chuong emzym (moi)
CHƯƠNG II ENZYM
I) Khái niệm
- định nghĩa : E là chất xúc tác sinh học có bản chất protein (hay là protein có hoạt tính xúc tác)
- 1số kháng thể có hoạt tính xúc tác à ABZYM
- a.Ribonucleotit à Ribôzym à RIBOZYM
- Tổng hợp bằng con đường hóa học à SYNZYM
à E : là chất có khối lượng phân tử lớn có trong tự nhiên hoặc tổng hợp, có khả năng xúc tác cho phản ứng đặc hiệu .
II) Cấu Tạo
a) Cấu tạo Enzym đơn cấu tử
- Trong thành phần chỉ có chứa pro đơn giản (chủ yếu Enzim thuộc nhóm thủy phân)
+) protease . pepxin
. papain
. remin
+) Amylase (thủy phân tinh bột à đường) / a,b,v amylase
+) Cellulose (thủy phân cellulose) endol cellulose (giữa chuỗi )
Exdol cellulose (cuối chuỗi )
b) Cấu tạo E lưỡng cấu tử
Pro đơn giản à cofactor à nhóm ngoại
Coenzim linh động.
+) Coenzym thật NAD+
FAD+
NADP
+) Coenzym linh động : là phần coenzim có chiều hướng tách khỏi protein à hoạt động độc lập như 1cơ chất thứ 2
protease
Pro -------------à a.amin
(cơ chất S) (sản phẩm P)
CH3CHO + NADH -à C2H5OH
- Thành phần protein :protein (Apoenzym) nhóm nội
+) Làm tăng lực xúc tác : H2O2à ½ O2 + H2O
Fe3+à xúc tác à chậm
Fe3+ + 4vòng porfirin à pro à enzyme catalase
+) Quy định tính đặc hiệu của E
Catalase Nhóm ngoại chứa ion Fe3+
Peroxydaze Khác pro à 2phản ứng
H2O2 --à 1/2O2 + H2O
- Nhóm ngoại (coenzim hay Agon)
+ Đa số vitamin tham gia vào thành phần nhóm ngoại của enzyme
VTM B1à pyruvat decacboxylase
VTM B2à Dehyđrogenase hiếu khí
VTM PP à Dehyđrogenase kị khí
+ Ion kim loại Fe3+ ….
. Poly phenol oxy dase (thành phần ngoại chứa Cu2+) Enzim sản xuất chè đen.
. Ascorbat oxy dase (oxh VTM C )
à làm tăng bền nhiệt
III Cấu tạo trung tâm hoạt động của Enzim
a) Trung tâm hoạt động : Trong quá trình xúc tác chỉ 1 phần nhỏ E tham gia kết hợp với cơ chất S à P (sản phẩm)
b) Cấu tạo trung tâm haọt động : có 2loại
Loại 1 : Cấu tạo trung tâm họat động E đơn cấu tử bao gồm nhóm chức
+ OH của serin
+ NH2 : lysin à ko tham gia vào mạch chính của chuỗi polipetptit
+ COOH : Asparagin à xa cấu trúc bậc1 , gần bậc 2, bậc 3, bậc 4
+ SH : cysin
+ Imidozol Histidin
Nhóm : Trong trung tâm hoạt động chứa chimotrypxin
OH (ser) à ở vị trí 195
COOH (Asp) à ớ vị trí 102
Imidozol (His) à ở vị trí 57
Loại 2 : Cấu tạo trung tâm hoạt động cấu tử là 1tổ hợp nhóm chức chính chuỗi polypeptit à xa cấu trúc bậc 1, gần bậc 2, bậc 3, bậcn 4 và nhóm ngoại à coenzim
VTM
Ion KL
IV Cơ chế xúc tác của Enzim
1, phản ứng xảy ra được : phải có chất tham gia
Cung cấp 1năng lượng hoạt hóa .
n.lượng Q1 n.lượng Q2
E + S ---------à ES -------------à P + E ( tự do)
(ES à P + E )
PT H2O2à ½ O2 + H2O
+, Nếu ko xúc tác à 18kcal
+, keo platin à 11,7 kcal
+, catalase à 5,5 kcal
IV Tính chất của E
1, Cường lực xúc tác rất lớn
k/năng xtác
1ptử Fe3+ ----------------à 10-6M H2O2 / 1phút
Phân li
k/năng xtác
1ptử catalase ---------------à 5.106M H2O2 / 1phút
Phân li
k/năng xtác
1ptử b amylase -----------------à 4000 lkết glucozit/s à s/x mạch nha
Phân li
Thành phần
1g pepxin ----------------------à 5kg pro trứng /2h
2, Tính đặc hiệu cao
2.1 định nghĩa : Ở mỗi E chỉ có một khả năng xúc tác chuyển hóa một cơ chất hoặc một vài cơ chất nhất định, cũng như một liên kết nhất định à một kiểu phản ứng hóa học nhất định ; tạo một sản phẩm mà mình mong muốn.
2.2 Các dạng đặc hiệu.
a) Đặc hiệu cơ chất : Cơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của E và bị chuyển hóa dưới dạng tác dụng của E
+) Đặc hiệu tương đối : E có khả năng phân cắt liên kết hỗn hợp nhất định, ko phụ thuộc vào bản chất hỗn hợp của hai cấu tử tạo liên kết đó.
Ví dụ : Lipase à liên kết este
+) Đặc hiệu nhóm : E có khả năng phân cắt liên kết hỗn hợp nhất định, nhưng 1trong 2cấu tử phải có cấu tạo nhất định .
Ví dụ, E Urease à thủy phân ure, ko thủy phân dẫn xuất của ure .
+) Đặc hiệu đồng phân quang học D,L
Furmarat – hyđratase à chuyển hóa L.a.malic
L – a.Malic a.Fumaric (pứ dễ hyđratase)
Ớ đường L,D chỉ nhóm – OH
Ở a.amin L,D chỉ nhóm – NH2
+) Đặc hiệu tuyệt đối : E chỉ tác dụng trên một cơ chất nhất định và hầu như không có tác dụng với chất nào khác.
Ví dụ, Ureaza hầu như chỉ tác dụng với ure, thủy phân nó thành khí cacbonic và amoniac:
H2N – CO – NH2 + H2O à CO2 + 2NH3
+) Đặc hiệu đồng phân hỗn hợp : Những E chỉ có khả năng xúc tác cho 2dạng đồng phân hỗn hợp cis,trans .
Trans a.Fumaric à chuyển hóa thành a.Fumaric – trans
HOOC – CH
CH – COOH
+) Đặc hiệu kiểu phản ứng: Mỗi E có một khả năng xúc tác chuyển hóa một kiểu phản ứng nhất định. Ví dụ, phản ứng thủy phân, vận chuyển, oxh.
3, Các tính chất khác của E
- Xúc tác ở nhiệt độ thường không cần nhiệt độ cao, áp suất lớn….
- Có nguồn gốc tự nhiên không độc
- Sản xuất từ nguyên liệu rẻ tiền à hiệu quả kinh tế cao.
- Xúc tác trong và ngoài cơ thể
- Đồng pha và dị pha
V Các yếu tố ảnh hưởng hoật độ E và đksx
1, Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
k + 1 Hệ số tạo phức ES
k – 1 Hằng số vận tốc phân li tao E.S
k + 2 Hằng số vận tốc phân li ES để tạ sản phẩm (P) + E
V+1 = k + 1 [E][S]
V-1 = k – 1 [ES]
V+2 = k + 2 [ES]
à k + 1 [E][S] = k – 1 [ES] + k +2 [ES]
à [E][S] = k – 1 + k + 2 = km
[ES] k + 1
V = Vmax [S] km là hằng số Michaelis – Menten
km + [S] - đặc trưng cho ái lực giữa E và S
1 km 1 1 km nhỏ đặc trưng cho ái lực E và S
--- = ---- ---- + --- k + 1 > k + 2
V Vmax [S] Vmax km lớn đặc trưng cho ái lực lớn à vận tốc lớn
km nhỏ ái lực nhỏ vận tốc nhỏ à vận tốc nhỏ
Khi km < V
à v = Vmax [S]
km
Khi km >> [S] à V = Vmax[S]
km
Khi km << [S] à V = Vmax
Khi km = [S] à V = Vmax / 2
Vận tốc phản ứng phụ thuộc vào [S] khi giới hạn [S] thấp ; [S] tại đó đạt cực đại tiếp tục tăng [S] vận tốc phản ứng ko đổi V = V max = conts
Nếu [S] quá dư : sẽ lại kìm hãm E
Lãng phí cơ chất, tăng giá thành
Làm giảm chất lượng sản phẩm
2,Ảnh hưởng của nhiệt độ
- Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn, lúc đầu nhiệt độ tăng à vận tốc của E tăng
Nhiệt độ tăng 10oà phản ứng tăng 2,3 lần
Khi có E xúc tác nhiệt độ tăng 10oà pứ tăng 1-2 lần
- Nhiệt độ tại đó đạt vận tốc cực đại (Vmax) à nhiệt độ tối ưu
- Nhiệt độ tối ưu của mỗi E khác nhau là khác nhau .
- Ở thực vật nhiệt độ tối ưu là 50 – 60 o, động vật 40 – 50o
- Đa số E bị vô hoạt (biến tính khi) nhiệt độ là > 70o
- Khi nhiệt độ tăng à vận tốc giảm do protein, E bị biến tính
+, phụ thuộc vào nguồn thu chế phẩm E
+, phụ thuộc vào thời gian tác dụng
+, phụ thuộc vào cơ chế tác dụng
+ a amylase - thóc mầm à to 55oC – 60oC
+ a amylase - vi khuẩn à to 90oC – 110oC
+ Nhựa papain có thể chịu nhiệt độ cao 105o trong 3h (nhựa đu đủ xanh)
3, Ảnh hưởng của PH
PH ảnh hưởng lớn đến vận tốc của E (VE)
- Ảnh hưởng đến khả năng ion hóa của các nhóm chức trong trung tâm hoạt động của E
- Ảnh hưởng đến tính bền của E
- PH quá kiềm hoặc quá axit .Mỗi E khác nhau có PH khác nhau
- Đa số E hoạt động ở vùng axit yếu hoặc kiềm yếu .
Có 1số E hoạt động ở vùng rất axit
Ví dụ, Pepxin ở dạ dày lợn 18 – 20
Renin ở ngăn thứ 4 ở dạ dày bê 20 – 25
E Kymôtrytrysin có nhiều ở tủy tạng lợn 8 – 8,5
E Subtilisine vi khuẩn có khả năng chịu kiềm rất cao 10 – 12
- Nồng độ [S] đủ dư à V = k[E] phụ thuộc vào nồng độ E
4, Ảnh hưởng của chất kìm hãm : là chất làm enzim từ hoạt động à ko hoạt động ; hoặc đang hoạt động mạnh à hoạt động yếu.
4.1 Kìm hãm thuận nghịch (tách E kìm hãm à E trở về trạng thái hoạt động)
a, Kìm hãm cạnh tranh :
Xảy ra khi cấu tạo cơ chất S và I à giống nhau
Tác dụng lên 1vị trí tượng tự nhau
Ko có đặc hiệu tuyệt đối
E + S à ES à P + E
E + S ----à EI (ko chịu sự chuyển hóa tạo sản phẩm)
[E][I] k + 1
----------- = -------- = KI k-1 hằng số phân li phức
[EI] k – 1
Vmax . [S]
Vi1 = ---------------------------------
km [1 + [I] / kI] + [S]
à có sự tương quan nồng độ giữa cơ chất và chất kìm hãm [S] phát triển à đẩy I
b, kìm hãm ko cạnh tranh
- cấu tạo S và I à khác nhau
- S, I à tác dụng lên 2vị trí của E
- E + S à ES à P + E
ES + I ----à EIS I là hằng số tạo phức
- E + I à EI
EI + S à EIS
Vmax
Vi2 = ---------------------------------------
(1 + Km / Vmax)( 1 + I / KI)
à 1 km I 1 1 I
---- = ----- (1 + ---- ) --- + --- (1 + ----)
Vi2 Vmax kI [S] Vmax kI
4.2 Kìm hãm bất thuận nghịch
- Tác nhân gây kìm hãm bất thuận nghịch thường là các ion kim loại nặng, ngoài ra nồng độ cơ chất lớn cũng kìm hãm.
- Khi tách chất kìm hãm à E ko trở về trạng thái bình thường
5, Ảnh hưởng của chất hoạt hóa
Đn : chất hoạt hóa là ngược lại với chất kìm hãm
Bản chất : - là coenzim làm nhiệm vụ vận chuyển E, H+
- Làm phá vỡ liên kết peptit bao phủ trung tâm hoạt động của E từ trạng thái hoạt động sang trạng thái ko hoạt động.
- Chất có khả năng phục hồi nhóm chức năng
Ví dụ, E.papain trong trung tâm hoạt động chứa nhóm –SH à cầu S – S( đisunfua) ko hoạt động. Để hoạt động phải bổ sung chất có chứa S như cystein, gtutation
- Ion kim loại ở vị trí 11 – 55 của bảng hệ thống tuần hoàn mới tham gia vào phản ứng.
Ví dụ, E catalaza ,pedoxilaza ( chứa ion Fe ), E. tizozimse (chứa ion Cu2+), poly phenol oxydase (chứa Cu2+)
6, Ảnh hưởng của nồng độ enzim
- Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzim. V = k[E] V – vận tốc phản ứng
[E] – nộng độ Enzim
VI. Nguồn thu E và ứng dụng
1, Nguồn thu chế phẩm E
- Từ động vật : thu được 3chế phẩm E
+) E.pepsin axit ở trong dạ dày lợn.
+) E.pancreatine à ở trọng tủy tạng lợn.
+) Renin à ngăn 4dạ dày bê
à vì thời gian lâu nên ko có quy mô sản xuất công nghiệp
- Từ thực vật : +) papain từ nhựa đu đủ xanh
+) Bromeline từ dứa, lá dừa
+) Ficine à nhựa quả sung
+) a và b amylase à mầm lúa mì, lúa mạch (malt)
+) b glucosidase khử vị đắng quả mơ
à chỉ thu được ở thực vật,chỉ ở thực vật mới có nó
- Nguồn vi sinh vật : Vi khuẩn bacteria
Nấm men: yeast
Nấm mốc: fungy
2,Ứng dụng E
- Trong công nghiệp thực phẩm
+) protease: sdụng trong công nghệ đồ hộp làm mềm thịt cá.
+) Renin : đông tụ sữa sản xuất fomat tạo màu, hương.
+) Sản xuất tương có 2hệ E à protease
Amylaza
+) Sản xuất nước mắm, nước chấm, sản xuất bánh mì.
*) Amylase
+) Sản xuất glucose, maltose (mạch nha)
+) Công nghệ sản xuất bia, dung môi hữu cơ, axit hữu cơ.
*) Pectinase
+) Nâng cao hiệu suất chiết dịch quả làm trong sản xuất rượu vang, sâm phanh
+) Dùng hủy bỏ lớp peptin ở vỏ quả café, ca cao
- Trong công nghệ thuộc da
+, protease : tẩy lông ; tẩy vết mầu, làm mềm da
- Trong công nghệ dệt
+, a amylase : tẩy hồ tinh bột của vải trước khi nhuộm và in hoa
+, protease: tẩy keo lụa tơ tằm.
- Trong cộng nghệ sản xuất xà phòng
+, protease trung tính : sản xuất xà phòng tắm
+, protease kiềm tính : xà phòng giặt cok nền nhà
+, Lipase : xà phòng giặt ; rửa bát
+, cellulose : xà phòng giặt (làm xốp, mềm mặt vải)
- Trong công nghệ giấy
Nghiền cơ học, tẩy giấy trắng dùng E
- Trong công nghệ khai thác dầu mỏ, khí đốt
+, Mananase : sdụng làm giảm độ nhớt của galactomanan là chất bổ sung xuống mũi khoan tránh làm nứt gãy mềm khoan do tác động của PII trước khi đưa ra ngoài.
+, Dextran saccarase : sản xuất dextran từ saccarose là poly saccaride vi sinh vật có tác dụng làm loãng bùn trong khai thác dầu khí.
- Trong công nghệ dược : penicyllinase sản xuất thuốc penicyline
- Trong y tế : chuẩn đoán bệnh
+, Aldolase: trong huyết thanh cao à viêm gan
+, Greatin kinase trong huyết thanh tăng à nhồi máu cơ tim
- Chữa bệnh
+, pepsin, trypsin, chimotrypsin à men tiêu hóa
+, Lumbro kinase à làm tan máu đông
+, Bromelin, papain à làm lành vết thương
- Chăn nuôi
+, phytase chuyển phôtpho hữu cơ à vô cơ trong thức ăn
- Sử lý môi trường
Cellulose ---------à mùn cellulose -à phân bón hữu cơ vi sinh
MPK
VSV cố định N
VSV phân giải P
Phân bón hữu cơ vi sinh MPK
- Xử lý nước thải
Nước thải hữu cơ ----------------à đường đơn,a.amin,đường,a.béo --------------------à
CO2 + H2O + NH3 à NH4 à N
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Net