Giáo trình Hóa Sinh học - Chương 6 Enzyme

hất kìm hãm 
1/[S] 
Hình 6.7. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất theo 
Lineweaver-Burk khi có kìm hãm phi cạnh tranh 
 111 
 Cách 3: Kìm hãm hỗn tạp( mixed inhibition ) 
Hình 6.8. Kiểu kìm hãm hỗn tạp 
Trong đó, chất kìm hãm không những liên kết với enzmye tự do 
mà còn liên kết với cả phức hợp ES tạo thành phức hợp EIS không tạo 
được sản phẩm P. 
Tương tự như trên ta có phương trình : 
1/v= (αKm/Vmax)1/[S] +α’/vmax
 1/v 
 [I] 
 1/Vmax không có chất kìm hãm 
 1/[S] 
Hình 6.9. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất theo 
Lineweaver-Burk khi có kìm hãm hỗn tạp 
 112 
 Các giá trị α ,α’ được định nghĩa như trên. Trường hợp α = α’ gọi 
là kìm hãm không cạnh tranh (noncompetitive inhibition). 
 Một trường hợp kìm hãm còn gặp nữa là kìm hãm enzyme bằng 
nồng độ cao của cơ chất gọi là “kìm hãm cơ chất” như kìm hãm urease khi 
nồng độ ure cao, ngoài ra còn có các enzyme khác như 
lactatdehydrogenase, carboxypeptidase, lipase, pyrophotphatase, 
photphofructokinase (đối với ATP). Nguyên nhân của những hiện tượng 
này cón chưa được biết rõ. Đó có thể là: 
 + Tồn tại nhiều trung tâm liên kết với cơ chất bằng các ái lực khác 
nhau. Khi nồng độ cơ chất thấp thì enzyme có thể chỉ liên kết với một 
phân tử cơ chất, còn khi ở nồng độ cơ chất cao nó liên kết với nhiều cơ 
chất dẫn đến hình thành phức hợp ES không hoạt động. 
 + Cơ chất cũng có thể được liên kết nhờ những vị trí đặc biệt của 
enzyme. Đó là một nhóm enzyme quan trọng (enzyme dị lập thể) bên cạnh 
trung tâm xúc tác còn có trung tâm điểu chỉnh. 
 + Cơ chất có thể liên kết với một chất hoạt hoá và bằng cách này 
nó tách khỏi E. 
 + Cơ chất có thể choán chổ (ngăn cản) một cofactor ( đồng yếu tố ) 
hay một coenzyme. 
 + Cơ chất có thể ảnh hưởng đến ion lực của môi trường và qua đó 
làm mất đi tình chuyên hoá của enzyme. 
6.5.4. Ảnh hưởng của chất hoạt hóa (activator) 
 Là chất làm tăng khả năng xúc tác nhằm chuyển hóa cơ chất thành 
sản phẩm. Thông thường là những cation kim loại hay những hợp chát hữu 
cơ như các vitamin tan trong nươc. 
 Ví dụ: Mg++ hoạt hóa các enzyme mà cơ chất đã được phosphoryl 
hóa như pyrophosphatase (cơ chất là pyrophosphate), 
adenosinetriphosphatase (cơ chất là ATP). Các cation kim loại có thể có 
tính đặc hiệu, tính đối kháng và tác dụng còn tuỳ thuộc vào nồng độ. 
6.5.5. Ảnh hưởng cuả nhiệt độ 
 Ta có thể tăng vận tốc của một phản ứng hóa học bằng cách tăng 
nhiệt độ môi trừơng, hiện tượng này tuân theo quy luật Vant’-Hoff. Điều 
này có nghĩa khi tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng lên 
khỏang 2 lần. 
Đối với phản ứng do enzyme xúc tác cũng có thể áp dụng được 
quy luật này nhưng chỉ trong một phạm vi nhất định,vì bản chất enzyme là 
protein.Khi ta tăng nhiệt độ lên trên 40-500C xảy ra quá trình phá huỷ chất 
 113 
xúc tác. Sau nhiệt độ tối ưu tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác sẽ giảm. 
Nhờ tồn tại nhiệt độ tối ưu người ta phân biệt phản ứng hoá sinh với các 
phản ứng vô cơ thông thường. 
 Mỗi enzyme có một nhiệt độ tối ưu khác nhau, phần lớn phụ thuộc 
nguồn cung cấp enzyme, thông thường ở trong khoảng từ 40-600C , cũng 
có enzyme có nhiệt độ tối ưu rất cao như các enzyme của những chủng ưa 
nhiệt. Các chủng vi sinh vật ưa nhiệt, đăc biệt các vi khuẩn chịu nhiệt có 
chứa enzyme chịu nhiệt cao. 
 Họat độ 
 nhiệt độ 
Hình 6.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên họat độ enzyme 
6.5.6. Ảnh hưởng của pH 
Sự phân li khác nhau của một phân tử protein ở các giá trị pH khác 
nhau làm thay đổi tính chất của trung tâm liên kết với cơ chất và tính chất 
hoạt động của phân tử enzyme.Điều này dẩn đến giá trị xúc tác khác nhau 
phụ thuộc vào giá trị pH. Như đã biết mỗi enzyme có một pH tối ưu,mỗi 
enzyme có đường biểu diễn ảnh hưởng pH lên vận tốc phản ứng do chúng 
xúc tác. Đường biểu diễn có dạng như hình sau: 
 Họat độ 
 Hình 6.10. Ảnh hưởng của pH lên họat độ enzyme 
 114 
Ảnh hưởng của giá trị pH đến tác dụng enzyme có thể do các cơ sở sau: 
 a/ Enzyme có sự thay đổi không thuận nghịch ở phạm vi pH cực hẹp. 
b/ Ở hai sườn của pH tối ưu có thể xảy ra sự phân ly nhóm 
prosthetic hay coenzyme. 
 c/ Làm thay đổi mức ion hoá hay phân ly cơ chất. 
 d/ Làm thay đổi mức ion hoá nhóm chức nhất định trên phân tử 
enzyme dẫn đến làm thay đổi ái lực liên kết của enzyme với cơ chất và 
thay đổi hoạt tính cực đại. 
 Nhờ xác định Vmax và Km phụ thuộc giá trị pH cho phép nhận 
định lại bản chất của các nhóm tham gia vào liên kết cơ chất và quá trình 
tự xúc tác. 
6.5.7. 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, 
enzyme ở trạng thái dung dịch bền hơn khi được kết tinh ở dạng tinh thể, 
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: Tác động rất khác nhau đối với từng loai enzyme, 
có enzyme bị mất hoạt tính, có enzyme lại không chịu ảnh hưởng. 
 Nhận xét chung: Độ bền phụ thuộc vào trang thái tồn tại của 
enzyme, càng tinh khiết thì enzyme càng kém bền, dịch càng loãng thì độ 
bền càng kém, tác động của một số ion kim loại trong dịch với nồng độ 
khoảng 10-3M như Ca++ làm tăng tính bền. 
 Enzyme allosteric ( Enzyme dị lập thể, dị không gian) 
 Cho đến nay, người ta mô tả enzyme mà họat tính enzyme phụ 
thuộc nồng độ cơ chất không có dạng hyperbol mà có dạng sigmoid là 
enzyme allosteric (Hình 6.11 ): 
 115 
Hình 6.11. Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất 
Đối với enzyme này, khi nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng 
tăng chậm, sau đó tiếp tục tăng nồng độ thì tốc độ nhanh chóng đạt giá trị 
cực đại. 
Như ta đã biết, enzyme tuân theo động học Michaelis-Menten thì 1 
hay nhiều cơ chất cũng chỉ liên kết vào 1 vị trí trên phân tử enzyme, điều 
này sẽ dẫn đến enzyme bão hòa cơ chất. Còn enzyme có đường cong tốc 
độ sigmoid chỉ xuất hiện khi enzyme là một oligomer, nên có thể liên kết 
với nhiều phân tử cơ chất. Điều này có nghĩa trên enzyme allosteric có 
nhiều trung tâm liên kết, mỗi monomer có 1 trung tâm liên kết. 
Người ta cho rằng, trong trường hợp này có tính hợp tác giữa các 
vị trí liên kết cơ chất trong phân tử enzyme oligomer. 
Các enzyme oligomer này được Monod gọi là allosteric enzyme dị 
lập thể (allosteric enzyme). Đường cong tốc độ sigmoid có thể bị chất điều 
hòa (modulator) đẩy về phía trái hay phải. Chất điều hòa dương tức làm 
tăng ái lực của enzyme allosteric với cơ chất, ngược lại là chất điều hòa 
âm. Các chất điều hòa có thể làm ảnh hưởng khác nhau đến các thông số 
động học, làm thay đổi giá trị riêng lẻ một trong hai giá trị Km hay Vmax. 
Hình 6.12 Minh họa khi có modulator 
 116 
6.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme 
 Như ta đã biết mỗi enzyme xúc tác cho mỗi kiểu phản ứng hoá học 
duy nhất (như oxy hoá một kiểu cơ chất nhất định, thuỷ phân một kiểu liên 
kết nhất định,vận chuyển một nhóm chất nhất định từ một chất cho đến 
một chất nhận có địa chỉ, trong đó có cả việc biến đổi chỉ một cơ chất duy 
nhất), mặt khác còn có một kiểu phản ứng hoá sinh nhất định có thể được 
xúc tác bằng các enzyme khác nhau. 
 Dựa vào tính đặc hiệu phản ứng của enzyme, năm 1961 tiểu ban 
enzyme học quốc tế đã trình bày một báo cáo, trong đó có đề nghị những 
nguyên tắc định tên và phân loại enzyme. Người ta chia enzyme ra làm 6 lớp: 
 1. Oxydoreductase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng oxi hoá-khử. 
 2. Transferase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng chuyển vị. 
 3. Hydrolase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng thủy phân. 
 4. Lyase: các enzyme xúc tác cho các phản ưng phân cắt không cần nước. 
 5. Isomerase: các enzyme xúc tác cho các phản ứng đồng phân hoá. 
6. Ligase (synthetase): các enzyme xúc tác cho các phản ứng tổng 
hợp có sử dụng liên kết giàu năng lượng của ATP .v.v. 
Mỗi lớp chia thành nhiều tổ (dưới lớp), mỗi tổ chia thành nhiều 
nhóm (siêu lớp). 
 Tên enzyme thường được gọi: Tên cơ chất đặc hiệu - loại phản ứng 
xúc tác cộng thêm tiếp vĩ ngữ ase. 
Đứng trước tên enzyme thường có 4 con số: số thứ nhất chỉ lớp, số thứ 
hai chỉ tổ, số thứ ba chỉ nhóm, số thứ tư chỉ số hạng enzyme trong nhóm. 
Ví dụ: (2.6.1.1) L.aspartate: α-cetoglutarate aminotransferase. 
Enzyme này xúc tác cho phản ứng chuyển nhóm amine từ 
L.aspartate đến α-cetoglutarate. 
L.aspartate +α-cetoglutarate ' oxaloacetate + glutamate 
6.7. Các coenzyme quan trọng 
 Nicotinamide adenine dinucleotide 
 117 
Flavine adenine dinucleotide 
Lipoic acid 
Coenzyme A 
Biotin 
 118 
 Thiamin diphosphate 
(Nhóm ε- amino protein, Schiff base) 
 Pyridoxal phosphate 
 Tetrahydrofolic acid 
 119 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tài liệu tiếng Việt 
1. Phạm Thị Trân Châu, Trần thi Áng. 1999. Hoá sinh học, NXB Giáo dục, 
Hà Nội. 
2. Đỗ Quý Hai. 2004. Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài liệu lưu hành nội 
bộ Trường ĐHKH Huế. 
3. Trần Thanh Phong. 2004. Giáo trình Hóa sinh đại cương, Tài liệu lưu 
hành nội bộ Trường ĐHKH Huế. 
4. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng 
Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẫn, Lê Doãn Diên, 2000. Hóa sinh 
Công nghiệp, Nxb KH&KT, Hà Nội. 
Tài liệu tiếng Anh 
1. Bergmeyer H. U. 1968. Methods of enzymatic analysis, translated from 
the third German edition, Acanamic, New York. 
2. Copeland R. A. 2000. Enzymes, copyright by Wiley-VCH, Inc. 
3. Lehninger A. L. 2004. Principles of Biochemistry, 4th Edition. W.H 
Freeman. 
4. Mikkelsen S. R. 2004. Bioanalytical chemistry, copyright by John 
Wiley & Sons, Inc.