH

CH–COOH HOOC–CH

Fumarathydrataza

L – malic Acid fumaric

29

V Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme

 Nồng độ enzyme

 Nồng độ chất (mơ hình Michaelis – Menten)

 Ảnh hưởng chất kìm hãm

 Các chất hoạt hóa

 Nhiệt độ

 pH môi trường

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	1,81 MB