Tài liệu Gt hstp chuong 3 enzym tai chuc doc

Chöông III ENZYM I-KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ ENNZYM E laø chaát xuùc taùc sinh hoïc, coù nguoàn goác töø sinh vaät (biocatalisator) vaø coù baûn chaát protein, neân noù coù ñaày ñuû caùc tính chaát cuûa protein. Ña soá E coù phaân töû löôïng töø 1.000 – 1.000.000. E tham gia xuùc taùc haàu heát caùc phaûn öùng sinh hoùa trong cô theå sinh vaät. Hieän nay ñaõ coù khoaûn 2000 loaïi E ñaõ ñöôïc ñònh dang, trong ñoù hôn 200 E ñaõ ñöôïc taùch chieát vaø tinh cheá thaønh saûn phaåm tinh khieát. E ñaõ ñöôïc saûn xuaát roäng raõi thaønh cheá phaåm thöông maïi vaø ñaõ coù nhieàu öùng duïng hieäu quaû trong moïi lónh vöïc. 1. Phaân loaïi E Döïa vaøo thaønh phaàn hoùa hoïc (1) E moät thaønh phaàn: (E 1 caáu töû, E ñôn giaûn) Chæ caáu taïo töø caùc acid amin , töø chuoãi polypeptid, hay coøn goïi laø protein ñôn giaûn. (2) E 2 thaønh phaàn: (E 2 caáu töû, E phöùc taïp) Laø protein phöùc taïp. chuoãi polypeptid ñöôïc goïi laø ApoE, coøn phaàn phi protein thì goïi laø coE hay cofactor  CoE: phaàn phi protein coù lieân keát loûng leûo vôùi apoE, vaø deã daøng taùch ra khi duøng phöông phaùp thaåm tích. Ña soá laø vitamin.  Cofactor: phaàn phi protein gaén vôùi apoE baèng lieân keát ñoàng hoùa trò beàn vöõng, vaø khoâng theå taùch ra ñoäc laäp (metaloE: ion kim loaïi laø nhoùm ngoaïi) 2. Caáu taïo cuûa TTHÑ (1)Trung taâm hoaït ñoäng (TTHÑ) Phaàn caáu truùc cuûa E, nôi tröïc tieáp xaûy ra caùc pöùng xuùc taùc ñöôïc goïi laø TTHÑ cuûa E.  E 1 caáu töû: TTHÑ thöôøng laø caùc nhoùm ñònh chöùc coù hoaït tính cao, vaø khoâng tham gia vaøo vieäc taïo thaønh truïc chính cuûa chuoãi polypeptid. -SH/cystein; -OH/serin, tyrosin; -NH2/lysin; -COOH/a. glutamic, aspartic Voøng himidazol /histidin; nhoùm indol /tryptophan  Caùc nhoùm naøy tuy ôû xa nhau nhöng vôùi caáu truùc baäc 3,4 chuùng seõ ôû caïnh nhau, hình thaønh TTHÑ (-chimotrypsin coù TTHÑ goàm –OH/serin 195, imidazol/histidin 57 vaø nhoùm –COOH/aspartic 102)  Khi caáu truùc KG cuûa E bò thay ñoåi, daãn ñeán laøm maát khaû naêng hoaït ñoäng cuûa TTHÑ, luùc ñoù E bò voâ hoaït.  Coù E chæ coù moät TTHÑ nhöng cuõng coù E coù nhieàu TTHÑ. Caùc TTHÑ coù theå gioáng nhau maø cuõng coù theå khaùc nhau veà caáu taïo vaø chöùc naêng. (alcol dehydrogenase gan coù 2 TTHÑ; alcol dehydrogenase cuûa nmen coù 4 TTHÑ) N NH 1  E hai caáu töû: TTHÑ goàm nhoùm ngoaïi (coE) vaø caùc nhoùm chöùc cuûa aa. coE thöôøng laø vitamin  CoE seõ quyeát ñònh kieåu phöùng hoùa hoïc vaø tröïc tieáp tham gia keát hôïp vôùi cô chaát  ApoE seõ choïn loïc cô chaát, duy trì tính ñaëc hieäu vaø aûnh höôûng ñeán cöôøng ñoä pöù. 2H2O2 Catalase 2H2O + O2 Cô cheá oå khoùa, chìa khoùa: moâ hình Fisher (a) TTHÑ cuûa E coù caáu truùc KG nhaát ñònh vaø chæ cho pheùp cô chaát coù caáu truùc töông öùng keát hôïp vaøo, nhö chìa khoùa tra vaøo oå khoùa. Cô cheá naøy khoâng giaûi thích ñöôïc tính ñaëc hieäu nhoùm cuûa E Cô cheá Koshland (moâ hình tieáp xuùc caûm öùng) (b)  TTHÑ cuûa E chæ hình thaønh trong quaù trình tieáp xuùc giöõa E vaø cô chaát.  Khi chöa coù cô chaát, caùc nhoùm chöùc naêng cuûa TTHÑ chöa ôû tö theá saün saøng hñoäng.  Khi tieáp xuùc vôùi cô chaát, caûm öùng KG seõ laøm cho caáu truùc khoâng gian TTHÑ thay ñoåi ñeå gaén vôùi cô chaát, thöïc hieän quaù trình xuùc taùc.  Giaûi thích thoûa ñaùng ñöôïc tính ñaëc hieäu nhoùm (2) Trung taâm dò laäp theå (TTDLT)  Treân caùc ptöû E, ngoaøi moät TTHÑ laøm chöùc naêng xuùc taùc coøn coù moät loaïi TT khaùc mang nhieäm vuï ñieàu chænh hoaït tính cuûa E goïi laø TT ñieàu chænh hay TT dò laäp theå.  Hôïp chaát coù theå gaén vaøo TTDLT goïi laø chaát dò laäp theå. o DLT döông: khi keát hôïp vôùi TTDLT coù theå laøm taêng hoaït tính E hoaëc laø E töø traïng thaùi khoâng hoaït thaønh hoaït ñoäng. o DLT aâm: khi keát hôïp vôùi TTDLT E seõ giaûm hay maát hoaït tính.  Saûn phaåm pöùng thöôøng ñoùng vai troø caùc dò laäp theå aâm. Löôïng sp dö seõ öùc cheá pöùng taïo sp ñoù. Ñoù chính laø cô cheá töï ñieàu hoøa caùc pöùng hoùa sinh.  Caùc E dò laäp theå thöôøng coù caáu truùc baäc 4, caùc tieåu theå lieân keát vôùi nhau khoâng chaët, do ñoù chuùng coù theå taùch rôøi hay keát hôïp laïi raát deã daøng, taïo ra söï meàm deûo, deã thay ñoåi caáu hình trong khoâng gian moät caùch thuaän nghòch. Thí duï E acetyl coA Carboxylase xuùc taùc pöùng ngöng tuï Carbamyl Phosphat vôùi aspartat taïo ra Carbamyl aspartat. dò laäp theå (+): citrat hay isocitrat 2 dò laäp theå aâm: saûn phaåm cuûa phaûn öùng dò laäp theå thöôøng: E aspartat transcarbamylase  Duøng Hg ñeå khoùa trung taâm dò laäp theå laïi, hoaït tính E vaãn khoâng bò aûnh höôûng.  E moät caáu töû coù caáu truùc baäc 4, soá protome tham gia phaûi laø soá chaün. TTHÑ vaø TTDLT coù theå ôû caùc protome khaùc nhau. Khi oligome phaân ly thaønh protome thì E giaûm hay maát hoaït tính sinh hoïc.  E hai caáu töû thì apoE laø protome naøy thì coE laø moät protome khaùc (Urease xuùc taùc pöù ure NH3 + CO2 + H2O coù 8 protome; 60000ñv/protome) 3) Phöùc hôïp E (MultiE): Caùc chu trình chuyeån hoùa HS goàm nhieàu pöù lieân tieáp nhau, sp cuûa pöù naøy laïi laø cô chaát cuûa pöù sau. Moãi pöù laïi ñöôïc moät E xuùc taùc, do ñoù trong chu trình seõ coù nhieàu loaïi E hoaït ñoäng. Caùc E naøy hoaëc hoaït ñoäng rieâng leû, hoaëc keát hôïp vôùi nhau thaønh phöùc hôïp E (Transacetylat, Pyruvat dehydrogenase, Dihydrolipoat dehydrogenase laø phöùc hôïp E cuûa quaù trình khöû carboxyl oxy hoùa cuûa acid pyruvic (4) Tieàn E (ProE, zimogen)  Phaàn lôùn caùc E ñöôïc sinh toång hôïp ñeàu coù saün hoaït tính sinh hoïc. Nhöng cuõng coù nhöõng E ñöôïc toång hôïp ôû daïng trung gian chöa coù hoaït tính xuùc taùc ñöôïc goïi laø zimogen hay proE, tieàn E.  Ña soá E moät caáu töû, nhaát laø E cuûa heä tieâu hoùa thöôøng toàn taïi ôû traïng thaùi chöa hoaït ñoäng (Pepsinogen/pepsin, bao töû; Trypsinogen/trypsin, dòch tuïy, thaønh ruoät; Protrombin/Trombin, gaây ñoâng tuï maùu)  Cô cheá chuyeån zimogen thaønh E hoaït ñoäng: Caùc zimogen ñaõ chöùa saün TTHÑ nhöng coù nhöõng ñoaïn peptid vaây haõm, che laáp. Hoaït hoùa tieàn E laø caét ñöùt caùc lieân keát vaây haõm ñoù. Xuùc taùc cho quaù trình hoaït hoùa naøy laø E khaùc hay pH. 3.Teân goïi cuûa Enzym a. Teân thoâng duïng: laø teân goïi quen thuoäc ñaõ coù töø laâu vaø quen duøng, thöôøng theo teân ngöôøi tìm ra hoaëc tuøy tieän theo yù taùc giaû, khoâng theo quy öôùc naøo vaø cuõng khoâng noùi leân kieåu pöù maø E xuùc taùc (pepsin, trypsin, catalaza,amilaza, rennin, bromelin,…) b. Teân heä thoáng: laø teân E ñaõ ñöôïc h nghò sinh hoùa quoác teá laàn thöù 5(1961) qui ñònh. Teân heä thoáng daøi khoù nhôù nhöng noùi ñöôïc teân cô chaát bò chuyeån hoùa vaø kieåu pöù maø E xuùc taùc. Teân E seõ goàm 2 phaàn Teân cô chaát + teân phaûn öùng + ase (aza, az) Pyruvat decarboxylase: khöû CO2 cuûa acid pyruvic Glucophosphat isomerase: chuyeån ñoàng phaân goác P trong glucose  Neáu phaûn öùng bao goàm hai söï chuyeån hoùa töông hoã thì ngöôøi ta coøn theâm vaøo sau phaàn thöù hai cuûa teân goïi moät daáu ngoaëc. 3 COOH COOH H2N CH + O2 L-acidamin oxydoreductaza (deamin) R L-acid amin C O + NH3 + H2O R Moãi E laïi coù 1 maõ soá goàm E C X. X. X. X (1)(2)(3)(4) (1): nhoùm chính(lôùp) (2): nhoùm phuï(phaân lôùp) (3): phaân nhoùm phuï (toå) (4): teân E : thöù töï cuûa E trong phaân nhoùm phuï Lôùp: oxihoùa khöû – oxydoreductase II : chuyeån hoùa daïng ñoàng phaân – Isomerase III : phaûn öùng thuûy phaân – hydrolase IV : phaân caét taïo noái ñoâi – liase V : quaù trình chuyeån nhoùm chöùc – transferase VI : phaûn öùng toång hôïp töø thaønh phaàn ñôn giaûn – ligase (synthetase) EC.2.7.7.16: Ribonuclease EC 3.1.1.3: thuûy phaân acid beùo thaønh glycerin EC 2.6.1.1: L-aspartat:-cetoglutarat amino transferase xtaùc cho pöù chuyeån vò L-aspartat + -cetoglutarat = oxaloacetat + glutamat II. VAI TROØ XUÙC TAÙC CUÛA E 1. Cô cheá taùc duïng cuûa E Moät phaûn öùng E coù theå chia laøm 3 giai ñoïan Giai ñoaïn 1: taïo phöùc ES nhanh, caàn naêng löôïng hoaït hoùa thaáp, khoâng beàn. Giai ñoaïn 2: hoaït hoùa cô chaát S laøm cô chaát bò kích thích vaø saün saøng chuyeån hoùa taïo saûn phaåm. Möùc naêng löôïng hoaït hoùa cuûa giai ñoaïn naøy cuõng khoâng cao. Giai ñoaïn 3: taïo saûn phaåm protein cô chaát sau khi ñöôïc hoaït hoùa seõ bieán ñoåi veà chaát ñeå hình thaønh chaát môùi vaø phaân ly khoûi E taïo thaønh saûn phaåm protein . 4 AB + E + HOH (hydrolase) A – E – B + HO- + H+ AOH + BH + E So saùnh vôùi chaát xuùc taùc hoùa hoïc (1)Ñieàu kieän phaûn öùng:  Pöù xuùc taùc hoùa hoïc: P cao, t 0 cao, thgian daøi, noàng ñoä cao, hieäu suaát thaáp (Pöù thuûy phaân HCl 6N , 100 – 1070C; NaOH 6 – 8N, t0 soâi)  Phaûn öùng E: (P thöôøng, t0 thöôøng, thgian ngaén, noàng ñoä nhoû, hieäu suaát trieät ñeå H+ ñaëc, T0+, P, thieát bò khoù Hieäu suaát thaáp Cellulose Glucose E.cellulase  = vaøi giôø, trong ñieàu kieän cô theå (bao töû boø nhai laïi) (2)Hieäu quaû naêng löôïng: Q = 32000 cal/mol Saccarose H+, Q = 25000cal/mol glucose + fructose Invertase, Q = 9400 kcal/mol (3)Cöôøng ñoä phaûn öùng: 1 mol Fe3+ xuùc taùc phaân ly 10-6 mol/phuùt 2H2O2 2H2O + O2 1phaân töû catalase coù 1nguyeân töû Fe phaân ly 5.106 mol/phuùt tính töông ñöông : 1g catalase  1 taán Fe (4)Vaän toác phaûn öùng: protein OH-, H+ Ñun soâi trong vaøi chuïc giôø acid amin Proteaza Xaûy ra trong vaøi chuïc phuùt tinh boät Amilaza vaøi phuùt glucose H+, ñun soâi trong vaøi giôø 5 (5) Tính ñaëc hieäu:  Một chaát xuùc taùc hoá học coù theå xuùc taùc cho raát nhieàu phaûn öùng.  Moät E chæ xuùc taùc cho moät vaøi phaûn öùng hay chæ moät phaûn öùng duy nhaát. (6) Hoaït tính xuùc taùc:  Xuùc taùc hoùa hoïc ít chòu aûnh höôûng ñieàu kieän moâi tröôøng  E seõ thay ñoåi hoaït tính döôùi taùc ñoäng cuûa caùc yeáu toá moâi tröôøng, t0, pH, hoùa chaát. + E coù theå taùch ra töø cô theå sinh vaät vaø baûo toaøn hoaït tính cuûa noù ôû ngoaøi cô theå + Caùc yeáu toá moâi tröôøng taùc ñoäng tröôùc tieân vaøo heä E, gaây ra nhöõng sai leäch vaø bieán ñoåi daãn ñeán bieán dò laø cô sôû cho söï tieán hoùa vì taïo ra nhöõng gioáng môùi. III. HOAÏT TÍNH CUÛA E (HT) 1. Ñònh nghóa: Hoaït tính cuûa E laø khaû naêng chuyeån hoùa cô chaát thaønh sp. HT caøng cao thì löôïng sp taïo thaønh caøng nhieàu. Toác ñoä phaûn öùng caøng nhanh. 2. Xaùc ñònh hoaït ñoä cuûa E (aE): E+S [ES] E+P (1) Xaùc ñònh vaän toác chuyeån hoùa cô chaát: löôïng cô chaát maát ñi trong moät ñvò thôøi gian (2) Xaùc ñònh vaän toác taïo thaønh saûn phaåm: Löôïng sp taïo thaønh trong moät ñvò thôøi gian (3) Caùc phöông phaùp rieâng: hoaït tính amilase (Wongemuth), pectinase,… HT cuûa E ñöôïc bieåu thò baèng soá ñvò hoaït ñoäng coù trong moät ñôn vò cheá phaåm E. Ñôn vò hoaït ñoäng cuûa E (UI): laø löôïng E toái thieåu caàn thieát ñeå chuyeån hoùa 1mol cô chaát sau 1 phuùt ôû ñk tieâu chuaån (t0, pH,…thích hôïp nhaát ñeå E ñoù hoaït ñoäng) Hoaït ñoä rieâng (specific activity Sa E): laø soá ÑVHÑ chöùa trong moät ñvò khoái löôïng hay theå tích cheá phaåm E, bieåu thò ñoä tinh saïch cuûa E. Hoaït ñoä rieâng caøng cao, cheá phaåm E caøng tinh saïch. E papain trong voû ñu ñuû 1 g voû ñu ñuû (cheá phaåm thoâ) 30 UI/g 1g cheá phaåm I (loaïi taïp chaát laàn I) 3000 UI/g 1g cheá phaåm II (loaïi taïp chaát laàn II) 300000 UI/g Hoaït ñoä phaân töû (molecular activity MaE): laø soá ÑVHÑ chöùa trong 1 mol E. Ñôn vò naøy chæ coù yù nghóa khi E ñaõ ñöôïc tinh cheá ñeán daïng tinh khieát vaø ñaõ xaùc ñònh ñöôïc phaân töû löôïng (Murease = 480.000) Hoaït tính toaøn phaàn: (total activity TaE): laø toång soá hoaït ñoä cuûa toaøn boä cphaåm E. Ñôn vò naøy ñöôïc duøng trong quaù trình tinh cheá ñeå tính hieäu suaát tinh cheá:. 1kg voû ñu ñuû 30 UI/g TaE = 30.000 ñv 5g cphaåm I 3000 UI/g TaE = 15.000 ñv (50%) 6 0,03g cphaåm II 300000 UI/g TaE = 9.000 ñv (60% - 30%) 100g choài döùa 50 UI/g TaE = 5000 ñv 1g bromelin 3000 UI/g TaE = 3000 ñv (60%) 3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hoaït tính E: HT E lieân quan vôùi vaän toác cuûa pöù (VTPU) maø E ñoù xuùc taùc. VTPU caøng cao thì khaû naêng chuyeån hoaù caøng lôùn vaø hoaït tính E ñoù caøng caoat5 [1] AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä E [E]  Thöøa [S] lôùn thì VTPÖ phuï thuoäc tuyeán tính vaøo [E]. Toác ñoä phaûn öùng seõ taêng ñeán khi toaøn boä E ñeàu tham gia phaûn öùng roài ngöøng laïi.  Khi [E] lôùn, VTPÖ seõ taêng ñeán khi heát cô chaát (khoâng duøng bieän phaùp naøy.) [2] AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä cô chaát S [S] PT Michaelis–Menten bieåu dieãn moái quan heä giöõa VTPÖ vaø noàng ñoä cô chaát [S] E phaûn K+1 K-1 K+2 öùng E ñöôïc haèng soá toác haèng soá toác haèng soá toác Ñaët Km = S K -1 [ES] K +2 E + P ñaëc tröng bôûi haèng soá toác ñoä phaûn öùng ñoä cuûa phaûn öùng taïo phöùc [ES] ñoä cuûa phaûn öùng phaân ly phöùc [ES] ngöôïc laïi ñoä cuûa phaûn öùng phaân ly phöùc thaønh saûn phaåm protein . K-1 + K+2 K+1 + K +1 haèng soá Michaelis Menten (aùi löïc cuûa E ñoái vôùi cô chaát S) Phöông trình Michaelis – Menten ñöôïc phaùt bieåu nhö sau: V = Vmax [S] Km + [S]  YÙ nghóa cuûa phöông trình Michaelis – Menten: Khi E = const, T0 = const, [S] taêng seõ laøm V taêng cho ñeán khi toaøn boä E ñaõ baõo  hoøa cô chaát. Neáu tieáp tuïc taêng [S] toác ñoä seõ khoâng thay ñoåi nöõa Khi [S] = Km thì V = ½ Vmax. Km laø noàng ñoä cô chaát ôû ñoù VTPÖ baèng ½ Vmax  Khi [S] voâ cuøng nhoû thì V tæ leä thuaän vôùi [S]  Khi [S] voâ cuøng lôùn thì V = Vmax   YÙ nghóa cuûa Km: haèng soá aùi löïc cuûa E ñoái vôùi cô chaát S. Neáu coù cuøng moät luùc nhieàu E cuøng taùc ñoäng leân cô chaát, E naøo coù Km nhoû nhaát thì E ñoù seõ taùc ñoäng xuùc taùc chuyeån hoùa cô chaát ñoù. Bieát Km coù theå xaùc ñònh ñöôïc HT E. HT E chæ ñöôïc xaùc ñònh ñuùng khi S  20Km, laø vuøng phaûn öùng coù vaän toác tæ leä thuaän vôùi cô chaát.  Ta coù theå xaùc ñònh Km baèng thöïc nghieäm: [3] Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä:  Khi t0 taêng thì ñoäng naêng taêng daãn ñeán vaän toác phaûn öùng taêng. 7  Khi t0 taêng cao, vì baûn chaát laø protein neân E bò bieán tính vaø maát hoaït tính xuùc taùc.  Ña soá E thì T0opt = 40–600C. T0opt cuûa E ñv coù thöôøng thaáp hôn E tv. Coù E chòu t 0 cao (papain/800C, amilase vsv/90oC), ôû t0 = 700C, E ñaõ baét ñaàu maát hoaït tính vaø ôû 1000C thì hoaøn toaøn maát hoaït tính Q10  vt 10  1 .5  2 vt T0 < T0opt Heä soá vaän toác phaûn öùng Nhieät ñoä taêng 100 thì toác ñoä phaûn öùng taêng 1,5 2 laàn. T0 > T0opt xaûy ra hieän töôïng bieán tính Q10 = 600 heä soá phaûn öùng bieán tính. Öùng duïng cuûa yeáu toá nhieät ñoä: T0opt : toác ñoä phaûn öùng cao nhaát, khi caàn thu saûn phaåm protein . T0 thaáp: baûo quaûn , Vpö = 0 , E khoâng bieán tính. T0 > 40, 50 : voâ hoïat E nhieät ñoä thanh truøng. [4] Aûnh höôûng cuûa pH: pHopt laø pH maø toác ñoä phaûn öùng xaûy ra cöc ñaïi. pHopt cuûa E dao ñoäng trong  moät khoûang goïi laø vuøng pHopt Vuøng pH maø HT cuûa E maát ñi, nhöng khi ñöa veà pH opt , khoâi phuïc laïi HT goïi  laø vuøng pH bieán tính thuaän nghòch. Vuøng pH maø HT maát ñi khoâng khoâi phuïc laïi goïi laø vuøng pH baát thuaän nghòch.   Ña soá E coù pHopt trong vuøng acid yeáu, kieàm yeáu gaàn vuøng trung tính. Cuõng coù E coù pHopt ôû vuøng raát acid hay raát kieàm. Thí duï: Pepsin : pHopt = 2; Trypsin : pHopt = 8 – 9  Pöùng E thuaän nghòch thì pHopt(T)  pHopt(N) CH3 HC OH COOH acid lactic CH3 pHopt=8 C O pHopt=6 COOH acid pyruvic E lactat dehydrogenase (coE NAD) NAD NADH2  Tuyø cô chaát maø pHopt cuûa E cuõng thay ñoåi: E pepsin : S:hemoglobin pHopt = 1,8 S: Casein pHopt = 2,2 Öùng duïng cuûa yeáu toá pH: Taêng toác ñoä phaûn öùng pHopt Taùch chieát E, tinh saïch E pH thuaän nghòch Voâ hoaït E pH baát thuaän nghòch [5] AÛnh höôûng cuûa chaát kích thích vaø kìm haõm: 8  Moät soá chaát hoùa hoïc khi boå sung vaøo phaûn öùng E laøm taêng hay giaûm vaän toác phaûn öùng E. Chaát ñoù ñöôïc goïi laø chaát kích thích hay chaát kìm haõm.  YÙù nghóa cuûa söï phaân chia naøy coù tính töông ñoái, vì moät chaát ôû noàng ñoä naøy laø kích thích nhöng ôû noàng ñoä khaùc laø kìm haõm. Hoaëc laø chaát naøy kích thích phaûn öùng naøy maø laø kìm haõm phaûn öùng khaùc. [1] Chaát kích thích (chaát hoaït hoùa): laø chaát coù khaû naêng laøm taêng toác ñoä phaûn öùng E, hoaëc bieán E töø traïng thaùi khoâng hoaït ñoäng sang traïng thaùi hoaït ñoäng. Baûn chaát hoùa hoïc raát ña daïng. Chaát hoaït hoùa Taùc duïng Vitamin C CoE, hoaït hoùa E oxyhoùa khöû + H , pH=2 Pepsinogen Pepsin Pepsin Tripsinogen Tripsin 2+ Ion kim loaïi Ca Hoaït hoùa E amilase, trypsin,… 2+ Ion kim loaïi Cu Hoaït hoùa E. ascosbate oxydase + + 2+ Caùc ion KL khaùc nhö K , Na , Mg ,Fe2+, Fe3+, Mo4+ cuõng hoaït hoùa ñöôïc nhieàu loaïi E. [2] Chaát kìm haõm (chaát öùc cheá, I – Inhibitor): laø nhöõng chaát laøm giaûm toác ñoä phaûn öùng E, hoaëc laø voâ hoaït E. Coù nhieàu loaïi kieåu kìm haõm  Kìm haõm thuaän nghòch: khi loaïi boû I thì hoaït tính E trôû laïi nhö ban ñaàu  Kìm haõm baát thuaän nghòch: neáu loaïi boû I thì E khoâng trôû laïi hoaït tính ban ñaàu.  Kìm haõm caïnh tranh: I coù caáu taïo hoùa hoïc gaàn gioáng caáu taïo hoùa hoïc cuûa cô chaát, do ñoù noù seõ tranh giaønh TTHÑ cuûa E vôùi cô chaát. I seõ keát hôïp vôùi TTHÑ, laøm cho löôïng cô chaát S phaûn öùng vôùi E bò giaûm xuoáng, toác ñoä phaûn öùng giaûm. Noàng ñoä I caøng cao, vaän toác phaûn öùng caøng giaûm, khaéc phuïc baèng caùch taêng noàng ñoä cô chaát S ñeå loaïi boû taùc duïng cuûa I.  Kìm haõm khoâng caïnh tranh: I keát hôïp vôùi E. laøm thay ñoåi caáu truùc khoâng gian cuûa E, laøm cho E khoâng taùc duïng ñöôïc vôùi cô chaát. Vaän toác phaûn öùng E luùc naøy chæ tuøy thuoäc vaøo noàng ñoä I maø khoâng coù caùch khaéc phuïc. Thöøa saûn phaåm P cuõng laø moät chaát kìm haõm caïnh tranh, khaéc phuïc baèng caùch laáy SP ñi lieân tuïc. TD. Hôïp chaát (CN) keát hôïp vôùi Fe cuûa E citocromoxydase (E ñieàu khieån söï hoâ haáp) laøm voâ hoaït E naøy, ta seõ bò ngaït thôû vaø cheát. IV. TÍNH ÑAËC HIEÄU CUÛA E 1. Caùc ñònh nghóa: Moãi E chæ coù theå xuùc taùc chuyeån hoùa moät hay moät soá chaát nhaát ñònh theo moät kieåu phaûn öùng nhaát ñònh. Söï löïa choïn höôùng xuùc taùc naøy ñöôïc goïi laø tính ñaëc hieäu cuûa E a.Ñaëc hieäu quang hoïc: moãi E chæ coù theå xuùc taùc vôùi moät daïng ñoàng phaân quang hoïc (cis-trans; L-D;-) 9 b.Ñaëc hieäu kieåu phaûn öùng: moãi E chæ coù theå xuùc taùc cho 1 kieåu phaûn öùng (thuûy phaân, oxy hoùa khöû,…) c. Ñaëc hieäu kieåu cô chaát:  Ñaëc hieäu töông ñoái: caàn 1 ñieàu kieän: lieân keát hoùa hoïc  Ñaëc hieäu nhoùm: caàn 2 ñieàu kieän: lieân keát hoùa hoïc, caáu taïo cuûa 1 trong 2 caáu töû taïo thaønh lieân keát ñoù. H R' R C N C COOH H O R' H2N H C C N H O R carboxyl peptidase +H2O amino peptidase +H2O R' + R COOH H2N C COOH H R' R NH2 + H2N C H COOH  Ñaëc hieäu tuyeät ñoái: caàn 3 ñieàu kieän: 1 kieåu lieân keát; cô chaát A vaø B nhaát ñònh, khoâng taùc duïng leân baát kyø moät daïng daãn xuaát naøo cuûa cô chaát, maëc duø caáu taïo daãn xuaát vaø cô chaát raát gioáng nhau. NH2 C NH NH (CH2)3 H2N CH COOH + NH2 arginase H2O C C O NH2 O + NH2 ( L-arginin ) NH2 NH2 urease +HOH + CH COOH ( L-ornithin ) ( ure ) CO 2 (CH2)3 H2N 2NH 3 2-Phaân loaïi E theo tính ñaëc hieäu: [1] Oxydoreductase: E xuùc taùc phaûn öùng oxy hoùa khöû. [2] Transferase: E xuùc taùc phaûn öùng chuyeån vò [3] Hydrolase: E xuùc taùc phaûn öùng thuûy phaân [4] Liase: E xuùc taùc phaûn öùng phaân caét khoâng coù H2O [5] Isomerase: E xuùc taùc phaûn öùng ñoàng phaân hoùa [6] Ligase: E xuùc taùc phaûn öùng toång hôïp synthetase VI-ÖÙNG DUÏNG CUÛA E TRONG CN THÖÏC PHAÅM: 1. Enzym thuûy phaân:  P.öùng thuûy phaân vöøa coù nhieàu öùng duïng trong vieäc cheá bieán caùc saûn phaåm thöïc phaåm vöøa laø nguyeân nhaân gaây hö hoûng thöïc phaåm.  Maïch nha: dung dòch ñöôøng glucose töø tinh boät (amylase)  Giaûm ñoä nhôùt do pectin (pectinase)  Caùc phaûn öùng oxy hoùa khöû muoán xaûy ra, tröôùc tieân cuõng phaûi coù phaûn öùng thuûy phaân ñeå caét maïch 10 protein aamin+ñöôøng p.öùng melanoidin (cacao, chocolat, voû baùnh mì) tinh boät ñöôøng coàn, röôïu  E xuùc taùc phaûn öùng thuûy phaân laø E 1 caáu töû, coù nhieàu TTHÑ, caáu truùc baäc 4, soá monomer bao giôø cuõng chaün.  Tính ñaëc hieäu töông ñoái vaø nhoùm, ít khi thaáy ñaëc hieäu tuyeät ñoái. Protease: laø E thuûy phaân protein thaønh peptid vaø acid amin  Coù 2 loaïi: + E phaân caét töø giöõa maïch, endopeptidase (pepsin, bromelin) + E phaân caét töø ñaàu maïch, exopeptidase: carboxylpeptidase,…  ÖÙng duïng cuûa protease: + E Rennin = chimotrypsin (trong daï daøy) + E Bromelin (trong döùa) + E papain (trong quaû ñu ñuû (voû)) + Flavozyme, neutrase: cheá phaåm enzym protease töø VSV  Saûn xuaát nöôùc chaám: nöôùc maém (dd aamin töø protein caù), töông (dd aamin töø protein ñaäu naønh)  Laøm meàm thòt: hoãn hôïp papain vaø bromelin vaø moät soá E khaùc  Saûn xuaát phomai: protease rennin  Trong y hoïc, protease duøng ñeå saûn xuaát moâi tröôøng dinh döôõng nuoâi vi sinh vaät, saûn xuaát huyeát thanh mieãn dòch  Laøm baùnh: protease ñöôïc ñöa vaøo ñeå thuûy phaân moät phaàn protein trong boät mì, taïo aa ñeå tham gia phaûn öùng melanoidin taïo höông vò, lôùp voû naâu doøn cho saûn phaåm baùnh nöôùng. Amilase: laø E thuûy phaân tinh boät thaønh dextrin vaø ñöôøng Coù 3 daïng  ,  vaø  amilase CH 2OH CH 2OH O H H H 1 OH OH O H H H H 4 O H H CH 2 OH O OH OH H H OH ....... O OH H H OH OH lieân keát 1,4-glucozit CH 2 OH AM AP = CH 2 OH O H H OH OH H H OH O H AM : Amilo 1 4 H 1 O OH H H OH 6 CH 2OH CH2 O H H H OH H H OH AP: Amilo pectin CH 2OH O 1 OH lieân keát 1,6-glucozit O O H H H H 4 O OH H H OH O OH H H OH O......... lieân keát 1,4-glucozit -amilase: endoglucosidase (3.2.1.1) 11 Coù trong nöôùc boït, haït naûy maàm, trong tuïy taïng, naám moác, vi khuaån.  Beàn nhieät: t0 > 700C, keùm beàn vôùi acid.  Thuûy phaân ñöôïc lieân keát 1,4-glucoside baát kyø, khoâng caét ñöôïc lieân keát 1,6glucoside, laøm ñoä nhôùt dòch hoà giaûm nhanh (E dòch hoùa) Tinh boät glucose + maltose + -dextrin (maïch ngaén) -amilase -amilase (3.2.1.2) : exoglucosidase  Coù trong thöïc vaät (haït,cuû), vi sinh vaät  T0opt thaáp = 50 – 600C, t0=700C maát hoaït tính, beàn acid  Thuûy phaân ñöôïc lieân keát 1,4-glucoside töø ñaàu khoâng khöû töøng 2 goác, chæ phaân giaûi 40-50% tinh boät (E ñöôøng hoùa) Tinh boät Maltose + -dextrin (phaân töû lôùn) -amilase -amilase (3.2.1.3): glucoamilase  Coù ôû vi sinh vaät, gan ñoäng vaät  pHopt = 3.5-5.5 , t0= 60-700C  Thuûy phaân töøng goác glucose, thuûy phaân ñöôïc caû lieân keát 1,4 vaø 1,6-glucoside  Caùc loaïi cheá phaåm amylase  Termamyl (-amilase)  Fungamyl (-amilase)  Glucoamylase (GAM, -amilase)  ÖÙng duïng cuûa E amylase  Saûn xuaát röôïu bia: duøng ñeå ñöôøng hoùa tinh boät (malt)  Saûn xuaát maïch nha, ñöôøng glucose töø tinh boät  Laøm côm röôïu , baùnh mì, maïch AM vaø AP bò caét 1 phaàn baùnh seõ bung, nôû xoáp hôn, caét nhieàu quaù thì seõ bò xeïp baùnh.. Pectinase: laø E thuûy phaân pectin thaønh nhöõng maïch ngaén hôn vaø ñöôøng  Teân chung chæ caùc loaïi enzyme phaân huûy pectin Polygalacturonase (3.2.1.15) lk -1,4-glycoside Pectinmethylesterase (3.1.1.11) lk ester giöõa a. galacturonic vaø nhoùm methyl Pectate lyase (4.2.2.10) lk -1,4-glycoside khoâng coù söï tham gia cuûa nöôùc  Cheá phaåm E thöông maïi: Pectinase (Pectinex 120 L) töø canh tröôøng naám moác (Asp. niger, Rhizopus oryzae), naám men (Candida spp., Saccharomyces) Ñieàu kieän: nhieät ñoä 40oC, thôøi gian 2-4 giôø, pH = 4,5  ÖÙng duïng cuûa E pectinase: giaûm ñoä nhôùt do pectin taïo ra Cellulase: laø E thuûy phaân cellulose thaønh nhöõng maïch ngaén hôn vaø ñöôøng  Teân goïi chung caùc E xuùc taùc thuyû phaân cellulose  ÖÙng duïng: xöû lí tröôùc eùp, chaø caùc loaïi rau quaû, löông thöïc,  12  Ñieàu kieän: nhieät ñoä 40oC, thôøi gian 24-28 giôø 2. Enzym oxy hoùa Polyphenoloxydase: oxyh tannin thaønh hôïp chaát quinon maøu naâu ñen, muøi ñaëc tröng Ascobat oxydase: oxyh acid ascorbic thaønh dehydro ascorbic Lipoxydase: oxyh lipid, taïo thaønh hôïp chaát coù muøi oâi, kheùt 13