CHƯƠNG 5: ENZYME

Enzyme là những chất xúc tác sinh học đặc biệt của cơ thể sống,có bản chất là protein, có tác dụng xúc tác hầu hết các phảnứng hóa sinh xảy ra trong cơ thể sốngPhản ứng enzyme không tạo ra sản phẩm phụ, các enzymekhông bị tiêu hao hoặc được tạo ra thêm trong quá trình phảnứng, chỉ xúc tác phản ứng xảy ra nhanh hơn.Enzyme có mặt trong tế bào của mọi sinh vật, không chỉ xúc táccho các phản ứng trong cơ thể mà còn xúc tác các phản ứngbên ngoài cơ thểEnzyme có tính đặc hiệu phản...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 5: ENZYME CHƯƠNG 5: ENZYME1.Khái niệmEnzyme là những chất xúc tác sinh học đặc biệt của cơ thể sống, có bản chất là protein, có tác dụng xúc tác h ầu h ết các ph ản ứng hóa sinh xảy ra trong cơ thể sốngPhản ứng enzyme không tạo ra sản phẩm phụ, các enzyme không bị tiêu hao hoặc được tạo ra thêm trong quá trình ph ản ứng, chỉ xúc tác phản ứng xảy ra nhanh hơn.Enzyme có mặt trong tế bào của mọi sinh vật, không chỉ xúc tác cho các phản ứng trong cơ thể mà còn xúc tác các ph ản ứng bên ngoài cơ thểEnzyme có tính đặc hiệu phản ứng cao, chỉ ho ạt động trong khoảng pH và nhiệt độ nhất định2.Cấu tạo của enzymeEnzyme 1 cấu tử: trong thành phần cấu tạo chỉ có protein, các enzyme được cấu tạo từ 1 chuỗi polypeptide ho ặc có thể t ừ nhiều chuỗi polypeptide giống nhau hoặc khác nhauEnzyme 2 cấu tử: ngoài thành phần protein (apoenzyme) còn chứa thêm nhóm ngoại phi protein gọi là cofactor. Cofactor có b ản chất khác nhau, được chia làm các loại sau:+Các cation kim loại: Zn2+, Fe2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+, … liên kết chặt chẽ với phần protein của enzyme+Coenzyme: là phân tử hữu cơ kích thước nhỏ hơn protein th ường là các dẫn xuất của các vitamin, porphyrin, … liên k ết v ới apoenzyme3.Trung tâm hoạt động của enzyme-Chỉ những bộ phận trong phân tử enzyme tham gia xúc tác ph ản ứng. Trung tâm hoạt động thường là nhóm chức của các acid amin (-NH2, -COOH, -SH, -OH), các ion kim lo ại, các vitamin-Trung tâm hoạt động chỉ chiếm một phần nhỏ trong phân t ử protein enzyme, có cấu trúc không gian ba chi ều được hình thành bởi các nhóm (gốc) từ các phần khác nhau c ủa chuỗi amino acid mạch thẳng, khi ở trong không gian chúng ở g ần nhau và tương tác với nhau-Cơ chất liên kết với enzyme bằng các liên kết y ếu nh ư liên k ết tĩnh điện, hydro, lực Van der waals và tương tác kỵ nước.-Trung tâm hoạt động của enzyme không tồn tại trước mà ch ỉ được hình thành khi có tác dụng cảm ứng của cơ chất-Vùng cơ chất (Substrate site): là vị trí dành cho cơ chất hay coenzyme gắn vào phân tử apoenzyme, liên kết c ơ ch ất v ới enzyme có thể là liên kết tĩnh điện, hydro, t ương tác k ỵ nước và lực van der waals-Vùng xúc tác (Catalytic site): là nơi chịu trách nhiệm v ề các chuyển hóa hóa học. Vùng xúc tác của enzyme 2 thành phần thường là coenzyme, qui định tính đặc hiệu ph ản ứng c ủa enzyme. Vùng xúc tác của enzyme 1 thành phần thường là các nhóm chức của các aminoacid-Trung tâm điều hòa (Regulatory site): các chất đặc hi ệu có phân tử nhỏ hoặc các ion kim loại gọi chung là các ch ất đi ều hòa khi kết hợp vào trung tâm này làm ảnh hưởng đến cấu trúc của enzyme, ảnh hưởng đến sự thay đổi hoạt tính xúc tác (kìm hãm hay hoạt hóa) của enzyme và liên kết có tính ch ất thuận nghịch4.Tính chất đặc hiệu của enzymea.Đặc hiệu kiểu phản ứng (Reaction specificity)Mỗi enzyme chỉ có thể xúc tác cho 1 trong các ki ểu ph ản ứng chuyển hóa 1 chất nhất định ví dụ như phản ứng thủy phân, oxy hóa khử, chuyển vị, …Ví dụ: cùng cơ chất là glutamic acid, mỗi kiểu chuyển hóa cần 1 loại enzyme riêng-Phản ứng tổng hợp glutamin chỉ thực hiện khi có sự xúc tác c ủa enzyme glutamin synthetase và có mặt của NH3 và ATP-Phản ứng chuyển nhóm amin của glutamic acid cho một cetoacid để tổng hợp nên một amino acid và cetoacid m ới thì phải có sự xúc tác của enzyme aminotransferase-Phản ứng khử nhóm carboxyl để tạo thành aminobutyric đòi h ỏi sự xúc tác của enzyme glutamate decarboxylaseb.Đặc hiệu cơ chất (Substrate specificity)Cơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung tâm ho ạt đ ộng của enzyme và bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme. Enzyme chỉ xúc tác phản ứng cho 1 hay một số cơ chất nh ất định.Mức độ đặc hiệu cơ chất của mỗi enzyme khác nhau, chia làm các mức độ sau:-Đặc hiệu tuyệt đối: chỉ tác dụng trên 1 cơ chất nhất địnhThí dụ: NH2-CO-NH2 + H2O → CO2 + NH3 (enzyme Urease)-Đặc hiệu tương đối: có khả năng tác dụng lên 1 kiểu liên kết hóa học nhất định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào cấu tạo của các phần tham gia tạo thành nối liên kết đóThí dụ: enzyme lipase có khả năng thủy phân các liên kết ester-Đặc hiệu nhóm: có khả năng tác dụng lên 1 kiểu liên kết hóa học nhất định với điều kiện 1 trong 2 phần tham gia t ạo nối liên kết phải có cấu tạo xác địnhThí dụ: *enzyme cacboxypeptidase → chỉ phân cắt liên kết peptide gần đầu COOH tự do; *enzyme aminopeptidase → chỉ phân cắt liên kết peptide gần đầu NH2 tự do.c.Đặc hiệu quang học (lập thể): chỉ tác dụng với 1 trong 2 dạng đồng phân quang học của các chất dạng (L) hoặc (D); ch ỉ t ạo ra sản phẩm ở dạng (Cis) hoặc (Trans)Thí dụ: *enzyme lactic dehydrogenase chỉ xúc tác dạng (L) acid lactic → acid pyruvic; *enzyme succinic dehydrogenase biến đổi succinic acid thành fumaric acid ở dạng (trans) mà không tạo thành acid malic ở dạng (cis)5.Cơ chế điều hòa hoạt tính xúc tác của enzymea.Cơ chế điều hòa ức chế ngược (Feed back inhibition)Enzyme xúc tác cho bước thứ nhất trong đường hướng sinh t ổng hợp một số chất thường được điều hòa bằng sản phẩm cuối cùng. Thí dụ: quá trình lên men lacitc, lên men r ượu ho ặc sinh tổng hợp isoleucin trong vi khuẩn (threonin đ ược bi ến đổi thành isoleucin bởi enzyme threonin-deaminase. Khi nồng đ ộ isoleucin đủ cao gây ức chế enzyme ở dạng thuận nghịchb.Điều hòa bằng các enzyme điều hòaCalmodulin là protein điều hòa hoạt động của nhi ều enzyme trong tế bào Eukaryotic. Sự kết hợp Ca2+ vào Calmodulin đã cảm ứng sự biến đổi cấu hình của protein này, chuyển dạng không hoạt động thành dạng hoạt động và kết hợp với protein enzyme nào đó trong tế bào làm thay đ ổi ho ạt tính c ủa chúngc.Điều hòa bằng sự cải biến đồng hóa trịHoạt động của nhiều enzyme được điều hòa bằng sự liên kết thuận nghịch của các gốc phosphate. Các kinase xúc tác cho sự liên kết gốc phosphate, còn phosphatase lo ại tr ...