Bài giảng Hóa sinh - Chương 1: Enzym và xúc tác sinh học

Chương 1
Enzym và xúc tác 
sinh học
1
Nội dung
Đại cương về enzym
Các yếu tố ảnh hưởng đến 
hoạt độ của enzym
Động học và sự ức chế 
enzym
Kiểm soát hoạt động của 
enzym
2
1. ĐẠI CƯƠNG VỀ ENZYME
3
Khái niệm
Là chất xúc tác làm gia tăng vận tốc phản 
ứng hóa học mà không thay đổi tiến trình 
phản ứng
4
 Protein  RNA
Khái niệm
5
Năng lượng tự do hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp
6
Năng lượng tự do hoạt hóa và trạng thái chuyển tiếp
E + S ↔ ES → E + P
7
Cân bằng hóa học
Xét phản ứng: A ↔ B
 Vận tốc PƯ đầu kf=10
-4/giây
 Vận tốc PƯ đảo kb=10
-6/giây
𝐾= [𝑆ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚]𝑐𝑏
[𝑇ℎ𝑢ố𝑐 𝑡ℎử]𝑐𝑏
=
[𝐵]𝑐𝑏
[𝐴]𝑐𝑏
𝐾=
𝑘𝑓
𝑘𝑏
=
10−4
10−6
=100
8
Trung tâm hoạt động
Là vùng enzyme kết hợp với cơ chất và chuyển nó 
thành sản phẩm của phản ứng
Serin, Histidin, Tryptophan, Cystein, Lysin, Arginin, 
Glutamat
9
Trung tâm hoạt động
10
Trung tâm hoạt động
Cấu trúc Chymotrypsin
11
Trung tâm hoạt động
Mô hình chìa khóa/ ổ khóa (Fischer)
12
Trung tâm hoạt động
MH tiếp xúc – cảm 
ứng (Koshland)
13
Tính đặc hiệu
Tính đặc hiệu phản ứng
 Enzyme chỉ xúc tác một trong vô số những 
chuyển hóa có thể có được đối với một cơ chất
 VD:
• R-CH(NH2)-COOH R-CO-COOH
RNH2
R1-CO-COOH
oxydase
decarboxylase
transaminase
14
Tính đặc hiệu
Tính đặc hiệu cơ chất
 ĐH tuyệt đối: urease chỉ xt 
thủy phân ure
 ĐH tương đối: lactat 
dehydrogenase tác dụng vào 
nhiều chất có nhóm –CHOH 
như lactat
 ĐH kép: aminoacyl-
synthetase tác dụng vào 2 
cơ chất có cấu trúc khác 
nhau là aa và tARN
15
Tính đặc hiệu
16
Danh pháp
Tên gọi
 Cơ chất + ase (Urease; fructose 1,6-
diphosphatase)
 Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin (thủy phân liên 
kết peptid)
Danh pháp quốc tế [Mã số (4 số)]
 Số thứ nhất loại enzyme
 Số thứ hai nhóm
 Số thứ ba phân nhóm
 Số thứ tư số thứ tự trong phân nhóm
Trypsin có mã số EC 3.4.21.4
17
Phân loại
Loại Enzyme Kiểu phản ứng xúc tác Ví dụ
1 Oxydoreductase Chuyển vận điện tử (A- + B A + B-) Alcol
dehydrogenase
2 Transferase Chuyển vận các nhóm chức
(A-B + C A + B-C)
Hexokinase
3 Hydrolase Phản ứng thủy phân
A-B + H2O A-H + B-OH
Trypsin
4 Lyase Phân cắt liên kết C-C, C-O, C-N và
các liên kết khác để thành lập
thường là một liên kết đôi
Pyruvate
decarboxylase
5 Isomerase Chuyển đổi các nhóm chức nội phân
tử (chuyển đồng phân)
Malate 
isomerase
6 Ligase 
(synthase)
Xúc tác các phản ứng tổng hợp có
kết hợp với sự thủy giải của ATP
A + B A - B
Pyruvate
carboxylase
18
Phân loại
19
2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 
ĐẾN HOẠT ĐỘ CỦA ENZYME
20
Kỹ thuật định lượng enzym
Đo tốc độ xuất hiện của sản phẩm hoặc tốc 
độ biến mất của cơ chất
Khảo sát sự biến thiên của độ hấp thụ
Tốc độ biến thiên của độ hấp thụ tỷ lệ với 
tốc độ PƯ enzym
VD: lactat dehydrogenase ở 340 nm
 CH3CH(OH)COO
- + NAD+ ⇌ CH3COCOO
- + NADH + H+
NADH: nicotinamid adenin dinucleotid
NADPH: nicotinamid adenin dinucleotid 
phosphat
21
22
Vận tốc phản ứng
Vt của PƯ được xt bởi 
enzym
Liên quan đến vt khởi 
đầu
Đơn vị hoạt độ enzym
 Vo
 SI: U, katal
 1 đơn vị hoạt độ của 
enzym là lượng enzym cần 
thiết để xúc tác việc chuyển 
1 µmol cơ chất trong 1 phút 
ở 25 oC trong những điều 
kiện của enzyme này
23
Vận tốc phản ứng
24
Ảnh hưởng của 
nồng độ cơ chất lên 
hoạt động của 
enzyme
Ảnh hưởng của 
nồng độ enzyme lên 
hoạt động của 
enzyme
Các yếu tố ảnh hưởng
25
Các yếu tố ảnh hưởng
26
Ảnh hưởng của 
nhiệt độ lên hoạt 
động của enzyme
Ảnh hưởng của pH
lên hoạt động của 
enzyme
Coenzym và các nhóm ngoại
ENZYME
Enzyme đơn giản
(sample enzyme)
Holo enzyme
27
Coenzym và các nhóm ngoại
Holo Enzyme
Apoenzyme Cofactor
Coenzyme 
(Hợp chất hữu cơ)
NAD, FAD, Coenzyme A
Activator 
(Hợp chất vô cơ Fe2+, 
Mn2+, or Zn 2+
28
Coenzym và các nhóm ngoại
Apoenzyme - Phần protein của enzyme
Cofactor - Phần không phải protein
Holoenzyme - Dạng có hoạt tính xúc tác
hoàn chỉnh
29
30
Coenzym và các nhóm ngoại
31
Coenzym và các nhóm ngoại
32
Coenzym và các nhóm ngoại
33
Coenzym và các nhóm ngoại
34
Isoenzyme
Là những dạng khác
nhau của một enzyme 
xúc tác cùng một phản
ứng
Có tính chất động học
và vật lý khác nhau
(điểm đẳng điện, pH tối
ưu, ái lực đối với cơ
chất)
Được tổng hợp do 
những gen khác nhau
và thường tác động
trong những mô khác
nhau của cơ thể
35
Isoenzyme
Lactat dehydrogenase (LDH) cấu tạo bởi 4 
bán đơn vị xuất phát từ 2 loại bán đơn vị H 
và M
 H4
 H3M
 H2M2
 HM3
 M4
Tim, hồng cầu
Não , thận
Gan, cơ xương
36
37
3. ĐỘNG HỌC VÀ SỰ ỨC CHẾ 
ENZYM
38
Mô hình Michaelis - Menten
𝐕𝟎 =
𝐕𝐦𝐚𝐱[𝐒]
𝐊𝐦 + [𝐒]
𝐊𝐦 =
𝐊𝟐 + 𝑲𝟑
𝐊𝟏
Phương trình Michaelis - Menten
Hằng số Michaelis
E + S ↔ ES→ E P+
k2
k1 k3
Liên quan giữa nồng độ cơ chất
[S] và vận tốc ban đầu [V0] của
phản ứng
39
Đồ thị Lineweaver-Burk
Đồ thị nghịch đảo (hay đồ thị Lineweaver-Burk)
40
Ức chế enzyme
Ức chế enzym
Không thuận nghịch Thuận nghịch
Cạnh tranh Không cạnh tranh
41
Ức chế enzyme
Ức chế không thuận nghịch
 Chất ức chế lk không thuận nghịch với enzym
 Lk cộng hóa trị với gốc aa thường là serin và 
cystein
 VD:
• Diisopropylphosphofluoridat với acteylcholinesterase
• KS penicillin với glycopeptid transpeptidase
42
Ức chế cạnh tranh
VD: ư/c succinat dehydrogenase bởi 
malonat
Km tăng
Vmax không thay đổi
Tăng độ dốc
43
Ức chế không cạnh tranh
Vmax giảm
Km không thay đổi
Tăng độ dốc
44
4. KIỂM SOÁT HOẠT ĐỘNG 
CỦA ENZYME
45
Điều hòa bởi cơ chế feed-back
46
Tác động phân giải protein 
Enzyme được tổng hợp ở dạng tiền chất không
hoạt động (zymogene)
Sự hoạt hóa zymogene gồm một sự thủy giải
không thuận nghịch một hay nhiều liên kết peptid
47
48
Tác động phân giải protein 
49
50
THANK YOU!
L.O.G.O
51