Báo cáo sinh hóa Enzyme ppt

SƠ LƯỢC VỀ ENZYME- Enzimechất xúc tác sinh học-biocatalisateur có thành phần cơ bản là protein - Enzim có trong mọi tế bào,làm nhiệm vụ xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng sinh hóa nhất đị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÔN SINH HÓA ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn:Trần Thị Lệ Minh

Tiết: 7,8,9 thứ ba

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA CHĂN NUÔI THÚ Y

MÔN: SINH HÓA ĐẠI CƯƠNG

CHỦ ĐỀ: ENZYME

DANH SÁCH NHÓM

1 NGUYỄN THỊ ÁI LINH 17112289 NHÓM TRƯỞNG

2 NGUYỄN THẢO MINH HIẾU 17112063

3 NGUYỄN THỊ MỸ TIÊN 17112218

4 NGUYỄN THỊ THỦY TIÊN 17112219

5 PHAN ĐẶNG CẨM TIÊN 17112220

6 TRẦN THỊ BÍCH TUYỀN 17112246

7 TRƯƠNG VĂN VIỆT 17112253

8 THẠCH KIM THỊ VÂN ANH 17112393

9 ĐINH THÁI THÙY TRANG 17112404

I SƠ LƯỢC VỀ ENZYME

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

III.DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

VI ỨNG DỤNG CỦA ENZYME

VII MỘT SỐ COENZYME THƯỜNG GẶP

V YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

I SƠ LƯỢC VỀ ENZYME

1 NGUỒN GỐC

-Trước thế kỉ XVII con người đã biết cách lên

men rượu, muối dưa, làm tương, quá trình này

chứng tỏ có sự hiện diện của enzyme

-Năm 1833, Nhà hóa học Pháp Anselme Payen đã

phát hiện ra enzym đầu tiên diastase-amylase

-Năm 1897, Eduard Buchner phát hiện ra sự lên

men không có tế bào mà nhờ một chất khác,

enzym lên men sucrose "zymase"

- Từ đó đến nay các nhà khoa học đã tìm ra

khoảng 2000 enzim,trong đó hơn 200 enzim

thu nhận ở dạng tinh thể

I SƠ LƯỢC VỀ ENZYME

- Enzime(chất xúc tác sinh học-biocatalisateur)

có thành phần cơ bản là protein

- Enzim có trong mọi tế bào,làm nhiệm vụ xúc

tác đặc hiệu cho các phản ứng sinh hóa nhất

định trong cơ thể

- Nhờ enzim mà 1 số phản ứng xảy ra rất khó

khăn khi ở điều kiện bên ngoài cơ thể lại có thể

phản ứng rất nhanh chóng,liên tục,nhịp

nhàng,với nhiều phản ứng liên hợp trong điều

kiện bình thường của cơ thể sinh vật

2 KHÁI NIỆM

I SƠ LƯỢC VỀ ENZYME

3 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU ENZYME

- Tách và tinh chế enzyme để có các chế phẩm enzyme có độ tinh khiết cao dùng cho việc nghiên cứu và sử dụng trong y học

I SƠ LƯỢC VỀ ENZYME

3 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU ENZYME

- Làm sáng tỏ bản chất của quá trình xúc tác của

enzyme và cơ chế tác dụng của nó

- Nghiên cứu sinh học enzyme

- Nghiên cứu tính đặc hiệu của các enzyme

- Nghiên cứu cải tiến phương pháp và kỹ thuật thực nghiệm mới của hóa lý, sinh học vào nghiên cứu enzyme

- Nghiên cứu enzyme ứng dụng trong thực tế

+ cải tạo nguồn nguyên liệu vi sinh vật+ Chọn phương pháp tách

+ dùng lặp lại ( enzyme không tan )

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

1 BẢN CHẤT HÓA HỌC

-Có tất cả các thuộc tính của protein

-Có khối lượng lớn thay đổi rộng từ 12000 Dalton

đến 1000000 Dalton hoặc lớn hơn

-Enzyme tan trong nước tạo thành dung dịch keo

+Tan trong muối loãng, glycerin và dung môi hữu cơ có cực

-Enzyme không bền, dễ biến tính dưới tác dụng của

nhiệt độ cao

+Enzyme bị biến tính sẽ mất khả năng xúc tác Cấu trúc protein của

enzym TIM.

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

2 THÀNH PHẦN CẤU TẠO

-Enzyme 1 thành phần( 1 cấu tử): là 1 protein đơn

giản

-Enzyme 2 thành phần(2 cấu tử): là 1 protein phức

tạp nghĩa là 1 protein đơn giản với 1 nhóm ngoại

nào đó không phải protein

+Phần protein gọi là apoprotein hay opoenzyme

+Phần không phải protein gọi là nhóm ngoại hoặc coenzyme( thường là những chất hữu cơ đặc

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

3 CẤU TRÚC BẬC 4 CỦA ENZYME

-Phần lớn các enzyme trong tế bào đều có cấu trúc bậc 4

-Các enzyme có cấu trúc bậc 4 là enzyme oligomer và polymer do nhiều đơn

vị nhỏ cấu tạo nên

-Mỗi đơn vị nhỏ là 1 chuỗi polypeptide, có thể giống hoặc khác nhau về cấu tạo và chức năng => Các đơn vị nhỏ được gọi là promoter

-Các enzyme có cấu trúc bậc 4 chứa 2-4 promoter or 4-6 promoter

-Sự sắp xếp các mảnh dưới đơn vị trong phân tử có tính đối xứng cao

Mô hình fisher(a) và mô

hình koshland(b)

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

4 TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG

-Trong quá trình xúc tác của enzym vùng cấu trúc

không gian đặc biệt tham gia trực tiếp vào phản

ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt

động".-Là phần của phân tử enzyme trực tiếp kết

hợp với cơ chất

-Tham gia trực tiếp trong việc tạo thành và chuyển

hóa phức chất trung gian giữa enzyme và cơ chất

để tạo thành sản phẩm phản ứng

-Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết

định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

4 TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG

- Trong "enzym hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết hợp

để tạo trung tâm hoạt động, còn có các nhóm chức coenzym và các nhóm

ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm hoạt động

- Ở enzym chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động

-Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai

nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzym)

và "nền tiếp xúc" (giúp enzym kết hợp đặc hiệu với cơ chất)

- Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các

trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau

II CẤU TẠO CỦA ENZYME

5 MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME

-Theo mô hình ổ khóa, chìa khóa

-Mỗi ổ khóa có một chìa khóa Do

đó mỗi enzyme chỉ có một xúc tác

cho một loại cơ chất nhất định

III DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

-Có nhiều cách gọi tên enzyme, cách gọi

thông dụng cổ điển như các tên pepsin,

trypsin, chimotrypsin…

-Ngoài ra, người ta thường gọi tên enzyme

bằng cách lấy tên cơ chất đặc hiệu của

enzyme cộng thêm đuôi từ “ase”

Ví dụ: +Urease là enzyme tác dụng vào ure

+Proteinase là enzyme tác dụng vào protein

+Lipase là enzyme tác dụng vào lipid

1 DANH PHÁP

2 PHÂN LOẠI ENZYME THEO PHẢN ỨNG

Enzym

e

Oxydoreduct ase

Transferase Hydrolase

Liase Isomerase Ligase

III DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

2 PHÂN LOẠI ENZYME THEO PHẢN ỨNG

on, gắn oxy vào cơ chất

Phân thanh các phân lớp theo chức năng nhường hydro, electronLớp lớn nhất

-Dehydrogenase: xúc tác phản ứng tách H trực tiếp

từ cơ chất và chuyển đến NAD+,NADP+, FMN, FAD.-Catalase: cho phép phân hủy các perodyde tạo

thành O để oxi hóa các cơ chất

-Peroxydase: xúc tác oxi hóa cơ chất phụ thuộc vào peroxide

2 PHÂN LOẠI ENZYME THEO PHẢN ỨNG

tác phản ứng chuyển

vị các nhóm

và các gốc

hóa học khác nhau

Phân thành các phân lớp theo nhóm được vận chuyển

Vận chuyển nhóm (CH3, NH2,

….)

Dựa vào nhóm chuyển vị khác nhau

mà enzyme có tên gọi khác nhau như: -Phosphotransferase: xúc tác chuyển vị gốc phosphat

ATP+D-hexose phosphate

→ADP+D-hexose-6 Aminotransferase: xúc tác phản ứng chuyển amine giữa các acid amine và cetoacid.

Vd:R₁-CH.NH₂-COOH + R₂-CO-COOH→

R₁-CO-COOH+ R₂-CH.NH₂-COOH -Methyltransferase: xúc tác chuyển

giao methyl từ SAM thanh chất nền của chúng.

III DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

2 PHÂN LOẠI ENZYME THEO PHẢN ỨNG

Xúc tác cho phản ứng thủy phân

- Esterase: các enzyme xúc tác thủy phân các liên kết ester.Nhóm này gồm carboxyesterase, lipase,

phosphoesterase

- Glucosidase xúc tác phản ứng thủy phân các liên kết glycosidic Enzyme điển hình là amylase, maltase,

cellulase và cellobiase

- Peptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide trong protein và peptide Lớp enzyme này chia thành 2 nhóm:

endopeptidase và exopeptidase

- Amidase: xúc tác quá trinh thủy phân amid Các enzyme quan trọng là urease, asparagnase, glutaminase và arginase

Phân thanh các phân lớp theo kiểu liên kết hóa học được phân giải hay tạo thành.

+C-C-liase gồm Decarboxylase xúc tác phản ứng tác carboxyl ra khỏi cơ chất và Aldehyde-liase xúc tác phản ứng tác aldehyde khỏi cơ chất

+C-O-liase: xúc tác phản ứng kết hợp hoặc khử nước của các hợp chất hữu cơ.

Vd HOOC-CHOH CH₂-COOH

↔ HOOC-CH=CH-COOH +C-N-liase xúc tác phản ứng kết hợp hoặc khử NH₃

III DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

Vận chuyển các nguyên

tử hay nhôm nguyên tử trong nội bộ một phân tử

Lớp nhỏ nhất

isomerase xúc tác quá trình đồng phân hóa của 3-

phosphoglycerinic aldehyde

và phosphodihydroxy aceton+Ngoài ra còn có các

racemase xúc tác phản ứng đồng hóa huyền hóa nhóm

OH hay H tạo đồng phân D,L

2 PHÂN LOẠI ENZYME THEO PHẢN ỨNG

III DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

Hình thành nên các liên kết nhờ tiêu tốn năng lượng

-Các enzyme đại diện cho nhóm này:

+Aminoacyl-t-RAN synthetase:hình thành liên kết C-O trong phản ứng hoạt hóa aminoacid tổng hợp protein

+Glutamine synthenase: hình thanh liên kết C-N trong tổng hợp glutamine

+Ligase amino acid: hình thanh liên kết C-N trong tổng hợp

protein+Acetyl CoA carboxylase: hình thanh liên kết C-C trong tổng hợp acid béo

III DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

cal/mol

- Enzim chỉ tác dụng lên một số cơ chất và một số kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử

1 TÍNH ĐẶC HIỆU

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

được chuyển hóa thành nhiều dạng

khác nhau, mỗi phản ứng được xúc

tác bởi các enzim khác nhau

CH COOH R

NH2

H2O

FMN (FAD) (FADHFMNH22)amino acid

C COOH O

R' COOH O

1 TÍNH ĐẶC HIỆU

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

1.2 Đặc hiệu cơ chất

- Enzim chỉ xúc tác một kiểu

phản ứng dựa trên một kiểu hóa

học tạo nên cơ chất

- Tính đặc hiệu này liên kết với

nguồn gốc hóa học và sự sắp xếp

không gian của các amino acid

tạo nên tâm hoạt động

1.3 Đặc hiệu liên kết

-Enzim có khả năng tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc bản chất hóa học của các cấu

tử tham gia tạo thành liên kết đó

-VD:Enzim lipase xúc tác thủy phân các nối ester của lipid, còn

aminopeptidase xúc tác thủy phân nối peptide trong polypeptide và protein

1 TÍNH ĐẶC HIỆU

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

1.4 Đặc hiệu nhóm

-Enzim có khả năng tác dụng lên

một kiểu liên kết nhất định khi

một trong hai cấu tử tham gia tạo

thành liên kết này có cấu tạo nhất

định

-VD:Enzim carboxypeptidase xúc

tác thủy phân các nối peptide

trong phân tử protein và nối

peptide này phải nằm kề nhóm

cacboxy tự do

1.5 Đặc hiệu tuyệt đối

-Enzim chỉ tác dụng tên một cơ chất nhất định và hầu như không

có tác dụng với chất nào khác

VD:Enzim urease hầu như chỉ có tác động với ure, thủy phân nó thành khí carbonic và ammoniac

H2N-CO-NH2 + H2O

CO2 + 2NH3

1 TÍNH ĐẶC HIỆU

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

1.6 Đặc hiệu lập thể

-Có nhiều loại enzim có khả năng phân biệt

được hai loại đồng phân quang học ( dạng L

và D) Như trường hợp một L-amino acid

oxydase

-Chỉ nhận biết L-amino acid và cũng tương

tự như vậy để chuyển hóa một D-amino acid

thì cần phải có D- amino acid oxydase

-VD:Enzim fumarase cho phép gắn một phân

tử nước trên liên kết đôi của fumaricc acid

( đồng phân trans), nhưng không thực hiện

với maleic acid ( đồng phân cis)

C

COOH

C H

CH2COOH

Fumaric acid (trans) L - malic acid

C

C

H COOH

COOH

H

H2O fumarase

Maleic acid (cis)

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

*HOẠT ĐỘ CỦA ENZIM

-Người ta không định lượng enzim một cách trực tiếp mà

thường xác định gián tiếp thông qua xác định độ hoạt động

của enzim ( hoạt độ của enzim).

-Một số phương pháp xác định hoạt độ của enzim: 3 nhóm

+Đo lượng cơ chất bị mất đi hay lượng sản phẩm được tạo

thành trong một thời gian nhất định ứng với một nồng độ

enzim nhất định.

+Đo thời gian cần thiết để thu được một lượng biến thiên

nhất định của cơ chất hay sản phẩm ứng với một nồng độ

enzim nhất định.

+Chọn nồng độ enzim như thế nào để trong một thời gian

nhất định thu được sự biến thiên nhất định về cơ chất hay

sản phẩm.

-Đơn vị hoạt độ của enzim:

+Đơn vị enzim quốc tế (UI) là lượng enzim có khả năng xúc tác làm chuyển hóa được một

micromole cơ chất sau một phút ở điều kiện tiêu chuẩn

1 UI = 1 mol cơ chất/giây +Katal (kat) là lượng enzim có khả năng xúc tác làm chuyển hóa được

1 mol cơ chất sau 1 giây ở điều kiện tiêu chuẩn.

1 Kat = 1 mol cơ chất/ giây

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

2.HOẠT HÓA ENZYME

2.1 Chất hoạt hóa Enzyme

-Trong hoạt động xúc tác, có

những chất tác động làm tăng hoạt

độ của enzyme, gọi là chất hoạt

hóa

-Các chất hoạt hóa enzyme như

coenzyme, NAD, NADP,

vitamin C; một số cation kim loại

(K+, Ca2+, Mg2+, ); anion

halogen (Cl-, Br-, )

2.2Cơ chế hoạt hóa

- Trong cơ thể enzyme được sản sinh ở các cơ quan hay các tuyến Những enzyme này ban đầu

thường ở dạng chưa hoạt động gọi

là chuẩn enzyme (proferenzyme) muốn hoạt động enzyme phải nhờ chất hoạt hóa

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

2.HOẠT HÓA ENZYME

2.3 Kiểu hoạt hóa

-Các cation kim loại hóa trị 2 tham gia vào cấu tạo trung tâm hoạt động để

vận chuyển điện tử hoặc làm cầu nối để gắn cơ chất vào enzyme

-Cắt một đoạn enzyme tạo trung tâm hoạt động của enzyme

HCl

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

- VD:

Enzyme-SH + ICH2-COOH

Enzyme-S-COOH + HI Enzyme-SH + Cl-Hg-C6H4

Enzyme-S-Hg-C6H4-COOH + HCl

3.1 Ức chế thuận nghịch

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

3 KÌM HÃM ENZYME

-Ức chế cạnh tranh

+Ức chế cạnh tranh xảy ra khi

enzyme thiếu tính đặc hiệu tuyệt

đối

+Cơ chất (S) với chất ức chế (I) có

cấu tạo giống nhau → Enzyme có

thể LK với cơ chất hoặc với chất ức

→Cấu trúc enzyme bị biến đổi → Enzyme không có khả năng xúc tác

- Sự ức chế không cạnh tranh phụ thuộc vào nồng độ cơ chất và ái lực enzyme

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

3 KÌM HÃM ENZYME

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

IV TÍNH CHẤT CỦA ENZYME

-Chỉ cần lượng nhỏ enzyme

có thể xúc tác rất nhiều

chất nền

-Enzyme tác dụng nhanh Chúng có thể chuyển đổi cơ chất trong 1 đơn vị thời gian

4 CÁC TÍNH CHẤT KHÁC

V YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

1 ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ ENZYME VÀ CƠ CHẤT

2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ

3 ẢNH HƯỞNG CỦA PH

4 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT CẢM ỨNG

Trong tất cả các phản ứng Enzyem khi các điều kiện khác không đổi thì tốc phản ứng chỉ phụ thuộc vào nồng độ Enzyem [E] và cơ chất [S]

1.1 Ảnh hưởng của nồng độ Enzyem

-Trong điều kiện nồng độ cơ chất [S] cố định

(đầy đủ cơ chất) thì V=k[E]

1 ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ ENZYME VÀ CƠ CHẤT

V YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

1.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

-[E]càng caovận tốc phản ứng E càng lớn

-Vận tốc E cực đại khi toàn bộ E liên kết với

cơ chất [ES]=[E]

V YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ

-Nhiệt độ là yếu tố quan trọng và ảnh hưởng lớn đến hoạt động xúc tác của E (E bản chất là protein nên không bền với nhiệt)

-Khi nhiệt độ tăng 10o tốc độ phản ứng tăng 1,42 lần Khi tăng

nhiệt độ thì tốc độ phản ứng tăng nhanh, nhưng đến một mức độ nào

đó sẽ làm tốc độ phản ứng giảm do sự biến tính của E

V YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

3 ẢNH HƯỞNG CỦA PH

-E rất nhạy với pH của môi trường pH có tác

dụng rất quan trọng đối với tốc độ phản ứng của E

-Mỗi E điều có trị số pH thích hợp cho sự hoạt

động của nó và tại đó tốc độ phản ứng xảy ra

nhanh nhất, ngoài trị số pH đó tốc độ phản ứng E

giảm dần

V YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ENZYME

VI ỨNG DỤNG CỦA ENZYME

- Phân tích xác định nồng độ cơ chất như glucose, cholesterol… với sự

hỗ trợ của enzym

- Xác định hoạt tính xúc tác của enzym trong mẫu sinh vật

- Xác định nồng độ cơ chất với sự hổ trợ của thuốc thử enzym đánh

và mỹ phẩm…

VI ỨNG DỤNG CỦA ENZYME

1 TRONG Y DƯỢC

-Enzym là một công cụ để chế biến các phế liệu

của công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho

người và vật nuôi Đặc diệt được dùng trong một

số ngành công nghiệp thực phẩm:

- Sản xuất rượu vang

- Sản xuất nước quả và nước uống không có rượu

- Sản xuất các mặt hàng từ quả: quả cô đặc, mứt

- Sản xuất nước giải khát

- Sản xuất cà phê…

-Có thể sử dụng các loại chế phẩm enzym

khác nhau để chuyển hóa các phế liệu, đặc

biệt là các phế liệu nông nghiệp cải tạo đất

phục vụ nông nghiệp

- Ở Nhật Bản hàng năm đã sản xuất hàng

vạn tấn chế phẩm cellulase các loại để dùng

trong nông nghiệp Ở nước ta việc dùng

enzym vi sinh vật góp phần trong sản xuất

phân hữu cơ đang được khai thác để thay

thế cho phân hóa học

VI ỨNG DỤNG CỦA ENZYME

3 TRONG CÔNG NGHIỆP