Hóa Enzyme - Phân Tích Phân Tử Enzyme Phần 7

Ý nghĩa của việc nghiên cứu động học enzymeNghiên cứu động học enzyme là nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: nồng độ cơ chất, enzyme, pH môi trường, nhiệt độ, các chất kìm hãm… đến tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hóa Enzyme - Phân Tích Phân Tử Enzyme Phần 7 74Chương 7 Động học Enzyme7.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu động học enzyme Nghiên cứu động học enzyme là nghiên cứu ảnh hưởng của cácyếu tố: nồng độ cơ chất, enzyme, pH môi trường, nhiệt độ, các chấtkìm hãm… đến tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác. Việc nghiên cứuđộng học enzyme sẽ cho ta biết được các vấn đề sau đây: - Có thể biết được cơ chế phân tử của sự tác động của enzyme. - Cho phép ta hiểu biết được mối quan hệ về mặt lượng của quá trìnhenzyme. - Thấy được vai trò quan trọng cả về mặt lý luận lẫn thực tiễn: khilựa chọn các đơn vị hoạt động enzyme người ta cần phải biết những điềukiện tốt nhất đối với hoạt động của enzyme, cũng như cần phải biết đượccác yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của chúng. - Là điều kiện cần thiết để thực hiện tốt các bước tinh chế enzyme,vì người ta cần phải kiểm tra về mặt lượng bằng cách xác định có hệ thốnghoạt động của chế phẩm enzyme trong các giai đoạn tinh chế.7.2. Động học các phản ứng enzyme7.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Trong điều kiện dư thừa cơ chất, nghĩa là [S] >>[E] thì tốc độ phảnứng phụ thuộc vào [S], v= K[E] có dạng y=ax. Nhờ đó người ta đã đo [E]bằng cách đo vận tốc phản ứng do enzyme đó xúc tác. Có nhiều trường hợp trong môi trường có chứa chất kìm hãm hayhoạt hóa thì vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyếntính với [E] đó. v [E] Hình 7.1. Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E] 757.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất [S] Ta khảo sát trường hợp đơn giản nhất: chỉ một cơ chất k1 k2 E +S ES E + P (1) k-1 Gọi v1 là vận tốc của phản ứng tạo thành phức chất ES. Gọi v-1 là vận tốc của phản ứng tạo phân ly phức chất ES tạothành E và S. Gọi v2 là vận tốc của phản ứng tạo thành E và P (sản phẩm). v1 = k1[E][S] v-1 = k-1[ES] v2 = k2[ES] Khi hệ thống đạt trạng thái cân bằng ta có: k-1[ES]+k2[ES] = k1[E][S] (k-1+k2)[ES] = k+1[E][S] (2) Gọi E0 là nồng độ ban đầu: [E0]=[E]+[ES]=>[E]=[E0]-[ES] (3) Thay trị số [E] từ (3) vào (2) ta có: (k-1+k2)[ES] = k1([E0]-[ES]) [S] k1 [E0] [S] [ES] = -------------- k-1+ k2+k1[S] Nếu đặt Km= k-1+k2/ k1 (Km: gọi là hằng số Michalis Menten) Ta có: [ES] = [E0][S]/ Km+[S] Mặt khác vận tốc phản ứng tạo thành sản phẩm P là: V = k2[ES] 76 Thay [ES] bằng giá trị ở trên ta thu được: k2[E0] [S] v = ----------------- (4) Km + [S] Qua đây ta thấy nồng độ enzyme càng cao thì vận tốc phản ứngenzyme càng lớn. Vận tốc đạt cực đại khi toàn bộ enzyme liên kết với cơchất, nghĩa là: Vmax= k2[E0] Thay vào phương trình (4) ta được: [S] v = Vmax ------------- (5) Km+ [S] Phương trình (5) gọi là phương trình Michelis Menten Km gọi là hằng số Michelis Menten đặc trưng cho mỗi enzyme.Km đặc trưng cho ái lực của enzyme với cơ chất, Km có trị số càng nhỏthì ái lực của enzyme với cơ chất càng lớn, nghĩa là vận tốc của phản ứngdo enzyme xúc tác càng lớn. Hình 7.2. Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất 77 Khi tăng [S] thì v phản ứng tăng, tăng [S] đến một giá trị nào đó thìv đạt đến giá trị vmax và sẽ không tăng nữa nếu ta vẫn tiếp tục tăng [S]. Khi Km = [S] thì v0 =1/2 Vmax Năm 1934. Lineweaver và Burk, trên cơ sở của phương trình (5) đãnghịch đảo để biến thành dạng đường thẳng y = ax+b, nó có ý nghĩa lớnđối với việc nghiên cứu kìm hãm enzyme. 1/v 1/Vmax -1/Km 1/[S] Hình 7.3. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất theo Lineweaver-Burk Trong nhiều phản ứng do enzyme xúc tác có 2 hay nhiều cơ chất, vídụ hexokinase xúc tác phản ứng: ATP + glucose hexokinase ADP + glucose 6 phosphate Cơ chế enzyme xúc tác cho phản ứng 2 cơ chất có thể như sau: a/ Cơ chế tạo phức 3 thành phần S2 78 b/ Cơ chế không tạo phức 3 thành phần Đây là trường hợp cơ chất thứ 2 (S2) chỉ kết hợp vào enzyme ( ởtrạng thái E’) sau khi P1 được tạo thành. Vận tốc của phản ứng trong trường hợp này có thể được phân biệtqua hằng số Michalis-Menten đối với mỗi cơ chất. Qua nghiên cứu độnghọc cho thấy: Enzyme Cơ chất Km(mM) (Não) Phản ứng 2 cơ chất (bisubstrate) thường vận chuyển 1 nguyên tửhay 1 nhóm chức từ cơ chất này đến cơ chất khác. Khi cho S2 không đổi, đường biểu diễn tốc độ trong cả haitrường hợp 79 (a): tạo phức 3 thành phần (b): không tạo phức 3 thành phần7.2.3. Ảnh hưởng của chất kìm hãm (inhibitior) Là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay làm enzyme không cònkhả nâng xúc tác biến cơ chất thành sản phẩm. Nó có thể là chất kìm hãmthuận nghịch hay bất thuận nghịch. Kìm hãm thuận nghịch (reversible inhibition) có thể là cạnh tranh(com ...