Bài giảng Nguyên lý hoá sinh: Bài 4 - PGS.TS. Bùi Văn Lệ

Bài giảng Nguyên lý hoá sinh: Bài 4 cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Giới thiệu về enzyme; Cơ chế hoạt động của enzyme; Động học enzyme; Các ví dụ về các phản ứng enzyme; Các enzyme điều hòa. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nguyên lý hoá sinh: Bài 4 - PGS.TS. Bùi Văn Lệ David L. Nelson and Michael M. Cox LEHNINGERPRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Sixth Edition BÀI.4 ENZYME © 2016 PGS.TS. BÙI VĂN LỆ6.1 Giới thiệu về enzymeCuộc sống phụ thuộc vào các chất xúc tác mạnh và đặc hiệu là enzyme. Hầu hết mỗi phản ứng sinh hóa đều được xúc tác bởi enzyme.Với trường hợp ngoại lệ là một vài RNA xúc tác, tất cả các enzyme đã được biết đến là protein. Nhiều enzyme cần có các coenzyme hoặc các cofactor có bản chất không phải protein cho hoạt động xúc tác của chúng Không tính một số phân tử RNA có chức năng xúc tác, tất cả enzyme đều là proteinNhóm protein lón nhất. Hơn 3000 enzyme được biết. Enzyme là các chất xúc tác sinh họclàm tăng tốc độ phản ứng. Enzyme thường có tính đặc hiệu cao và và chỉ phản ứng với 1 cơchất để hình thành một sản phẩm và có thể tăng tốc độ phản ứng lên 1017 lẩn. Một só enzyme cần cofactors / coenzymes cho hoạt tính của chúng Coenzymes act as transient carriers of specific functional groups Một cofactor hay coenzymes gắn chặt hoặc gắn cộng hoá trị với protein enzyme được gọi là prosthetic group. Toàn bộ enzyme có hoạt tính xúc tác: holoenzyme Chỉ có phần protein (không có cofactor và/hay coenzyme): apoenzyme hay apoproteinCác enzyme được phân loại tùy theo dạng phản ứng mà nó xúc tác. Tất cả các enzyme đều có số E.C và tên ; và hầu hết là các tên thông thường. Các enzyme được phân nhóm dựa vào các phản ứng chúng xúc tác Hệ thống phân loại quốc tế (danh pháp): (Four-part classification number and a systematic name) Systematic name: ATP:glucose phosphotransferase Classification number: 2.7.1.1.ATP + D-glucose --> ADP + D-glucose-6-phospate 2. --> Transferase (class) Hexokinase 7. --> phosphotransferase (subclass) 1. --> phosphotransferase with a hydroxyl group as acceptor 1. --> D-glucose as the phosphoryl group acceptor6.2 Cơ chế hoạt động của enzyme• Enzyme là chất xúc tác hiệu quả cao. Nó có thể đẩy tốc độ phản ứng khoảng 105 đến 107.• Các phản ứng được xúc tác bởi enzyme được mô tả bằng sự hình thành một phức hợp giữa cơ chất và enzyme (phức hợp ES). Việc gắn với cơ chất xảy ra tại vị trí hoạt động• Hoạt động của enzyme và các chất xúc tác khác thấp hơn năng lượng hoạt hóa ∆G của một phản ứng và vì thế làm tăng tốc độ phản ứng. Sự cân bằng phản ứng không bị ảnh hưởng bởi enzyme Sự gắn của một cơ chất vào enzyme ở vị trí hoạt độngBiểu diễn một phản ứng Enzyme chỉ tác động lên tốc độ enzyme đơn giản E + S  ES  EP  E + P phản ứng, không ảnh hưởng đến cân bằng phản ứng Biểu đồ toạ độ phản ứng của một phản ứng hoá học Biểu đồ so sánh phản ứng được xúc tác bởi enzyme và phản ứng không có xúc tácThere is an energy barrier between formation of product from substrate There is an activation energy for formation of the transition stateEnzymes enhance reaction rates by lowering activation energies Enzymes do not affect equilibrium Equilibrium SP Reaction S→P Reaction rate = V = k [S] If the rate depends only on the concentration of S (first-order)From the Transition-State Theory: k BT G ‡ / RTk e hMột phần năng lượng đáng kể được dùng cho việc làm tăng tốc độ enzyme có nguồn gốc từ các tương tác yếu (liên kết hydro và các tương tác kỵ nước và ion) giữa cơ chất và enzyme. Vị trí hoạt hóa của enzyme được cấu trúc sao cho một vài tương tác yếu này có thể xảy ra trong trang thái chuyển tiếp của phản ứng, từ đó ổn định trạng thái chuyển tiếp. Năng lượng liên kết ∆GB có thể được sử dụng để làm giảm entropy của cơ chất hoặc để gây ra sự thay đổi cấu hình trong enzyme. Năng lượng liên kết cũng giải thích cho tính đặc hiệu tinh tế của enzyme đối với cơ chấtNhững tương tác yếu của enzyme và cơ chấtđược tối ưu hoá trong trạng thái chuyển tiếpCác cơ chế phản ứng phụ được thực hiện bởienzyme bao gồm quá trình xúc tác acid –base, xúc tác đồng hóa trị và xúc tác ion kimloại. quá trình xúc tác thường bao gồm cáctương tác đồng hóa trị chuyển tiếp giữa cơchất và enzyme nhằm đưa ra con đườngphản ứng mới có năng lượng thấp hơn ...