55
Sinh học đại cương
Chương III: Enzym
56
Một số khái niệm chung
 1700: tiêu hóa thitj nhờ dịch chiết trong dạ dày
 1800: chuyển hóa tinh bột thành đường nhừ nước dịch chiết thực vật
 1850 - Louis Pasteur: quá trình lên men đường thành rượu của nấm men
xảy ra nhờ một nhân tố gọi là men. Men không thể tách ra khỏi cấu trúc
tế bào sống
 1897- Eduard Buchner: dịch chiết nấm men có khả năng lên men đường
thành rượu. Men có thể tách ra khỏi tế bào
 1956 – Summer: tách và kết tinh urease. Urease mang bản chất Protein
 1930 – John Northrop và Moses Kunitz: tách và tinh chế các enzym tiêu
hóa mang bản chất protein

- Enzym mang bản chất protein
- Tăng tốc độ phản ứng lên 10 mũ 20 lần nhưng không bị
tiêu thụ hoặc thay đổi khi xúc tác
- Mục đích giúp chuyển hóa thức ăn thành năng lượng và
các vật liêụ mới

57
Cấu trúc enzym
 Định nghĩa: Enzym là các phân tử protein có
chức năng xúc tác sinh học

 Enzym đơn cấu tử: thành phần cấu tử chỉ bao
gồm các protein đơn giản

 Enzym lưỡng cấu tử: bao gồm 2 thành phần

Vitamin B12 5'-
Deoxyadenosyl
cobalamin
(coenzym B12)
Các nguyên tử H và các
nhóm acyl
Methylmalonyl-
CoA mutase
Riboflavin
(vitamin B2)
Flavin adenin
dinucleotit
(FAD)
Electron, các nguyên tử H Succinate
dehydrogenase
Axit nicotinic
(niacin)
Nicotinamide
adenin
dinucleotit
(NAD)
Ion H (: H -) Alcohol
dehydrogenase
Thiamine
(vitamin B1)
Thiamine
pyrophosphate
Aldehyt Pyruvate
dehydrogenase
58

Cấu tạo trung tâm hoạt động
 Khái niệm: trong quá trình xúc tác
chỉ một phần nhỏ phân tử enzym
tham gia kết hợp với cơ chất và
chuyển hóa thành sản phẩm – trung
tâm hoạt động của enzym

 Cấu tạo: bao gồm 1 số nhóm chức
năng của axit amin không tham gia
liên kết trục chính
- COOH: axit glutamic và axit aspatic
- NH2 : lysin
- OH: Serin
- SH: Cystein
- Imidazol: Histidin
- Phenol: Tyrozin

 Tính chất: chỉ được hình thành
trong cấu trúc bậc 2,3,4

60
Một số quan niệm về trung tâm hoạt
động của enzym
 Quan niệm của Fisher (1894)
- Trung tâm họat động vốn sẵn có
và cứng nhắc
Enzym: ổ khóa
Cơ chất: chìa khóa

 Quan niệm của Kosland (1958)

Mô hình phản ứng sinh học

E: enzym
S: cơ chất
P: sản phẩm
ES: phức hợp enzym-cơ chất
EP: phức hợp enzym-sản
phẩm
63
Chất phản ứng
Sản phẩm
N
ă
n
g

l
ư
ợ
n
g
Phản ứng
tỏa nhiệt
Năng lượng

65
66
Tính chất của enzym
 Tính chất chung
- Khối lượng phân tử lớn
- Hòa tan trong môi trường nước hoặc muối loãng hoặc các dung môi hữu cơ tạo
dung dịch keo
- Không bền trong môi trường axit và kiềm mạnh

 Cường lực xúc tác:Cường lực xúc tác lớn: tăng vận tốc phản ứng lên hàng
vạn cho đến hàng triệu lần so với chất xúc tác hóa học
67
Tính chất của enzym (cont.)
 Đặc hiệu phản ứng: Enzym có khả năng chuyển hoá một số cơ chất
nhất định, một liên kết hoá học nhất định hoặc một kiểu phản ứng hoá
học nhất định
- Đặc hiệu cơ chất
 Đặc hiệu tương đối
 Đặc hiệu nhóm
 Đặc hiệu tuyệt đối
 Đặc hiệu quang học
- Đặc hiệu kiểu phản ứng

 Enzym không độc

 Enzym ứng dụng trong điều kiện nhẹ nhàng


m


69
Các yếu tố ảnh hướng đến hoạt tính
của enzym (cont.)
 Ý nghĩa của giá trị Km: Km rất khác nhau giữa các enzym, thậm
chí là giữa cùng 1 enzym với các cơ chất khác nhau cũng sẽ cho
các Km khác nhau. Km được xem như là một chỉ thị đặc trưng cho
ái lực của enzym với cơ chất của nó. Km càng nhỏ thì ái lực giữa
enzym và cơ chất càng lớn và ngược lại.

70
Các yếu tố ảnh hướng đến hoạt tính
của enzym (cont.)
 Chất kìm hãm
- Khái niệm: là chất làm họat động enzym yếu đi hoặc chấm dứt
hoàn toàn.

- Phân loại:
 Chất kìm hãm thuận nghịch
- Chất kìm hãm cạnh tranh
- Chất kìm hãm không cạnh tranh

 Chất kìm hãm bất thuận nghịch
- Chất kìm hãm bất thuận nghịch do sản phẩm của phản ứng
- Chất kìm hãm bất thuận nghịch do thừa cơ chất
71
Kìm hãm cạnh tranh
 Khái niệm: tham gia cạnh tranh với cơ

V
m



maxmax1
1
][
1
)(
1
VSV
K
V
m
i


72
Kìm hãm không cạnh tranh
 Khái niệm:Cơ chất và chất
kìm hãm kết hợp với enzym tại
2 vị trí khác nhau. Chất kìm
hãm không cạnh tranh làm
thay đổi cấu trúc, hình dạng
của enzym cũng như trung tâm
hoạt động của enzym, từ đó
làm giảm vận tốc của phản
ứng.




][
]][[
'
EIS
IES
K
I

][
][
''
max
0
SK
SV
V
m



73
Kìm hãm bất thuận nghịch
 Đặc tính: Các chất kìm hãm không thuận nghịch là các chất
thường tạo liên kết đồng hoá trị với enzym hoặc phá huỷ các
nhóm chức năng cần thiết cho hoạt tính của enzym hoặc tạo ra
các quá trình kết hợp không đồng hoá trị bền.

 Phân loại:

+ Ion kim loại

 Nồng độ enzym
- Vận tốc phản ứng phụ thuộc trong trường hợp thừa cơ chất

75
Enzym cố định
 Định nghĩa: Enzym cố định là enzym được cố định về mặt vật lý học cùng
với việc giữ được các hoạt tính xúc tính xúc tác của chúng để sử dụng liên
tục và lặp lại nhiều lần.

 Nhược điểm của enzym tan
- Enzym mang bản chất protein nên tan trong nước, dẫn đến việc khó phân
tách chúng sau phản ứng để thu hồi.
- Một số sản phẩm tạo ra có thể trở nên ức chế các enzym tan.

 Ưu điểm của enzym cố định
- Dễ dàng thu hồi enzym sau phản ứng
- Độ bền tăng đáng kể: bền nhiệt, vận tốc phản ứng tăng
- Kiểm soát quá trình xúc tác chính xác hơn
- Tái sử dụng nên giá thành sản phẩm giảm
- Thời gian sử dụng dài
- Phân tách sản phẩm nhanh chóng sẽ giảm quá trình ức chế ngược
76
Phương pháp cố định enzym
Phương pháp
cố định
Bao gói Liên kết
Hấp phụ
Liên kết đồng

giọt hình cầu rỗng vi mô.

 Ưu điểm
- Không ảnh hưởng đến hoạt tính của
enzym
- Mỗi enzym liên kết gần nhất với cơ chất
trong môi trường lỏng xung quanh

 Nhược điểm
- Giới hạn khả năng khuyếch tán sẽ giới
hạn khả năng chuyển động của cơ chất
tới trung tâm hoạt động của enzym
- Không thích hợp cho các enzym
proteolytic hoặc các phân tử cơ chất
lớn. 79
Phương pháp cố định enzym (cont.)
 Phương pháp liên kết đồng hóa trị: enzym được
hấp phụ lên bề mặt chất mang nhờ quá trình hình
thành các liên kết đồng hóa trị thông qua các
nhóm chức năng.

 Các nhóm chức năng phổ biến nhất của chất
mang
- Nhóm amin
- Nhóm cacboxyl
- Nhóm hydroxyl
- Nhóm sulphydryl