1. THÔNG BÁO TUYỂN ADMIN DIỄN ĐÀN 2013
    Tìm kiếm nhà trọ - Ở ghép
    THÔNG BÁO BÁN ÁO SPKT.NET CHO THÀNH VIÊN DIỄN ĐÀN


    HÃY TÌM KIẾM Ở ĐÂY TRƯỚC KHI ĐẶT CÂU HỎI
    {xen:phrase loading}

enzim

Thảo luận trong 'Đề cương' bắt đầu bởi datdeptrai49, 16 Tháng mười hai 2010.

  1. datdeptrai49 New Member

    Số bài viết: 17
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0

    I-CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA ENZYME.
    I.1- BẢN CHẤT HÓA HỌC.
    Như chúng ta đã biết Trong cơ thể của các sinh vật nói chung, cơ thể người nói riêng, luôn luôn có sự trao đổi chất để tồn tại, sinh trưởng và phát triển.Sự trao đổi chất đó là do diễn ra hàng loạt các phản ứng hóa sinh, với sự tham gia của các loại enzyme.
    Vậy enzyme là gì ?
    Enzyme là chất xúc tác sinh học, có bản chất protein, có tác dụng đẩy mạnh các phản ứng trong cơ thể nhờ các enzyme này các phản ứng mới xảy ra nhanh chóng, nhịp nhàng theo một trật tự nhất định,chính xác, đạt hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng.
    Hiện nay người ta khám phá trên 2000 enzyme và mỗi enzyme xúc tác một phản ứng khác nhau.có trên 200 loại enzyme thu được dưới dạng tinh khiết.
    I.2 CẤU TRÚC CỦA ENZYME
    -Enzyme được chia thành 2 nhóm
    + Enzyme đơn giản (enzim 1 cấu tử )
    Là loại enzyme chỉ có một protein đơn giản, được cấu tạo bằng một hoặc nhiều chuổi polypeptide giống nhau hay khác nhau
    + Enzim phức tạp (enzim 2 cấu tử ) Có cấu tạo gồm 2 thành phần
    Phần protein được gọi là “apoenzim” = “feron”
    Phần không phải protein được gọi là :”agon” = coenzim
    Tính chất của nó ra sao?
    II- TÍNH CHẤT CỦA ENZYME.
    -Là chất xúc tác sinh học, mang bản chất protein.
    - Là hợp chất có phân tử lượng lớn từ 20000 – 1000000 (có kich thước nhỏ nhất là Ribonucleaza).
    - Không đi qua màng bán thấm.
    - Enzyme tan được trong nước, trong dung dịch muối loãng, dung môi hữu cơ có cực, tạo thành dung dịch keo.
    - Không tan trong dung môi không phân cực.
    - Không bền với tác dụng của nhiệt độ.
    - Khi ở nhiệt độ cao chúng sẽ bị biến tính.
    - Enzyme còn bị mất hoạt tính bởi các tác nhân khác như : acid, kìm đặc, muối kim loại nặng, và các yếu tố khác …
    III- CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME
    v Cơ chế tác dụng chung của enzyme được chia thành ba giai đọan theo sơ đồ dưới đây :
    Giai đoạn 1 : enzim kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức enzyme -cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và đòi hỏi năng luợng hoạt hóa thấp
    Giai đọan 2 : xảy ra sự biến đỏi cơ chất dẫn đến sự kéo căng và phá vở các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng


    Giai đọan 3 : taọ thành sản phẩm, còn enzim được giải phóng ra dưới dạng tự do.
    v Khi tham gia phản ứng enzyme thể hiện các tính chất đặc hiệu của mình:
    Ø Đặc hiệu kiểu phản ứng: là tính chất trong đó mỗi enzyme chỉ có khả năng lựa chọn và xúc tác một kiểu phản ứng nhất định.ví dụ glutamine synthetase chuyển acid glutamic thành glutamine,còn decacboxylase chỉ có thể chuyển acid glutamic thành acid γ-aminobutyric.
    Ø Đặc hiệu cơ chất gồm có:
    ª Đặc hiệu tuyệt đối : là tính chất mà enzyme chỉ xúc tác cho sự phân giải một cơ chất hoặc một liên kết nhất định.
    Ví dụ enzyme trypsin ở thành ruột chỉ cắt lien kết peptit được tạo thành bởi nhóm –COOH của Arg và Lys.
    ª Đặc hiệu tương đối: là khả năng enzyme xúc tác cho sự chuyển hóa của nhiều cơ chất khác nhau.
    Ví dụ :Enzyme thủy phân esterase có thể cắt đứt các lien kết ester của nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau, trong đó phosphotase cắt đứt liên kết ester của gốc H3PO4 và rất nhiều hợp chất hữu cơ khác (protein, glucid, acidamin, acid béo…)
    ª Đặc hiệu nhóm:là khả năng tác dụng lên một liên kết nhất định
    ª Đặc hiệu lập thể: là tính chất mà enzyme chỉ tác dụng lên những đồng phân lập thể hóa học nhất định.Ví dụ : Enzyme α-glycosidase chỉ xúc tác cho sự thủy phân dạng α-methyl glycisit.

    IV--CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG CỦA ENZYME
    Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein, xúc tác cho các phản ứng bên trong và bên ngoài cơ thể.Hoạt động của enzyme phụ thuộc chặc chẽ vào nhiều yếu tố khác nhau như: nhiệt độ, pH của môi trường, nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, chất ức chế chất hoạt hóa, các chất vô cơ và hữu cơ khác…..cũng như trạng thái sinh lí, tuổi tác của cơ thể người, động vật sinh trưởng, phát triển của thực vật.
    Sau đây là một số yếu tố chính mà ta cần quan tâm.
    IV.1- NỒNG ĐỘ ENZYME
    Nhìn chung trong điều kiện: nồng độ cơ chất dư thừa, nhiệt độ và pH của môi trường không thay đổi (giữ nguyên).Thì tốc phản ứng của enzyme tỉ lệ thuận với nồng độ enzyme (hay vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ).
    V = k[E]





    V – vận tốc phản ứng.
    [E] – nồng độ enzyme.
    Cũng có trường hợp khi nồng độ enzyme quá lớn, vận tốc phản ứng tăng chậm.




    v
    [E1]
    [E2]
    [E3]



    0 20 40 60 80 t (s)
    Hình 4.1 _ ảnh hưởng của enzyme đến vận tốc phản ứng

    [E1] > [E2] > [E3]
    Nồng độ enzyme quá lớn, chỉ sau khoảng thời gian rất ngắn, vận tốc phản ứng đã không đổi theo thời gian.Như trên đồ thị thì [E3] phụ thuộc tuyến tính với vận tốc phản ứng V.
    IV.2- NỒNG ĐỘ CƠ CHẤT
    Điểm chung của xúc tác là với một lượng rất nhỏ, cũng có khả năng thực hiện phản ứng cho một lượng cơ chất gấp nó nhiều lần.Tuy nhiên tốc độ phản ứng cũng phụ thuộc vào nồng độ cơ chất, nếu nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng chậm dần, khi nâng nồng độ cơ chất lên thì tốc độ phản ứng tăng, nhưng đến một lúc nào đó thì tốc độ phản ứng không tăng nữa, vì tốc độ phản ứng đã đạt Vmax.Lúc này phản ứng tập hợp các chất trung gian (ES) và giải phóng sản phẩm ( ES → E + P ) nhanh nhất.
    Sự ảnh hưởng của cơ chất đến tốc độ phản ứng được Leonon Michaelis và Maud Menten trình bày vào 1913 như sau:
    ü Cơ chế chung của các loại phản ứng sinh hóa khi có enzyme xúc tác thì: enzyme kết hợp với cơ chất tương thích, tạo thành chất trung gian (enzyme_cơ chất), sau đó nhanh chóng tạo thành sản phẩm và phóng thích enzyme như ban đầu tiếp tục tham gia các phản ứng tiếp theo.
    ü Trong trường hợp đơn giãn nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất S, enzyme (E) xúc tác cho sự chuyển hóa, để tạo thành một sản phẩm P, phản ứng xảy ra như sau:
    k1 k2
    E + S ES P + E
    k-1 k-2
    v Giả thiết :
    - Ta có k1, k2, k-1, k-2 là những hằng số vận tốc tương ứng.
    - Gọi v1 là vận tốc của phản ứng tạo thành phức chất ES.
    - Gọi v-1 là vận tốc của phản ứng phân ly phức chất ES để tạo thành E và S.
    - Gọi v2 là vận tốc của phản ứng tạo thành E và P (sản phẩm).
    v1 = k1[E]
    v-1 = k-1[ES] (1)
    v2 = k2[ES]
    Lúc nay sản phẩm tạo ra chưa đáng kể, nên v-2 =k-2 [E] [P] ~ 0. (nghĩa là k-1 >> k2 )


    Khi đó hệ thống đạt trạng thái cân bằng giữa enzyme, cơ chất, và phức chất .Ta có:
    k-1[ES]+k2[ES] = k1[E]
    (k-1+k2)[ES] = k1[E] (2)
    - Gọi [E0] là nồng độ ban đầu (hay nồng độ tổng) của enzyme:
    [E0] = [E] + [ES]
    ó [E] = [E0] − [ES] (3)
    Thay trị số [E] từ (3) vào (2) ta có:
    (k-1+k2) [ES] = k1([E0] − [ES])
    ó ( k-1+k2+k1 ) [ES] = k1 [E0]
    k-1+k2
    ð [E0] = [ES] ( 1 + ) (4)
    k1

    Đặt Km= (k-1+k2)/ k1
    Km: gọi là hằng số Michaelis Menten, Km = (10-1 ÷ 10-6 )
    Khi đó
    Km
    ð [E0] = [ES] ( 1 + ) (5)



    ü Mặt khác phản ứng quá trình xúc tác chuyển hóa S → P của enzyme .Vận tốc phản ứng này tỉ lệ thuận với nồng độ [ES], [ES] càng lớn thì vận tốc càng lớn: V = k2[ES].
    ü Đồng thời Vận tốc đạt cực đại khi toàn bộ enzyme liên kết với cơ chất, nghĩa là: Vmax= k2[E0].
    ó v/vmax = [ES]/[E0]
    v = vmax /(Km + ). (6)

    =>
    Phương trình này được gọi là phương trình Michaelis Menten
    v Nhận xét
    Ø Nếu << Km thì v = vmax /Km.
    Ø Nếu = Km thì v = vmax /2.
    Ø Nếu >> Km thì v=vmax








    Hình 4.2_ Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất.
    Khi tăng thì V phản ứng tăng, tăng đến một giá trị nào đó thì V đạt đến giá trị Vmax và sẽ không tăng nữa nếu ta vẫn tiếp tục tăng .
    § Km gọi là hằng số Michaelis Menten, đồng thời cũng là đơn vị đo nồng độ cơ chất như :M(mol), hay gram, %(nếu chưa biết khối lượng cơ chất S).Ở những điều kiện xác định về nhiệt độ, pH, …. Thì vận tốc thay đổi theo nồng độ enzyme có mặt, còn trị số Km thì không phụ thuộc vào nồng độ enzyme, mà là đặc trưng cho mỗi enzyme đối với cơ chất.Km đặc trưng cho ái lực của enzyme với cơ chất, Km có trị số càng nhỏ thì ái lực của enzyme với cơ chất càng lớn, nghĩa là vận tốc của phản ứng do enzyme xúc tác càng lớn, và ngược lại Km lớn thì ái lực giữa enzyme và cơ chất càng thấp, vận tốc phản ứng càng nhỏ.
    § Năm 1934. Lineweaver và Burk, trên cơ sở của phương trình Michaelis Menten đã nghịch đảo để biến thành dạng đường thẳng y=ax+b, nó có ý nghĩa lớn đối với việc nghiên cứu kìm hãm enzyme.
    Phương trình như sau:
    +

    =

    1 Km 1 1
    V Vmax Vmax

    § Tính phổ biến của Phương trình Michaelis Menten không chỉ đúng cho trường hợp đơn giản như trên mà còn đối với những trường hợp phức tạp khác.(Như :phản ứng nhiều cơ chất, enzyme có hơn 2 trung tâm hoạt động, phản ứng tạo thành 2 phức chất trung gian,…).
    § Tuy nhiên, đối với enzyme allosteric, đường biểu diễn sự phụ thuộc của V vào S không có dạng hyperbola vuông góc (hình 4.2), mà có dạng gần như hình chữ S (dạng sigmoid).
    § Ngoài trị số Km còn có trị số Kcat, là số lượng lớn nhất phân tử cơ chất S có thể được chuyển hóa bởi một phân tử enzyme E trong một đơn vị thời gian, ở điều kiện enzyme đã bão hòa cơ chất. Kcat của nhiều enzyme vào khoảng 10 - 106 /giây.Đối với các cơ chất sinh lý Kcat của hầu hết enzyme vào khoảng 1 - 104 /giây.Vận tốc cực đại Vmax= Kcat [E].
    § Tỉ lệ Kcat / Km là hiệu năng xúc tác (catalytic effiency) của enzyme cũng được dùng để so sánh tính đặc hiệu của enzyme với các cơ chất khác nhau.Ví dụ tỉ lệ Kcat / Km của enzyme fumarate –hydratase đối với cơ chất fumarate, fluorofumarate, chlorofumarate, bromfumarate lần lượt là : 1,6×108; 9,8×107; 2,0×105; 2,5×104 s-1 .
    IV.3- NHIỆT ĐỘ
    ü Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đối với hoạt tính của enzyme.
    ü Vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác chỉ tăng theo nhiệt độ trong một giới hạn xác định, mà ở đó các phân tử enzyme vẫn còn bền chưa bị biến tính.
    ü Mỗi enzyme điều có một khoảng nhiệt độ tối ưu (hay nhiệt độ tối thích) riêng, nhiệt độ ứng với độ hoạt động cao nhất của enzyme được gọi là nhiệt độ tối thích (optimum) kí hiệu là: topt.





    100


    50
    topt



    0 20 40 60 80 nhiệt độ ºC

    Hình 4.3.a_ Đường diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng enzyme


    ü Khi chưa đạt đến nhiệt độ tối ưu thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng của enzyme.Tuy nhiên, khi đã qua nhiệt độ tối ưu sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm giảm tốc độ phản ứng, và có thể enzyme bi mất hoàn toàn hoạt tính.
    ü Nhiệt độ tối thích của các enzyme khác nhau thì không giống nhau:
    · Nhiệt độ tố thích của động vật là 40 - 50ºC.
    · Nhiệt độ tối thích của thực vật là 50 - 60ºC.
    ü Nhiệt độ tối thích của enzyme còn phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài, nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, nồng độ chất kích thích, chất kìm hãm, pH môi trường, ….
    Ví dụ :enzyme α-amylaza ở cơ thể vi sinh vật là 70ºC , nhưng ở cơ thể người là 37ºC, α-amylaza của nhiều loại hạt là 67ºC. Papain có topt = 80ºC.



    ü Bản chất hóa học của enzyme là protein nên enzyme không bền ở nhiệt độ cao.Đa số các enzyme bị mất hoạt tính ở nhiệt độ lớn hơn 70ºC.Trừ một số loài ưa nhiệt vẫn hoạt động ở nhiệt độ 90ºC hoặc cao hơn.Ví dụ vi khuẩn suối nước nóng…
    ü Thông thường thì nhiệt độ thích hợp đối với các phản ứng do enzyme xúc tác trong giới hạn 10 – 100ºC.
    ü Nhiệt độ mà tại đó enzyme bị mất hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn.Mỗi loại enzyme sẽ có nhiệt độ tới hạn khác nhau.
    ü Nếu nhiệt độ >100 ºC thì hoạt tính của enzyme sẽ bị mất hoàn toàn.Mặc dù hạ nhiệt trở lại nhưng hoạt tính của enzyme vẫn không thể phục hồi.
    ü Khi nhiệt quá thấp thì cơ thể làm giảm hoặc ức chế hoàn toàn hoạt tính của enzyme.
    ü Từ 0ºC trở xuống, hoạt tính enzyme bị tê liệt không hoạt động.Nhưng có thể được hồi phục khi đưa về nhiệt độ bình thường.Vì vậy các cây khô không có lá tưởng chừng như đã chết qua mùa đông lại có thể nảy lọc đâm chồi trở lại khi mùa xuân đến.
    ü Enzyme bị biến tính thuận nghịch ở nhệt độ thấp, do đó người ta thường bảo quản enzyme ở 0ºC, hoặc trong khoảng từ (-) 20 ºC đến (-) 30 ºC, hoặc thấp hơn.
    ü Đại lượng đặc trưng cho ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hóa học cũng như phản ứng do enzyme xúc tác là hệ số nhiệt Q10.
    ü HỆ SỐ NHIỆT Q10: là hệ số chỉ sự phụ thuộc giữa nhiệt độ và tốc độ phản ứng khi tăng nhiệt độ lên 10 ºC.Hệ số nhiệtQ10 càng lớn, phản ứng càng khó xảy ra ở nhiệt độ bình thường, hệ số nhiệt của enzyme là từ 1 đến 2 (của phản ứng hóa học là từ 2 đến 4, tương ứng với năng lượng hoạt hóa khoảng 50 - 100 KJ.mol-1).

    ü Công thức hệ số:
    =

    Q10 =

    Kt+10 tốc độ phản ứng ở nhiệt độ xác định
    Kt tốc độ phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn 10 ºC


    ü Từ hệ số nhiệt có thể tính được năng lượng hoạt hóa của enzyme, qua đó đánh giá quá trình xúc tác.
    Công thức tính năng lượng hoạt hóa (Ea) như sau:
    T (T +10)


    10

    Ea = R( ) Ln(Q10)
    Trong đó: T= t+273
    Ea là năng lượng hoạt hóa cần cho phản ứng xảy ra

    Hoạt tính enzyme %
    100


    Hình 4.3.b_hoạt tính của enzyme dehydrogenaza phụ thuộc vào nhiệt độ



    80
    60




    40
    20



    t ºC
    0
    10 50 70 100

    ü Ví dụ khảo sát sự phụ thuộc hoạt tính của enzyme dehydrogenaza vào nhiệt độ: trong khoảng nhiệt độ mà enzyme tồn tại, thì Q10=2, nghĩa là khi nhiệt độ tăng 10ºC thì tốc độ phản ứng tăng 2 lần, tiếp tục tăng cho tới khoảng 50ºC.Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng thì tốc độ phản ứng giảm và khi nhiệt độ bằng 80-100 ºC thì enzyme bị mất
    hoạt tính hoàn toàn.Sỡ dĩ như vậy là do khi nhiệt độ cao làm cho các liên kết thứ cấp trong phân tử protein- enzyme bị phá vỡ.
    ü Độ bền của mỗi enzyme thường tăng lên khi có cơ chất, coenzyme, Ca²+ , các chất tạo dung dịch có độ nhớt cao….
    ü Đối với một số enzyme (trysin, protease của bacillus pumilus) Ca2+ gần như là ion bắt buộc phải luôn có mặt cùng với enzyme mới giữ được hoạt động xúc tác của nó.
    ü Phần lớn enzyme có độ bền dưới 0 ºC, tuy nhiên khi bảo quản cần tránh để dung dịch enzyme bị đông đá rồi làm tan đá nhiều lần, enzyme sẽ bị mất hoạt tính.
    ü Trong công nghệ sản xuất và bảo quản các sản phẩm thực phẩm, yếu tố nhiệt độ thường được sữ dụng để điều hòa các phản ứng enzyme theo chiều mong muốn.
    IV.4- PH CỦA MÔI TRƯỜNG.
    ª PH của môi trường có ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ phản ứng của enzyme vì nó ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và ảnh hưởng đến độ bền protein- enzyme.Đa số các enzyme bền trong giới hạn pH giữa 5 – 9.Thích hợp với pH= 7.
    ª Mỗi enzyme hoạt động tốt nhất ở một pH nhất định.Ở PH mà hoạt động của enzyme mạnh nhất gọi PHopt (PH tố ưu của enzyme).Hoạt động của enzyme giảm tại các giá trị trên và dưới điểm đó.
    ª PH tối ưu (pHopt) cho hoạt động của nhiều enzyme vào khoảng 7.Tuy nhiên cũng có một số enzyme có pHopt rất thấp (enzyme pepsin trong dịch vị hoạt động tốt trong điều kiện acid rất cao với pH =1,5 – 2,5 ; proteinaza axit của vi sinh vật…).Hoặc khá cao (subilizin, pHopt =10). Lipase dịch tụy 7,0 - 8,0.
    ª PHopt của một enzyme không cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như cơ chất, tính chất dung dịch đệm, nhiệt độ, v.v….
    Ví dụ: α-amylase của nấm mốc hoạt động mạnh ở pH=4.5 - 4.9, α-amylase của vi khuẩn ở pH= 5,9 – 6,1.Nếu pH<3 đa số α -amylase bị vô hoạt hoàn toàn trừ α -amylase của A.niger có thể chịu được pH= 2,5 - 2,8.Enyme trysin hoạt động mạnh ở pH kìm 8 - 9.
    Bảng 4.4_ Trị số pH tối thích của một số enzyme.
    Enzyme
    pH tối thích
    Enzyme
    pH tối thích
    Pepsin
    1,5 – 2,5
    Trysin
    7,8 – 9,5
    Saccharaza(nấm men)
    4,6 – 5,0
    Arginaza
    9,8
    Amylaza (mạch nha)
    4,4 – 5,0
    Succinatdehydrogenaza
    9,0
    Amylaza (nước bọt)
    6,8 – 7,2
    Catalaza
    6,8 – 7,0
    Maltaza (nấm men)
    6,7 – 7,2
    Phosphataza động vật
    6,2- 9,4

    Hoạt độ tương đối, % hoạt độ cực đại



    4 5 6 7 8 9




    Hình 4.4_ Đường diễn ảnh hưởng của PH đến vận tốc phản ứng enzyme
    ª Hoạt tính của enzyme phụ thuộc vào pH được giải thích bằng các cơ chế như sau:
    - Các nhóm tham gia trực tiếp vào trung tâm hoạt động của enzyme có khả năng phân li, trạng thái phân li đó phụ thuộc vào pH môi trường.
    - Cấu hình tự nhiên của các phân tử enzyme không bị biến đổi trong một phạm vi xác định.Ngoài phạm vi đó, cấu trúc và hình dạng của enzyme bị biến đổi dẫn đến thay đổi của enzyme.
    IV.5 - ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT KÌM HÃM.
    Hoạt động của enzyme có thể bị thay đổi dưới tác dụng của một số chất có bản thân hóa học khác nhau.Các chất làm giảm hoạt độ enzyme nhưng không bị chuyển hóa bởi enzyme được gọi là các chất kìm hãm hoặc các chất ức chế (inhibitor), kí hiệu I.
    ü Các chất kìm hãm có khả năng làm yếu hoặc chấm dứt hoàn toàn tác dụng của enzyme
    ü Các chất ức chế có thể là những ion kim loại, anion, các phân tử vô cơ, hữu cơ kể cả các protein, hay các sản phẩm do phản ứng tạo ra
    ü Các chất ức chế tham gia vào các quá trình điều hòa, kiểm tra các quá trình trao đổi chất trong hệ thống sống.
    ü Cơ chế phản ứng (kiểm hãm)
    k1
    E + I EI
    k-1

    ü Có 2 kiểu kìm hãm chính :
    Ø Kìm hãm thuận nghịch (Phản ứng thuận nghịch) (reversible inhibition) :là kiểu phản ứng kết hợp giữa enzyme và chất kìm hãm bằng một liên kết thứ yếu nào đó, nên phản ứng nhanh chống đạt trạng thái cân bằng.Sau khi chất kìm hãm bị loại trừ, hoạt tính của enzyme lại được phục hồi
    Ø Kìm hãm không thuận nghịch (Phản ứng không thuận nghịch) (irreversible inhibition) :Nếu xét trên phương trình phản ứng thì k-1 rất bé có thể coi như bằng không.Có nghĩa emzyme kết hợp với chất ức chế rất chặc chẽ khó có thể tách ra được.Enzyme kết hợp với chất ức chế bằng liên kết cộng hóa trị, làm cho cấu hình enzyme bị thay đổi.
    ü Dựa vào mối quan hệ giữa chất kìm hãm và cơ chất, "kìm hãm thuận nghịch” chia làm 2 loại:
    ¯ Kìm hãm cạnh tranh.
    ¯ Kìm hãm không cạnh tranh.
    IV.5.1. KIỀM HÃM KHÔNG THUẬN NGHỊCH
    - Các I không thuận nghịch kết hợp với E tạo thành phức chất EI
    - Không hoạt động không bị phân li hoặc rất khó phân li, bị phân li với vận tốc không đáng kể E + I → EI.
    - Các chất kìm hãm này kìm hãm enzyme theo các cách khác nhau: làm biến tính không thuận nghịch protein-enzyme, hoặc bao vây TTKH cơ chất của enzyme, hoặc phản ứng đặc hiệu không thuận nghịch với các nhóm chức trong TTHĐ của enzyme làm hỏng TTHĐ của enzyme.
    - Đặc điểm của kìm hãm này là mức độ kìm hãm tăng theo thời gian tác dụng cho đến khi toàn bộ các phân tử E, hoặc I của phản ứng đã ở trong phức EI.Nếu nồng độ I quá lớn so với nồng độ E, làm mất hoàn toàn hoạt độ xúc tác .
    - Giả sử nồng độ I ban đầu ( Io ) không cao, nồng độ E còn lại tự do (không kết hợp với I) sẽ là [Eo] – [Io].Sau khi phản ứng giữa E và I kết thúc, nếu thêm cơ chất S vào thì phản ứng tuân theo phương trình Michaelis-Menten nhưng vận tốc bị giảm, còn Km không thay đổi.

    - Khi không có chất kìm hãm V = Kcat [Eo] .
    - Có chất kìm hãm không thuận nghịch V = Kcat ([Eo] – [Io]).
    - Chú ý kiểu ức chế này làm cho V giảm, có thể làm cho chúng ta nhằm lẫn với kiểu ức chế không cạnh tranh sắp được giới thiệu sau đây.Tuy nhiên phương trình này chưa có hằng số kìm hãm Ki.Và nhớ rằng kìm hãm không cạnh tranh là kìm hãm thuận nghịch.
    IV.5.2 . KIỀM HÃM THUẬN NGHỊCH
    IV.5.2.1.KIỀM HÃM CẠNH TRANH (COMPETITIVE INHIBITION)
    Ø Các chất kìm hãm cạnh tranh là những chất kìm hãm thuận nghịch.
    Ø Chất kìm hãm này có cấu trúc rất giống với cấu trúc của cơ chất, do đó có khả năng kết hợp với enzyme tại trung tâm hoạt động, chiếm chổ kết hợp với cơ chất.
    Ø Cả cơ chất và chất ức chế có tính chất loại trừ, cạnh tranh lẫn nhau để kết hợp với enzyme.Làm giảm số lượng phân tử enzyme kết hợp với cơ chất, nên làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác.
    Ø Qua đó cho thấy hiện tượng kìm hãm cạnh tranh thường xảy ra đối với các enzyme thiếu tính đặc hiệu tuyệt đối.

    Ø Ví dụ:
    F DIPF là chất ức chế của enzym acetylcholinase, một enzyme cần thiết cho dẫn truyền xung thần kinh của tế bào thần kinh đến các tế bào khác.Bởi vì ảnh hưởng của DIPF đến acetylcholinase.DIPF và các chất tương tự như nó đã được phân loại goi là gây độc thần kinh.Một trong số chúng là Sarin






    F Acid malonic (HOOC-CH2-COOH) là chất kìm hãm cạnh tranh của enzyme succinat dehydrogenase là enzyme xúc tác quá trình Oxi hóa acid succinic thành acid fumaric, nó có cấu tạo gần giống với cấu tạo của acid succinic.

    COOH COOH
    + FDH

    + FDH2


    CH2 succinat dehydrogenase CH
    CH2 CH
    COOH COOH

    F Trong quá trình lên men glixerin, acetaldehit (CH3CH=O) là chất kìm hãm cạnh tranh của enzyme etanodehydrogenaza, acetaldehit có cấu tạo khá giống aldehitglicerinic (CH2OH-CHOH-CH=O) là cơ chất của enzyme.

    ü Vận tốc phản ứng phụ thuộc vào tương quan nồng độ của S I, cũng như tương quan ái lực giữa SI.
    ü Thông thường, nếu nồng độ cơ chất ( ) rất lớn so với chất ức chế ( ), có thể loại trừ hoàn toàn tác dụng kìm hãm của chất ức chế I.Nghĩa là có thể làm giảm tác động kìm hãm bằng cách tăng nồng độ cơ chất.


    Điều này được chứng minh như sau:
    Cho 2 phương trình phản ứng với hệ số phản ứng thích hợp
    k1 k2
    E + S ES P + E
    k-1

    ki
    E + I EI
    k-i



    Ta có phương trình (2): (k-1 + k2)[ES] = k1[E]
    ó [E] = [ES](k-1 + k2)/(k1 )

    [E] ki Km [ I ]
    = = Ki => [EI] = [ES] (8)
    [EI] k-i ki

    Từ (8) ta có : nếu >> thì / →0 dẫn đến [EI] → 0. Điều này xác nhận đặc điểm của kiểu kìm hãm cạnh tranh là có thể bị loại trừ ở điều kiện nồng độ cơ chất đủ lớn.
    IV.5.2.2.KIỀM HÃM KHÔNG CẠNH TRANH (NON-COMPETITIVE INHIBITION )
    Chất kìm hãm không cạnh tranh kết hợp với enzyme ở chổ khác với trung tâm hoạt động làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo hướng không có lợi cho hoạt động xúc tác của nó.Do đó làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác.
    - Sau khi kết hợp vời các chất kìm hãm không cạnh tranh, enzyme vẫn có thể kết hợp với cơ chất tạo thành EIS .
    - Chất kìm hãm kiểu này kết hợp với enzyme một cách độc lập với cơ chất mà không làm thay đổi Km.Tức không làm thay đổ ái lực gữa E S.Tuy nhiên, vận tốc phản ứng vẫn giảm tương ứng, cụ thể là Vmax bị giảm (1 +/ki ) lần.
    - Mức độ kìm hãm không cạnh tranh không phụ thuộc vào tương quan nồng độ giữa SI.Nghĩa là nồng độ cơ chất lớn cũng không loại trừ được tác dụng kìm hãm.
    - Ví dụ: các ion Cu2+,Hg2+,cấu tạo của chúng không giống cấu tạo của cơ chất.Nhưng chúng kìm hãm enzyme bằng cách gắn vào enzyme ở vị trí khác vị trí cơ chất, vì vậy chúng chỉ làm giảm tối đa tốc độ của phản ứng chứ không có ảnh hưởng đến sản phẩm phản ứng.
    Các chất kìm hãm:
    Kìm hãm bởi sản phẫm của phản ứng: trong một số trường hợp các sản phẫm của phản ứng có thể tác dụng như chất kìm hãm không cạnh tranh.
    “Kìm hãm do thừa cơ chất”: khi cơ chất dư thừa chúng trở thành những chất ức chế có nhiều giả thiết cho rằng :Nồng độ cơ chất quá cao tạo ra rào cản không gian gây khó khăn cho tương tác đúng giữa S và E.Do S kết hợp không đúng cách tạo thành phức ESS không hoạt động.
    IV.5.3. KÌM HÃM PHI CẠNH TRANH(UNCOMPETITIVE INHIBITION)
    Chất kìm hãm phi cạnh tranh chỉ kết hợp với phức E-cơ chất (ES) và không kết hợp với enzyme tự do (E).Trong trường hợp này, có thể là khi E kết hợp với S làm thay đổi hình dạng không gian của phân tử, tạo thành trung tâm kết hợp với I.Như vậy I sẽ không bao giờ cạnh tranh với S, nên không thể loại bỏ tác dụng kìm hãm bằng cách tăng nồng độ cơ chất như kìm hãm cạnh tranh được.
    Phương trình có đường biểu diễn thẳng, đường biểu diễn song song với đường biễu diễn khi không có I.
    Phương trình như sau:
    =

    +

    1 Kpct 1 1
    V Vmax pct Vmax pct

    Nhìn chung, chất ức chế phi cạnh tranh ít gặp ở phản ứng một cơ chất, nhưng rất quan trọng đối với phản ứng E nhiều cơ chất, có thể giúp làm sang tỏ cơ chế phản ứng E.
    IV.5.4. KIỂU KÌM HÃM HỔN HỢP
    Ngoài các kiểu kìm hãm đã nêu, có trường hợp kìm hãm ở mô hình động học không đặc trưng cho các kiểu kìm hãm đã nêu.Mà có tính chất trung gian giữa 2 kiểu.Ví dụ :cạnh tranh – không cạnh tranh, không cạnh tranh – phi cạnh tranh, gọi là kìm hãm hỗn hợp (mixed inhibition)

    IV.6- CÁC CHẤT HOẠT HÓA & CHỐNG CHUYỂN HÓA.
    Ø Chất hoạt hóa làm tăng hoạt độ xúc tác của enzyme bằng cách gián tiếp hay trực tiếp.gọi là gián tiếp nếu nó tác dụng hoạt hóa là do loại trừ chất kìm hãm ra khỏi hỗn hợp phản ứng,không cho chúng kết hợp với enzyme.Các chất hoạt hóa trực tiếp thường tác dụng trực tiếp vào trung tâm hoạt hóa của enzyme (TTHH), hoặc làm biến đổi cấu hình phân tử enzyme theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác.
    Ø Thường có bản chất hóa học khác nhau, chúng có thể là:
    § Anion: Clo, Brom, Iot,… Các anion Cl-, Br- ,I- làm tăng hoạt độ của α- amylase động vật). Một số anion khác như SO42-, PO43- có tác dụng hoạt hóa fumarat hydratase.Khi có mặt các anion có thể làm thay đổi pH của enzyme về phía kiềm.
    § ion kim loại như Zn2+, Mg2+, Mn2+, Cu2+, Al3+ , K+, Ca2+ , Cr3+, Fe …., Hiện nay đã biết khoảng 1000 hệ enzyme và khoảng 1/3 số hệ enzyme này được hoạt hoá bằng các kim loại.
    § Các chất hữu cơ phức tạp hơn, làm nhiệm vụ chuyển hóa hidro
    § Hoặc những chất phá vỡ liên kết trong phân tử tiền enzyme. Tiền enzym là những loại enzym được tạo ra bởi các tổ chức sống dưới dạng không có hoạt tính.
    § Các chất có tác dụng phục hồi những nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme.
    Ø Tuy nhiên cần lưu ý rằng, nhiều kim loại không những không có tác dụng hoạt hóa enzyme, mà ngược lại có tác động ức chế enzyme.Tác động ức chế này thường thấy ở các kim loại có khả năng gây biến tính protein của enzyme.
    A- Sau đây là một vài chú ý về sự ảnh hưởng của ion kim loại:
    - Các ion kim loại nặng, ở nồng độ gây biến tính protein, có tác dụng kìm hãm không thuận nghịch.Trong nhiều trường hợp ,enzyme sẽ bị mất hoạt tính khi tách bỏ kim loại, và được phục hồi khi them ion kim loại vốn có của nó,cũng có một số enzyme được tái hoạt hóa bằng kim loại khác, tuy nhiên sự thay thế này thường làm thay đổi tính dặc hiệu và hoạt độ.Tác dụng của ion kim loại phụ thuộc nhiều vào nồng độ của chúng.Nghĩa là mức độ hoạt hóa chỉ tăng theo nồng độ kim loại ở những nồng độ thấp (trong một giới hạn xác định), khi vượt ngưỡng nồng độ này lại có tác dụng kìm hãm.
    - Tác dụng hoạt hóa của ion kim loại có tính đặc hiệu, mỗi ion thường hoạt hóa cho một kiểu phản ứng nhất định.Tuy nhiên mức độ này còn tùy thuộc vào từng loại ion.Ví dụ Mg2+ hoạt hóa cho các phophatase, Zn2+,Mn2+ thường hoạt hóa cho peptide hydrolase.
    - Chúng có thể liên kết trực tiếp với các gốc acid amin của phân tử enzyme tạo thành CoE.Các kim loại thường gặp trong TTHĐ củ enzyme là Fe, Co, Mn, Zn, Cu,…Ví dụ vòng hem của catalase, peroxydase
    - Các ion có thể kết hợp chặt chẽ với E, tạo thành metalloE thường là các ion :Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+,Mn2+, Co2+.Hoặc các ion trong dung dịch lien kết lỏng lẻo với E, có vai trò kích thích làm tăng hoạt độ,các ion này thường là các ion kim loại kiềm thổ như Na+, K+, Mg2+, Ca2+



    ª Các ion có thể tác dụng theo các cách sau đây:
    o Làm cầu nối giữa Enzyme và cơ chất các ion kết hợp với E tạo điều kiện thuận lợi cho E kết hợp với cơ chất tạo thành phức chất E-M-S.có lúc tạo thành E-S-M.hoặc kết hợp với S định hướng nó thành cơ chất thực.
    o Làm trung gian cho các phản ứng oxy hóa khử bằng cách thay đổi trạng thái oxy hóa của enzyme.
    o Làm bền cấu trúc không gian hoạt động của phân tử E nhờ tương tác tĩnh điện, thường gặp nhất là Ca2+
    Ø Một số ví dụ:
    · Ion K+ hoạt hóa nhiều enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị, hoặc loại nhóm phosphate bằng cách kết hop745 với các chất tích điện âm của enzyme ở dạng bất hoạt thành dạng hoạt động.
    · Pyruvate kinase xúc tác cho phản ứng chuyển hóa phosphoenol pyruvate (PEP) thành pyruvate của mô cơ cần có các cation kim loại kiềm và Mn2+(hoặc Mg2+ ), Mn2+ kết hợp với E tạo thành phức E- Mn2+ làm thay đổi hình dạng không gian tạo điều kiện thuận lợi để tạo thành phức hoạt động E- Mn2+-PEP.
    · Các kinase như creatine kinase của mô cơ.Cơ chất của enzyme này là creatine và ATP, nhưng ATP phải kết hợp với Mg, mới tạo thành cơ chất thực của enzyme:
    Creatine + MgATP MgADP + phosphoCreatine + H+



    · Zn2+ đối với carbonate anhydrase.E cần cho phản ứng :
    CO2 + H2O HCO3- + H+


    · Mn2+, Zn2+ hay Co 2+ thì kích thích hoạt tính của peptidaza.
    · Enzyme proteaza được hoạt hóa bởi tripeptit glutathione.
    · Glutation dạng khử (Glu – Cys – Gli) có tác dụng khử liên kết disunfua (- S–S -) thành nhóm sulfidril tự do (- SH) nên cũng có tác dụng hoạt hóa nhiều enzyme cần nhóm – SH cho hoạt động xúc tác của nó.
    B-TÁC DỤNG CỦA CHẤT CHỐNG CHUYỂN HÓA
    Trong cơ thể có một số chất không tổng hợp được, phải đưa từ bên ngoài vào.Dưới tác dụng của enzyme, các chất được đưa vào sẽ chuyển hóa thành chất có ích cho cơ thể.Hoạt động của enzyme bị kìm hãm bởi các chất có cấu trúc liên quan đến các chất được đưa vào.các chất kìm hãm này gọi là chất chống chuyển hóa(Ví dụ : chất kháng sinh).Có thể khắc phục bằng cách tăng nồng độ của chất chuyển hóa lên.
    Chúng được ứng dụng trong: nghiên cứu các chất chuyển hóa; loại trừ bệnh (ung thư); ức chế hoạt động của một số khối u độc.
    IV.8- CÁC YẾU TỐ KHÁC
    ¯ Ánh sáng
    - Có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzyme, các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau.
    - Thường ánh sáng trắng có tác động mạnh nhất, ánh sáng đỏ có tác động yếu nhất.
    - Ánh sáng vùng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi.
    - Nồng độ enzyme trong dung dịch càng thấp thì càng kém bền, tác động của tia tử ngoại sẽ tăng lên khi nhiệt độ cao.
    - Ví dụ dưới tác động của tia tử ngoại ở nhiệt độ cao enzyme amylase nhanh chóng mất hoạt tính.
    ¯ Sự chiếu điện
    - Điện chiếu với cường độ càng cao thì tác động
    - phá huỷ càng mạnh.
    - Tác động sẽ mạnh hơn đối với dịch enzyme có nồng độ thấp.
    - Có thể do tạo thành những gốc tự do, từ đó tấn công vào phản
    ứng enzyme.
    ¯ sóng siêu âm
    § Sóng siêu âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn 18 kHz.
    § Theo nghiên cứu tác động cùa sóng siêu âm đến enzyme người ta nhận thấy rằng: sóng siêu âm không chỉ có khả năng làm tăng hoạt tính enzyme, vô hoạt enzyme mà trong một số trường hợp hoạt tính enzyme không hề bị thay đổi.
    § Ở năng lượng tương đối thấp, khi mà các tác động vật lý tỏ ra ưu thế hơn các tác động hoá học thì sóng siêu âm có tác dụng làm tăng hoạt tính của enzyme.
    § Đối với chế phẩm enzyme, sóng siêu âm làm tăng hoạt tính của nhóm enzyme hydrolase do làm tăng sự đảo trộn từ đó:
    ü Hình thành phức chất hoạt động enzyme-cơ chất.
    ü Các chất khuyếch tán tốt hơn.
    ü Giảm sự kết tụ enzyme.
    § Đối với enzyme thuỷ phân ở dạng thô, sóng siêu âm có tác dụng, phá vỡ tế bào, giúp enzyme thoát ra ngoài tế bào, tiếp xúc với cơ chất dễ dàng hơn và do đó hiệu suất thuỷ phân sẽ cao hơn.Thúc đấy quá trình trao đổi chất, sinh tổng hợp nhiều enzyme hơn.
    § Tuỳ vào bản chất của enzyme mà sóng siêu âm sẽ tăng hoạt tính của chúng ở nồng độ cao hay thấp; các thông số tối ưu như nhiệt độ, pH có thay đổi hay không
    § Ở năng lượng cao, sóng siêu âm vô hoạt enzyme chủ yếu thông qua tác động hoá học.Làm thay đổi cấu trúc của enzyme, diễn ra ngay tại trung tâm hoạt động làm vô hoạt enzyme,mà còn diễn ra ở một số điểm nằm ngoài trung tâm hoạt động nhưng vẫn có khả năng gây vô hoạt enzyme.ví dụ
    § Sóng siêu âm là tác nhân gây vô hoạt enzyme không thuận nghịch. Sau một thời gian bảo quản, những enzyme đã được xử lý không tái hoạt trở lại.
    § Ứng dụng Sóng siêu âm không tác động đến hoạt tính enzyme là một hướng nghiên cứu mới từ năm 2007 đến nay. Khả năng gây kết tụ enzyme trên những bong bóng khí đã khiến sóng siêu âm trời thành một phương pháp mới đơn giản và hữu ích trong việc chuẩn bị chế phẩm enzyme. Mặt khác, sóng siêu âm có thể được ứng dụng trong các quá trình chế biến thực phẩm để đảo trộn làm tăng tính đồng nhất mà không làm mất đi hoạt tính của những enzyme có lợi.
    § Ví dụ điển hình nhất là α-amylase. Với chế phẩm α-amylase, sóng siêu âm mật độ 0.35 w/ml làm tăng hoạt tính enzyme ở nồng độ cơ chất thấp; sóng siêu âm tần số không đổi 30 kHz và năng lượng cực đại 50 W đã gây vô hoạt enzyme do tạo thành những gốc OH-- tấn công vào các đơn vị tyrosine trong phân tử protein(nghĩa là chúng không hề tấn công vào TTHD của enzyme) ; tuy nhiên, sóng siêu âm cường độ 150 W/cm2 truyền trong 3 phút ở 200C lại không gây ảnh hưởng gì đến hoạt tính enzyme do các gốc tự do được tạo thành tương tác với các đơn vị cysteine nằm ngoài trung tâm hoạt động của α-amylase và do đó chỉ làm α-amylase kết hạt lại với nhau.

    Hết

Chia sẻ trang này