CHƯƠNG IV: ENZYM (Men - ferment)

Chia sẻ: Nguyễn Đăng Khoa | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

373
lượt xem 91
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein, có khả năng xúc tác bên trong tế bào, trong chủ thể (invivo) hoặc ngoài cơ thể (invitro). Nhờ có enzyme, các phản ứng hoá học trong cơ thể được xảy ra một cách dễ dàng (trong điều kiện có thể không có nhiệt độ cao, áp suất cao, không có pH quá acid hoặc quá kiềm), nhịp nhàng. Ngược lại, nếu thiếu enzyme thì có thể dừng một phản ứng do enzyme xúc tác làm cho dừng các quá trình chuyển hoá khác nhau liên quan đến...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG IV: ENZYM (Men - ferment)

CHƯƠNG IV: ENZYM (Men - ferment) 4.1. Khái niệm chung về Enzyme: 4.1.1.Định nghĩa: Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein, có khả năng xúc tác bên trong tế bào, trong ch ủ th ể (invivo) ho ặc ngoài c ơ th ể (invitro). Nhờ có enzyme, các phản ứng hoá học trong cơ thể được xảy ra một cách dễ dàng (trong điều kiện có th ể không có nhi ệt đ ộ cao, áp suất cao, không có pH quá acid hoặc quá kiềm), nhịp nhàng. Ngược lại, nếu thiếu enzyme thì có thể dừng một phản ứng do enzyme xúc tác làm cho dừng các quá trình chuyển hoá khác nhau liên quan đ ến trạng thái bệnh. Nếu kéo dài gây tử vong. Vai trò đặc biệt của enzyme trong cơ thể: Enzyme có thể xúc tác chuyển hoá trong hoặc ngoài cơ th ể. 1
Vd: Trong dạ dày có pepsin phân giải thức ăn giàu protein t ạo thành pepton (5÷ 8% acid amin). Amilasa (có nhiều trong khoang miệng, nhiều nh ất ở ru ột non) có kh ả năng phân giải tinh bột thành đường glucoz. Theo quy trình chung: Tinh bột → Dextron → Maltose (đường nha) → α.glucose Amilasa là enzyme có thể lấy từ đường ruột (màng nhầy ruột non) hoặc từ ngũ cốc nẩy mầm, nuôi vi sinh vật. Nguồn thu enzyme khá rộng rãi: từ động vật, thực vật, vi sinh v ật. 2
4.1.2. Đặc điểm của E: •Không tham gia vào thành phần cuối của phản ứng •Chỉ làm tăng nhanh phản ứng mà các phản ứng này có thể xảy ra ở điều kiện không có enzyme •Không làm mất vị trí cân bằng của phản ứng mà chỉ làm tăng t ốc độ của phản ứng •Theo cấu trúc hóa học thì tất cả enzyme là protein • Có hiệu suất xúc tác sinh học cao hơn gấp nhiều lần xúc tác hóa học, tuy nhiên vận tốc có thể tăng khi có xúc tác hóa học • Enzyme có tính đặc hiệu cao và có tính chọn lọc đối với cơ chất • 3
Thực hiện sứ mệnh điều phối tất cả các quá trình trao đổi chất của cơ thể Trong các phản ứng enzyme hầu như kết quả cho ra 100% sản phẩm Có tính chất lý hóa học của protein Đa số có dạng hình cầu và không đi qua được màng bán thấm do kích thước lớn Tan tốt trong nước và trong dung dịch muối loãng (buffer) Cũng như protein enzyme không bền với nhiệt độ. Bị gây biến tính bởi acid, base mạnh hay muối kim loại nặng 4
4.2. Cấu tạo Enzyme: Dựa vào thành phần cấu tạo của enzyme chia hai nhóm: + Nhóm enzyme đơn giản (một cấu tử): trong thành phần chỉ có acid amin liên kết (chỉ có protein). + Nhóm enzyme phức tạp (hai cấu tử): trong thành phần gồm có acid amin liên kết cộng phần nhóm ngoại (thường là các vitamin, các kim loại, một số nhóm chức khác (dẫn xuất của nucleotit, NAD, NADP, dẫn xuất quinov…)). Vai trò của nhóm ngoại rất quan trọng; vì nếu tách nhóm ngo ại thì hoạt tính sinh học sẽ mất. Catalase: protein + sắt Vd: Fenol oxydase: protein + đồng Cytocrom: hệ chuyển electron: protein + sắt Enzyme Amino - transferasa: enzym chuyển nhóm amin. Cấu tạo protein + dẫn xuất vitamin B6. Các enzyme Dehydrogenase (chuyển hydro) có cấu tạo: protein + FAD; protein + FMN; protein + NAD 5 protein + NADP; protein + UQ
Trung tâm hoạt động của enzyme: không phải toàn bộ phân tử enzyme tham gia liên kết với cơ chất mà chỉ có một phần nhỏ liên kết được với cơ chất quyết định hoạt tính xúc tác của enzyme, ph ần đó g ọi là trung tâm hoạt động của enzyme Một phân tử enzyme có thể có một hoặc nhiều hơn trung tâm hoạt động. Cấu tạo trung tâm hoạt động bao gồm: + Nhóm ngoại: các vitamin, kim loại, nhóm chức khác. + Nhóm bên (gốc bên) của acid amin có khả năng ph ản ứng cao. Vd: các nhóm −OH, −NH2, −COOH, −SH, − histidin 6
Trung tâm hoạt động có thể được chia làm 2 bộ phận: •Tâm xúc tác: tham gia kết hợp trực tiếp với cơ chất •Miền tiếp xúc: gắn cơ chất lên vị trí tác dụng Trung tâm hoạt động có kích thước không lớn so với toàn b ộ enzyme Nếu như trung tâm hoạt động bị phá vỡ vì tác động (lý - hoá) thì ho ạt tính xúc tác của enzyme cũng mất đi. 7
4.3. Tên gọi Enzyme: a) Tên thông dụng: không theo quy tắc (Vd: pepsin, renin, trypsin…) có ưu điểm là ngắn gọn, dễ nhớ ⇒ không nói được cơ chế cũng như phản ứng bị phân hủy. b) Tên hệ thống: quy định việc gọi tên enzym theo quy tắc chung gồm có 3 phần chính: Tên cơ chất enzyme tác dụng + tên phản ứng enzym xúc tác + đuôi “ase” Pyruvat  Decarboxyl  ase Vd1: cơ chất phản ứng khử CO2 a. pyruvic Poly phenol  Oxyd  ase Vd2: cơ chất phản ứng 8
4.4. Phân loại enzyme Enzyme được phân loại thành 6 nhóm chính: Oxidoreductase Transferase Hydrolase Lyase Isomerase Ligase 9
Oxidoreductase: Là nhóm xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khử Nếu chất chuyển hay chất nhận rõ ràng thì gọi tên theo chúng. Vd. Dehydrogenase (NAD, FAD, FMN,…), oxygenase (kết hợp trực tiếp với oxy) Nếu chất cho hydro không rõ ràng thì gọi là reductase Các enzyme thường gặp trong nhóm này là: dehydrogenase, oxydase, peroxidase, catalase,… 10
Transferase Là nhóm enzyme xúc tác chuyển nhóm, chuyển gốc từ ch ất này sang chất khác Phản ứng tổng quát là AX + B  A + BX Cách gọi tên: theo chất nhận nhóm chuyển vận transferase Nhóm transferase được chia ra làm 7 nhóm phụ chuyển nhóm carbon đơn như methyl, carboxyl,… chuyển nhóm aldehyde hoặc cetone, có 2 enzyme điển hình là transketolase (chuyển 2C) và transaldolase (chuyển 3C) chuyển gốc acyl, acyltransferase chuyển gốc glycosyl, glycosyl transferase chuyển nhóm đạm, aminotransferase chuyển nhóm phosphate, phosphotransferase 11 chuyển nhóm lưu huỳnh, sulphurtransferase
Hydrolase Là nhóm enzyme xúc tác các phản ứng thủy phân các h ợp ch ất hữu cơ với sự tham gia của nước Phản ứng tổng quát XY + H2O XOH + YH  Cách gọi tên: tên của cơ chất được tách ra hydrolase Nhóm này được chia ra 11 nhóm phụ Các enzyme thường gặp là esterase, phosphatase, nuclease, peptidase, lipase Đây là nhóm E nhiều E nhất 12
Lyase Là enzyme phân cắt chất hữu cơ không có sự tham gia của n ước Được chia làm 7 nhóm phụ Cách gọi tên: tên cơ chất + tên của nhóm được tách ra + lyase. Vd: Aspactate ammonia lyase Các enzyme thường gặp: decarboxylase, aldolase, hydratase,… 13
Isomerase Là nhóm enzyme xúc tác cho chuyển hóa giữa 2 dạng đồng phân D và L, cis và trans, aldose và ketose Các enzyme thường gặp là epimerase, mutase, isomerase 14
Synthetase (ligase) Là nhóm enzyme xúc tác tổng hợp chất hữu cơ và cần năng lượng từ ATP, GTP,… Được chia thành 4 phụ nhóm tạo các liên kết: - C – O -, - C – S-, - C – N -, - C – C – Cách gọi tên: Tên cơ chất + ligase (hay synthetase) Vd: Glutamin synthetase 15
4.5. Tính chất của E: * Tính chất chung: E bản chất là Pr do đó E có đầy đủ tính ch ất của Pr (bi ến tính, kết tủa bởi TCA, không qua màng bán thấm vì trọng lượng phân t ử lớn, dễ kết tủa, dễ mất hoạt tính sinh học khi có tác động bên ngoài, tính chất lưỡng tính . . .) Những tác nhân nào có ảnh hưởng tới hoạt tính sinh h ọc c ủa Pr đều có ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của E. Vì vậy nh ững quá trình chiết tách E, sử dụng E người ta cần lưu ý tránh nh ững đi ều ki ện làm ảnh hưởng đến hoạt tính E (t0 cao, ánh sáng, pH quá acid, quá kiềm, chất gây kết tủa E, . . .) 16
* Cường lực xúc tác E: E có khả năng xúc tác lớn rất nhiều so với các xúc tác vô c ơ thông thường; xúc tác khác. Chỉ cần 1 lượng nhỏ E (0,5 - 1%) so v ới c ơ chất thì nó chuyển hóa được lượng lớn hơn Ví dụ: 1g pepsin có thể thủy phân được 50kg Pr-trứng trong 2gi ờ, t 0 thường. E có khả năng xúc tác mạnh vì E có khả năng làm gi ảm NL ho ạt hóa phản ứng (NL hoạt hóa là NL cần thiết để cung cấp cho quá trình xảy ra) = Qhh (NL hoạt hóa phản ứng). Ví dụ: H2O2 → H2O + O2 Khi không xúc tác: Qhh = 18000cal/mol Nếu xúc tác vô cơ là Platin. Qhh = 11700cal/mol Nếu dùng E catalase xúc tác. Qhh = 5500cal/mol 17
Phản ứng: E + S ↔ ES → P + E (cơ chất) (Phức trung gian) Điều kiện để E tương tác với cơ chất (S) để tạo thành ph ức trung gian (ES). Theo phương trình thì giữa E và S ph ải có c ấu trúc không gian tương ứng phù hợp theo quy tắc chìa khóa và ổ khoá. Phức hợp enzyme – cơ chất [ES] Sơ đồ cơ chế hoạt động của enzyme theo Fischer 18
Theo thuyết cải tiến của Kosland thì sự tương ứng của E và S trong cấu hình KG không hoàn toàn cứng nhắc mà nó có thể biến đổi một chút cho thực sự phù h ợp → thuyết “tiếp xúc - cảm ứng” Sơ đồ thuyết tiếp xúc cảm ứng theo Kosland sự tương tác cảm ứng về cấu trúc không gian tạo nên phức hợp enzyme cơ chất 19
Một số E, đặc biệt là E tiêu hóa thì khi mới tiết ra ở tr ạng thái ti ền E ko hoạt động. Ví dụ: các tiền E: pepsinogen → pepsin hoạt động + peptitkiềmhãm E không hoạt động nhằm bảo vệ cho các cơ quan tiêu hoá không bị phân giải bởi các E của chính nó. 20