Đề tài: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

1.Ảnh hưởng của nồng độ enzymeTrong điều kiện dư thừa cơ chất ,vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào E, V=kETuy nhiên,trong nhiều trường hợp, môi trường có chứa chất kìm hãm hoặc hoạt hóa thì vận tốc phản ứng do Enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyến tính với enzyme đó.Km đặc trưng cho mỗi enzymeKm đặc trưng cho ái lực của E với cơ chấtKm càng nhỏ thì ái lực của E đối với cơ chất càng lớn và ngược lạiChất kìm hãm và cơ chất có sự tương đồng về mặt cấu trúc, hóa học.VD: malic acid có cấu trúc gần giống với succinic acid nên kìm hãm cạnh tranh enzyme succinatdehydrogenase, là enzyme xúc tác cho sự biến đổi succinic acid thành fumaric acid. Nếu nồng độ cơ chất ( S ) rất lớn so với chất ức chế (I),=> có thể loại trừ hoàn toàn tác dụng kìm hãm của chất ức chế I.  Nếu nồng độ cơ chất ( S ) rất bé so với chất ức chế (I) => có tác dụng kìm hãm hoàn toàn.

Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm

Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản

ứng enzyme

Nhiệt độ Chất kìm

Độ pH Các yếu

tố khác …

●Trong điều kiện dư thừa cơ chất ,vận tốc phản ứng phụ

thuộc tuyến tính vào [E], V=k[E]

•Tuy nhiên,trong nhiều trường hợp, môi trường có chứa

chất kìm hãm hoặc hoạt hóa thì vận tốc phản ứng do

Enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyến tính với enzyme đó.

1.Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

V: vận tốc phản ứng[E]: nồng độ enzyme

Ý nghĩa của km

- Km đặc trưng cho mỗi enzyme

- Km đặc trưng cho ái lực của E với cơ chất

- Km càng nhỏ thì ái lực của E đối với cơ chất càng lớn và ngược lại

Phương trình Michalis Menten

• Ở trạng thái cân bằng:

•

•  

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ cơ chất đến vận tốc phản ứng,trong đó v là hằng số của [S] có dạng của nhánh hyperbol vuông góc

Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất theo Lineweaver – Burk

Chất kìm hãm: là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay

làm enzyme không còn khả năng xúc tác biến cơ chất thành sản phẩm

a.Kìm hãm cạnh tranh

- Là cơ chất và chất kìm hãm đều tác dụng lên trung tâm hoạt động của enzyme, chất kìm hãm choán chỗ của cơ chất ở enzyme

Hình 7.4 Kiểu kìm hãm cạnh tranh (competitive inhibition)

- Chất kìm hãm và cơ chất có sự tương đồng về mặt cấu trúc, hóa học VD: malic acid có cấu trúc gần giống với succinic acid nên kìm hãm cạnh tranh enzyme succinatdehydrogenase, là enzyme xúc tác cho sự biến đổi succinic acid thành fumaric acid

Nếu nồng độ cơ chất ( [S] ) rất lớn so với chất ức chế

([I]),=> có thể loại trừ hoàn toàn tác dụng kìm hãm của chất ức chế I

Nếu nồng độ cơ chất ( [S] ) rất bé so với chất ức chế ([I])

=> có tác dụng kìm hãm hoàn toàn

- “Kìm hãm bằng sản phẩm” xảy ra khi sản phẩm phản ứng tác dụng trở lại enzyme và chiếm vị trí hoạt động ở phân tử enzyme.

• Kết luận:

- Cả cơ chất và chất ức chế có tính chất loại trừ, cạnh tranh lẫn nhau để kết hợp với enzyme → số lượng phân tử enzyme kết hợp với cơ chất giảm.

- Kìm hãm cạnh tranh thường xảy ra đối với các enzyme thiếu tính đặc hiệu tuyệt đối.

b Kìm hãm phi cạnh tranh (Uncompetitive inhibition)

• Chất kìm hãm chỉ liên kết với phức hợp ES, mà không liên kết với enzyme tự do

● E + S → thay đổi hình dạng không gian của phân tử, tạo thành trung tâm kết hợp với I.Như vậy I sẽ không bao giờ cạnh tranh với S → không thể loại bỏ tác dụng kìm hãm bằng cách tăng nồng độ cơ chất như kìm hãm cạnh tranh được.

•Chất ức chế phi cạnh tranh ít gặp ở phản ứng

một cơ chất, nhưng rất quan trọng đối với phản ứng E nhiều cơ chất, có thể giúp làm sáng tỏ cơ chế phản ứng E.

C Kìm hãm hỗn tạp (Mixed inhibition)

•Là chất vừa liên kết với enzyme tự do vừa liên kết với cả phức hợp ES tạo thành phức hợp EIS không tạo được sản phẩm P.

Hiện tượng kìm hãm chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất kìm hãm Tốc độ cực đại đo được khi không có mặt chất kìm hãm là cao hơn khi có mặt chất kìm hãm Giá trị Km(tăng) thay đổi không giống như trong trường

Chất kìm hãm không cạnh tranh (Nocompetitive

inhibition)

• Chất kìm hãm không cạnh tranh kết hợp với enzyme

ở chổ khác với trung tâm hoạt động làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo hướng

không có lợi cho hoạt động xúc tác của nó → giảm vận tốc phản ứng xúc tác.Ezyme vẫn có thể kết hợp với cơ chất tạo thành EIS

• Chất kìm hãm kiểu này kết hợp với enzyme một cách độc lập với cơ chất mà không làm thay đổi Km →

nồng độ cơ chất lớn cũng không loại trừ được tác

dụng kìm hãm

Ví dụ: các ion Cu2+,Hg2+ ,cấu tạo của chúng không giống cấu tạo của cơ chất.Nhưng chúng kìm hãm enzyme bằng cách gắn vào enzyme ở vị trí khác vị trí cơ chất, vì vậy

chúng chỉ làm giảm tối đa tốc độ của phản ứng chứ không

có ảnh hưởng đến sản phẩm phản ứng

Ảnh hưởng của kiểu kìm hãm lên Vmax và Km:

● Trường hợp kìm hãm enzyme bằng nồng độ cao của

cơ chất gọi là “kìm hãm cơ chất” như kìm hãm urease khi nồng độ ure cao.

• Ngoài ra còn có các enzyme khác như:

lactatdehydrogenase,carbonxypeptidase,lipase,

pyrophotphatase, photphofructokinase (đối với

ATP).

Nguyên nhân của những hiện tượng này có thể là:

• Tồn tại nhiều trung tâm liên kết với cơ chất bằng các ái lực khác nhau

• Cơ chất cũng có thể được liên kết nhờ những vị trí đặc biệt của enzyme

• Cơ chất có thể liên kết với một chất hoạt hóa và bằng

KHÔNG CẠNH TRANH

Enzyme + cơ chất → thay đổi

Chất kìm hãm chỉ kiên kết với

phức hợp ES không liên kết với

enzyme ự do

Chất kìm hãm kết hợp với enzyme tự do khác với trung tâm hoạt động

Giống nhau: chất kìm hãm và cơ chất không cạnh tranh với nhau → không thể loại bỏ kìm hãm bằng cách tăng nồng độ cơ chất.

- Chất này làm tăng hoạt độ xúc tác của enzyme Các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể là các anion, các ion kim loại hoặc các chất hữu cơ có cấu tạo phức tạp hơn.

- Tuy nhiên tác dụng kích hoạt chỉ giới hạn ở nồng độ xác định, vượt quá giới hạn này có thể làm giảm hoạt độ

Tính chất hoạt hóa của các cation kim loại:

• Mỗi cation kim loại hoạt hóa cho một kiểu

phản ứng nhất định.

• Cation kim loại có tính đặc hiệu tương đối hay tuyệt đối.

• Cation kim loai có thể có sự đối kháng ion.

• Phụ thuộc nồng độ cation kim loại.

• Cation kim loại làm thay đổi pH tối thích.

• Phụ thuộc bản tính cation kim loại.

5.Ảnh hưởng của nhiệt độ

•Một số trường hợp tuân theo định luật Vant - Hoff

•Mỗi enzyme có một nhiệt độ tối ưu riêng

6 Ảnh hưởng của pH

• Mỗi enzyme có một pH tối thích

Ảnh hưởng của pH lên hoạt độ của enzyme

Ảnh hưởng của giá trị pH đến tác dụng có thể do các cơ sở sau:

• Enzyme có sự thay đổi không thuận nghịch ở phạm vi

pH hẹp

• Ở hai sườn của pH tối thích có thể xảy ra sự phân ly nhóm prosthetic và coenzyme

• Làm thay đổi mức ion hóa hay phân ly cơ chất

• Làm thay đổi mức ion hóa nhóm chức nhất định trên phân tử enzyme dẫn đến làm thay đổi ái lực liên kết của enzyme với cơ chất và thay đổi hoạt tính cực đại

7.Ảnh hưởng của các yếu tố khác