ENZYM VÀ XÚC TÁC SINH HỌC (HÓA SINH SLIDE) (chữ biến dạng do slide dùng Font VNI-Times, tải về xem bình thường)

ENZYM VÀ XÚC TÁC SINH HỌC MỤC TIÊU  Trình bày chất enzym, lượng hoạt hoá trạng thái chuyển tiếp phản ứng hoá sinh  Mô tả cấu tạo chức trung tâm hoạt động enzym  Trình bày tính đặc hiệu enzym  Giải thích yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzym  Trình bày động học ức chế enzym  Trình bày kiểm soát hoạt ROH + RCOOH H+ to RCOOR + H2O S + … (E) P+… 1-ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYM 1.1- Các enzym chất xúc tác  Có tác động làm gia tăng vận tốc phản ứng hóa học mà không thay đổi tiến trình phản ứng  Vận tốc phản ứng tăng lên tới 107 lần có mặt enzym  Phản ứng tiến hành điều kiện tương đối nhẹ nhàng (nhiệt độ 100 độ C, áp suất khí pH trung tính)  Có tính đặc hiệu cao chất mà tác động sản phẩm mà thành lập 1-ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYM 1.1- Các enzym chất xúc tác  Tác động điều hòa → thường nhạy cảm với nồng độ chất hay với số phân tử khác  Bản chất enzym protein Ngọai lệ có vài phân tử ARN có tác động xúc tác 1.2- Năng lượng hoạt hóa trạng thái c Năng lượng tự S P Sự thay đổi lượng phản ứng hóa sinh 1.2- Năng lượng hoạt hóa trạng thái chuyển tiếp - Mọi phản ứng phải vượt qua hàng rào lượng thực - Hàng rào lượng tương ứng với lượng cần thiết để chuyển phân tử chất sang trạng thái chuyển tiếp : dạng hóa học không bền tiến trình phản ứng từ chất đến sản phẫm - Trạng thái chuyển tiếp : trạng thái trung gian có lượng tự cao tất phản ứng 1.2- Năng lượng hoạt hóa trạng thái chuyển tiếp - Tác động enzym : ổn định trạng thái chuyển tiếp phản ứng hóa học với giảm ∆G* Enzym không làm thay đổi mức lượng chất hay sản phẩm Enzym làm gia tăng tốc độ phản ứng không ảnh hưởng đến thay đổi lượng chung phản ứng Năng lượng tự Phản ứng không xúc tác enzym Trạng thái chuyển tiếp ∆G* (năng lượng tự hoạt hóa) Phản ứng xúc tác enzym S P ∆G (năng lượng tự do) Sự thay đổi lượng phản ứng hóa sinh 4-KIỂM SOÁT HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYM 4.1- Điều hòa chế feed-back  Chất hoạt hóa chất ức chế (gọi chung chất tác động)  Quá trình chuyển hóa điều hòa theo phương thức sau : enzym tham gia vào trình ức chế sản phẩm cuối trình : ức chế ngược ( ức chế chế feed-back) E1 A E2 B E4 E3 C D En Z Sự điều hòa enzym : tiết kiệm lượng dự trữ thể tránh tích tụ lượng lớn chất chuyển hóa trung gian vô ích   Quá trình chuyển hóa bị phân nhánh : ức chế ngược dãy   D E4’ En’ Y E3’ A E1 BE2 C E3 E E4 En Z Ức chế chế feed-back dãy trình biến dưỡng  Các sản phẩm cuối trình chuyển hóa bao gồm nhiều phản ứng xúc tác enzym thường tương đồng với hợp chất ban đầu trình mặt cấu trúc phân tử  Do đó, sản phẩm cuối liên kết với enzym vị trí kiểm soát khác với vị trí trung tâm hoạt động enzym Những enzym loại gọi enzym dị lập thể Đường biểu diễn vận tốc phản ứng ban đầu Vo theo [S] enzym dị lập thể có dạng sigma thay dạng hyperbol trường hợp phương trình Michaelis-Menten Đường biểu diễn cho thấy đoạn dốc đứng khoảng nồng độ chất, phản ảnh gia tăng nhanh chóng tốc độ phản ứng enzym xảy khoảng giới hạn nồng độ chất Điều Vo cho phép enzym dị lập thể đặc biệt nhạy với thay đổi nhỏ nồng độ chất khoảng giới hạn 10 20 30 40 [S] (mM)  Đối với enzym dị lập thể, liên kết phân tử chất với trung tâm hoạt động ảnh hưởng đến liên kết phân tử chất với trung tâm hoạt động khác phân tử enzym  Những trung tâm hoạt động khác gọi đồng hoạt động liên kết tác động phân tử chất Do vậy, enzym dị lập thể thường protein cấu tạo nhiều tiểu đơn vị với hay nhiều trung tâm hoạt động tiểu đơn vị  Liên kết chất với trung tâm  Ngoài enzym dị lập thể kiểm soát chất tác động (hoạt hóa ức chế)  Các chất liên kết với enzym vị trí khác với trung tâm hoạt động (trên tiểu đơn vị hay tiểu đơn vị khác) Bằng cách này, chúng gây thay đổi cấu hình trung tâm hoạt động làm thay đổi vận tốc phản ứng enzym Aspartat transcarbamoylase (aspartat carbamoyl transferase, ATCase) Enzym then choát trình sinh tổng hợp pyrimidin Đây thí dụ điển hình chế điều hòa dị lập thể ATCase xúc tác việc tạo thành N-carbamoylaspartat từ aspartat carbamoyl phosphat : giới hạn sinh tổng hợp pyrimidin CO2 + Glutamin + ATP Aspartat Carbamoyl phosphat Hoạt hóa ATCase H2PO4- Ncarbamoylaspartat c chế CTP Sự thành lập N-carbamoylaspartat ATCase bước giới hạn sinh tổng hợp pyrimidin điểm kiểm soát chủ yếu trình Liên kết chất aspartat carbamoyl phosphat đồng hoạt động cho thấy đường biểu diễn dạng sigma vận tốc Vo biến thiên theo nồng độ chất Vo +ATP Không có tác động dị lập thể +CTP 10 20 30 40 Aspartat (mM) 4.3- Sự thay đổi liên kết cộng hóa trị thuận nghịch Sự thay đổi liên kết cộng hóa trị thuận nghịch bao gồm việc tạo thành cắt đứt liên kết cộng hóa trị nhóm protein nhóm phân tử enzym Nhóm protein liên kết thuận nghịch với enzym tác động đến hoạt độ enzym thường hay gặp nhóm phosphat mà thêm vào gọi phosphoryl hóa lấy gọi dephosphoryl hóa Sự phosphoryl hóa xúc tác protein kinase thường sử dụng ATP chất cho phosphat dephosphoryl hóa xúc tác protein phosphatase (hình 4.5) Sự thêm vào lấy nhóm phosphat gây thay đổi cấu trúc bậc ba enzym làm thay đổi tác động xúc tác chúng Một loại protein kinase chuyển nhóm phosphat đặc hiệu đến nhóm OH gốc Serin hay Threonin enzym đích [serin/threonin protein kinase (protein kinase phụ thuộc AMP vòng)] Loại thứ hai chuyển nhóm phosphat đặc hiệu đến nhóm OH gốc Tyrosin (Tyrosin kinase) Các protein phosphatase xúc tác thủy giải nhóm Protein –OH Pi Protein­ phosphata se Protein­ kinase O Protein - - - H2O ATP - O P =O ADP O Hình 4.5- Sự phosphoryl hóa dephosphoryl hóa thuận nghịch enzym TÓM TẮT  Liên quan mật thiết phản ứng hóa học thể sống  mạng lưới chuyển hóa phức tạp  Phản ứng hóa học thể sống: vai trò xúc tác enzym Enzym  prolein đặc hiệu  trung tâm hoạt động  Tổng hợp, điều hòa enzym: cảm ứng, ức chế  Phân loại enzym: loại  oxy hóa khử, vận chuyển nhóm, thủy phân, phân cắt, đồng phân, tổng hợp  tên gọi mang đuôi ase  Cấu trúc enzym: đơn nguyên, đa nguyên, dị lập thể, tiền enzym, TÓM TẮT  Tính đặc hiệu Enzym: > chất xúc tác khác  Động học phản ứng enzym: Vo, Vmax, Km, ∆G Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: nồng độ enzym, nồng độ chất, pH môi trường, nhiệt độ, chất hoạt hóa, chất ức chế, ion kim loại  Chất phối hợp (cofactor) enzym: coenzym, ion kim loại  Enzym học phận then chốt xuyên suốt toàn chương trình hóa sinh học ... động học ức chế enzym  Trình bày kiểm soát hoạt ROH + RCOOH H+ to RCOOR + H2O S + … (E) P+… 1-ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYM 1.1- Các enzym chất xúc tác  Có tác động làm gia tăng vận tốc phản ứng hóa học. .. ENZYM 1.1- Các enzym chất xúc tác  Tác động điều hòa → thường nhạy cảm với nồng độ chất hay với số phân tử khác  Bản chất enzym protein Ngọai lệ có vài phân tử ARN có tác động xúc tác 1.2- Năng... lượng tự Phản ứng không xúc tác enzym Trạng thái chuyển tiếp ∆G* (năng lượng tự hoạt hóa) Phản ứng xúc tác enzym S P ∆G (năng lượng tự do) Sự thay đổi lượng phản ứng hóa sinh  Thí dụ mức lượng