ENZYMES Cấu trúc Enzyme

Cơ chất Cơ chất là một chất tham gia phản ứng mà được kích hoạt bởi enzyme  Mỗi enzyme phù hợp với một cơ chất theo thuyết « ổ khóa và chìa khóa » và được xác định bởi trung tâm hoạt

Trang 1

Là một protein có đặc tính xúc tác để kích hoạt cho một phản ứng

Trang 3

Cấu tạo

Enzyme một cấu tử: protein- vài enzyme chỉ là 1 chuỗi

polypeptide- khối lượng phụ thuộc chiều dài enzyme

Enzyme nhị cấu tử: Enzyme (apoenzyme) +cofactor (phi

protein) = holoenzyme

- Cofactor: tham gia trực tiếp xúc tác

- Apoenzyme: tính đạc hiệu của E với cơ chất

Trang 4

Nitrogenase enzyme with Fe, Mo and ADP cofactors

H.SCHINDELIN, C.KISKER, J.L.SCHLESSMAN, J.B.HOWARD, D.C.REES STRUCTURE OF ADP X ALF4(-)-STABILIZED NITROGENASE COMPLEX AND ITS

IMPLICATIONS FOR SIGNAL TRANSDUCTION; NATURE 387:370 (1997)

Trang 5

Trung tâm hoạt động của enzyme

 Các nhóm chức năng nằm rải rác

trên chuỗi polypeptide của cấu hình (I, II và III )- tạo nên trung tâm họat động

 Enzyme bị biến tính-mất hoạt

tính

 Cấu hình và cả môi trường hóa

học bên trong trung tâm hoạt động cho phép phản ứng xảy ra

Trang 6

Cơ chất

 Cơ chất là một chất tham gia phản ứng mà

được kích hoạt bởi enzyme

 Mỗi enzyme phù hợp với một cơ chất theo

thuyết « ổ khóa và chìa khóa » và được xác định bởi trung tâm hoạt động trên enzyme

Trang 7

Phức hợp enzyme-cơ chất

 Phức hợp enzyme-cơ chất (E-S) tạo thành bởi các nhóm chức

năng trên E nối với các nhóm chức năng trên S- các lực nối giống như lực nối trên cấu trúc không gian của protein.

- Nhóm amino acid nhận biết cơ chất (giai đoạn 1)

Trang 8

Phức hợp enzyme-cơ chất

Sự thay đổi vị trí của nhóm a.a nhận biết và

nhóm tham gia biến đổi cơ chất linh hoạt trong biến đổi cấu hình Sự thay đổi vị trí trong quá trình liên kết với S các sản phẩm.

Biến đổi cấu hình của trung tâm hoạt động

(TTHD) ức chế hoạt động enzyme

Trang 9

Thuyết « ổ khóa và chìa khóa »

 Sự gắn kết vừa vặn giữa S và TTHD của E

 Giống như sự gắn kết giữa ổ khóa và chìa khóa

 Chìa khóa tương tự như một E và S là một ổ khóa.

 Cấu trúc được hình thành tạm thời gọi là phức hợp

enzyme-cơ chất (E-S)

 Sản phẩm tạo thành có hình dạng khác với cơ chất ban đầu

 Khi hình thành, sản phẩm được phóng thích từ TTHD

 E ra khỏi phản ứng mà không có sự thay đổi về tính chất cũng

như cấu hình và nó sẽ gắn kết với một cơ chất khác.

Trang 10

Thuyết « ổ khóa và chìa khóa »

Enzyme may

be used again

substrate complex

Enzyme-E S

P

E E

P

Reaction coordinate

Trang 11

Thuyết cảm ứng

 Một số protein có thể thay đổi hình dạng của nó

 Khi một E gắn kết với S, nó sẽ làm thay đổi cấu trúc E

 TTHD sẽ được thay đổi thành một cấu hình đặc biệt

 Sự kết hợp E-S làm suy yếu các liên kết trên S

 Các liên kết của S được kéo căng làm cho các phản

ứng dễ dàng hơn (làm giảm năng lượng kích hoạt)

Trang 12

 Điều này giải thích các enzyme có thể phản ứng với

một loạt các chất nền cùng loại

Thuyết cảm ứng

Trang 13

Phản ứng hóa học

 Phản ứng hóa học cần một năng lượng ban đầu =

năng lượng kích hoạt

 Trong quá trình này là một phần của phản ứng phân

tử được cho là ở trong trạng thái chuyển tiếp

Trang 14

Reaction pathway

Trang 15

Yếu tố làm phản ứng xảy ra nhanh

hơn

 Gia tăng nhiệt độ- các phân tử di chuyển nhanh hơn

 Thay đổi nhiệt độ-gia tăng vận tốc phản ứng

 E có thể làm gia tăng phản ứng mà không cần cung

thêm nhiệt Chúng làm hạ thấp năng lượng kích

hoạt- tạo ra một con đường phản ứng mới "cắt ngắn"

Trang 16

Kiểm soát hoạt động của enzyme

 Phản ứng bị sự kiểm soát của E sẽ nhanh hơn 108 đến 1011

lần so với phản ứng tương ứng không có sự tham gia của E

Trang 17

 Nồng độ cơ chất

 pH

 Chất ức chế

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của Enzyme

Trang 18

Nồng độ cơ chất: phản ứng không có E

 Sự gia tăng vận tốc là tỷ lệ thuận với nồng độ chất

nền

Reaction velocity

Substrate concentration

Trang 19

Nồng độ cơ chất: phản ứng có enzyme

 Phản ứng nhanh hơn nhưng khi tất cả các phân tử enzyme

được gắn kết, nó đạt đến một điểm bão hòa

 Nếu thay đổi nồng độ enzyme sau đó Vmax sẽ thay đổi.

Reaction velocity

Substrate concentration

V max

Trang 21

Ảnh hưởng của pH

 Mức độ pH cao nhất, E sẽ bị biến tính

 Thay đổi cấu trúc của enzyme

 Các TTHD bị bóp méo và các cơ chất sẽ không còn

phù hợp với nó

 Ở pH có giá trị hơi khác với giá trị tối ưu của

enzyme, sự thay đổi nhỏ trong điện tích của enzym

và phân tử cơ chất của nó sẽ xảy ra

 Sự thay đổi này trong ion hóa sẽ ảnh hưởng đến các

gắn kết của các chất nền với TTHD

Trang 22

Ảnh hưởng của nhiệt độ

 Q10 (hệ số nhiệt độ) = tốc độ phản ứng gia tăng khi

tăng 10 ° C

 Đối với các phản ứng hóa học Q10 = 2 đến 3? (Tỷ lệ

các phản ứng tăng gấp đôi hoặc gấp ba khi tăng thêm

10 ° C nhiệt độ)

 Phản ứng có sự kiểm soát E tuân theo quy tắc này vì

đó là phản ứng hóa học

 NHƯNG nhiệt độ cao sẽ làm phân hủy protein

 Nhiệt độ tối ưu cho một phản ứng có E sẽ là một sự

cân bằng giữa Q10 và biến tính

Trang 23

Trang 24

 Đối với hầu hết các enzyme, nhiệt độ tối ưu là

khoảng 30 ° C

 Một vài vi khuẩn có enzym có thể chịu được nhiệt

độ rất cao lên đến 100 ° C

 Hầu hết các enzyme hoàn toàn biến tính ở 70 ° C

Trang 25

Chất ức chế

 hóa chất làm giảm tốc độ của các phản ứng có

E

không tiêu diệt enzyme

 Nhiều loại thuốc và chất độc là những chất ức

chế enzyme trong hệ thống thần kinh.

Trang 26

Ảnh hưởng của chất ức chế E

 Chất ức chế không thể hồi phục: Kết hợp với

các nhóm chức năng của các axit amin trong các TTHD, không thể phục hồi.

Ví dụ: khí độc thần kinh và thuốc trừ sâu, có

chứa photpho hữu cơ, kết hợp có dư lượng serine

trong enzyme acetylcholine esterase.

Trang 27

 Chất ức chế hồi phục: có thể được rửa trôi các

dung dịch của enzyme bằng cách lọc.

 Có hai loại.

Trang 28

Reversible reaction

Trang 29

2 Không cạnh tranh: không phải là chịu ảnh

hưởng của nồng độ của cơ chất Nó ức chế bằng cách gắn kết với enzyme nhưng không phải ở vị trí hoạt động.

Ví dụ

Liên hợp Cyanide với sắt trong các enzym

cytochrome oxidase.

Kim loại nặng, Ag, Hg, kết hợp với-SH nhóm.

Có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng một chelating (kìm hãm) như EDTA.

Trang 31

Giải thích sự kiểm soát của các con đường trao đổi bị chất

ức chế bởi sản phẩm cuối cùng dựa trên khái niệm “chất

ức chế không cạnh tranh” (allosteric inhibitor)- tham khảo

Con đường trao đổi chất gồm nhiều phản ứng với

Khi nồng độ sản phẩm giảm, enzyme sẽ trở lại

hình dạng và hoạt động xúc tác như ban đầu.

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	632,81 KB