Bài giảng Hóa sinh học - Ths. Huỳnh Thị Thu Hương

HÓA SINH HỌC

Thời lượng: 45 tiết ThS. Huỳnh Thị Thu Hương

NỘI DUNG HỌC

1. Enzym 2. Chuyển hóa các chất, Oxy hóa sinh học, chu trình

acid acid citric

3. Hóa học và chuyển hóa glucid

KIỂM TRA GIỮA KỲ

4. Hóa học và chuyển hóa lipid 5. Hóa học và chuyển hóa acid amin, protein 6. Hóa học và chuyển hóa acid nucleic 7. Hóa học và chuyển hóa hemoglobin 8. Vitamin 9. Hormon

Tài liệu tham khảo

1. Trần Thanh Nhãn (2007), “Hóa Sinh Học – Phần 1: Hóa Sinh Cấu Trúc”, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.

2. Trần Thanh Nhãn (2007), “Hóa Sinh Học – Phần 2: Chuyển hóa các chất và hóa sinh một số cơ quan”, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.

3. DM Vasudevan, Sreekumari S, Kannan Vaidyanathan

(2011), “Text book biochemistry for medical

students”, Jaypee brothers medical.

4. Donald voet, Judith G.Voet (2011), “Biochemitry”,

John Wiley & Sons.

5. Dr (Brig) MN Chatterjea, Rana Shinde (2012), “Textbook

of Medical Biochemistry”, Jaypee brothers medical.

6. David L. Nelson, Michael M. Cox (2008), “Principles of

biochemstry”, W. H. Freeman and Company.

HÓA SINH VÀ Y DƯỢC

KHÁI NIỆM

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

HÓA SINH

Hóa sinh tĩnh

Nghiên cứu và mô tả thành phần cấu tạo cơ thể sống

Hóa sinh động

Nghiên cứu các quá trình chuyển hóa, số phận của các chất, mối liên quan giữa các quá trình chuyển hóa

MỐI QUAN HỆ TƯƠNG HỖ GIỮA HÓA SINH VÀ Y DƯỢC

Hóa sinh học làm sáng tỏ nhiều khía cạnh về sức khỏe và bệnh tật

Nghiên cứu về các khía cạnh của sức khỏe và bệnh tật mở ra thêm nhiều lĩnh vực mới của hóa sinh

Protein

Lipid

Hydrat carbon

Acid nucleic

ĐÁI THÁO ĐƢỜNG TỤY

BÊNH DI TRUYỀN

BỆNH THIẾU MÁU HbS

BỆNH XƠ VỮA ĐỘNG MẠCH

HÓA SINH

Y DƯỢC

Mục tiêu chung

Mục tiêu cụ thể

• Cung cấp kiến thức về thành phần hóa học và chức năng của chúng trong tế bào

• Mối

• Vận dụng được kiến thức phục vụ cho những môn nghiệp vụ • Dễ dàng tiếp cận môi trường xét nghiệm lâm sàng

• Thực những

hiện nghiên cứu khoa học

liên quan giữa thành phần hóa học và sự chuyển hóa của các chất trong tế bào • Cơ chế điều hòa sự chuyển hóa trong tế bào

Polysaccharides

Proteins

Lipids

Nucleic acids

ENZYM

1. Đại cương về enzym

1.1. Khái niệm

̶ Là chất xúc tác sinh học, có bản chất là protein.

̶ Có tác động làm gia tăng vận tốc phản ứng nhƣng

không thay đổi tiến trình của phản ứng.

̶ Phản ứng đƣợc tiến hành trong những điều kiện

tương đối nhẹ nhàng.

̶ Có tính đặc hiệu cao với cơ chất.

̶ Tác động xúc tác enzym có thể được điều hòa.

Năng lượng hoạt hóa

̶ Là sự sai khác giữa mức năng lƣợng của trạng thái cơ bản

và trạng thái chuyển tiếp. Kí hiệu: ΔG*

̶ Là năng lƣợng cần cung cấp trong giai đoạn ban đầu để cho

phản ứng xảy ra.

̶ ΔG* càng cao → Tốc độ phản ứng sẽ xảy ra chậm. ̶ Enzym làm giảm năng lƣợng hoạt hóa của phản ứng.

Ví dụ: Phản ứng thủy phân đƣờng saccarose

Phản ứng

Saccarose + H2O → Glucose + Fructose

Không xúc tác ΔG* = 32.000 calo/mol ΔG* = 25.000 calo/mol Xúc tác vô cơ

Enzym (saccarase) ΔG* = 9.400 calo/mol

1.2. Cân bằng hóa học

̶ Một phản ứng hóa học đƣợc xem là đạt đến trạng

thái cân bằng động học khi những phân tử mới của

cơ chất và của sản phẩm liên tục chuyển hóa và sản

sinh ra nhƣng tỷ lệ giữa cơ chất và sản phẩm vẫn là

một hằng số không đổi.

̶ Xét phản ứng:

10-4/giây

A

B

10-6/giây

̶ Hằng số cân bằng K:

̶ Để đạt đến trạng thái cân bằng:

 Nồng độ của B gấp 100 lần A (dù có hay không có enzym)

+ Phản ứng có enzym: trong vòng 1 giây

+ Phản ứng không có enzym: cần khoảng 1 giờ

đẩy phản ứng nhanh chóng đạt trạng thái cân bằng.

 Enzym không làm thay đổi trạng thái cân bằng nhƣng thúc

1.3. Trung tâm hoạt động

̶ TTHĐ là một phần nhỏ trong

phân tử enzym, tham gia trực tiếp

nó thành sản phẩm của phản ứng.

liên kết với cơ chất và chuyển đổi

là Serin, Histidin, Tryptophan,

̶ Các acid amin của TTHĐ thƣờng

Cystein, Lysin, Arginin,

Glutamat.

Liên kết được tạo thành giữa enzym và cơ chất

̶ Các cơ chất kết hợp với các

TTHĐ bởi nhiều tương tác yếu:

+ Tƣơng tác tĩnh điện

+ Liên kết hydrogen

+ Tƣơng tác kỵ nƣớc

+ Liên kết Van der Waals

+ …

Cơ chế xúc tác của enzym

S : cơ chất

ES : phức trung gian

P : sản phẩm

E : enzyme

Giải thích sự kết hợp giữa enzym và cơ chất

Thuyết của Fisher (“chìa khóa với ổ khóa”) (1894)

̶ Cấu dạng của cơ chất và TTHĐ của enzym giống nhƣ là

chìa khóa và ổ khóa.

̶ Hai dạng này đƣợc xem nhƣ không thay đổi, cố định và

hoàn toàn ăn khớp với nhau.

→ Thuyết này đã giải thích đƣợc tính đặc hiệu của enzym.

Thuyết Koshland (“tiếp xúc cảm ứng”) (1958)

̶ TTHĐ rất mềm dẻo và linh hoạt, các nhóm chức năng TTHĐ

của E chưa ở tư thế sẵn sàng hoạt động.

̶ Tiếp xúc với cơ chất→ biến đổi hình dạng của E → Các nhóm

chức năng của E di chuyển và định hƣớng một cách thích hợp

và chính xác → Khớp với cơ chất

→ TTHĐ chỉ thực sự đƣợc hình thành trong quá trình tiếp xúc giữa

E và S.

1.4. Tính đặc hiệu của enzym

Gồm 2 loại:

+ Đặc hiệu phản ứng: Chỉ xúc tác một kiểu phản

ứng hoá học nhất định.

+ Đặc hiệu cơ chất: Chỉ tác dụng lên một số chất

nhất định hoặc chỉ một cơ chất duy nhất.

Tính đặc hiệu phản ứng

Các phản ứng của acid amin

 Phản ứng khử carboxyl nhờ decarboxylase

 Phản ứng khử amin nhờ amino acid oxydase

 Phản ứng chuyển nhóm amin nhờ amino transferase

Tính đặc hiệu cơ chất

 Đặc hiệu tuyệt đối: chỉ xúc tác với một cơ chất nhất định

Vd: Urease,…

 Đặc hiệu tƣơng đối: tác dụng với cả một nhóm cơ chất có

cấu trúc gần giống nhau, hoặc có một bộ phận giống nhau

AMINO ACID

Vd: Lactat dehydrogenase,…

 Tính đặc hiệu kép:

AMP-Amino acid

Vd: aminoacyl-synthetase tác dụng lên 2

o Hoạt hóa acid amin

o Chuyển gốc acid amin đã đƣợc hoạt hóa

cho ARNt → phức hợp acid amin-ARNt

cơ chất có cấu trúc hoàn toàn khác nhau

Aminoacyl-tRNA

2. Danh pháp và phân loại 2.1. Danh pháp

 Tên thông dụng: pepsin, trypsin, bromelin, amylase…→Không nói

lên bản chất xúc tác.

 Tên hệ thống: Hội nghị hóa sinh quốc tế quy định

VD: Pyruvat-decarboxylase (khử CO2 của acid pyruvic)

 Mỗi enzyme có mã số gồm 4 chữ số trƣớc có chữ EC

Số thứ nhất – chỉ loại enzym Số thứ hai – chỉ nhóm Số thứ ba – chỉ phân nhóm Số thứ tƣ – chỉ thứ tự trong phân nhóm đó

VD: Trypsin EC 3.4.21.4

LOẠI

ENZYM

KIỂU PHẢN ỨNG XÚC TÁC

Ví dụ

1 2 3 4 5 6

Oxydoreductase Transferase Hydrolase Lyase Isomerase Ligase (hay synthase)

Alcol dehydrogensase Hexokinase Trypsin Pyruvat decarboxylase Maleat isomerase Pyruvat carboxylase

Chuyển vận điện tử (e-, H+) A- + B  A + B- Phản ứng chuyển nhóm chức A-B + C  A + B - C Phản ứng thủy phân A-B + H2O  A-H + B-OH Phân cắt liên kết C-C, C-O, C-N và các liên kết khác để thành lập thƣờng là một liên kết đôi X Y   A-B  A=B + X-Y Chuyển đổi các nhóm chức nội phân tử (chuyển đồng phân) X Y Y X     A-B  A-B Xúc tác các phản ứng tổng hợp có kết hợp với sự thủy giải của ATP A + B → A-B

PỨ 1:

PỨ 2:

PỨ 3:

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ của enzym

3.1. Vận tốc phản ứng enzym

Liên quan đến giá trị của vận tốc khởi đầu, ở thời điểm ̶

zero (ký hiệu Vo, mol/phút).

̶ Tại thời điểm zero:

+ Phức hợp ES đƣợc thiết lập và duy trì

+ Phản ứng phân giải ES thành P quá chậm

E + S

E + P

K-1

+ [P] chưa đáng kể

Sản phẩm (mol)

Vo tƣơng ứng với độ dốc của đƣờng thẳng tuyến tính đi qua tọa độ góc

Độ dốc

° °

° ° °

t (min)

Sự liên quan giữa việc tạo thành sản phẩm theo thời gian trong phản ứng xúc tác bởi enzyme

Đơn vị hoạt độ enzyme:

 Đƣợc biểu thị bằng vận tốc ban đầu (Vo, mol/phút) của phản ứng đƣợc xúc tác (mol cơ chất đƣợc chuyển hóa trong thời gian 1 phút).

enzyme (U) và katal (kat):

 2 đơn vị tiêu chuẩn khác cho hoạt độ của enzyme là đơn vị

− U: Lƣợng enzyme cần thiết để xúc tác việc chuyển 1 µnol cơ chất trong 1 phút ở 25oC trong những điều kiện tối ƣu của enzyme này.

− Katal: Tác động xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng của một

mol/giây trong một hệ thống đặc hiệu.

Sự chuyển đổi giữa những đơn vị:

- Hoạt độ (hay hoạt độ tổng cộng) là tổng số đơn vị enzyme

1 mol/phút = 1U = 16,67 nanokat

của một mẫu.

- Hoạt độ đặc hiệu là số đơn vị hoạt động enzyme tƣơng ứng

với 1mg protein (U/mg).

enzyme.

- Hoạt độ đặc hiệu dùng để đánh giá mức độ tinh khiết của

- Trong quá trình tinh chế enzyme, hoạt độ đặc hiệu của nó tăng và tiến tới tối đa và không đổi khi enzyme hoàn toàn tinh khiết.

3.2. Định lượng enzym

Đo trực tiếp:

 Sự thay đổi nồng độ cơ chất hoặc sản phẩm theo thời gian

Đo gián tiếp:

 Thông qua đo sự thay đổi nồng độ của một cơ chất hoặc sản

phẩm của một phản ứng enzym đi kèm theo thời gian

Đo trực tiếp:

bƣớc sóng nhất định.

 Điều kiện: Cơ chất (hay sản phẩm) hấp thụ ánh sáng ở một

→ Nồng độ của chúng đƣợc đo bằng cách khảo sát sự biến

thiên của độ hấp thụ ở bước sóng đó.

 Mật độ quang học tỷ lệ với nồng độ; tốc độ biến thiên của độ hấp thụ tỷ lệ với tốc độ phản ứng enzyme biểu thị bằng số mol cơ chất đƣợc tiêu thụ (hay số mol sản phẩm đƣợc tạo thành) trong một đơn vị thời gian.

 NADH và NADPH: hấp thụ ở bƣớc sóng 340 nm→ Đo sự

thay đổi độ hấp thụ  Định lƣợng hoạt độ enzyme.

VD: Enzym lactat dehydrogenase

CH3-CH(OH)-COO- + NAD+

CH3-CO- COO- + NADH + H+

Lactat

Pyruvat

Đo gián tiếp:

Glucose + O2 + H2O

Glucose oxydase

Acid Gluconic + H2O2

Hợp chất không màu

Peroxydase

Hợp chất có màu

H2O

Định lượng kết hợp enzyme glucose oxydase và peroxydase được sử dụng để đo nồng độ glucose trong máu

3.3. Nồng độ cơ chất

[S] thấp: khi tăng gấp đôi cơ chất → Vo tăng gấp đôi. ̶

[S] cao: E đã bị bảo hòa→ sự tăng [S] thêm→ tăng rất ít Vo. ̶

→Biểu đồ biểu thị mối liên quan giữa Vo theo [S] là một đồ thị

dạng hyperpol.

???

3.4. Nồng độ enzym

Rate of reaction

• Trong điều kiện nồng độ cơ

chất bảo hòa, [E] tăng

→ vận tốc ban đầu Vo tăng.

→Đồ thị biểu diễn sự thay đổi

Vo theo nồng độ E là một

đường thẳng.

Enzyme concentration [unlimited substrate]

3.5. Nhiệt độ

• Tăng nhiệt độ

→Tăng năng lƣợng nhiệt cung cấp

cho các phân tử cơ chất

→Gia tăng vận tốc của phản ứng →

đến khi Vo = Vmax thì tại nhiệt độ

đó gọi là nhiệt độ tối ưu (toopt).

• Nhiệt độ > to

opt → Tăng nguy cơ phá vỡ các liên kết yếu

không đồng hóa trị→ Làm giảm hoạt tính E→ Biến tính E→

Vận tốc phản ứng sẽ gần bằng 0.

Functional protein

Denatured protein

3.6. pH • Mỗi enzym có 1 giá trị pH tối ƣu để hoạt động.

• Thông thƣờng pHopt khoảng 6-8.

Trong mọi nghiên cứu, enzym cần đƣợc giữ vững bằng

• Hoạt tính xúc tác của enzym rất nhạy khi thay đổi pH →

dung dịch đệm thích hợp.

1,5

Dịch vị

8,1- 8,6

Nước bọt, dịch tụy 7,0

Enzyme Nguồn gốc pHopt Pepsin Trypsin Dịch tụy 8 Chymotrypsin Dịch tụy Amylase Lipase Dịch tụy 7,0 – 7,5

3.7. Cofactor

• Cofactor (chất cộng tác): là những phần không có bản chất

protein khi gắn với protein thì tạo nên một phức hợp có hoạt tính

xúc tác.

• Cofactor:

Ion vô cơ: Zn2+, Fe2+ ,…

Coenzym: Một phức hợp các phân tử hữu cơ

• Apoenzym là phần protein của enzym không có cofactor.

COFACTOR + APOENZYM  HOLOENZYM

• Holoenzym là dạng có hoạt tính xúc tác hoàn chỉnh của một

enzym.

Cofactor

Enzym

Alcohol dehydrogenase

Zn2+

Cu2+

Cytochrome oxidase

Mg2+

Hexokinase, Glucose 6-phosphatase

Ni2+

Urease

Nitrate reductase

a. Ion kim loại

Cofactor

Tiền chất

Bệnh do thiếu vitamin

Acid pantothenic (Vit B5)

Viêm da, thiếu máu

FAD, FMN

Riboflavine (Vit B2)

Chậm lớn, viêm da

NAD+, NADP+

Niacine (Vit B3)

Pellagra_viêm da nhạy cảm với ánh sáng

Thiamine pyrophosphat

Thiamine (Vit B1)

Beriberi_Tê phù

Cobalamin (Vit B12)

Thiếu máu ác tính

Desoxyadenosyl cobalamin

Đồng cơ chất trong sự hydroxyl hóa Prolin thành collagen

Vitamin C (acid ascorbic) Scorbut_Giảm sự lành vết thƣơng, mất men răng, xuất huyết dƣới da

Pyridoxal phosphat

Pyridoxin (Vit B6)

Viêm da

b. Coenzym Coenzym A

Tê phù Pellagra

Scorbut

• NAD+ (Nicotinamide adenin dinucleotid)

• NADP+ (Nicotinamide adenin dinucleotid phosphat)

→Hoạt động nhƣ chất vận chuyển điện tử, tham gia vào các

phản ứng oxy hóa khử.

2e + H+

ADENIN

NADH/NADPH

NAD+

NADP+

Cấu trúc của coenzyme NAD+ và NADP+

• FMN (flavin mononucleotid): Tạo bởi một đơn vị flavin

mononucleotid.

• FAD (flavin adenin dinucleotid): Ngoài flavin mononucleotid

chứa thêm 1 nhóm bổ sung glucid (ribose), và Adenin.

→ FAD và FMN tác động với 2 proton và 2 điện tử để chuyển

luân phiên từ trạng thái khử sang trạng thái oxy hóa.

2e+ 2H+

2e + 2H+

FMN

ADENIN

FAD

Cấu trúc của coenzyme FAD và FMN

3.8. Các isoenzym

• Những dạng khác nhau của một enzym xúc tác cùng một

phản ứng đƣợc gọi là các isoenzym.

• Chúng có những tính chất động học và vật lý khác

nhau. Ví dụ: điểm đẳng điện, pH tối ƣu, ái lực đối với cơ

• Những isoenzym khác nhau của một enzym nhất định

chất hay đối với những tác động của các chất ức chế.

đƣợc tổng hợp do những gen khác nhau và thƣờng tác

động trong những mô khác nhau của cơ thể.

Ví dụ: Enzym lactat dehydrogenase (LDH)

Cấu tạo bởi 4 tiểu đơn vị từ 2 loại tiểu đơn vị khác nhau

gọi là H và M.

Các isoenzym H4 và H3M có nhiều trong tim và hồng cầu; H2M2 trong não và thận, trong khi đó HM3 và M4 có nhiều trong gan và cơ xƣơng.

Có 5 isoenym: H4, H3M, H2M2, HM3, M4

Mỗi isoenzym đặc trƣng cho một mô đặc hiệu.

Ý nghĩa to lớn trong y học → chuẩn đoán bệnh

4. ĐỘNG HỌC VÀ SỰ ỨC CHẾ ENZYM

4.1. Mô hình Michaelis - Menten

Mô hình Michaelis-Menten tóm tắc khái niệm sau đây về sự

E + S

E + P

xúc tác của một phản ứng bởi enzym.

 Các hằng số vận tốc k1, k2 và k3 biểu thị cho vận tốc ở mỗi

bƣớc khác nhau trong quá trình xúc tác.

 Chấp nhận rằng vận tốc của phản ứng ngƣợc lại E + P --->

ES không có ý nghĩa.

 [S] thấp →Vận tốc ban đầu (Vo) tỷ lệ trực tiếp với [S]

Nghiên cứu động học của một số enzym:

 [S] cao →Vận tốc có xu hƣớng đạt đến giá trị tối đa và không phụ thuộc vào [S]  Vận tốc tối đa này đƣợc gọi là Vmax (mol.min –1)

Phương trình Michaelis và Menten:

Vmax. [S]

Vo =

Km : Hằng số Michaelis

Km + [S]

Phƣơng trình đƣợc biểu thị dƣới dạng đồ thị Hyperbol.

Vmax

Liên quan giữa nồng độ cơ chất [S] và vận tốc ban đầu Vo

Vmax/2

[S]

E + S

E + P

- Hằng số Km (hằng số Michaelis) với đơn vị là M (mol)

k2 + k3

Km =

- Km bằng tổng vận tốc của sự phân rã ES chia vận tốc của sự tạo thành ES → Dùng để đo độ bền của phức hợp ES.

E + S

E + P

 Đối với một số các enzym k2 >> k3 → Km → Một hằng số đo ái lực của enzym đối với cơ chất bởi vì giá trị của nó lúc này phụ thuộc vào giá trị tƣơng đối của k1 và k2, hằng số vận tốc tƣơng ứng với sự thành lập và phân ly ES.

Ý nghĩa:

 Km lớn → Enzym có ái lực yếu đối với cơ chất (k2 >> k1)  Km thấp → Enzym có ái lực mạnh đối với cơ chất

(k1>>k2)

→ Xác định dạng cơ chất tốt nhất cho enzym

 Xác định Km bằng thực nghiệm dựa vào phƣơng trình

Michaelis và Menten: Gía trị của nó chính là nồng độ cơ

chất khi tốc độ phản ứng bằng Vmax/2.

Vmax. [S]

Km + [S]

Vo =

Vmax. [S]

Km + [S]

Vmax/2 =

[S]

1/2 =

Km + [S]

 Km = [S]

Km + [S] = 2[S]

4.2. Đồ thị Lineweaver – Burk  Không thể đánh giá đƣợc Vmax (và cả của Km) từ đồ thị

hyperbol.

 Nghịch đảo 2 vế của phƣơng trình Michaelis và Menten nhƣ

1 Km 1 1

y = ax + b

=

+ x

Vmax Vmax Vo [S]

→ Đồ thị Lineweaver-Burk cho phép tìm Km và Vmax một

cách dễ dàng và chính xác.

→ Đồ thị này cắt trục tung tại 1/Vmax và cắt trục hoành tại -

1/Km. Độ dốc của đƣờng thẳng này là Km/Vmax.

y = ax + b

Đồ thị Lineweaver-Burk

1/Vo

Độ dốc

a= Km/ Vmax

-1/Km

1/Vmax

b

1/[S]

Chú ý:

mô hình rất tốt liên quan đến hầu hết các số liệu thực

 Mô hình của Michaelis và Menten đƣợc xem nhƣ là một

 Vẫn còn một số các enzym không phù hợp với động học

nghiệm của phần lớn các enzym.

của Michaelis và Menten: Aspartat transcarbamoylase

(ATCase) đƣợc gọi là các enzym dị lập thể (enzym

allosteric)

4.3. Ức chế enzym  Các chất ức chế: tác động trực tiếp trên enzym làm giảm

 Một số chất ức chế enzym:

vận tốc xúc tác của enzym.

+ Các sản phẩm chuyển hóa của tế bào bình thƣờng + Những tác nhân lạ bên ngoài nhƣ các loại ma túy, độc

tố,…

 Hai cách ức chế enzym:

- Ức chế thuận nghịch: Đƣợc đảo ngƣợc lại bằng cách loại bỏ chất ức chế, gồm: ức chế cạnh tranh và không cạnh tranh.

- Ức chế không thuận nghịch: Không thể đảo ngƣợc.

Ức chế không thuận nghịch + Liên kết cộng hóa trị với một gốc acid amin→ Làm bất hoạt enzym

+ Thƣờng là nhóm –OH của Serin, -SH của Cystein

Acetylcholinesterase

Diisopropylphosphofluoridate (DIPF)

N H 2

Enzym-CH2SH +

IC H 2

+ HI

Enzym-CH2  S  CH2  C  NH2

 Iodoacetamid làm thay đổi gốc Cys và có thể đƣợc sử dụng nhƣ là một tác nhân chẩn đoán trong việc xác định số gốc Cys cần thiết cho tác động của enzym.

 Kháng sinh Penicilline ức chế một cách không thuận nghịch enzym glycopeptid transpeptidase (có vai trò xúc tác việc thành lập những liên kết chéo trong thành tế bào vi khuẩn) bằng các liên kết cộng hóa trị với gốc Serin trong trung tâm hoạt động của enzym..

 Cyanide liên kết cộng hóa trị với enzym cytochrome oxidase → Ức chế phản ứng liên quan đến sự vận chuyển điện tử

→Chất ức chế không thuận nghịch thƣờng đƣợc xem nhƣ là

chất độc và không thích hợp cho mục đích điều trị.

Ý nghĩa:

Ứng dụng để nhận biết các nhóm chức trong TTHĐ của E.

Ức chế thuận nghịch

Đặc điểm:

 Một chất ức chế cạnh tranh có cấu trúc gần giống cơ chất cạnh tranh với cơ chất Liên kết với trung tâm hoạt động của enzym.

 Tốc độ phản ứng enzym tùy thuộc vào nồng độ tƣơng đối của chất ức chế và cơ chất [S] >> [I] → Khắc phục đƣợc hiện tƣợng ức chế.

E + P

 Enzym có thể liên kết với cơ chất hoặc chất ức chế.

VD: Succinat dehydrogenase

Succinat dehydrogenase

Fumarat + FADH2

Succinat + FAD

Không phản ứng

Succinat dehydrogenase Malonat

1/Vo

Km tăng

Đồ thị Lineweaver-Burk cho thấy ảnh hưởng của chất ức chế cạnh tranh trên Km và Vmax

Vmax không thay đổi

Ức chế cạnh tranh

1/Vmax

-1/Km

° ° ° °

Không ức chế

1/[S]

Ý nghĩa:

• Sử dụng trong điều trị bệnh

• Nghiên cứu TTHĐ, cơ chế xúc tác của E, con đường trao đổi chất

VD:

Krebs đã sử dụng chất ức chế cạnh tranh của succinate dehydrogenase

tetrahydrofolate

trình sinh

để nghiên cứu chu trình acid tricarboxylic.

Sulphanilamide là chất ức chế cạnh tranh của E vi khuẩn tham gia trong quá từ p- tổng hợp CoE aminobenzoic → Được sử dụng để hạn chế sự sinh trưởng của vi khuẩn và ít độc hại đối với cơ thể.

Ức chế thuận nghịch

Đặc điểm:

 Chất ức chế không cạnh tranh liên kết với một trung tâm khác với trung tâm hoạt động cấu trúc không gian của enzym thay đổi Giảm hoạt tính của enzym.

 Enzym có thể liên kết với chất ức chế, với cơ chất hoặc

với cả 2 cùng một lúc.

 Tác động ức chế không cạnh tranh không thể đảo ngƣợc

E + P

ESI

lại bằng cách tăng nồng độ cơ chất.

1/Vo

Đồ thị Lineweaver-Burk cho thấy ảnh hưởng của chất ức chế không cạnh tranh trên Km và Vmax

Vmax giảm

Km không thay đổi

Ức chế không cạnh tranh

1/Vmax

-1/Km

Không ức chế

1/[S]

Ý nghĩa của nghiên cứu chất ức chế enzym  Nghiên cứu cơ chế tương tác của enzym với cơ chất

 Vai trò điều hòa hoạt động enzym

 Thiết kế “Thuốc” để ức chế phản ứng sinh hóa không mong muốn,

ví dụ:

khuẩn, là chất ức chế của DNA gynase

+ Penicilin, Ampicillin gây cản trở sinh tổng hợp vách tế bào vi

+ Methotrexate: là chất chống ung thư, chất này tác động lên

chuyển hóa DNA ở tế bào sống

 Tìm hiểu vai trò của các độc tố sinh học, ví dụ:

ví dụ như chất „Roundup‟_Glyphosate

+ Những hợp chất tương tự acid amin, được dùng như chất diệt cỏ

5. Kiểm soát hoạt động của enzym 5.1. Điều hòa bởi cơ chế feed-back

Original Precursor(s)

Enzyme 1

Enzyme 2

2 • E tham gia đầu tiên được ức chế bởi sản phẩm cuối cùng của quá trình đó → Ức chế ngược (ức chế bởi cơ chế feed-back).

Enzyme 3

• Ý nghĩa: Tiết kiệm được năng lượng dự 3

trữ của cơ thể

Enzyme 4

Tránh tích tụ một lượng lớn chất chuyển hóa trung gian vô ích.

Enzyme 5

Final Products

• Các sản phẩm cuối cùng của chuyển hóa thường ít khi tương đồng với hợp chất ban đầu về mặt cấu trúc → Chúng sẽ liên kết với E ở một vị trí khác ngoài TTHĐ của E.

→Những E loại này là E dị lập thể. VD: Aspartat transcarbamoylase (ATCase) là E cho tổng hợp

pyrimidine.

5.2. Sự thay đổi các liên kết cộng hóa trị thuận nghịch

• Nhóm phosphat →Tác động đến hoạt độ của E.

• Sự phosphoryl hóa là sự thêm nhóm phosphat được xúc tác bởi

protein kinase có sử dụng ATP.

• Sự dephosphoryl hóa là sự lấy đi nhóm phosphate được xúc tác

→Sự phosphoryl hóa/dephosphoryl hóa như một rờle nhanh và

bởi protein phosphatase.

theo hoặc không tuân theo nhu cầu của tế bào.

thuận nghịch → để định hướng một con đường chuyển hóa tuân

ATP

Protein –OH

Protein phosphatase

Protein kinase

H2O

ADP

Protein - O

O - P = - O

Sự phosphoryl hóa và dephosphoryl hóa thuận

nghịch của enzym

Cơ chế hoạt động: Glycogen phosphorylase: dạng phosphoryl hóa Glycogen synthetase: dạng dephosphoryl hóa

Mục tiêu

• Trình bày được bản chất của enzym

• Mô tả được cấu tạo và chức năng TTHĐ của enzym

• Trình bày được tính đặc hiệu của enzym.

• Trình bày được danh pháp phân loại enzym.

• Giải thích được các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động

của enzym.

• Trình bày được động học và sự ức chế của enzym

• Trình bày sự kiểm soát hoạt động của enzym