Bài giảng Hóa sinh - Chương 1: Enzym và xúc tác sinh học

Chương 1 Enzym và xúc tác sinh học 1 Nội dung Đại cương về enzym Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ của enzym Động học và sự ức chế enzym Kiểm soát hoạt động của enzym 2 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYME 3 Khái niệm Là chất xúc tác làm gia tăng vận tốc phản ứng hóa học mà không thay đổi tiến trình phản ứng 4  Protein  RNA Khái niệm 5 Năng lượng tự do hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp 6 Năng lượng tự do hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp E + S ↔ ES → E + P 7 Cân bằng hóa học Xét phản ứng: A ↔ B  Vận tốc PƯ đầu kf=10 -4/giây  Vận tốc PƯ đảo kb=10 -6/giây 𝐾= [𝑆ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚]𝑐𝑏 [𝑇ℎ𝑢ố𝑐 𝑡ℎử]𝑐𝑏 = [𝐵]𝑐𝑏 [𝐴]𝑐𝑏 𝐾= 𝑘𝑓 𝑘𝑏 = 10−4 10−6 =100 8 Trung tâm hoạt động Là vùng enzyme kết hợp với cơ chất và chuyển nó thành sản phẩm của phản ứng Serin, Histidin, Tryptophan, Cystein, Lysin, Arginin, Glutamat 9 Trung tâm hoạt động 10 Trung tâm hoạt động Cấu trúc Chymotrypsin 11 Trung tâm hoạt động Mô hình chìa khóa/ ổ khóa (Fischer) 12 Trung tâm hoạt động MH tiếp xúc – cảm ứng (Koshland) 13 Tính đặc hiệu Tính đặc hiệu phản ứng  Enzyme chỉ xúc tác một trong vô số những chuyển hóa có thể có được đối với một cơ chất  VD: • R-CH(NH2)-COOH R-CO-COOH RNH2 R1-CO-COOH oxydase decarboxylase transaminase 14 Tính đặc hiệu Tính đặc hiệu cơ chất  ĐH tuyệt đối: urease chỉ xt thủy phân ure  ĐH tương đối: lactat dehydrogenase tác dụng vào nhiều chất có nhóm –CHOH như lactat  ĐH kép: aminoacyl- synthetase tác dụng vào 2 cơ chất có cấu trúc khác nhau là aa và tARN 15 Tính đặc hiệu 16 Danh pháp Tên gọi  Cơ chất + ase (Urease; fructose 1,6- diphosphatase)  Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin (thủy phân liên kết peptid) Danh pháp quốc tế [Mã số (4 số)]  Số thứ nhất  loại enzyme  Số thứ hai  nhóm  Số thứ ba  phân nhóm  Số thứ tư  số thứ tự trong phân nhóm Trypsin có mã số EC 3.4.21.4 17 Phân loại Loại Enzyme Kiểu phản ứng xúc tác Ví dụ 1 Oxydoreductase Chuyển vận điện tử (A- + B  A + B-) Alcol dehydrogenase 2 Transferase Chuyển vận các nhóm chức (A-B + C  A + B-C) Hexokinase 3 Hydrolase Phản ứng thủy phân A-B + H2O  A-H + B-OH Trypsin 4 Lyase Phân cắt liên kết C-C, C-O, C-N và các liên kết khác để thành lập thường là một liên kết đôi Pyruvate decarboxylase 5 Isomerase Chuyển đổi các nhóm chức nội phân tử (chuyển đồng phân) Malate isomerase 6 Ligase (synthase) Xúc tác các phản ứng tổng hợp có kết hợp với sự thủy giải của ATP A + B  A - B Pyruvate carboxylase 18 Phân loại 19 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘ CỦA ENZYME 20 Kỹ thuật định lượng enzym Đo tốc độ xuất hiện của sản phẩm hoặc tốc độ biến mất của cơ chất Khảo sát sự biến thiên của độ hấp thụ Tốc độ biến thiên của độ hấp thụ tỷ lệ với tốc độ PƯ enzym VD: lactat dehydrogenase ở 340 nm  CH3CH(OH)COO - + NAD+ ⇌ CH3COCOO - + NADH + H+ NADH: nicotinamid adenin dinucleotid NADPH: nicotinamid adenin dinucleotid phosphat 21 22 Vận tốc phản ứng Vt của PƯ được xt bởi enzym Liên quan đến vt khởi đầu Đơn vị hoạt độ enzym  Vo  SI: U, katal  1 đơn vị hoạt độ của enzym là lượng enzym cần thiết để xúc tác việc chuyển 1 µmol cơ chất trong 1 phút ở 25 oC trong những điều kiện của enzyme này 23 Vận tốc phản ứng 24 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất lên hoạt động của enzyme Ảnh hưởng của nồng độ enzyme lên hoạt động của enzyme Các yếu tố ảnh hưởng 25 Các yếu tố ảnh hưởng 26 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt động của enzyme Ảnh hưởng của pH lên hoạt động của enzyme Coenzym và các nhóm ngoại ENZYME Enzyme đơn giản (sample enzyme) Holo enzyme 27 Coenzym và các nhóm ngoại Holo Enzyme Apoenzyme Cofactor Coenzyme (Hợp chất hữu cơ) NAD, FAD, Coenzyme A Activator (Hợp chất vô cơ Fe2+, Mn2+, or Zn 2+ 28 Coenzym và các nhóm ngoại Apoenzyme - Phần protein của enzyme Cofactor - Phần không phải protein Holoenzyme - Dạng có hoạt tính xúc tác hoàn chỉnh 29 30 Coenzym và các nhóm ngoại 31 Coenzym và các nhóm ngoại 32 Coenzym và các nhóm ngoại 33 Coenzym và các nhóm ngoại 34 Isoenzyme Là những dạng khác nhau của một enzyme xúc tác cùng một phản ứng Có tính chất động học và vật lý khác nhau (điểm đẳng điện, pH tối ưu, ái lực đối với cơ chất) Được tổng hợp do những gen khác nhau và thường tác động trong những mô khác nhau của cơ thể 35 Isoenzyme Lactat dehydrogenase (LDH) cấu tạo bởi 4 bán đơn vị xuất phát từ 2 loại bán đơn vị H và M  H4  H3M  H2M2  HM3  M4 Tim, hồng cầu Não , thận Gan, cơ xương 36 37 3. ĐỘNG HỌC VÀ SỰ ỨC CHẾ ENZYM 38 Mô hình Michaelis - Menten 𝐕𝟎 = 𝐕𝐦𝐚𝐱[𝐒] 𝐊𝐦 + [𝐒] 𝐊𝐦 = 𝐊𝟐 + 𝑲𝟑 𝐊𝟏 Phương trình Michaelis - Menten Hằng số Michaelis E + S ↔ ES→ E P+ k2 k1 k3 Liên quan giữa nồng độ cơ chất [S] và vận tốc ban đầu [V0] của phản ứng 39 Đồ thị Lineweaver-Burk Đồ thị nghịch đảo (hay đồ thị Lineweaver-Burk) 40 Ức chế enzyme Ức chế enzym Không thuận nghịch Thuận nghịch Cạnh tranh Không cạnh tranh 41 Ức chế enzyme Ức chế không thuận nghịch  Chất ức chế lk không thuận nghịch với enzym  Lk cộng hóa trị với gốc aa thường là serin và cystein  VD: • Diisopropylphosphofluoridat với acteylcholinesterase • KS penicillin với glycopeptid transpeptidase 42 Ức chế cạnh tranh VD: ư/c succinat dehydrogenase bởi malonat Km tăng Vmax không thay đổi Tăng độ dốc 43 Ức chế không cạnh tranh Vmax giảm Km không thay đổi Tăng độ dốc 44 4. KIỂM SOÁT HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME 45 Điều hòa bởi cơ chế feed-back 46 Tác động phân giải protein Enzyme được tổng hợp ở dạng tiền chất không hoạt động (zymogene) Sự hoạt hóa zymogene gồm một sự thủy giải không thuận nghịch một hay nhiều liên kết peptid 47 48 Tác động phân giải protein 49 50 THANK YOU! L.O.G.O 51