Enzym và xúc tác sinh học

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

250
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xúc tác sinh học Một số loại hóa chất được sản xuất nhờ quá trình chuyển hóa dưới tác dụng của xúc tác sinh học (enzym). Để có enzym người ta phải nuôi cấy một số loại vi sinh đặc chủng sau đó cố định và phân lập enzym do chúng sinh ra rồi áp dụng trong quá trình sản xuất. Trong một số trường hợp vì lý do kinh tế người ta không tách riêng enzym mà đưa cả vi sinh vào quá trình sản xuất để các tế bào của nó tiết ra enzym làm xúc tác cho các...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Enzym và xúc tác sinh học

H+ ROH + RCOOH RCOOR + H2O to
(E) S + ….. P+…
ENZYM VAØ XUÙC TAÙC SINH HOÏC MUÏC TIEÂU  Trình baøy ñöôïc baûn chaát cuûa enzym, naêng löôïng hoaït hoaù vaø traïng thaùi chuyeån tieáp cuûa moät phaûn öùng hoaù sinh  Moâ taû ñöôïc caáu taïo vaø chöùc naêng cuûa trung taâm hoaït ñoäng cuûa enzym  Trình baøy ñöôïc tính ñaëc hieäu cuûa enzym  Giaûi thích ñöôïc caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hoaït ñoäng cuûa enzym  Trình baøy ñöôïc ñoäng hoïc vaø söï öùc cheá cuûa enzym  Trình baøy ñöôïc söï kieåm soaùt hoaït ñoäng cuûa enzym ThS Ngoâ Kieán Ñöùc
1-ÑAÏI CÖÔNG VEÀ ENZYM 1.1- Caùc enzym laø nhöõng chaát xuùc taùc  Coù taùc ñoäng laøm gia taêng vaän toác phaûn öùng hoùa hoïc maø khoâng thay ñoåi tieán trình cuûa phaûn öùng  Vaän toác phaûn öùng coù theå taêng leân tôùi 107 laàn khi coù maët enzym  Phaûn öùng coù theå ñöôïc tieán haønh trong nhöõng ñieàu kieän töông ñoái nheï nhaøng (nhieät ñoä döôùi 100 ñoä C, ôû aùp suaát khí quyeån vaø pH trung tính)  Coù tính ñaëc hieäu cao ñoái vôùi cô chaát maø noù taùc ñoäng cuõng nhö ñoái vôùi caùc saûn phaåm maø noù thaønh laäp.
1-ÑAÏI CÖÔNG VEÀ ENZYM 1.1- Caùc enzym laø nhöõng chaát xuùc taùc  Taùc ñoäng coù theå ñöôïc ñieàu hoøa  thöôøng nhaïy caûm vôùi noàng ñoä cô chaát hay vôùi moät soá phaân töû khaùc  Baûn chaát caùc enzym laø nhöõng protein Ngoïai leä coù vaøi phaân töû ARN cuõng coù taùc ñoäng xuùc taùc.
1.2- Naêng löôïng hoaït hoùa vaø traïng thaùi chuyeån tieáp Naêng löôïng töï do S P Söï thay ñoåi naêng löôïng trong moät phaûn öùng hoùa sinh
1.2- Naêng löôïng hoaït hoùa vaø traïng thaùi chuyeån tieáp - Moïi phaûn öùng ñeàu phaûi vöôït qua moät haøng raøo naêng löôïng thì môùi thöïc hieän ñöôïc. - Haøng raøo naêng löôïng naøy töông öùng vôùi naêng löôïng caàn thieát ñeå chuyeån caùc phaân töû cuûa cô chaát sang traïng thaùi chuyeån tieáp : moät daïng hoùa hoïc khoâng beàn trong tieán trình phaûn öùng ñi töø cô chaát ñeán saûn phaãm. - Traïng thaùi chuyeån tieáp : traïng thaùi trung gian coù naêng löôïng töï do cao nhaát trong taát caû moïi phaûn öùng. - Naêng löôïng töï do hoaït hoùa cuûa Gibbs (G*) : cheânh leäch cuûa möùc naêng löôïng töï do giöõa traïng thaùi chuyeån tieáp vaø cô chaát
1.2- Naêng löôïng hoaït hoùa vaø traïng thaùi chuyeån tieáp - Taùc ñoäng cuûa enzym : oån ñònh traïng thaùi chuyeån tieáp cuûa phaûn öùng hoùa hoïc vôùi söï giaûm G* Enzym khoâng laøm thay ñoåi möùc naêng löôïng cuûa cô chaát hay cuûa saûn phaåm. Enzym laøm gia taêng toác ñoä phaûn öùng nhöng khoâng aûnh höôûng ñeán söï thay ñoåi naêng löôïng chung cuûa phaûn öùng.
Naêng löôïng töï do Phaûn öùng khoâng xuùc taùc bôûi enzym Traïng thaùi chuyeån tieáp G* (naêng löôïng töï do hoaït hoùa) Phaûn öùng xuùc taùc bôûi enzym S P G (naêng löôïng töï do) Söï thay ñoåi naêng löôïng trong moät phaûn öùng hoùa sinh
 Thí duï veà möùc naêng löôïng hoaït hoùa cuûa phaûn öùng trong ñieàu kieän coù vaø khoâng coù chaát xuùc taùc : Saccarose + H2O Glucose + Fructose - Khoâng xuùc taùc : G* = 32.000 calo/mol - Xuùc taùc voâ cô (H+) : G* = 25.000 calo/mol - Enzym (saccarase) : G* = 9.400 calo/mol
1.3- Söï thay ñoåi naêng löôïng töï do Naêng löôïng töï do S P G ?? Söï thay ñoåi naêng löôïng trong moät phaûn öùng hoùa sinh
1.3- Söï thay ñoåi naêng löôïng töï do  Söï thay ñoåi naêng löôïng töï do G cuûa Gibbs (kJ mol –1) cho bieát moät phaûn öùng coù thuaän lôïi veà maët naêng löôïng hay khoâng.  Bieán thieân naêng löôïng toång coäng aâm thì phaûn öùng thuaän lôïi veà maët naêng löôïng ( coù nghóa laø caùc saûn phaåm cuûa phaûn öùng ôû möùc naêng löôïng thaáp hôn so vôùi möùc naêng löôïng cuûa cô chaát vaø G laø aâm). G khaùc vôùi G*.  G : khoâng leä thuoäc vaøo chieàu phaûn öùng vaø khoâng cho bieát thoâng tin gì veà vaän toác phaûn öùng  G* : aûnh höôûng ñeán vaän toác phaûn öùng.
1.3- Söï thay ñoåi naêng löôïng töï do  G aâm : phaûn öùng thuaän lôïi veà maët nhieät ñoäng hoïc theo chieàu chæ ñònh (coù nghóa laø phaûn öùng tieán haønh töï nhieân)  G döông : phaûn öùng khoâng thuaän lôïi veà maët naêng löôïng vaø caàn phaûi ñöôïc cung caáp naêng löôïng môùi coù theå thöïc hieän theo chieàu chæ ñònh. Heä thoáng sinh hoïc : naêng löôïng thöôøng ñöôïc cung caáp baèng vieäc keát hôïp moät phaûn öùng khoâng thuaän lôïi vôùi moät phaûn öùng thuaän lôïi veà maët naêng löôïng : caùc caëp phaûn öùng. Ví duï: Söï thuûy giaûi ATP ñeå thaønh laäp ADP vaø Pi töï do ATP + H2O ADP + Pi Go = -30,5kJ mol –1 (thuaän lôïi)
1.4- Caân baèng hoùa hoïc Xeùt phaûn öùng sau : 10 –4 /giaây A B 10 –6 /giaây ÔÛ traïng thaùi caân baèng, tyû leä cuûa noàng ñoä cô chaát vaø cuûa saûn phaåm laø moät haèng soá khoâng ñoåi  haèng soá caân baèng K. Haèng soá K ñònh nghóa theo nhieät ñoäng hoïc laø: [saûn phaãm] cb [B] cb K= = [thuoác thöû ] cb [A] cb
 Phaûn öùng hoùa sinh: haèng soá caân baèng cuõng baèng vôùi tyû leä giöõa vaän toác cuûa phaûn öùng ban ñaàu kf vaø vaän toác cuûa phaûn öùng ñaûo k b kf 10-4 K= = = 100 kb 10-6  Nhö vaäy, ôû traïng thaùi caân baèng cuûa phaûn öùng treân, noàng ñoä cuûa B gaáp 100 laàn A duø coù hay khoâng coù maët cuûa enzym.  Enzym khoâng laøm thay ñoåi traïng thaùi caân baèng  thuùc ñaåy phaûn öùng nhanh choùng ñaït caân baèng - Khoâng coù maët enzym, caàn khoaûng moät giôø ñeå ñaït ñeán caân baèng - Coù maët cuûa enzym, phaûn öùng coù theå ñaït ñeán caân baèng trong voøng moät giaây.
1.5- Trung taâm hoaït ñoäng (TTHÑ)  Laø vuøng maø enzym keát hôïp vôùi cô chaát vaø chuyeån ñoåi noù thaønh saûn phaåm cuûa phaûn öùng.  Laø moät phaàn nhoû cuûa phaân töû enzym ñöôïc thaønh laäp bôûi caùc acid amin coù theå ôû raát xa nhau treân chuoãi polypeptid.  Caùc acid amin cuûa TTHÑ thöôøng laø Serin, Histidin, Tryptophan, Cystein, Lysin, Arginin, Glutamat.  TTHÑ thöôøng gioáng nhö moät khe nöùt hay raõnh treân beà maët phaân töû enzym thaønh laäp moät khoaûnng khoâng gian thöôøng laø khoâng phaân cöïc taïo thuaän lôïi cho vieäc lieân keát giöõa enzym vaø cô chaát
 Caùc cô chaát + TTHÑ = töông taùc yeáu  töông taùc tónh ñieän, lieân keát hydro, lieân keát Van der Walls, töông taùc kî nöôùc)  trong moät soá tröôøng hôïp bôûi nhöõng lieân keát ñoàng hoùa trò thuaän nghòch.
Phöùc hôïp enzym – cô chaát Caùc goác xuùc taùc coù hoaït tính/ TTHÑ Cô chaát ôû traïng thaùi chuyeån tieáp Saûn phaåm enzym töï do (ñöôïc phoùng thích / dd) + phaân töû cô chaát môùi khaùc
(a) Chìa khoùa/oå khoùa (1894, Emil Fischer) Hai daïng naøy ñöôïc xem nhö + khoâng thay ñoåi, coá ñònh vaø hoaøn toaøn aên khôùp vôùi nhau. Enzym Cô chaát E-S (b) Tieáp xuùc caûm öùng (1958 bôûi + Daniel E. Koshland Jr) trong ñoù lieân keát cuûa cô chaát caûm öùng laøm thay ñoåi caáu daïng cuûa Enzym Cô chaát E-S TTHÑ cuûa enzym. Hai moâ hình ñöôïc ñeà nghò ñeå giaûi thích veà söï keát hôïp cuûa cô chaát vaø enzym
1.6- Tính ñaëc hieäu cuûa enzym  Tính ñaëc hieäu roõ reät vaø cao hôn nhieàu so vôùi caùc chaát voâ cô  Theå hieän + ñaëc hieäu phaûn öùng: trong kieåu phaûn öùng ñöôïc chuùng xuùc taùc + ñaëc hieäu cô chaát: trong söï choïn loïc ñoái vôùi cô chaát tham gia phaûn öùng