Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 3: Đại cương về Enzyme

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 3 Enzyme cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung về hiện tượng xúc tác; Enzyme là chất xúc tác sinh học; Đơn vị hoạt lực của enzyme; Phần lớn các enzyme có bản chất là protein; Trung tâm hoạt động của enzyme;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 3: Đại cương về Enzyme

Chƣơng 3: ENZYME
3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3.1.1. Khái niệm chung về hiện tƣợng xúc tác - Chất xt = chất làm tăng t/độ các pứ. h/học, sau pứ.thường không bị b/đổi, không tiêu hao và không th.gia vào th.phần của s.phẩm. - Năng lượng họat hóa = NL cần phải c.cấp để pứ có thể xảy ra được. - Chất xt làm giảm NL h.hoá của các pứ h.học  làm pư. diễn ra nhanh.
- En zyme = trong tế bào men Pastuer (phái sinh lực) >< Libig (E là một chất, tách khỏi TB vẫn hđ cn) - Đầu TK 20, Büchners dùng nước chiết từ Saccharomyces cerevisie cho t.động lên tinh bột, t.bột  rượu - Năm 1926, Sumner tinh chế được urease Ph.tích  urease được c.tạo từ các aa  urease là protein - Năm 1929, Northrop, tinh khiết được pepsin từ dịch vị; Ph.tích thấy pepsin là protein - Đến nay, trên 3000 E đã được m.tả chi tiết, nhiều E đã được ph.lập. Người ta đã kh.phá ra ctb1, c.trúc kh.gian và mô tả chi tiết CCTĐ của nhiều E.
3.1.2. Enzyme là chất xúc tác sinh học - E = chất x/t s/học (biocatalyst), làm tăng t/độ các p/ứ h/sinh - Có đầy đủ t/chất c/bản của chất x/t: chỉ làm tăng t.độ p.ứ, không th/gia vào s.phẩm cuối cùng, (làm tăng t/độ cả 2 chiều p/ứ, làm p/ứ chóng đạt tr/thái c/bằng). - Enzyme ưu điểm hơn các chất x/t h/học thông thường: • Hiệu quả x/t vô cùng lớn • Có tính đặc hiệu theo kiểu p/ứ và cơ chất • X/t trong những đ/k m/trường tương đối ổn định • Hoạt tính x/t có thể được điều khiển - Nhược điểm: • Mẫn cảm với nhiều y/tố • Luôn bị ph/giải và tái t/hợp trở lại
Càng ngày càng có nhiều ph/hiện mới về E; môn enzyme học (Enzymology) đã hình thành Các hướng n/c của enzyme học: - Cấu trúc ph/tử E và gi/thích ch/năng của E - Động học của các p/ứ E - Giải thích cơ chế các p/ứ E - Isozyme (isoenzyme) và sự ph/bố của E - Q/hệ giữa E và các h/tượng bệnh lý - Việc s/dụng E trong thực tiễn - Tổng hợp các E nhân tạo
3.1.3. Đơn vị hoạt lực của enzyme - Năm 1961, IUB (International Union of Biochemistry) đưa ra đơn vị hoạt lực enzyme chuẩn: U (1U) là lượng enzyme cần thiết để b/đổi 1 mol cơ chất trong th/gian 1 phút ở đ/k chuẩn (30o C, pH tối ưu, bão hoà cơ chất). - Năm 1972, IUB đưa ra đơn vị mới là katal (kat): 1kat là lượng chất x/t làm biến đổi 1 mol cơ chất trong th/gian 1 giây ở đ/k chuẩn. kat = 10-6 kat; ηkat = 10-9 kat - Liên hệ giữa U và kat: 1U = 16,67 ηkat
3. 2. CẤU TRÚC VÀ CÁC DẠNG ENZYME 3.2.1. Phần lớn các enzyme có bản chất là protein - E có b/c protein (trừ ribozyme hay riboenzyme, RNA có k/n xt) - E = protein hình cầu, phần lớn (60-70%) là protein ph/tạp - E đầu tiên được x/định ctb1: ribonuclease (của tụy bò, năm 1960), là E cắt lk phosphodiester trong ARN; ph/tử là 1 chuỗi polypeptide có 124 aa, 4 cầu –S-S-. Cytochrome c (năm 1962) là 1 chuỗi có 104 aa, 1 nhóm hem chứa Fe. - Đến nay đã biết c/tạo của hàng nghìn E. E có ng/tắc c/tạo, các bậc c/trúc và các t/chất như bất kỳ 1 protein nào. E giống các protein khác: • E tan trong nước hoặc trong d/dịch muối loãng. • E cũng không qua được màng bán thấm. • Tất cả các y/tố làm b/tính protein (acid đặc, kiềm đặc, muối KL nặng, to cao, …) đều làm E b/tính và mất h/tính x/t.
• Chất gây k/tủa th/nghịch protein (amon sulfat, NaCl, d/môi h/cơ ở to thấp) cũng t/động t/tự tới các ch/phẩm E  dùng các chất này để k/tủa và ph/lập E. • Tuỳ pH m/t, E mang điện dương, âm hay tr/hoà về điện  điện di để ph/tích các loại E và các dạng p/tử E. • Các E cũng được t/hợp dưới sự đ/khiển của các hệ gien. • Cơ chế STH enzyme chính là c/chế STH protein. Xét về c/trúc, có 2 loại enzyme: • Đơn giản (1 th/phần) protein (apoenzyme) • Phức tạp (2 th/phần): cofactor Apoenzyme + cofactor ↔ holloenzyme
3.2.2. Các cofactor Khái niệm: - C/trúc nhỏ, không được c/tạo từ các aa - Th/phần của các E ph/tạp, làm nh/vụ v/c các ng/tử hay e- trong các p/ứ h/học mà E của nó xt. Hai loại cofactor: Nhóm ghép Coenzyme - Nhóm gép (prosthetic group) gắn chặt với apoenzyme, là th/phần cố định của ph/tử E. VD: FMN; FAD của dehydrogenase; PLP của aminotransferase; Hem của các cyt. - Coenzyme gắn lỏng lẻo với apoenzyme, dễ tách ra và nhập lại, chạy giữa các apoenzyme. VD: NAD+; NADP+ của các dehydrogenase
Bảng 3.1. Một số cofactor là dẫn xuất của vitamin Một số E có nhóm ghép là kim loại. E chứa kim loại = Metaloenzyme)
Cấu trúc của một số cofactor: B/chất h.h khác nhau; p.tử thường chứa dị vòng - phần trực tiếp th.gia p.ứ. hoặc có c/n nhận biết các đại p.tử. Nhiều cofactor là d.x. của VTM, phần lớn chứa phosphate. - Cofactor của các oxidoreductase: NAD+ (Nicotinamide - Adenine - Dinucleotide) NADP+ (Nicotinamide - Adenine - Dinucleotide - phosphate) Là 2 d/x của vit. PP (nicotinamide, niacin) PP: Pellagra Preventive NAD+ và NADP+ là t/phần c/tạo của khoảng 250 E deh.
Cấu tạo và cơ chế h/động: Một trong hai H tách ra từ S (H+ và e-) gắn C4 trên vòng pyridine, (e- thứ 2 gắn vào N1, làm mất dấu +, H+ thứ 2 gắn với apoenzyme hoặc nhả ra ngoài mt.
FMN: Flavin mononucleotide D/x của vit. B2 FAD: Flavin – Adenine - Dinucleotide (Riboflavin)
Dạng OXH (FAD, FMN) có màu vàng. Lõi h/đ là vòng isoalloxasine (isoalloxasine ring) FMN và FAD liên kết chặt với apoenzyme, tạo flavoprotein (FP) Các FP th/gia v/c H trong các p.ứ OXHK: nhận H từ NADH, NADPH hoặc tách H của S để tạo nối đôi; th/gia cả p.ứ. v/c ôxy và v/c 1 e-.
Lipoate (6,8 dithioctanate) COOH + 2H COOH S S -2H SH SH Dạng khử Dạng OXH Lipoate gắn với apoen. nhờ l/k peptide giữa COOH của nó và nhóm NH2-C của gốc Lys trong apoen. Khi nhận H, vòng disulfide mở ra, tạo 2 nhóm SH. E chứa lipoate tách H của aldehyde tạo ra acid carboxylic (1 p.ứ. trong q/t khử carboxyl OXH của ketoacid.
Coenzyme Q V/c H, th/viên của chuỗi h/hấp Cơ chế h.đ trong qt v/c điện tử:
Hem Nhóm ghép của oxidoreductase (catalase, peroxidase, các cytochrome) v/c e- Cơ chế v/c điện tử của các cytochrome:
- Cofactor của các transferase: ATP (adenosine triphosphate): cofactor của kinase, v/c phosphoryl (-PO32-) tới OH của rượu, tới các acyl VD: p.ư. hoạt hóa glucose
TPP (thiamine pyrophosphate) là dx của vit. B1 Vòng thiazol Vitamin B1 (thiamine) Hai vòng pyrimidine và thiazol gắn nhờ cầu -CH2-. Phần th/gia p.ứ. là vòng thiazol, pyrimidine và nhóm diphosphate gắn với apoen. E có TPP là th.viên của tổ hợp đa E khử carboxyl OXH của các ketoacid, tạo ra các acid ngắn hơn 1C hoặc các thioester (R-CO-S-CoA).
PLP (pyridoxalphosphate) dx của vitamin B6 Có trong transaminase - chuyển amin decarboxylase - khử carboxyl cho aa Pyridoxal Ngoài NAD(P+), PLP là cofactor thứ 2 có nhân pyridine