XÚC TÁC ENZYME VÀ ĐỘNG HỌC ENZYME, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

xuc tac enzmym và động học enzym

1. G iảng viên: Nguyễn Thị Hà Đối tượng giảng dạy: Bác sĩ đa khoa ENZYME

2. M ục t i ê u b ài học 1. Trình bày được bản chất và cấu tạo chung của enzyme. 2. Trình bày được cách gọi tên, phân loại và cơ chế hoạt động của enzyme. 4. Trình bày được cấu tạo và cơ chế hoạt động của coenzyme NAD + và FAD + . 5. Hiểu được ý nghĩa hằng số Michealis-Menten. 6. Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme.

3. Nội dung 1. Đạ i c ư ơ n g v ề enzy m e 2. Danh pháp và phân loại 3. Cấu trúc phân tử 4 . Tiền enzyme, isoenzyme, multienzyme 5. Cơ chế tác dụng của enzyme 6 . Động học enzyme 7 . Các yếu tố ảnh hưởng

4. P h ản ứng hó a sinh Quá trì n h ch u y ển hóa chất T ổn g h ợp T ho ái hóa P hản ứng hóa học xả y ra tro n g c ơ thể số n g ( bà o quan , bào tươn g , dịch ngoài TB) Phần lớ n : p hản ứng thu ậ n n g hịch d o enzy m e xt 1. Đại cương về enzyme

5. 1. Đại cương về enzyme E n z y m e l à c hấ t x úc t á c s i n h h ọc P h ầ n lớ n có bả n c h ấ t l à p r o t e in ; m ột số í t l à a c i d r ib o nu c l e i c ( r ib o z y m e ) . 1.1. Định nghĩa

6. 1.2. T ín h c h ấ t Có t ín h c h ấ t c ủ a c h ấ t x ú c t á c K h ô n g b ị t iê u hao h a y s in h r a th ê m t r o n g qu á tr ìn h phản ứn g L àm tă n g t ố c đ ộ phản ứn g K h ô n g l àm th a y đổ i hằ n g s ố c ân b ằ n g c ủ a phản ứn g đ ư ợ c x ú c tác Ư u vi ệt h ơ n c h ấ t x ú c t á c v ô cơ v à h ữ u c ơ X ú c tác c ác phản ứn g ở đ iề u k iệ n s in h l ý c ơ thể T ín h đ ặc h iệu Đ ư ợ c đ iề u h ò a n g h iê m n g ặt 1. Đại cương về enzyme

7. Đặc hiệu cơ chất E n z y m e có t h ể bi ểu h i ện m ứ c đ ộ đặ c h i ệu k h á c n h a u v ớ i cơ c h ấ t k h á c n h a u . E n z y m e có t h ể n h ậ n bi ết v à x ú c t á c p h ả n ứn g v ới : + C hỉ m ộ t c ơ c h ấ t nh ấ t địn h ( đ ặ c h iệu t u y ệt đố i ) V D : u r ea se ch ỉ x ú c tá c t h ủ y p h ân u r ê + M ộ t nh ó m c á c c ơ c h ấ t V D : h e x ok ina se x ú c tá c p h osp h o r y l h ó a h e x ose + M ộ t l oạ i li ê n k ế t nh ấ t địn h V D : ch i m o tr yps in e x ú c tá c t h ủ y p h ân l iên k ết p e p ti d e 1.2. T ín h c h ấ t 1. Đại cương về enzyme

8. Đặc hiệu kiểu phản ứng Mỗi enzyme đều có tính đặc hiệu với một loại phản ứng nhất định . Những chất có khả năng xảy ra nhiều loại phản ứng hóa học thì mỗi loại phản ứng ấy phải do một enzyme đặc hiệu xúc tác. Ví dụ: amino acid có khả năng xảy ra phản ứng khử carboxyl, và phản ứng vận chuyển nhóm amin e 1.2. T ín h c h ấ t 1. Đại cương về enzyme

9. 2.1. P h ân lo ại H i ệp h ội e n z y m e q u ốc t ế (EC) p h â n l o ạ i e n z y m e t h eo p h ả n ứn g m à c h ún g x ú c t á c t h àn h 6 l o ạ i : 1. E nz y m e o xy h ó a k h ử ( o x y d o r e du ct a se ) : x ú c t á c p h ả n ứn g o x y h óa – k h ử A H 2 + B  A + B H 2 2. E nz y m e v ậ n c h u y ển n h ó m ( t r an s f e r a se ) : x ú c t á c p h ả n ứn g c h u y ển v ị n h óm h óa h ọc ( k h ô n g p h ả i H ) giữ a h a i cơ c h ấ t A X + B  A + B X 3. E nz y m e t h ủ y p hâ n ( h y d r o la se ) : x ú c t á c p h ả n ứn g t h ủ y p h â n A B + H 2 O  A H + B O H 2. Cách gọi tên và phân loại

10. 2.1. P h ân lo ại 2. Cách gọi tên và phân loại 4. E nz y m e p hâ n c ắ t ( l y a se): x ú c t á c c h u y ển n h óm h óa h ọc k h ỏi cơ c h ấ t ( k h ô n g có t h a m gi a c ủ a n ướ c) A B  A + B 5. E nz y m e đ ồ n g p hâ n ( i so m e r a se ) : x ú c t á c đ ồ n g p h â n h óa A B C  A C B 6. E nz y m e t ổ n g h ợ p ( li g a se): x ú c t á c g ắ n h a i p h â n t ử v ớ i n h a u t h àn h m ột p h â n t ử lớ n h ơn , sử dụn g năn g l ư ợn g c un g c ấ p t ừ A T P h a y c á c NT P k h á c A TP A D P + Pi A + B A B

11. 2. Cách gọi tên và phân loại 2.2. C á c h gọ i tên C ó 4 cách gọi tên: Tên cơ chất v à thêm tiếp v ĩ ng ữ ase: V D : cơ chất ure + ase = ureas e , cơ chất pro t ein + ase = prote in ase Tên tác dụng + t i ếp vĩ ngữ ase : V D : Tác dụn g ox y hó a + ase = oxidase Tên cơ chấ t , tác dụng và thêm t i ếp vĩ ngữ ase : V D : cơ chất là lacta t , tác dụng khử hydro thì tên enzy m e : lactatdehyd r ogenase - T ên thường gọi: V D : t r ypsi n , chy m ot r ypsin e

12. 2. Cách gọi tên và phân loại Theo EC phân loại theo phản ứng mà n ó xúc tác  6 l ớp (class)  phân lớp (subclass)  tổ (su b -subc l ass)  số enzym Mỗi enzym e đ ư ợc k ý hiệu = m ã số EC 4 chữ s ố , cách = dấu chấm VD: 2. 6.1.1. Aspartate transaminase S ố th ứ t ự t r o n g nhó m 1 Tổ 6 N h ó m 1 L ớp enzy m 2

13. 3.1. T h à n h ph ần c ấu t ạo E n zym e protein t h u ầ n ( e n z y m e m ột t h àn h p h ần ): c h ỉ ba o g ồm a mino acid E n zym e protein t ạ p ( e n z y m e h a i t h àn h p h ầ n h a y h o l oe n z y m e ) : ng o à i t h àn h p h ầ n p r o t e i n còn có c h ấ t cộ n g t á c H olo e n zym e = A poe n zy me + C of a c t or Co f a c t o r : i on k i m lo ạ i h a y p h â n t ử h ữ u cơ n h ỏ ( c oe n zy m e ) h a y p h ứ c h ợ p h ữ u cơ ki m l o ạ i . Coe n z y m e : t h ư ờn g l à v it am i n v à dẫ n x uấ t c ủ a vi t a m i n . 3 . Cấu trúc phân tử

14. Coenzyme V itam i n N h óm h óa học đư ợ c vận chu y ển T h iam i ne p y r op h os p hate (TPP) T h iam i ne ( B 1 ) Mẩu 2-ca r bon từ Cα NAD + and NAD P + Niac i n (B 3 ) El e ct r ons P y r i doxal p h os p hate P y r i doxi n e ( B 6 ) -NH2 và -COOH Coen z y me A Pant o t h enic ac i d ( B 5 ) Acet y l g r o u p a n d other ac y l g r ou p s F l avin mono n ucl e otide (FMN) Riboflavin ( B 2 ) El e ct r ons P h ầ n l ớ n coenzym e là vitami n h o ặ c d ẫ n x u ấ t c ủ a vitamin

15. Các coenzym e Niac i n N A D + ( nicot i na m id e aden i n e dinuc l eoti d e ) và NAD P + ( nicot i na m id e aden i n e dinuc l eoti d e phosphate ) Niac i n = N i cotin i c A cid + i n , là vi t a m in B3 t an t r ong nước Niac i n có thể biến đổi thành 2 coenzym e tham gia vào phản ứng OXHK NAD + và NADP + Các coenzyme oxi hóa khử 3 . Cấu trúc phân tử

16. Các coenzyme oxi hóa khử Các coenzym e Flav i n (v i ta m in B2) C ó 2 loạ i : flavin m ononucl e ot i d (FMN) và flavin aden i n e dinuc l eotid e ( F A D ) 3 . Cấu trúc phân tử

17. Các coenzyme oxi hóa khử Các coenzym e Flav i n (v i ta m in B2) Ch ứ c năng: t r ao đổi 2 e và 2 H+ 3 . Cấu trúc phân tử

18. Các coenzyme oxi hóa khử Các coenzym e oxy hóa khử khác Các porphy r in F e 2 + ( coenzym e he m e ): vận chuyển e nhờ khả năng biến đổ i thuận nghịch giữa F e 2+ v à F e 3+ L à coenzym e của cytochro m e , enzym e ca t alas e ,peroxida s e , m onooxygenas e , dioxygenase . L i poi c acid : ac i d bé o , có 2 gốc – SH Tham gia vào phức hợp khử ca r boxyl oxy hóa của pyruv i c acid và α- k e t o glu t aric acid. 3 . Cấu trúc phân tử

19. Các coenzyme vận chuyển nhóm TPP ( t hia m in e pyrophospha t e ): dẫn xuất của vi t a m in B1,vận chuyển nhóm C O 2 Thiếu hụt vi t a m in e B1 gây ảnh hưởng hệ TK ngoại biên (bệnh Ber i - Ber i ) 3 . Cấu trúc phân tử

20. Các coenzyme vận chuyển nhóm Co A : có vai trò t r ong chuyển hóa ac i d béo, thể ce t oni c , acetat e và các amino acid. 3 . Cấu trúc phân tử

21. Các coenzyme vận chuyển nhóm Pyridoxan phospha t e : dẫn xuất vi t a m in B6 , coenzym e của enzym e t r ao đổi nhóm a m in e của α-a m in e acid cho α- k e t oni c acid ; ngoài ra là coenzym e của enzym e khử ca r boxyl . 3 . Cấu trúc phân tử

22. 3.2. Trung tâm hoạt động Là vùn g đặ c bi ệt c ủ a e n z y m e nơi gắn v ớ i cơ c h ấ t đ ể x ú c t á c p h ả n ứn g bi ến đ ổi cơ c h ấ t t h àn h s ả n p h ẩ m . TTH Đ t h ư ờn g g ồm c á c a mino acid có c á c n h óm h óa h ọc p h â n c ự c h o ặ c i on h ó a , có k h ả năn g t ạ o li ên k ết H h a y li ên k ết i on v ớ i cơ c h ấ t . 3 . Cấu trúc phân tử

23. Cơ chế tác dụng E n z y m e là m g i ả m năn g l ư ợ n g h o ạ t h óa ( a c t i v a t i on e n e rgy ) c ủ a p h ả n ứn g Cơ c h ấ t d ễ đạ t m ứ c năn g l ư ợn g đư a p h ả n ứn g v à o t r ạn g t há i c hu y ể n t i ế p ( t r an s i t i on s t a t e ) p h ả n ứn g di ễn r a 3 . Cấu trúc phân tử 3.2. Trung tâm hoạt động

24. M ô hìn h “ ổ k hó a v à c hì a k hó a ” TTH Đ có dạn g c ấ u t r ú c k h ô n g gia n cố địn h , c h ỉ cơ c h ấ t đặ c h i ệu m ớ i có dạn g p h ù h ợ p k h ớ p v ớ i TTH Đ . E n z y m e nà o c h ỉ x ú c t á c c h o đún g cơ c h ấ t đ ó và đặ c h i ệu t u y ệt đ ối .

25. M ô hìn h “ c ảm ứ n g k hôn g g i a n ” TTH Đ có dạn g c ấ u t r ú c k h ô n g gia n t ư ơn g đ ối lin h h o ạ t T r o n g q u á t r ìn h t ư ơn g t á c, c ấ u h ìn h k h ô n g gia n c ủ a e n z y m e , TTH Đ v à cơ c h ấ t có t h ể bi ến đ ổi s a o c h o p h ù h ợ p . C h o p h ép t ư ơn g t á c v ớ i n h i ều l o ạ i cơ c h ấ t h ơ n .

26. 3.3. Trung tâm dị lập thể Trung tâm dị l ậ p t h ể ( all os t e r i c e n z y m e ): ng o à i TTH Đ còn có vị tr í dị l ậ p t h ể V ị t r í D L T : t i ếp n h ậ n y ếu t ố D L T đ ể đi ều c h ỉn h h o ạ t đ ộ n g x ú c t á c c ủ a e n z y m Y ếu t ố D L T có t h ể l à d ư ơn g h o ặ c â m TT H Đ V ị t r í dị lậ p th ể 3 . Cấu trúc phân tử

27. 4.1. Tiền enzyme Là các enzyme khi mới tổng hợp ở dạng bất hoạt. Dưới tác dụng của môi trường phản ứng, do sự xúc tác của chính enzyme đó, hoặc một số enzyme khác, tạo thành dạng hoạt động. Ví dụ: Pepsinogen pepsin (bất hoạt) (môi trường H + ) (hoạt động) 4 . Tiền enzyme, iso enzyme, multienzyme Pepsin

28. 4.2. I s o e n z y m e I soe n z y m e ( i so z y m e ): c á c dạn g p h â n t ử k h á c n h a u c ủ a m ột l o ạ i e n z y m e. X ú c t á c c ùn g m ột p h ả n ứng , n h ưn g có t ín h c h ấ t v ậ t l ý – h óa h ọc k h á c n h a u . 4 . Tiền enzyme, iso enzyme, multienzyme

29. 4.3. Multienzyme là một phức hợp gồm nhiều phân tử enzyme khác nhau nhưng có liên quan trong một quá trình chuyển hóa nhất định. Ví dụ: Trong quá trình hiếu khí Pyruvate  Acetyl-CoA 3 enzyme tham gia: - Pyruvate dehydrogenase - Dihydrolipoyl transacetylase - Dihydrolipoyl dehydrogenase 4 . Tiền enzyme, iso enzyme, multienzyme

30. E n z y m e là m g i ả m năn g l ư ợ n g h o ạ t h óa ( a c t i v a t i on e n e rgy ) c ủ a p h ả n ứn g . Cơ c h ấ t d ễ đạ t m ứ c năn g l ư ợn g đư a p h ả n ứn g v à o t r ạn g t há i c hu y ể n t i ế p để p h ả n ứn g di ễn r a . 5. Cơ chế tác dụng của enzyme

31. M ộ t số đ ịn h n g hĩ a T ốc độ p hả n ứ n g ( v ) c ủ a m ột e n z y m e l à l ư ợn g cơ c h ấ t b ị bi ến đ ổi d ư ớ i t á c đ ộ n g c ủ a e n z y m e đ ó t r o n g 1 p h ú t ở 2 5 o C d ư ớ i c á c đi ều ki ện đ ượ c c h uẩ n h óa . T ốc độ b a n đ ầ u ( V ): t ốc đ ộ p h ả n ứn g c ủ a e n z y m e ở n h ữn g p h ú t đầ u t i ên c ủ a p h ả n ứn g (~ 5 p h ú t ) . 5. Động học enzyme

32. N ồn g đ ộ c ơ c h ấ t v à t ốc đ ộ ph ản ứ n g K h i d u y t r ì n ồ n g đ ộ e n z y m e , t ốc đ ộ p h ả n ứn g t ăn g k h i n ồ n g đ ộ cơ c h ấ t t ăn g . T ốc độ p hả n ứ n g t ối đa ( V m a x ) đạ t đ ượ c k h i e n z y m e b ị bã o h òa ( t ấ t cả TTH Đ c ủ a e n z y m e đ ượ c g ắ n v ớ i cơ c h ấ t ) .

33. T ăn g N ồn g đ ộ Cơ c hấ t 1 2 3 4 5 6 7 8 2 4 6 C ơ c hất (  m ole) 8 S ản phẩm 8 6 4 2 S + E ↓ P ( t r on g m ộ t k h o ả n g th ờ i g i a n c ố đ ị nh ) Juang R H ( 2004) B C bas i cs

34. P h ư ơn g t r ìn h M i c h a e li s - Me n t e n V m ax : T ốc độ t ối đ a [ S]: Nồ ng độ c ơ ch ất K m : h ằng số M i ch ae l i s en zy m e v ớ i c ơ ch ất củ a T ốc đ ộ p h ả n ứn g E + S  ES  E + P t h eo p h ư ơn g t r ìn h Mi c h a e li s - M e n t e n : v  V m a x [ S ] K m  S

35. Đ ồ t h ị L in e w e a v e r - B u r k B i ến đ ồ t h ị h y pe rb ol t h àn h đ ồ t h ị t u y ến t ín h G iả n đơ n h óa vi ệc t ì m V m a x v à K m . Cô n g cụ đ ể n g h i ên c ứ u e n z y m e.

36. 6.1. N ồn g đ ộ e n z y m e v à t ốc đ ộ ph ản ứ n g T ốc đ ộ p h ả n ứn g t ăn g k h i n ồ n g đ ộ e n z y m e t ăn g ( k h i d u y t r ì n ồ n g đ ộ cơ c h ấ t ) T ốc đ ộ p h ả n ứn g q ua n h ệ t u y ến t ín h v ớ i n ồ n g đ ộ e n z y m e. K m k h ô n g p h ụ t h u ộc v à o n ồ n g đ ộ e n z y m e. 6. Các yếu tố ảnh hưởng

37. 20 30 40 T em p era t u re / ° C E n z y me ac ti v it y 10 50 Q 10 © 2007 Paul B illi e t OD W S D e n a t u ra ti o n 6.2. Ả n h h ư ởn g c ủ a nhi ệ t đ ộ E n z y m e h o ạ t đ ộ n g t ốt n h ấ t ở n h i ệt đ ộ c ự c t h uậ n ( t h ư ờn g l à 3 7 o C ở ng ư ời ) . H o ạ t đ ộ n g y ếu ở n h i ệt đ ộ t h ấ p . Mấ t h o ạ t t ín h k h i b ị bi ến t ín h ở n h i ệt đ ộ c a o . 6. Các yếu tố ảnh hưởng

38. 6.3. Ả n h h ư ởn g c ủ a p H E n z y m e h o ạ t đ ộ n g t ốt n h ấ t ở pH c ự c t h uậ n . Mấ t h o ạ t t ín h k h i b ị bi ến t ín h ở pH q u á c a o h a y q u á t h ấ p . O p ti m u m p H v a l u es E n z y me ac ti v it y T r y p s in © 2007 Paul B illi e t OD W S Pe p s in 7 p H 1 3 5 9 1 1 6. Các yếu tố ảnh hưởng

39. 6.4. C á c c h ấ t ho ạ t hó a Có t h ể là m t ăn g t ốc đ ộ p h ả n ứn g c ủ a e n z y m e hoặc hoạt hóa enzyme. Cơ chế: làm thay đổi cấu hình không gian của phân tử enzyme giúp trung tâm hoạt động vừa kít với cơ chất. A cti ve S it e A ctivat or X Subs trat e B i nd i n g S it e 6. Các yếu tố ảnh hưởng

40. 6.5. C á c c h ấ t ứ c c h ế Là m giả m h o ạ t đ ộ n g c ủ a e n z y m e Th ư ờn g đặ c h i ệ u , có t á c dụn g n g a y cả ở n ồ n g đ ộ t h ấ p H a i n h óm c h ín h - Ức ch ế t hu ận n g h ị ch : khi loại bỏ chất ức chế thì hoạt tính của enzyme có thể phục hồi. - Ức chế không thuân nghịch: khi loại bỏ chất ức chế thì hoạt tính enzynme không thể phục hồi hoặc không thể loại bỏ chất ức chế 6. Các yếu tố ảnh hưởng

41. Ứ c c h ế c ạ n h tr a n h V m a x k h ô n g t h a y đ ổi K m t ăn g

42. Ứ c c h ế c ạ n h tr a n h Ví dụ: cơ chế điều trị nhiễm khuẩn của sulfamid Para Aminobenzoic là tiền chất tổng hợp acid folic, coenzyme cho sự phát triển của vi khuẩn.

43. Ứ c c h ế k hôn g c ạ n h tr a n h N ếu K I = K’ I : ứ c c h ế k h ô n g c ạn h t r an h ( n o n co m p et i t i v e in h ibi t i o n ) K m k h ô n g đ ổ i , V m a x giả m

44. Ứ c c h ế k hôn g t hu ận n g hị c h Th ư ờn g g ắ n v ớ i TTH Đ c ủ a e n z y m e Là m bấ t h o ạ t e n z y m e Th ư ờn g l à c h ấ t đ ộc m ạn h

45. TÓM TẮT

46. Câu hỏi lượng giá

47. 1. Enzyme tham gia xúc tác cho phản ứng tổng hợp được xếp vào lớp nào:             A.  4 Lyase.             B.  6 Lygase.             C.  6 Lyase.             D.  2 Oxydoreductase. Câu hỏi lượng giá

48. 2 .  Oxidoreductase là những enzyme xúc tác cho các phản ứng:             A. Oxy hóa khử.             B. Phân cắt.             C. Trao đổi nhóm.             D. Thủy phân. Câu hỏi lượng giá

49. 3 .  Cofactor  là: A . Nơi gắn cơ chất và xảy ra phản ứng trên phân tử enzyme. B . Vùng quyết định tính đặc hiệu của enzyme. C . Chất cộng tác với Apoenzyme trong quá trình xúc tác. D . Nơi gắn các chất dị lập thể. Câu hỏi lượng giá

50. 4 . Zymogen là: A . Các dạng phân tử của enzyme. B . Nhiều enzyme kết hợp lại xúc tác cho một quá trình chuyển hóa. C . Tiền enzyme. D . Dạng enzyme kết hợp với cơ chất. Câu hỏi lượng giá

51. CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ ĐÃ LẮNG NGHE