Enzym

ENZYM I/ ÂAÛI CÆÅNG Enzym laì nhæîng cháút xuïc taïc sinh hoüc, baín cháút laì protein, coï tênh âàûc hiãûu cao vaì hiãûu æïng xuïc taïc låïn. II/ BAÍN CHÁÚT CUÍA SÆÛ XUÏC TAÏC Cháút xuïc taïc laì cháút laìm tàng cæåìng phaín æïng hoïa hoüc, noï khäng bë biãún âäøi hoàûc tiãu hao vaì khäng tham gia vaìo thaình pháön saín pháøm cuía phaín æïng.. 1- Nàng læåüng hoaût hoïa Laì nàng læåüng cáön thiãút âãø âæa mäüt phán tæí gam cå cháút tæì traûng thaïi khäng hoaût âäüng âãún traûng thaïi hoaût âäüng. 2- Vai troì cuía enzym Enzym laìm giaím nàng læåüng hoaût hoïa, tàng täúc âäü phaín æïng giuïp phaín æïng mau choïng âaût traûng thaïi cán bàòng. Vê duû: Sæû phán huíy H2O2 H2O + 1/ 2 O2 Nãúu khäng coï cháút xuïc taïc : nàng læåüng hoaût hoïa laì 18 kcalo / mol. Nãúu coï cháút baûch kim: cáön 11,7 kcalo / mol. Nãúu duìng enzym Catalase cuía gan: E hoaût hoïa chè laì 2 kcalo / mol. III/ PHÁN LOAÛI VAÌ DANH PHAÏP ENZYM 1-Phán loaûi: Theo IUB (International Union of Biochemistry) chia enzym laìm 6 loaûi: a) Oxidoreductase: xuïc taïc phaín æïng oxy hoïa khæí. Vê duû: Dehydrogenase b) Transferase: enzym váûn chuyãøn. Vê duû: Methyltransferase c) Hydrolase: enzym thuíy phán. Vê duû: Acetyl Cholin + H2O Cholinesterase Cholin + A. acetic. d) Lyase: enzym phán càõt. Vê duû: F1.6 di P Aldolase P.Glyceraldehyt + Dihydroxyaceton P e) Isomerase: enzym âäöng phán. - L D (quang hoüc) - Cis Trans (hçnh hoüc hay vë trê) - Aldehyde Ceton Vê duû: Glucose Isomerase Fructose f) Lygase (Synthetase): enzym täøng håüp Vê duû: Glutamat + NH3 Glutamin 2- Danh phaïp a) Tãn riãng: khäng theo qui luáût naìo. Vê duû: Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin . . . b) Tãn coï quy æåïc: S Tãn cå cháút + ase: vê duû Amylase, lactase, lipase . . . Tinh bäüt Amylase Dextrin Glucose Lactose Lactase Galactose + Glucose Lipid Lipase Glycerol + A.beïo S Tãn cå cháút + loaûi phaín æïng + ase: Vê duû: CH3-CHOH-COOH LDH CH3-CO-COOH ( Lactat ) NAD+ NADHH+ ( Pyruvat ) S Tãn quäúc tãú: Theo I.U.B,1 enzym coï 1 maî säú gäöm 4 säú: - Loaûi: chia 6 loaûi, 1 loaûi gäöm nhiãöu nhoïm - Nhoïm: ( thuäüc loaûi ), gäöm nhiãöu phán nhoïm - Phán nhoïm:( thuäüc nhoïm ), gäöm nhiãöu enzym - Enzym cuû thãø: Nhæ váûy: Tãn enzym = Maî säú + tãn cå cháút + loaûi phaín æïng + ase Vê duû: S 2.6.1.2. L.Alanin a Cetoglutarat Amino transferase (ALAT) CH3-CH-COOH + HOOC-(CH2)2-C-COOH ALAT NH2 O (Alanin) (a Cetoglutarat) CH3-C-COOH + HOOC-(CH2)2-CH-COOH O NH2 (Pyruvat) (Glutamat) (2.6.1.2.Glutamat Pyruvat Transaminase: GPT) S 2.6.1.1. Aspartat a Cetoglutarat Aminotransferase (ASAT) Aspartat + a Cetoglutarat ASAT Oxaloacetat + Glutamat (2.6.1.1. Glutamat Oxaloacetat Transaminase: GOT) YÏ nghéa cuía caïc säú 2.6.1.1 nhæ sau: 2 6 1 1 Enz.loaûi 2. Nhoïm 6. Phán nhoïm 1. Enz.thæï 1 IV/ CÁÚU TAÛO ENZYM 1- Thaình pháön cáúu taûo: gäöm 2 loaûi: a) Enzym protein thuáön: cáúu taûo båíi Aa, vê duû nhæîng enzym thuíy phán b) Enzym protein taûp: 2 pháön: * Protein thuáön: goüi laì Apoenzym. * Nhoïm ngoaûi: Cofactor, thæåìng laì nhæîng cháút hæîu cå, coï taïc duûng cäüng taïc våïi enzym trong quaï trçnh xuïc taïc. Cofactor coìn chia 2 loaûi: - Cofactor gàõn chàût vaìo pháön Apoenzym: bàòng liãn kãút âäöng hoïa trë. - Cofactor gàõn loîng leîo våïi Apoenzym: bàòng liãn kãút phäúi trê, liãn kãút ion, hydro goüi laì Coenzym. Apoenzym khäng chëu âæåüc nhiãût âäü khäng qua maìng tháøm têch Coenzym chëu âæåüc nhiãût âäü qua âæåüc maìng tháøm têch Ngoaìi ra ngæåìi ta âaî phaït hiãûn ra kim loaûi trong thaình pháön cáúu taûo cuía ráút nhiãöu enzym. Coï thãø laì Mn, Mg, Zn, Fe, Cu . . . 2- Trung tám hoaût âäüng cuía enzym Laì bäü pháûn hoaût âäüng âàûc hiãûu cuía enzym. Quan hãû giæîa trung tám hoaût âäüng cuía enzym vaì cå cháút: Cå cháút phaíi coï 1 cáúu truïc phán tæí thêch håüp våïi trung tám hoaût âäüng cuía enzym âãø taûo thaình phæïc håüp enzym - cå cháút. Coï thãø vê sæû tæång æïng enzym - cå cháút giäúng nhæ “ äø khoïa “ våïi chça khoïa. 3- Trung tám dë láûp thãø Laì trung tám laìm nhiãûm vuû âiãöu chènh hoaût tênh enzym. Ngæåìi ta tháúy coï 1 säú saín pháøm chuyãøn hoïa, taïc âäüng vaìo trung tám dë láûp thãø. Nhæîng cháút naìy goüi laì yãúu täú dë láûp thãø, gäöm 2 loaûi: -Yãúu täú dë láûp thãø (+): tàng hoaût âäüng enzym. -Yãúu täú dë láûp thãø (-): giaím hoaût âäüng enzym. V/ TIÃÖN ENZYM ( Proenzym, Zymogen ) Laì daûng báút hoaût cuía enzym. Dæåïi taïc duûng cuía mäi træåìng phaín æïng, do sæû xuïc taïc cuía chênh enzym âoï, hoàûc mäüt säú enzym khaïc, taûo thaình daûng hoaût âäüng. Mäüt säú enzym tiãu hoïa nhæ loaûi protease (thuíy phán protid) thæåìng âæåüc täøng håüp ra dæåïi daûng zymogen. Vê duû: Pepsinogen, Trypsinogen, Chymotrypsinogen. Pepsinogen Pepsin Pepsin (báút hoaût) ( mäi træåìng H+ ) (hoaût âäüng) IV/ ISOENZYM (Caïc daûng phán tæí cuía enzym)ì Enzym xuïc taïc âäöng cå cháút nhæng täön taûi dæåïi nhiãöu daûng phán tæí khaïc nhau. Vê duû: Caïc daûng phán tæí cuía Lactat dehydrogenase (LDH) NAD+ NADHH+ Lactat LDH Pyruvat Vãö phæång diãûn cáúu truïc, enzym naìy âæåüc cáúu taûo tæì 4 chuäùi polypeptid, gäöm 2 loaûi: - Loaûi M (Muscle): cå - Loaûi H (Heart): tim Caïc chuäùi naìy kãút håüp våïi nhau thaình 5 daûng phán tæí. Kyï hiãûu nhæ sau: LDH1: H H H H (H4) LDH2: H H H M (H3M) LDH3: H H M M (H2M2) LDH4: H M M M (HM3) LDH5: M M M M (M4) Caí 5 loaûi âãöu xuïc taïc trãn cuìng 1 cå cháút Lactat. LDH1 coï nhiãöu trong cå tim. LDH5 coï nhiãöu trong gan. Trong y hoüc, æïng duûng trong cháøn âoaïn bãûnh: - LDH1: cháøn âoaïn nhäöi maïu cå tim. - LDH5: cháøn âoaïn viãm gan siãu vi. VII/ MULTIENZYM (phæïc håüp âa enzym) Gäöm nhiãöu enzym coï liãn quan våïi nhau trong 1 quaï trçnh chuyãøn hoïa nháút âënh. Vê duû: Trong quaï trçnh âæåìng phán hiãúu khê: Pyruvat Acetyl CoA 3 enzym tham gia: - Pyruvat dehydrogenase - Dihydrolipoyl transacetylase - Dihydrolipoyl dehydrogenase VIII/ ÂÄÜNG HOÜC ENZYM - CAÏC YÃÚU TÄÚ AÍNH HÆÅÍNG ÂÃÚN HOAÛT TÊNH ENZYM Âäüng hoüc cuía 1 phaín æïng enzym, âoï laì xaïc âënh täúc âäü phaín æïng vaì aính hæåíng cuía nhæîng thäng säú váût lyï, hoïa hoüc khaïc nhau coï thãø laìm biãún âäøi täúc âäü phaín æïng naìy. Täúc âäü phaín æïng naìy tæång æïng våïi säú læåüng cå cháút bë biãún âäøi hay saín pháøm hçnh thaình båíi 1 âån vë thåìi gian. E + S k1 ES k2 E + P k -1 k - 2 (E: enzym, S: Substrat, P: Produit) Âån vë enzym: Säú læåüng enzym xuïc taïc sæû biãún âäøi 1 mmol cå cháút / 1’ trong âiãöu kiãûn xaïc âënh. (hay 1 mol cuía cå cháút /1 giáy: âån vë Katal) 1-Täúc âäü phaín æïng phuû thuäüc vaìo thåìi gian [ P ] ® ­ ¬ t Âæåìng cong naìy biãøu diãùn 3 pháön: ¬: täúc âäü ban âáöu. Täúc âäü phaín æïng laì hàòng âënh. [ S ] laì låïn. ­: [ S ] giaím Giaím täúc âäü phaín æïng. ®: ngæìng täúc âäü phaín æïng. Säú læåüng saín pháøm P hçnh thaình laì hàòng âënh. 2-Täúc âäü phaín æïng phuû thuäüc vaìo haìm læåüng enzym V = f (E) Täúc âäü phaín æïng thæåìng tyí lãû thuáûn våïi læåüng enzym. V Vmax [ E ]  3- Täúc âäü phaín æïng phuû thuäüc vaìo [S] V Vmax 1/2 Vmax KM [ S ] S Luïc âáöu [ S ] êt, V phaín æïng tàng këp: âæåìng biãøu diãùn tuyãún tênh. S [ S ] tàng nhiãöu lãn, V khäng tàng këp: âæåìng biãøu diãùn beí cong. S [ S ] tàng quaï nhiãöu, V khäng tàng âæåüc næîa: âæåìng biãøu diãùn tiãûm cáûn. Näöng âäü cå cháút maì taûi âoï laìm täúc âäü phaín æïng xuïc taïc båíi enzym âaût 1/2 täúc âäü täúi âa goüi laì hàòng säú Michaelis Menten, kyï hiãûu KM. g Thuyãút Michaelis-Menten.YÏ nghéa cuía KM. Phaín æïng xuïc taïc båíi enzym khaïi quaït nhæ sau: E + S k 1 ES k 2 P + E k -1 (k - 2) khäng âaïng kãø k1, k2, k-1 laì hàòng säú täúc âäü. k1: hàòng säú täúc âäü phaín æïng thuáûn. k-1: hàòng säú täúc âäü phaín æïng nghëch. k2: hàòng säú täúc âäü phaín æïng taûo saín pháøm P. Goüi täúc âäü phaín æïng taûo ES laì V1. täúc âäü phaín æïng phán huíy ES laì V2. V1 = k1[ E td ] [ S ] V2 = k2 [ ES ] + k -1 [ ES ] = ( k2 + k -1 )[ ES ] Khi phaín æïng cán bàòng , ta coï V1 = V2. k1[ E td ] [ S ] = ( k2 + k -1 )[ ES ] k2 + k - 1 = [ E td] [ S ] = KM (1) k1 [ ES ] KM: hàòng säú Michaelis, âàûc træng cho mäùi enzym Ta biãút E tp = E td + ES . Täúc âäü hçnh thaình saín pháøm cuía phaín æïng enzym phuû thuäüc vaìo näöng âäü ES: V = k2 [ ES ] Khi sæí duûng [ S ] ráút låïn so våïi näöng âäü enzym sao cho táút caí moüi enzym coï màût âãöu åí dæåïi daûng ES nghéa laì [ ES ] = [ Etp ] thç täúc âäü phaín æïng seî âaût tåïi cæûc âaûi. Váûy Vmax = k2 [ E tp ] V = [ ES ] ( 2 ) Vmax [ E tp ] vç E td = E tp - ES Thãú vaìo (1 ): ( E tp _ 1 ) [ S ] = KM ( 3 ) ES Tæì ( 2 ) vaì ( 3 ) ta coï: ( Vmax _ 1 ) [ S ] = KM V Suy ra: V = Vmax [ S ] KM + [ S ] Goüi laì phæång trçnh Michaelis-Menten: V phaín æïng enzym phuû thuäüc vaìo näöng âäü cå cháút. ÅÍ phæång trçnh naìy, coï 3 træåìng håüp xaíy ra: ( 1 ): [ S ] >> KM : V = Vmax ( 2 ): [ S ] << KM : V = Vmax [ S ] KM ( 3 ): [ S ] = KM : V = Vmax 2 Phæång trçnh V = Vmax [ S ] våïi âäö thë laì KM + [ S ] 1 âæåìng cong hyperbol, Lineweaver vaì Burk âaî chuyãøn thaình phæång trçnh coï âäö thë daûng tuyãún tênh bàòng caïch biãún âäøi nhæ sau: 1 = KM + [ S ] = KM x 1 + 1 V Vmax [ S ] Vmax [ S ] Vmax Âáy laì phæång trçnh coï daûng y = ax + b, goüi laì phæång trçnh Lineweaver Burk. Phæång trçnh coï âäö thë nhæ sau: 1/ V 1/ Vmax - 1 1 KM S * YÏ nghéa cuía hàòng säú KM (1) KM laì näöng âäü cå cháút cáön thiãút âãø täúc âäü phaín æïng enzym âaût âæåüc næía täúc âäü täúi âa. Khi [ S ] = KM , V = Vmax 2 (2) KM biãøu thë aïi læûc cuía enzym âäúi våïi cå cháút, KM caìng nhoí thç aïi læûc caìng låïn, khaí nàng phaín æïng caìng cao vaì ngæåüc laûi. (3) KM âàûc træng cho tæìng enzym. Nãúu 1 enzym xuïc taïc cho nhiãöu cå cháút thç cæï 1 cå cháút coï 1 hàòng säú KM riãng. (4) Muäún cho phaín æïng enzym âaût tåïi cæûc âaûi thç phaíi coï [ S ] låïn gáúp 100 láön KM. (5) Enzym chëu chi phäúi båíi nhæîng yãúu täú nhæ pH, t0, ion... yãúu täú naìo laìm tàng KM thç æïc chãú hoaût âäüng enzym, giaím KM thç hoaût hoïa enzym. * CAÏC YÃÚU TÄÚ AÍNH HÆÅÍNG HOAÛT TÊNH ENZYM 1- Aính hæåíng nhiãût âäü âãún hoaût tênh enzym Nhiãût âäü ráút aính hæåíng âãún V phaín æïng enzym. Tæì 00C - 400C: nãúu tàng nhiãût âäü lãn 100C, täúc âäü phaín æïng tàng gáúp 2 láön. 400C - 700C: t0 tàng, täúc âäü phaín æïng giaím. > 700C: enzym máút hoaût tênh, bë biãún tênh. Nhiãût âäü täúi thuûán laì t0 enzym hoaût âäüng maûnh nháút. Mäùi enzym coï 1 t0 täúi thuáûn riãng. ÅÍ 00C hoaût âäüng enzym ráút êt hay khäng hoaût âäüng. Nãúu åí -200C, -300C enzym khäng hoaût âäüng. Æïng duûng: baío quaín enzym, baío quaín sinh váût pháøm, thæûc pháøm . . 2-Aính hæåíng cuía pH Enzym ráút nhaûy caím våïi pH, pH täúi thuáûn laì pH enzym hoaût âäüng cao nháút. Mäùi enzym coï 1 pH täúi thuáûn riãng. Vê duû: Pepsin åí daû daìy: pH täúi thuáûn 1,5 - 2,5 Amylase næåïc boüt: 6,9 - 7 Trypsin, Chymotrypsin: 8 - 9 3- Aính hæåíng cuía cháút hoaût hoïa Cháút hoaût hoïa laì cháút laìm tàng hoaût âäüng xuïc taïc cuía enzym hoàûc laìm cho enzym khäng hoaût âäüng tråí thaình hoaût âäüng. Vê duû: Amylase: cháút hoaût hoïa laì NaCl Phosphatase kiãöm: cháút hoaût hoïa laì Mg++ 4- Aính hæåíng cuía cháút æïc chãú Cháút æïc chãú laì cháút khi kãút håüp våïi enzym seî giaím hoaût tênh xuïc taïc cuía enzym. Gäöm 2 loaûi: a) Cháút æïc chãú khäng âàûc hiãûu Cháút æïc chãú laìm biãún tênh hay phaï huíy, âaío läün cáúu truïc cuía phán tæí enzym, vê duû t0 cao, pH, acid maûnh hay kiãöm maûnh, siãu ám . . . b) Cháút æïc chãú âàûc hiãûu Cháút æïc chãú gàõn vaìo trung tám hoaût âäüng enzym (TTHÂ). Gäöm coï: - Cháút æïc chãú caûnh tranh: Cháút æïc chãú coï cáúu taûo tæång tæû cå cháút, caûnh tranh våïi cå cháút âãø gàõn vaìo TTHÂ enzym, laìm giaím aïi læûc cuía enzym âäúi våïi cå cháút. Kãút quaí: KM tàng, V seî khäng âäøi. Æïng duûng: Giaíi thêch cå chãú âiãöu trë chäúng nhiãùm khuáøn cuía Sulfamid. NH2 NH2 COOH SO2-NH2 (Acid Para AminoBenzoic) (Sulfamid) Acid. PAB laì tiãön cháút âãø täøng håüp A. Folic, coenzym quan troüng cuía sæû phaït triãùn vi khuáøn. Sulfamid coï cáúu taûo tæång tæû nhæ Acid. PAB, seî æïc chãú caûnh tranh Acid. PAB åí TTHÂ cuía enzym vi khuáøn xuïc taïc biãún A. PAB thaình A. Folic, do âoï quaï trçnh täøng håüp A. Folic bë æïc chãú vaì sæû phaït triãùn vi khuáøn bë æïc chãú båíi Sulfamid. - Cháút æïc chãú khäng caûnh tranh Cháút æïc chãú vaì cå cháút coï thãø gàõn âäöng thåìi vaìo TTHÂ enzym taûo phæïc håüp Enzym - cháút æïc chãú - cå cháút (EIS) báút hoaût (hay giaím hoaût âäüng). Kãút quaí: Giaím Vmax, khäng biãún âäøi KM. Âäö thë biãøu diãùn caïc loaûi æïc chãú nhæ sau : 1/ V khäng cháút æïc chãú IX/ MÄÜT SÄÚ COENZYM ÂIÃØN HÇNH 1- Coenzym NAD+: Nicotinamid Adenin Dinucleotid NADP+: Nicotinamid Adenin Dinucleotid Phosphat Cáúu taûo NADP+: gäúc P gàõn vaìo C2 cuía Ribose näúi Adenin b) Cå chãú taïc duûng: cå chãú váûn chuyãøn H2 NAD+ + 2 H NADHH+ - 2H NADP+ + 2 H NADPHH+ - 2H c) Vai troì: NAD+ tham gia cáúu taûo enzym thuäüc loaûi Dehydrogenase, gàûp trong chu trçnh Krebs, chuäùi hä háúp tãú baìo . . . NADP+ cung cáúp hydro cho quaï trçnh täøng håüp Acid beïo baîo hoìa. 2- Coenz Flavin FAD: Flavin Adenin Dinucleotid FMN: Flavin Mononucleotid a) Cáúu taûo b) Cå chãú taïc duûng c) Vai troì: Coenzym flavin tham gia cáúu taûo enzym thuäüc nhoïm dehydrogenase thuäüc chuäùi hä háúp tãú baìo, chu trçnh Krebs . . . 3- Coenzym Q: CoQ (Quinon) a) Cáúu taûo b) Vai troì Âäüng váût : Tham gia cáúu taûo enzym váûn chuyãøn hydro vaì electron cuía chuäùi hä háúp tãú baìo. Thæûc váût : Tham gia cáúu taûo enzym cuía quaï trçnh quang håüp.  4- Coenzym Pyridoxal P: (Vitamin B6) a) Cáúu taûo R: CH2OH: Pyridoxin OH R CH2O P R: CHO: Pyridoxal CH3 N R: CH2-NH2: Pyridoxamin (Daûng Pyridoxal P laì chuí yãúu) b) Cå chãú CHO R1-CH-COOH CH2O P R2-CH-COOH NH2 N NH2 (Acid amin 1) ( Pyridoxal P ) (Acid amin 2) CH2-NH2 R1-C-COOH R2-C-COOH O N O ( A.a Cetonic 1 ) ( Pyridoxamin P ) ( A.a Cetonic 2 ) Aa1 + A.a Cetonic 2 Aa 2 + A.a Cetonic 1 Vit B6 Vê duû:a GPT (Glutamat Pyruvat Transaminase) coìn goüi laì: ALAT (Alanin Aminotransferase) Enzym naìy xuïc taïc phaín æïng sau: Alanin + a Cetoglutarat GPT Pyruvat + Glutamat Vit B6 CH3-CH-COOH + COOH-(CH2)2-C-COOH GPT NH2 O (Alanin) (a Cetoglutarat) CH3-C-COOH + COOH-(CH2)2-CH-COOH (Pyruvat)O (Glutamat) NH2 a GOT (Glutamat Oxaloacetat Transaminase) coìn goüi laì: ASAT (Aspartat Aminotransferase) Enzym naìy xuïc taïc phaín æïng sau: Aspartat + a Cetoglutarat GOT Oxaloacetat + Glutamat COOH-CH2-CH-COOH + COOH-(CH2)2-C-COOH GOT NH2 O (Aspartat) (a Cetoglutarat) COOH-CH2-C-COOH + COOH-(CH2)2-CH-COOH O NH2 (Oxaloacetat) (Glutamat) c) Vai troì: Pyridoxal Phosphat laì coenzym cuía nhæîng enzym xuïc taïc cho phaín æïng trao âäøi amin cuía caïc Acid amin.