Đăng ký Đăng nhập

Tài liệu động học xúc tác enzim

.PDF
43
70
86

Mô tả:

Đ Ạ i H Ọ C Q U Ổ C (ỈIA HẢ NỘI TRƯ Ờ N G ĐẠI HỌC KH O A HỌC T ự NHIÊN LÊ ĐỨC N G Ọ C ĐỘNG HỌC XÚC TÃC ENZIM NHÀ X t À T BÁN N Ò N G N G H IỆ P HÀ NỒI - 2005 LỜ i NÓI Đ Ầ U Đ ộng học xúc lác enzim là cơ sớ khoa học trực tiếp cho các ngành Enzim itọc và Công Hịịhệ llo á sinh (m ột bộ phận quan trọng cùa Công nghệ Sinh học). Ngoài ra, Dộiìịị học xiic lúc enzim còn là kiến thức không thể thiếu được cho các nghiên cứu ứng dụng enzim . G iáo írình "'Động học x ú c tác enzim " đã được soạn lại trôn cơ sờ bài giáng cho học viên các ngành Lý sinh, Hoá sinh và các cán bộ nghiên cứu Hoá sinh ở các cơ quan quanh Hà Nội trong 20 nãm qua. Chúng tỏi chù trưcmg biên tập giáo là n h này mộỉ cách ngán gọn, xúc tích, nhưng báo dám tính cơ bán, tính khoa học và lính hiện đại. để kịp thời phục vụ cho lất cả những ai uong nghiên cứu của mình có liên quan đến Enzim. Chúng lòi m ong muốn được sự chi dẳn cúa các độc giá vể những diểm sai sót ciia lập giáo ir ìn h này, dổ khi có điều kiện in lại được tốt hem. Hà Nội, 1 - 2004 TÁC GIÁ M ỤC LỤC • « I.Ò H ió iđ áu 3 Phánl C ơ S Ở H Ó A LÝ C Ủ A X Ú C T Á C ENZIM Chươììg /. Những khái niệm cơ bản VCdộng học và xúc tác hoâ học 1.1. Động học hoá học 9 1.1. L Định n g lm 9 1.1.2. C ác thổng số d ặc irưng cho m ội phản ứng 9 L2. C ơ ché động h(K cù a phảỉì ứng hoá học J1 1.2.1. Thuyếl va chạm hoạỉ dộng 1.2.2. Thuyéỉ phức hoại dộng 1.3. Xúc lác hoá học 1.3.1. DỊnh nghía 1.3.2. PhAn loụi 11 12 12 (2 13 C hiam g 2. Xúc (ác V.n/Ằm 2-1. Đ ịnlì ng h ĩa 2.2. Phảii loại 14 2.2.1. Phan loại iheo phản ứng xúc tác enzim : 6 loại 14 14 2.2.2. Ilìân loại theo chức năng 17 2.2.3. R iàn loại th e o c íư irúc 17 2.3. Cấu ÍỊIO ciư.iỉìì 2.3. l. Cấu cạo giốnc protein 17 17 23.2. Cấu tạo kliác proiein [7 CliU(rfif> ỉ , C ơ sỡ h o á lý c ú a x ú c lá c cn7Jm >.1, C ơ c h ế xúc tác t ú a M ichaelis‘ M caien 3.1.1. C ơ chớ xúc lác 18 18 3.1.2. Biéu dién dộng học phản img xúc tác bời enzim iheo cơ c h é M ichaelis-M enlcn 3. u . Pỉiươỉig trình động học dìmg (heo mảu của M ichaclis-M enten ^.2. Cơ chẽ xúc tác của M ichaeĩis-M enica 3.2. L Đặl vâJi dỂ 3.2.2. Khảo sál Iheo ihuyêì va chạm hoạt dộng 3.2.3. Kháo sát iheo ihuyêì phức hoại động 3.3. Bản chấỉ ỉuơng ỉác giữa proiein enzim (E) và gổc cơ chất (R) 19 20 21 23 3.4. Các nguyôn l6 làm cho xúc íảc cnzim có hiệu quả cao 3 ,4 .1 .1'ưcmg lác hấp phụ 23 23 18 ỉ8 19 3.4.2. Xúc rđc da chức 2? 3.4.3. Tươiig tác quanh lâm 23 Chư(/ììg 4. Đ ộng học xúc lác cn /jm 4.1. Đại cưưng vé dồng học xúc lác enzini 25 4 . 1, í . Dịnh nghĩa 4. [.2. ý nghía 4.1.3. PhAn loại 4-2. Cơ chô dộng học 4.2.1. ĐỊnlì nghĩa 25 25 25 26 26 4,2-2- Cách biỂu ctiẻn cơ c h ế dộng học 4.2.3. M ối quan hệ giữa: Ca chế động học. phương (rình ctộng học và kếí quá ihực nghiệm 4.3. Quan hệ giừa hoại dộ vù lốc dộ phản ứng của mội c h ế phẩm enzim 4.3.1. Định nghĩa chung 2() 20 27 27 4.3.2. Đ on vị E íu im 4.3.3. Hoại dộ phân lử enzim: (só vòng quay cùa enzim ) 4.3.4. Hoại dộ tâm xúc các 27 27 27 4.3.5. Hoạr dộ riẽng của m ội c h í phẩm enzim 27 Chương 5. Các phương pháp lập phương ỉrmh động học dừng 5.1. Thí dụ * 28 5.2. Phương pháp King-Altman (1956) (Qui tấc sơ dồ) 30 5.3. Qui lắc cấu trúc cùa W ong-Hamles ( Ỉ962) 5.4. Phương pháp M ,v Volkcnsiein (1966) (phương pháp dổ hình) 5.4.1. Những khái niệm cơ bản cùa thuât toán dổ hình 5.4.2. Lặp phươiìg irìrìh dòng học ilìeo phương pháp đổ hình 31 5-4.3. T hí dụ áp đụng 5 .4 .4 . Cải íiến phưcmg pháp đỏ hình cho các phản ứng enzim phức ỉạp M 32 33 34 .H) 5.4.5. Phương irình dổ hình áp (lụng cho cợ c h ế bao gổm cả giai doạn cần bảng hoặc giả cần bàng Chưỉỉỉig 6. C á c phirơng p h á p hoá Iv n^hícn cứu đ ộ n g học En;rim 6-1. Kỹ Ihuặl nghiẻn cứu tÔc dỏ phản ứng Enzim ò irạng thái đừng 39 6.1.1. Kỹ thuậi phân tích hoá học: (Kỹ ihuậi động học) 39 6 .1 .2 . K ỹ thuậl dùng máy do pH 39 6.1.3. Kỹ Ihuậi điện hoá 40 6.1.4. Kỹ ihuậl quang phổ 6.2. Kỹ thuật nghi6n cứu (tông học enzim ở trạng thái tién ciừng 6.3. Kỹ thuật nghién cứu lốc dộ phản ứng cnzim ở trạng thái cản bằng 40 42 44 Phán II ĐỘNG HỌC ở PHA DÙNG Chươỉig 7. Đỏng học của phản ứng enzỉm có một cơ chái 7 .1. Phân loại cơ c h ế động học cúa phản ứng cnzim cỏ I cơ chấí 7.1-1. Q ua m ộỉ chái irung gian: ỉạo phức ES. Ịrtìản ứng hai giai doạn 7 .1.2. Q ua hai chái trung gian: ỉạo phức ES và phản ứng ba glâi doạn 43 45 45 7.2. Phản ứiìg qua một c h li rrung gian 7.2. ỉ. Trường hợp [S\o » [El, *^5 7.2.2. Trường hợp [S 1„«[E I, 7.2.3. Trưemg hợp [Sin« [E]n 7.2.4. V í dụ m inh hoạ: 48 -^0 51 7.3. Phản ứng qua hai chấi irung gian 7.3. l . Trường hợp phảii ứng thuận nghịch -^3 53 7.3.2. Trường hợp phản ứng khổng Ihuận nghịch 7.4. Dạng lích phân của phương irình i6c dộ cho c o c h ế động học cùa phản rmg enzim 1 cơ chát • 1 sản phẩm ChUfmg 8. Động học của sự kìni hâm và sự hoại hoá phản ứĩìẸ xúc tác hìn Cĩì/im 8.1. Dại cươiig 8.1.1. ý nghĩa cùa việc nghíốiì cứu dộng học của sự kìm hăm và sự hoạỉ hoá 59 8 .1.2. M ột số khái niệm 8.2. Các cơ c h ế dộng học cùa sự kìm hãm 59 60 8.2.1. Kìm hãm cạnh iranh 60 8.2.2. Kìm hăm khỏng cạnh iranh (non-(un)- Com peliíivcInhibition) 60 8.2.3. Kim hãm phửc enắm - C ơ châì (Hnti-(in-)- Competiỉive Inlùbiiion) 61 8.2.4. Kìm hãm hỗn hợp: (M ixed '(.non- Competitive and Competitive) Inhibiiíoíi) 61 8.3. Các cơ ché động học cùa sự hoạt hoá 8.3. 61 l . Hoại hoá loại phức cáu enzim 62 8.3.2. Hoạt hoá kiểu phức cáu cơ chất 62 8-3-3. Hoại hoá kiéu phức cáu kim loại 62 8-3.4. Hoại hoá kiểu phức vòng 63 8.4. Phương Irình tốc độ khi có chất ảnh hưòng 63 8-4. [. Phương Irinh tổng quái 63 8-4.2. Phương Irình tóc ciộ irường hợp kìm hãm cạnh tranh 64 8.4-3, Phưcmg !rinh iốc độ irường hợp kìm hãm không cạnh iranh 66 8.4.4. Phương trình róc dộ trưòng hợp kim hãm phức enzim* cơ cháỉ 67 8.4.5. Phương irìrih íổc độ ìrườỉìg hợp hoạt tìoá ngoài tấm 69 8.4.6. Phương irlniì tốc độ irườiig h c^ hoạt hoá phức cẩu cơ chất 70 8.4.7. ttìươiig irình lóc độ Irường h c^ hoại hoá cùng tâm (Sinerger activation) 70 8.4.8. Phương trình lốc độ trường hợp kim hăm hay hoạt hoá hỗn hc^ 71 8 .5 . C á c tr ư ờ n g h ợ p p h ứ c l ạ p k h á c 73 8.5.1. Trường hợp kìm hâm cạnh (ranh k<ẫp 73 8.5.2. Trưòng 75 hai châì kìm hâm dối với ÍĨÌỘI enzim 8.5.3. Kìm hâm bới cơ chái 78 Chưcyỉìg 9. Động học của phản ứng en/im mội cơ chát chịu ảnh hưỏHỊỊ của pH và nhiệt dộ 9.1. ánh hưòiìg của pH 83 9.1.1. Quan hộ giữa pH và hoạ! độ của enzim 83 9.1.2. À nh hưởng của pH lẻn phản ứng enxim qua m ột chấr trung gian 83 9.1.3. Ảnh hưởng cùa pH lẽn phản ứĩìg enziin qua hai châì trung gian 84 9 .2 . ả i i h h ư ở n g c ù a n h i ệ r d ộ 88 9.2.1. Ảnh hường của nhiệi dộ lên hoạt tính cùa enzim 88 9.2.2. Sự phụ thuộc cùa hàng sổ tốc độ phản úng vào nhiệt độ 88 9.2.3. Sự phụ thuộc cùa hàng số cân bàng vào nhiệt độ 89 Chiumg 10. Động học của phản ứng em ỉm có hai cơ chất 10 .1. Cơ c h ế động học cùa phản ứtig enzim có hai cơ chấí 90 10.1.1. Cơ chế Ihứ rự nhá( dịnh. có lạo thành phức bậc 3 ỘO 10.1-2, Cơ chế thứ lự nhâì định khổng tạo thành phức bậc 3 9^ 10.1.3 - Cơ c h ế thứ tự ngảu nhiên có lạo Ihành phức bậc ĩ 92 10.2. Khào sát phương trình dộng học của phản ứng enzim có 2 cơ chắr 92 10.3. Ànlì hường cùa sự kìm hâm iên các thông số động học 96 10.4. Phân biệỉ các cơ chế dộng học cùa phản ứng en iìm cổ 2 cơ chái 96 10.4.1. Sử dụng hiện tưcmg kìm hãm bời sản phẩm đổ phán biệi các cơ clìế động học 97 10.4.2. Sử dụng hiện íượng kìm hãm "Dead-End’' 91 Phán III ĐỘNG HỌC ENZIM ở PHA TlỀN DÙNG Chương II. Động học enzim một cơ chát ở pha tỉén dừng 11. l . Khái niệm chung 99 1 ỉ .2. Động học tién dừng khi nổng dộ cơ chất biến Ihiỉn (túc là khi (E]o» [S](ỉ) 11.2.1. Dộng học tiổn dừng khi [Eịị » [S](í cho phản ứng cnzim qua 1 chấỉ irung gian 1 i.2.2. Động học cién dừng khi [EJij» [S]o cho phản ứng enzim qua hai chất trung gian 11.3. Động học lién dừng khi nồng đ ô cơ chất không thay dổi (Tức là khi [EJị,« [Sl,) 11.3.1. 11.3.2. Động học ĩiéĩì dỉmg khi [ E l ,« E>ộng học íién dừng khi [EJi,« [S]o cho phản ứng enzim qua m ộl chát trung gian [SL cho phản ứng enzim qua hai chấl irung gian 99 99 102 104 104 107 Phán IV ĐỘNG HỌC CỦA ENZIM ĐỉÊU HÒA Chươỉỉg 12. Sự đỉéu hòa hoạỉ lính en/Jm 12.1. Khái niém chung 12.1.1. S ự đìéu hòa hoạt tính xúc tác của enzim 12.1.2. Enzim điéư hòa 12.1.3. Những khái niệm cơ bản irong dộng học của enzim điéu hòa 12.1.4. Bản chất của các (ương tác trong enzim diéu hòa 12.2. M ột số phương trinh đậc ưưng 12.2.1. Rìinm g trình hàm trung bình liên kếl 12.2.2. Phương trình hàm bâo hòa 109 109 10^) 11 1 ỉ 12 i ỉ2 112 115 Chươìig 13. Mổ hlnh phàn từ của En/Jm điéu hòa 13.1. Mô hloh của M onod-W ym an-Changcnse (MWC): (1965) 116 13.1.1. Giả ỉh iít của mổ hinh xúc lác 13.1.2. Cơ c h í động học của m ô hình xúc lác M W C 13.1.3. Các ỉhổng 5IỐđộng học dặc trxmg: 13 .1.4. Hàm phân bổ của dạng R và T Ì 3. Ì .5. Hàm trung bình phân bố tigand liẽn kếi 13. l.ỗ. Hàm băo hòa ligajid ìitn kết ỉ 1ố 1i 7 117 118 119 119 13.1.7. Khảo sái hàm băo hòa lién k ít 13.2. Mô hình Adair*Kosland-Nemthy-Filmer (AKN F) {1966) 13.2.1. G iá ihiếi của m ờ hình 13.2.2. K hảo sát enzim hai tiểu Ịi^án theo ANKF 120 124 124 124 13.2.3. Khảo sải enzim bốn ùếu phẩn theo mổ hình AKNF 13.3. Quan hệ giữa hai mô hình M W C và A K N F 126 128 Chươỉìg 14. Động học dừng của Enzim diéu hòa 14.1. Sự phụ thuộc của tốc dộ phản ứng vào nóng dộ cơ chấi 14.2. Sự (huộc tốc dộ phản ứng vào nóng đ ò chấi kìm hăm 130 132 ỉ 4.3. Sự phụ chuộc của tốc độ phản ứng vào nồng dộ chấỉ hoại hoá 134 Chươỉỉg J5. Động học Relaxation của Enzim điều hỏa 15.1. Hiện tượng Relaxa(ion và (hời gỉan Relaxation 136 15.2. Enzim điéu hồa và động học Relaxation 15.2.1. Phân biội hai mô hình M W C và AKNF bẳng động học Relaxation 15.2.2. Động học Relaxation cùa mô hình M W C 15.2.3. Động học Relaxation cúa mổ hlnh AKNF 139 139 140 141 Tài liệu tham khảo 142 Phần I C ơ SỞ HÓA LÝ CỦA XÚC TÁC ENZIM C h ư ơng 1 NHỮNG KHÁI NIỆM cơ BẢN V Ể ĐỘNG HỌC VÀ x ú c TÁC HOÁ HỌC 1.1. Đ Ộ N G H Ọ C H O Á H Ọ C 1.1.ỉ. Đ ịnh n g h ĩa Đ ộ n g học ho á học, chuyên nghiên cún vể tốc dộ của phàn ứng và các yếu tố ánh hướng lèn nó, nhằm giải thích cơ ch ế dộng học và cơ c h ế hoá học của phản ứng. 1.1.2. C ác thông số đăc trưng cho một phản ứng n Tốc độ p h ả n ứng - Tốc độ phản ứng. chỉ sự biến thiên nồng độ cùa chẩt phản úng (hay sản phẩm) Ac irong một đơn v ị thời gian; V = ± At - Biểu thức toán học biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ và thời gian gọi là phương trình động học. aA + bB H cC + dD v ,= -đ A -d B dC dD dl dt dt đt dA dB -d C -d D dt dt dt dt = kt[A ]JB ], ( 1. 1) = k „ [cr[D r ( 1. 2 ) k| và k„ = hằng số lốc độ thuận (t) và nghịch (n) phụ thuộc vào bản chất cùa chất tham gia phản ứng và diều kiện tiến hành phản ứng. 2 / B ậ c p h ả n ứ ng - Bậc phàn ứng là đại lượng chl sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào luỹ thừa nồng độ Iham gia phản ứng: v = k [ A r [ B ] V ..( z r a, b, z là bậc của phản ứng đối với A. B, ... hay z . a + b + ... + z = bậc chung của phản ứng. {1-3} - Wiản ứng bậc 0: {A đặt X B: V = k = const = lượng chấl phản ứng biến ứiành sản phẩm trong thời gian t cho phép ta tính k(, = — I (mol/phút) - phản ứng bậc 1: v = k[A]' 2,3 0 3 , a k ,= Ig—— (p h ú t') a -x Ig - Phản ứng bậc 2: 2 A ^ B v = k(A )' A+B ^C = k[A ]'[B ]' kj - 2,303 , b(a - x) (lil.M o r',p h ú t') Ig t(a - b) a (b -x - Phản ứng bậc 3: 3 A -Í-B v = k[A]^ 2A + B -> c = k[A ]'[B]' A + 2 B -> C = k[A]'[B]^ A + B + C -> D = k[A][B][C]. - Phản ứng bậc cao hơn: hiếm vì xác suất đé cùng một lúc có iưcmg tác giữa 3 phân tử trỏ lẻn là rất nhỏ. J / P hán tử s ố của p h à n ứng: - F^ân tử số của phản ứng: chỉ số phân lừ tham gia trong mỗi giai đoạn phàn ứiig. - Trong những phản ứng đơn giản, thường phân tử số cùa phàn ứng Irùng với bậc của phản ứng. - Tuỳ thuộc vào số phân tử tham gia ở mỗi giai đoạn, sẽ có phản ứng đơn phàn từ, lưỡng phân tử hay tam phân tử. 41 H ằ n g s ố cán bồng: Ku = C [[D ]" k . r_tK I. A]‘ [B cho biẽì chiéu hưóng và mức (Jộ phàn ứng. AG = A G % R T ! n H Ị g Í [A ríB f với A ơ ’ = - RT InK,,. - Nãng lượng tự do cùa phản ứng: cho biết khả nãng và chiều hưổĩig xảy ra phản ứng: AG > 0; M uốn phản ứng xảy ra theo chiều thuận, phải cung cấp nâng lượng. AG = 0: Phàn úng có trạng thái cân bảng. AG < 0: Phản ứng lự xảy ra. 1.2. C O C H Ê Đ Ộ N G H Ọ C CỦA PH Ả N ÚN G H O Á H Ọ C 1.2.1. T h u y ết va c h ạm h o ạ t dộng Khảo sál phản ứng: A + B c - T heo A reniuyl (1889); Muốn phàn ứng xảy ra phải có va chạm, tốc độ phản ứng phụ ihuộc vào nồng độ các chất tham gia phản ứrig: co= k[A][B]. - Không phải va chạm nào cũng cho kết quả. chỉ có va chạm giữa các phàn từ có năng lượng đủ lớn (đã được hoạt hoá) mới cho kết quả. sỏ' các phân tử có nâng lượng dủ lớiì - nãng lượng hoạt hoá írong mội hỗn hợp. tuân theo quy luật phân bố: M anvoel Boltznian: -E (0 = k[A](B]e«T' I ■>11 Va chạm giữa các phân tử có đù năng lượng - đã được hoạt hoá còn phải đúng hướng mới cho kết quả. Khi đó, tốc độ phản ứng: -E co= p .k „ .[A ].[B ].£ ^ = p .c ừ „ . e (ĩ) Trong đó (I) là yếu tô' lập thể (2) là yếu tố va chạm (3) là yêu tố năng lượng RT 1.2.2. T huyết phức hoạt động Q uá trình phản img, lạo thành phức trung ^ ian gọi là phức hoạt dộng, có díi nâng lượng, thuận lợi để tạo thành sản phẩm: A + B- c [A ... B... C]■ A - B+ c k là hằng sô' tốc độ phản ứng ở giai doạn quyế! định lốc độ phản ứng. K* là hằng sô' cân bằng ihống kê cho quá trình {ạo phức K* = [A . . . B . . . C] [A)[B-q -AG =e (AG* là nãng lượng tự do hoại hoá). Khi đó: N = hằng số A vogadro = 6,023.10’’ . _ R T ^ . RT ko= ~ K = ~ Nh Nh -ẠG . RT* h = hằng số plank = 6,62.10 ” erg/s T = nhiệt độ íuyệt đối. R = hằng số khí lý tưcmg = 0.082 aim.l/mol.K -V ậ y : RT v = ^ [ A ) [ B - C ] . e RT Nh m à AG* = AH* - TAS*. Nên: RT V = Nh AH* AS* [A ] [ B - C ] .ẹ ’ RT e R, (2) ( 3) (i) Trong đó ( I ) là yếu lô' va chạm (2) là yếu tố năng lượng (3) là yếu tố lập thể 1.3. x ủ c TÁC HOÁ HỌC 1.3.1. Đ ịnh nghĩa Chất xúc tác ỉà ch í( dẩy nhanh tốc dộ phản ứng đến irạng thái cân bằng, không bị biến đổi sau phản ứng, nhưng có thể tham gia tạo thành những chất trung gian trong quá trinh phản ứng. A +B XI -> C + D A + xt -> Axt Axt + B A B'xt A B ’xt - > C + D + X1 chất xúc lác làm giảm năng lượiig hoại hoá nhờ: - hấp phụ. • chấí Irung gian - dịnh hướng - sức cảng... 1.3.2. P h â n loại í ! x ú c tác đ ồ n g thề: chất xúc tác nằm cùng pha phản ứng. 2 / x ú c tác d ị th ể: chất xúc tác nằm khác pha phản úĩig. Phản ứng xày ra trẽn ranh giới giữa hai pha 3ì x ú c tác vi d ị thể: chất xúc tác sinh học - xúc tác enzim, Thí dụ: este — rượu — — > axit + rượu anken + HjO este — lieíi—> axit + rươu C h ư ơng 2 X Ú C T Á C ENZIM 2.1. ĐỊNH NGHĨA - Enzim là m ột loại chất xúc lác sinh học, có bản chất là protein - Enzim là protein thuần hay protein tạp có hoại tính xúc tác - Enzim rất phổ biến, gần như mỗi phản ứng hoá học trong cơ thể có ít nhất một loại enzim xúc tác cho nó. 2.2. PHÂN LOẠI 2.2.1. Phán loại theo phản ứng xúc tác enzim : 6 loại / / oxỉdo - reductaza - Enzim xúc tác phản ứng Ox - Khử, bằng cách cho hay nhận điện ỉử, hoặc gắn hay loại hydro ra khỏi cơ chất (S). - Phương trình lổng quát Chất cho (cơ chất) + Chất nhận (nhóm ngoại) X > Chất mất (sản phẩm ) p + Chái được (Nhóm ngoại) X, - Kiểu phản ứng xúc tác: + Dehydrogenaza A D H .L D H ... + Oxidaza Ascobinoxidaza, G luco o xidaza... + Reductaza Quinol - reductaza... + Peroxidaza Catalaza,... - K í hiệu C o chất K í hiệu: - C H jO H I. 1. - c =0 1. 2 . - C H = CH - 1.3. - CH - N R 1. 4. E ,c ,l ... - Gọi tên: Chất cho + chất nhận + kiểu phản ứng + aza + tên nguôn Enzim rhí dụ tèn nhỏm |Q3 ị ^Q0 p2 im Ancol: NAD - oxidorcduclaza gan chuội 2/ Transferazo: (E C . 1 1 . f 1 . ' Enzim xúc lác phàn ứng vận chuyển nhõm nguyên lư !Ừ chất cho (cơ chải) dến chấl nhận (coeenzim hay cơ loại co chát - Phương trình lổng quái; Chất cho (S) (tim được) Chđt nhận () ' Châi inâì Chất được "(P)( ) - Kí hiệu: Cơ chát K í hiệu: EC. 2.. .. + Vận chuyền 1 nguyên tử cacbon 2. 1. + Vận chuyổn > c = o (aldo. xeto) 2. 2. + V ận chuyền > c = o ( a x y l) 2. 3. + V ận chuyển glucozyl 2. 4. + V ận chuyển akyl 2. 5. + V ận chuyển pholpho 2. 7. - Tên gọi: Q iất cho + châì nhận + lên nhóm vận chuyển + Transferaza + tỏn nguồn. Thí dụ: ATP + A M P ------ > A D P + ADP ATP ; AM P - photphoTransferaza lim lợn (EC. 2 .1 . 4. 3.) 3! H ydrolaza: - Enzim xúc tác phản ứng thuỷ phân có sự tham gia cùa H ịO. - Phương trình tổng quát: C ơ chất + H ị O ------ > sản phẩm + nhóm loại ra. - K í hiệu: + Thuỳ phân este: 3. 1. (esteraza) + Thuỷ phân Glucozit: 3. 2. (glycoliza) + Thuỷ phàn ctc: 3. 3. (esteraza) + Thuỷ phân peptit; 3. 4, (proteaza). 4/ Liaza; - Enzim xúc tác phàn ứng tạo íhành hav phá vỡ liên kết đối bằng cách loại hay cộng mội nhóm nào đấy không phải hydro (như c o ^ , N H ,. H,0. -.). - Phương Irình tổng quát: C ơ chấl — ĩ(oi;^NHvH; >Sánphám . - K í hiệu: + + + + + K í hiệu EC.4... Fhá vỡ liên Riá vỡliên R iá vỡ liên Phá vỡ liên Phá vỡ liên kết c - c kết c - o kết c - N kết c - s kết c - X 4 .1 .cacboxylaza 4. 2.dehydrotaza 4. s.dezam inaza 4. 4 .... 4. 5. - Tên gọi: Tên cơ chất + lén nhóm kết hợp + Liaza + tồn nguổn (hay loại ra) Thí dụ: L. A s p a rta t------ > fumarat + NH,. L. A spaiiat - Amôni - Liaza gan chuột ( EC . 4. 3. 1. l ) 5 / Izo m erm a : - Enzim xúc tác phản ứng đổng phân hóa. - Phương trình tổng quát: Cơ c h ít < * Sản phẩm - K í hiệu: + E .c . 5. 1. cho phản ứng raxem ic và epim er hoá 5.2. cho phản ứng cis - trans 5. 3. cho phản ứng oxi hoá khử - nội phân 5 .4 . cho phàn ứng chuyển vị nội phân - Tốn gọi: Tên c ơ châì + tên sản phẩm + Izonurara + tên nguổn T hí dụ: D - GÓP: D - p. - Izomeraza. 6/Ligaza (Syntetaza): • Enzim xúc lác phản ứng lổng hc^ một cơ chấi m à dược hoạt hoá bằng ATP (hoặc nucleotit khác). - Phương trình tổng quát: Cơ chất nucleotil triphotphat ^ Sản phẩm Kí hiệu: EC. 6. 6. 6. 6. 1. cho 2. cho 3. cho 4. cho phản phản phản phàn ứng ứng ứng ứng lạo tạo tạo tạo liên liẽn liên lièii kết c - 0 . kết c - s. kết c - N kết c - c . Nucleotii diphotphat Pi. (monophoỉphat) - Ten gọi: T ên cơ chất -í- tên sàn phẩm + Ligaza + (châì cho nãng lượng) + Nguồn T hí dụ: L. Aspariat + N H ,+ A T P ------ > L. Asparagin + AM P + PR L. A spaitat -ỉ- Asparagin - Ligaza (ATP) thận chuột. (EC. 6. 3...)2.2.2. Phản loại theo chức nãng - Enzim thường (Enzim Mcchaelis Menlen) - Enzim diều hoà (Enzim khoá, hoặc alosteric) 2.2.3. Phân loại theo cáu trúc • Enzim thuẩn (bị thuỳ phân cho toàn axit amin) - Enzim tạp (bị Ihuỷ phân cho ngoài axit amin còn có nhóm ngoại) (Apoenzim + Coenzim). - Phức hệ Enzim: xúc tác cho 1 chuồi phản ứng. 2.3. C Â U T Ạ O E N Z IM 2.3.1. Cấu tạo giống protein - Cấu trúc bậc 1 ,2 , 3. 4 và 5. - Đặc điểm : + Dẻ biến tính hơn protein +Tạo izocnzim: thí dụ LDH. gồm 4 liểu phần. 2 loại a và p. cho 5 izoenzim. H,. H M „ M,. 2.3.2. Cấu tạo khác protein Có lâm hoại động - Tam hoạt dộng của Enzim: là khoảng không gian nhỏ ở dó có phân bỏ' các nhóm chức: / / T h a m g ia x ú c íác: ■SH. -OH. -COOH, - imidazol ĩ ! T h a m gia gắn cơ chài võ coenzim cho dúng cáu hình khòng gian ở lâm hoại động - các nhóm này quyết định tính dặc hiệu của enzim. - NH^. -SH, -0 H . COOH, -im idazol... 3/ T ham gia g iữ cấu h in h k h ô n g gỉan cho tâm hoại động hoại động. - SH, COOH, - ... - Các nhóm trong tâm hoạt động ờ xa nhau írong mạch polypeplil, nhưng gán nhau n h ờ cấu trúc bậc 3 và 4 cùa enzim. đám bào có sự T R U N G ĨÂ M T H Õ N G TIN THƯ VIỄN V - D O / y l3 5 3 ? C h ư ơng 3 C ơ S Ở H O Á LÝ C Ủ A X Ú C T Á C ENZIM 3.1. C O C H Ế XÚC T Á C C Ủ A M IC H A E L IS -M E N T E N 3.1.1. Cư ché xúc tác Enzim tạo phức với cơ chấl rổi phân giải thành sàn phẩm: E + S ĩ= íi= tE S —i ^ E +P (3.1) gia Ihiết này đã được xác dinh bằng thực nghiệm. 3.1.2. Bỉéu dicn đỏng học phán ứng xúc tác bơj cnzim (hcu cơ ché M ichaciis-M entcn vùng động học khuếch tárì. vùng động học tiền dửng. vùng đông hoc dừng. ^ÍẼ®1 = 0, Steađy-State dl vùng động học cân bàng. H in h 3.1- B iểu diễn Ị Điều kiện dể luôn có írạng ihái dừng khi nghiẻn cứu dộng học là [Sj„» [E)„. 3.1.3. Phưưng trình động học dừng theo mẫu của M i c h a e l i S 'M e n t e n Theo cơ c h ế (3.1). tốc độ phản úng lỳ lệ Ihuận với nồng độ phức [ES) và hằng s ổ lốc độ phan giải [ES]: V = d(P) = k.,[E S ] (3-2) di Vấn đé dạt ra là tìm [ES] thì viết được phưcmg trình tốc độ V = f(fE].ỊS]). - sự bảo toàn enzim: [E]„ = [ E ]+ [ E S ls u y r a ( E ] = IE],.-[E SỊ - ỡ ưạng thái dừng: d[ES; = 0 = k .JS ] [ E ] - ( k , + U [E S ]= 0 dt = k „ [ S ] ( [ E L - [ E S ] ) - ( k , + k j [E S ]= 0 Suy ra; [ESj = (3.3) k , +k.,+k„[Sl 'ĨTiay (3.3) vào (3.2) ta có: k„[E ]„[S ] k . a E ]„[S] k _ ,+ k .,+ k .,I S ] k ., + k 4-[S] ♦1 Khi [S]„» (E1. thì ỊE]„ = [ES], ta có phương trình Michaelis-M enten: _ k .j E S ] [ s i _ v js ; (3.4) Trong đó: v,„= tốc độ cực đại = k * 2 [E]„ = k * 2 [ESj k "i" k - ■ — — = Hằng sô' M ichaelis-M em en = ái K„= k lực cúa cnzim đối với cơ chất = nồng độ cơ chất (S]j tại đó K^= k V = WJ 2 = hằng số phân ly phức E s K (suy ra K „ = K ,+ f ^ ; K , » K J H ỉn h 3.2. B iểu điển = f(ỊS ]) 3.2. C ơ C H Ế XÚC T Á C CỦA M IC H A E L IS -M E N T E N 3.2.1. Đật ván đé Bcrezin-Martinek so sánh hai loại xúc tác: xúc tác enzim (I) và xúc tác đổng thể (II): X Y X Y X + + E R E X Y X ( 1) R + R p (li) - Trong đó: (I) - Phản ứng xúc tác bài enzim, có tương tác giừa R và E. (II) - Phản ứng xúc lác đồng Ihể, khóng có tương tác giữa R và E. k ,|. k|| - Hằng số lốc độ phản ứng bậc 2. k.ị, k| „ • Hằng số lốc độ phản ứng bậc 1. - Đối với (I). xúc tác enzim, theo động học dừng, ta có: k,„[E X ].[R Y (3.5) với: K„m = V, = K „ + [R Y ] .1 - Đối với (II), xúc tác dồng thể, iheo định luật tác dụng khối lượng, ta có; v , = k |, [E X ].[R Y ] (3.6) Để so sánh hai loại xúc tác, cần khảo sái tỷ số V]/V,| theo thuyết va chạm hoại động hay ihuyết phức hoạt động xem những yếu tố nào ảnh hường quvết định đến íý số này. 3.2.2. K h ả o sá t theo th u y ết va ch ạm hoạt động Có hai trường hợp: l / Khi [RY] « [K„] (nồng độ cơ chất rất nhỏ) (3.5) sẽ có dạng: k ,JE X ].[R Y ] Km - Nếu k ,„ » k, k , thì K„ = - ^ và V, = k, [EX).[RY ------ = k „ [E X ]. [RY l.n tức là tốc độ phản úng xúc tác bởi enzim chỉ phụ thuộc vào quá trình khuếch lán cúa RX và EX để va chạm nhau. Điểu đó không có ý nghĩa nhiẹt động, vì Iheo thuyéì va chạm hoạt động thì không phải bất cứ va chạm nào cũng cho phản ứng, mà chỉ va chạm nào đủ năng lượng và đúng hướng mới cho phản ứng. - Nếu k|„ « k., thì = K, và k ,,[E X ].[R Y ] V, = K. X Y Như vậy tốc độ phản ứng tỷ lệ nghịch với hẳng sổ phân ly phức Tức là không E R phải va chạm nào cũng cho phản ứng mà chỉ có một sô' va chạm của phức hoạt dộng mới có hiệu quả mà ihôi. Bây giờ lập tỷ sô' V | / V | | , ta có: k ỉ.n Ị.n K ,.k „ k7 (3.7) (3.7) » 1 (íức V| » Vji) hay (3.7) « 1 (tức V| « V ||) tùy thuộc k |,/ K ,» k || hay k, „/K « k | | . Điéu đó có nghĩa là tổc độ phản ứng phụ thuộc vào số va chạm hữu hiệu tạo dạng phức trước và tuân iheo Ihuyết va chạm hoạt động. 2 / Khi [RY] » ihành; K„, (nồng độ cơ châì rất lớn) k,„IE X ].ỊR Y ] v ,= T ỳ số giữa = k,l.nJ E X RY V |/ trờ nẽn vỏ cùng bé và (3.5) trò v„ sẽ là: l.n V| _ v„ k„.(R Y ] RỸ [R k (3.8) la thấy rằng Vj » Vj| hay « v,ị luỳ thuộc vào k i^ [RY] » k|| hay « k|,. Tức là yếu tố va chạm tạo phức trước khống có ý nghía quyết định trong irường hợp này. 3.2.3. K h ả o s á t th eo th u y ết phức h o ạ t động n C ơ c h ế x ú c tác của B erezin-M artinek: - Sơ đổ: X X AG. (phức hoại dộng) X ... (phức MichaelisMcnten) R R AG*| AG* t.n Y“ (phức hoạt động) AG* s.n (phức Bcrezin-M aninck) R R ES (xúc tác đổng thể) + (xúc lác enzim) p T rong đó: AGs= năng lượng tự do tạo phức E.R (phức Bcrezin-M ailinek) bậc 2 = -RTlnK, AG's,„= năng lượng tự do tạo phức (phức Berezin-Martinek) (bậc 1) nội phân íứ E.R AG‘|,= năng lượng tự do [ương tác X ... Y (bậc 2) AG’| „= năng lượng tự do tương tác nội X ... Y (bậc 1)
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan