Bài giảng Hóa sinh và thí nghiệm hóa sinh: Chương 4 - Enzym

Bài giảng Hóa sinh và thí nghiệm hóa sinh: Chương 4 - Enzym được biên soạn với các nội dung chính sau: Chất xúc tác sinh học enzym; Cấu trúc của enzym; Cơ chế phản ứng enzym; Tính chất của enzym; Yếu tố ảnh hưởng hoạt tính enzym. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để nắm được nội dung chi tiết nhé!

Chương 4 ENZYM

Lịch sử

Chất xúc tác sinh học: Enzym

- Bản chất:

Protein/RNA

- Xúc tác

Nhóm ngoại có khả năng kết hợp apoenzym

khác nhau tạo enzym khác nhau

Co-factor

Coenzyme

NHÓM NGOẠI

2 Cấu trúc trung tâm hoạt động (active site)

• Khái niệm

– Vùng chứa nhóm ngoại và các nhóm chức giúp gắn

enzym với cơ chất (substrate)

– Chiếm khoảng 5% bề mặt enzym

– Có cấu trúc xác định bởi cấu trúc bậc cao của protein; phùhợp với cơ chất

– Thay đổi cấu trúc bậc cao protein thay đổi cấu trúc TTHĐ, thay đổi hoạt tính enzym

Vùng gắn cơ chất Miền xúc tác

- Lựa chọn cơ chất phù hợp

- Gắn cơ chất với TTHĐ - Trực tiếp xúc tác chuyển hóa cơ chất

Sự thiết lập trung tâm họat động

1 Thuyết chìa-ổ khóa (Lock and key model)

Shathini, 2011

3 Trung tâm dị lập thể (allosteric site)

Enzym dị lập thể

Khái niệm: vùng trên phân tử enzym, khác với trung tâm hoạt động (về không gian), có khả năng gắn với chất dị lập thể, làm thay đổi cấu hình trung tâm hoạt động, thay đổi hoạt tính enzym

Chất dị lập thể

1 Thay đổi nhiệt động học phản ứng

2 Quá trình xảy ra tại trung tâm hoạt động

hóa phản ứng

2 Quá trình xảy ra tại trung tâm hoạt động

- Tạo liên kết E-S

- Kéo dãn liên kết, làm yếu liên kết trong S

- Phản ứng xảy ra tại miền xúc tác

- Liên kết P-E yếu, tách P, hoàn trả E (tái tạo cấu hìnhđầu)

Tính chất

1 Tính xúc tác : hạ thấp năng lượng hoạt

hóa, tăng tốc độ phản ứng

Các dạng đặc hiệu của enzym

Các dạng đặc hiệu của enzym

Đặc hiệu cơ chất

Đặc hiệu

tuyệt đối tương đốiĐặc hiệu

Đặc hiệu nhóm

Đặc hiệu liên kết

Đặc hiệu phổ rộng

Đặc hiệu phản ứng

Đặc hiệu quang học/lập thể

Đặc hiệu liên kết: enzym phân cắt

một loại liên kết (có trong các cơ chất khac nhau)

Đặc hiệu nhóm:

Enzym phân cắt liên kết gắn nhóm cụ thể

Đặc hiệu cơ chất

(b) amylopectin

 amylase

Dịch hóa tinh bột

(a) amylose

(b) amylopectin

 Amylase

Đường hóa tinh bột

(b) amylopectin

 Amylase

Đường hóa tinh bột

3 Tính chất của protein (xem lại chương protein)

• Dung môi của phản ứng

• Khả năng tạo phức E-S thông qua liên kết ion

• Khả năng phân tích nhờ điện di

• Tinh chế E nhờ sắc ký trao đổi ion

• Ảnh hưởng độ bền hoạt tính của enzym

• Khả năng điều khiển/ổn định phản ứng

1 Nồng độ enzym

V = k [E]

4 Yếu tố ảnh hưởng hoạt tính enzym

2 Cơ chất

Mô hình Michaelis-Menten (MM)

S<<(S0): S tăng → V tăng

Km nhỏ, vận tốc lớn và ngược lại: Km thể hiện

ái lực E và S

S → S0: V → Vmax

S >S0: V = constant, Vmax

S0

Chuyển phương trình MM về dạng đường thẳng

Biểu diễn theo Lineweaver-Burk

- Khi (1/[S] = 0) đường cắt trục y ở 1/vmax

- Khi (1/v = 0) đường cắt trục x ở -1/Km

- Độ dốc của đường thẳng = Km/vmax

3.Nhiệt độ

.

Nhiệt độ tối ưu

Độ bền nhiệt độ

4 pH

Độ bền pH

pH 10 pH11

- Biến tính enzym-

Pepsin (protease dạ dày): pH 2-3

Trypsin (protease ruột non): pH 8

•Cấu trúc protein enzym

•Loại liên kết giữa enzyme và chất kìm hãm

• Theo tính thuận nghịch, chia hai dạng kìm hãm:​

•Không thuận nghịch

- Chất kìm hãm đặc hiệu nhóm

- Chất có cấu trúc giống S, gắn với TTHĐ bằng liên kết cộng hóa trị

- Gắn với TTHĐ, tạo ra chất trung gian, gắn với TTHĐ bằng liên kết cộng hóa trị (giống cơ chế E-S)

Thuận nghịch​:

- Kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)

- Kìm hãm không cạnh tranh (non-competitive inhibition)

- Kìm hãm phi cạnh tranh (un-competitive inhibition)

- I Gắn chặt với E bởi liên kết yếu hoặc cộng hoá trị

- Kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)

- Kìm hãm không cạnh tranh (non-competitive inhibition)

- Kìm hãm phi cạnh tranh (un-competitive inhibition)

Noncompetitive

-I  S

-I chỉ gắn với phức ES

K’m giảm V’max giảm

Ức chế phi cạnh tranh

Uncompetitive

Chất ức chế

không thuận nghịch

6 Hoạt hóa

-Biến đổi mạch peptit-Biến đổi cấu trúc TTHĐ-Bổ sung các ion…

Hệ thống enzym: số định danh EC

(Enzyme Commision)

1 EC 1: Enzym oxy hóa khử (oxidoreductase): Chuyển điện

tử-hydrro

2 EC 2: Enzym chuyển nhóm (transferase): chuyển nhóm

3 EC 3: Enzym thủy phân (hydrolase): thủy phân

4 EC 4: Enzym phân cắt nhóm (liase): gắn hoặc tách nhóm

với liên kết không bão hòa

5 EC 5 đồng phân hóa (isomerase): đồng phân

6 EC 6: Enzym tổng hợp (ligase): C-C, C-S, C-N, C-O (ATP)

7 EC 7: enzym xúc tác chuyển ion qua màng tế bào

(Translocase)

ATP-ases (EC 3.6.3.-) vốn được xếp vào nhóm EC.3 (EC 7)

Nghiên cứu enzym

SHPT-Kỹ thuật gen

Enzym trong CNTP

Đơn vị hoạt độ enzym

• Định lượng hoạt tính một chế phẩm enzyme

• Hoạt tính enzym

– 1 đơn vị hoạt độ enzym tiêu chuẩn (quốc tế) (UI):

lượng enzym chuyển hóa 1 micromole cơ chất trong

1 phút ở điều kiện tiêu chuẩn

– 1 katal (kat): lượng enzym chuyển hóa 1 mole cơ

chất trong 1 giây ở điều kiện tiêu chuẩn

Sinh viên tham khảo tư liệu và chia sẻ thông tin với lớp về ứng dụng enzym trong công nghiệp thực phẩm

Đăng ký để báo cáo trước lớp theo

nhóm

• Profibrinolytic serine protease

• Chiết và tinh chế từ natto,

• Bacillus subtilis natto