BÀI GIẢNG: XÚC TÁC SINH HỌC

Enzym là những chất xúc tác sinh học, bản chất là protein, có tính đặc hiệu cao và hiệu ứng xúc tác lớn Chất xúc tác là chất làm tăng cường phản ứng hóa học, nó không bị biến đổi hoặc tiêu hao và không tham gia vào thành phần sản phẩm của phản ứng..

XÚC TÁC SINH HỌC

tiêu hao và không tham gia vào thành

phần sản phẩm của phản ứng

2.1- Năng lượng hoạt hóa

Là năng lượng cần thiết để đưa một phân tử gam cơ chất từ trạng thái không hoạt động đến trạng thái hoạt động.

2.2- Vai trò của enzym

Enzym làm giảm năng lượng hoạt hóa, tăng tốc độ phản ứng giúp phản ứng mau chóng đạt trạng thái cân bằng.

Ví dụ: Sự phân hủy H2O2 H2O + 1/ 2 O2

Nếu không có chất xúc tác : năng lượng hoạt hóa là 18 kcalo / mol.

Nếu có chất bạch kim: cần 11,7 kcalo / mol.

Nếu dùng enzym Catalase của gan: E hoạt hóa chỉ là 2 kcalo / mol.

A+B

∆ G

C+D Thời gian

Có chất xúc tác sinh học Cung cấp nhiệt độ cho ohản ứng Không có chất xúc tác

3.1 Vận tốc ban đầu của phản ứng

Vo (ban đầu) sẽ giảm tới 0 khi đó [P] sẽ ổn định

Muốn xác định Vo ta dùng một lượng lớn [S], khi

đó lượng [P] bị phân hủy theo chiều ngược lại là không đáng kể

→

3.2 Ảnh hưởng của [E]

[P]

E3 E2

E1

-[E1] < [E2] <

[E3]

Thời gian

-[E] tăng thì thời gian đạt cân bằng phản ứng giam

-Vận tốc ban đầu (phần tuyến tính) của mỗi trường hợp (E1, E2,

E3)_ tăng tỷ lệ thuận với [E]

Phần tuyến tính

3.3 Ảnh hưởng của

[S]

V Vmax

P +

E

P , phụ thuộc vào [S-E] vậy phụ thuộc vào

dt dù có tăng [S], lượng

[S-E] không tăng nữa, vận tốc sẽ đạt tối đa.

3.4 Ảnh hưởng của các yếu tố lý học và hoá học đến vận

tốc phản ứng enzym

Đường cong hoạt hóa theo nhiệt độ Đường cong biến thể protein

Nhiệt độ tối ưu: t0 là nhiệt độ mà tại đó hai quá

trình trên (hoạt hóa và biến thể) thăng bằng nhau, phu thuộc: pH, lực ion của môi trường, thời gian phản ứng, cấu trúc enzym (phân tử lượng nhỏ, cấu trúc ổn định bởi S-S, ít nhạy với

t

v i

s i n h

ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ỨC CHẾ I

(INHIBITION)

* I không đặc hiệu : gây biến tính, hủy phân tử E,

không thuận nghịch: ion KL năng, acid, kiềm đđ…

* I đặc hiệu : tác dụng vào những TTHĐ đặc biệt của từng E,

chia ra làm hai loại: cạnh tranh và không cạnh tranh

b)V max khó đạt hơn song không đổi (có thể phục hồi khi tăng [S]).

ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ỨC CHẾ CANH

TRANH ( tiep)

Ứng dụng của cơ chế ức chế cạnh tranh

- Trong chuyển hóa/tế

bào

COOH

l CH2

A CH2 L

OH l

ll

ll COOH + AH 2

Chất Ict: COOH COOH COOH

K m

[S ]

K m

Hiệu ứng ức chế ngược có tầm quan trọng trong việc điều hòa các

quá trình chuyển hóa của tế bào, mô, cơ thể.

[S] V K m < V m

M = K M

DANH PHÁP

Thông thường: pepsin, chymotrypsin, amylase…

Theo cơ chất: maltase, lipase urease, proteinase, AND-ase, ARN-ase…

Theo liên kết bị tấn công: glycosidase, esterase, peptidase…

phản ứng hoặc theo cơ chế phản ứng, thí dụ

Glycogen synthetase còn có thể gọi;

UDP-G-glycogen glucosyltransferase UDP-G-glycogen transglucosylase

• đối với phản ứng thuận nghịch có thể gọi theo

Phân loại enzym

1 Oxydoreductase (Oxy hóa khử)

+ BH2 H (LDH, Gl- DH…)

Phân loại enzym ( tiep)

3 Hydrolase (thủy phân)

A + B → AB (nếu lấy Q từ ATP thì gọi

là synthetase)

3 CẤU TRÚC CỦA ENZYM

ENZYM LÀ PROTEIN

Protein thuần (xúc tác phản ứng thủy phân)

Song phần lớn:

Protein + cộng tố

ApoE ion , chất hữu cơ

(CoE) HoloE = ApoE + CoE

3.1 Apo E:

1 chuỗi polypeptid (td ribonuclease) nhiều chuỗi polypeptid (mỗi chuỗi

là 1 BĐV enzym)

+ Vai trò: đặc hiệu cơ chấ t , do mỗi enzym, ApoE co 1 trung

tâm hoạt động (TTHĐ) phù hợp với cơ chất (S) nhất định.

* Mô hình “ổ khóa-chìa khóa”

S

* Mô hình “cảm ứng”

E

Enzym hoạt động và enzy m không hoạt động

Td phosphorylase (a) và (b)

+TTH Đ: phần của ApoE, của chuỗi polypeptid, là nơi E trực

tiếp gắn với S (tạo phức hợp E – S làm giảm năng lượng hoạt hóa)

Mỗi TTHĐ của E có 1 cấu hình không gian phù hợp với cơ chất nhất định, trong những điều kiện nhất định ( nhiet do , pH, loại

dd đệm…).

3.2 Coenzym (CoE)

- Phân tử hữu cơ, kích thước nhỏ so với ApoE, có 2 loại:

a) Gắn lỏng lẻo với ApoE: NAD + ; PyridoxalP

b) Gắn chặt với ApoE: FAD, FP

Vai trò: trực tiếp thực hiện phản ứng, vận chuyển nhóm hóa học, H + ,

e-…

Chú ý: Một CoE có thể là CoE của nhiều enzym khác nhau

CoE: đặc h i ệu loại phản ứng

Apo - NAD+ Apo - NAD+

Liên quan giữa vitamin và CoE

Vitamin tan trong nước, thường tham gia thành phần của CoE

B6 P P B2 Chú ý:

PyridoxalP NAD+,

NADP+ FAD, FMN

NAD+, FAD…là CoE ở tất cả các tế bào, song PP không phải là vitamin cho tất cả các loài…

Isozym: đồng phân của cùng 1 loại enzym , xúc tác cùng 1 phản ứng , có

thể phân tích bằng điện di:

Td→: Ab synthetase,

-cetoacid

Td: iodoacetat/-SH; HCN/Fe2+; Cu/E oxhk…

* Chất ức chế DLT, bám vào TT DLT, làm tang Km, giam

v m '

−

K1m'

1

v m

Không có chất ức chế

1

[ S ]

* Chất hoạt hoá: làm tang hoạt tính E

chất hoạt hoá DLT…

* 5 GIỚI THIỆU MỘT SỐ ENZYM

NAD+

P 2 ’ l

P - Ribose - Adenin l

NMN P Ribose

-CONH 2 N

H H

H H

O

N H

2

N N

C O N H

+ 2 H

CO NH

N N NICOTINAMI

D

+ AH + H

H O – P

- O H

N

+ O

DH

A

H

H O –

P -

OH 2 C

ll N

A D

+

N A D +

NADH,H+

O

NADH,H+ chuyển 2H tới chuỗi hô hấp tế bào

NADPH,H+ chuyển 2H cho quá trình tổng hợp các

Flavin Adenin Dinucleotid

FAD P – Ribose –

Adenin l FM

N

P – Ribitol – Isoaloxazin RIBOFLAVIN (B2)

ISOAL OXAZI N

H 3 C H 3 C

l

RIBITO L

H 3 C

R l

H 3 C N

O

DH

A H 2 A

H

FADH Fu

m ara t

* Acid Lipoic (6,8 dithio-octanoic acid)

Cyt oxidase (cyt a3):

Chuyển 2e tới oxy thở vào

2cyt a3Fe2+ ½ O22cyt a3Fe3+ O

OXIDASE: chuyển 2H, 2e tới oxy thở vào :

- cyt oxydase của CHHTB

- D aa oxydase

D.Aa

FAD

acid α cetonic + NH 3

FADH 2

CATALASE, PEROXIDASE:

* CHUYỂN NHÓM AMIN: Aminotransferase

coenz là pyridoxal-P(B6), xt pứ chuyển nhóm amin

R 1 - CH – COOH +

l

NH 2

l N H

G l u t a

mat-Pyruvat Transaminase (A L T )

AA2

P - OH 2 C OH

P - OH 2 C OH

C H

3

C H

3

* PHOSPHOTRANSFERASE (GỐC P)

- Kinase : chuyển P từ 1 chất hữu cơ P

- Phosphorylase: chuyển P vô cơ

5.3 HYDROLASE (xt thuỷ phân)

Td: amylase, maltase, lactase,…

* PEPTIDASE: cắt liên kết peptid

Aminopeptidase carboxypeptidase

H 2 N - aa 1 - aa 2 - aa 3 - aa 4 ……….…… aa n COOH

Pepsin Trypsin Chymotrypsin

- Isom

erase :

- Race

mase :

-Epimer ase:

PG A

L Ala UD

P – Gl u

PDA ( P.triose isomerase)

D Ala (Ala racemase) UDP - Gal

5.6 LIGASE

- Glu + NH 3 gln +H 2 O (synthetase)

- Pyruvat + CO 2 OAA (pyr.carboxylase)

- Aminoacyl-ARNt synthetase (aaARNt)

* Acyl CoA synthetase, Citrat synthase cần COENZYM A (CoA-SH)

* TẠO DẠNG HOẠT HOÁ ACID BÉO:

* VẬN CHUYỂN NHÓM ACYL VÀ ACETYL : pứ trung tâm,

qtrọng trong c/hoá các chất, thoái hoá và tổng hợp acid

béo.

Krebs

(1) Phức hợp Pyruvat

DH (2) Citrat synthase

(2)

CO-COOH

H2 COOH

C-l

HO - C – COOH

l

H2 COOH

I.

ĐẶC ĐIỂM VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA HORMON

1.

T/tin học giữa các tb t/hiện:

Mạng lưới thong tin giữa các te bao thuc hiện nhờ:

*do ~ tb nội tiết tổng hợp với lượng nhỏ máu tb đích 

k’thích, điều hoá ~ hđ s/lý, s/hoá đặc hiệu (đáp ứng s/lý)

*tb nội tiết : - có thể nằm rải rác (H tiêu hoá, thần kinh,

+ duy trì sự hằng định nội môi, giúp cơ thể đ/chỉnh ~t/trạng stress + k/thích/ức chế sự sx và giải phóng 1 số hormone khác…

*Mô đích TB đích THỂ NHẬN đặc hiệu (receptor) ở màng tb

hay trong bào tương/nhân tb ĐÁP ỨNG SINH LÝ.

*H tác dụng với n/độ rất thấp (µ,picomol/L), đa số có đời sống

ngắn (phút), t/gian tác dụng có thể nhanh (vài sec, adrenalin)-

chậm sau vài giờ, ngày (h.giap, s/dục), 1 số H peptid có dạng tiền thân không h/động (td proInsulin)

3 Phân loại Hormon

- H amin: dx của aa Tyrosin

- H peptid-protein

- H lipoid: Steroid, eicosanoid ( dx AB 20C ), dx Vit D3

+ H tan trong nước: H peptid và catecholamine

+ H tan/lipid: H giáp trạng và H lipoid

3.3 Theo quan hệ giữa các TNT

T K T Ư

RH, RF: Releasing hormon, H-yếu tố giải

phóng SH: Stimulating H., tropin, tropicH., kích tố

(+) kích thích; (-) ức chế ngược

QUAN HỆ CHẶT CHẼ GIỮA CÁC TNT - GIỮA

HỆ TKTƯ VỚI CÁC TNT  SỰ SX H LUÔN ĐƯỢC TỰ ĐIỀU HOÀ

3.4 Theo cơ chế tác d ụ ng

* H gắn với THỂ NHẬN TRÊN MÀNG TB (H peptid,

2 - AMPv (qua hệ thống adenyl cyclase) hoạt hoá

/lý.

* H gắn với THỂ NHẬN NỘI BÀO : H steroid vào bào

tương gắn R phức hợp H-R (chất thong tin thứ 2

nhân te bao Hoat HOÁ - ỨC CHẾ CÁC GEN

Tuong ỨNG

Prot ein (Enz )

→ Đáp

ứng

(+)

AC (-)

P r o t e i n

K i n a s e ( h o

a t đ o n g )

↓

Adenyl cyclase

ATP AMPc

-bao

Glycogen (n Glucose) Glycogensynthetase (-)

Proteinkinase -¼Proteinkinase Glycogen (n+1) G

!) !”) Glycogensynthetase (+)

Phosphorylasekinase Phosphorylasekinase-@

ATP ADP Phosphorylase b (-) Phosphorylase a (+)

ATP ADP Glucose Glucose 6P Glucose 1P Glycogen

HzO HtPO4

A Mechanism of action of lipophilic hormDnes

Hormone Target cell

•T» T»

Calci

Ho rmone response element(HR£)

Cell response

II GIỚI THIỆU MỘT SỐ HORMON

Theo bản chất hh: H.amin, steroid và peptid-prot

Tủy Thượng thận

Catecholamin (Adrenalin, Nor-Adrenalin)

* H Giáp : có tac dung tăng trưởng và phat triển cơ thể, t/d đ/với

q/trình oxhk, ↑ ch/hoá cơ bản, ↑ ĐH, ↑tổng hợp protein Với

lượng cao là chất phá ghép Rối loạn: Goitre đơn thuần, cường giáp- Basedow, thiểu năng giáp…

* H.tuỷ th/thận : Adrenalin: emergency H-đáp ứng stress: ↑ HA, nhịp tim,

↑ huy động AB, ↑ĐH (u tuỷ t/t: pheochromocytome: ↑HA,

↑VMA/NT)

2 HORMON STREOID : tong hợp từ cholesterol:

CORTICOID (H vỏ thượng thận):

-glucocorticoid: tac dung đoi với ch/hoá G: ↑ ĐH; kháng

viêm, kháng dị ứng…(cortisol, corticosteron)

- Mineralocorticoid: aldosteron, ch/hoá muối-nước, ↑ tái hấp

thu Na+, giữ nước…

(cường năng: HC Conn, suy Vtt: b Addison)

H.SINH DỤC (do Tuyen sinh dục, 1 phần do vỏ thuong than )

-Nam : do tinh hoàn: Androgen (Testosteron): t/d trên cqsd nam, đ/v sự phat triển giới tính, s/dục, ↑ q/trình đ/hoá.

- N ữ : do nang trứng, thể vàng, nhau thai: Estrogen, Progesteron: t/d trên sự phat triển giới tính-cqsd nữ, niêm mạc tử cung….

3 HORMON PRPTID, PROTEIN

* TUYẾN TỤY : - tb β : Insulin (51aa): ha ĐH

* TUYẾN GIÁP : Calcitonin ( 32aa ): ha Ca++ máu

Cận giáp: PTH, h.phó giáp ( 84aa ): tang Ca-M (tang sự tiêu xương, tang tái hấp thụ Ca/ống thận)

* YÊN TRƯỚC : các kích tố (SH)

- STH (Somatotropic H.), GH(growth H., H.tăng trưởng): cần thiết cho sự tang trưởng, kich thich su tong hợp….

Prot.(rối loạn: thiếu:chậm lớn, ↑tiết: gigantisme (tuổi nhỏ),

- LH (Luteinizing H): chín nang trứng, tạo hoàng thể…

- TSH (ThyroidStimulatingH.): kích giáp (các glycoprotein)

- Prolactin : kich thích tiết sữa (PTL 23 000)

- MSH (MelanoStimulatingH.): kich thich hắc tố bào tiết Melanin

nhạt, Diabète insipide)

- Ocytocin: co cơ tử cung, giúp đẻ nhanh

PIF)