đơn vị và hoạt tính của enzyme

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHCN&QL MÔI TRƯỜNG
MÔN HỌC :
SINH HÓA MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI: ĐƠN VỊ VÀ HOẠT TÍNH CỦA ENZYME
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH ENZYME
DANH SÁCH NHÓM

1. Hoàng Thiên Định 10269571
2. Nguyễn Tấn Phong 10077121
3. Nguyễn Thành Hậu 11256981
4. Phạm Nhật Tiến 10215651
5. Nguyễn Thị Nguyệt 10123681
6. Nguyễn Văn Vũ 10289741
 
I. Hoạt tính enzyme
1.1 Khái niệm enzyme
Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein và có tính đặc hiệu cao.
Mỗi enzyme có khả năng xúc tác cho một hoặc một số phản ứng nhất định. Hoạt động hay hoạt tính của enzyme càng mạnh thì lượng cơ chất được chuyển hóa hoặc lượng sản phẩm tạo thành trên một đơn vị thời gian càng lớn. Vì vậy có thể đánh giá hoạt tính xúc tác của enzyme bằng cách xác định tốc độ chuyển hóa cơ chất hoặc tốc độ tích lũy sản phẩm phản ứng.
Về nguyên tắc có thể hai nhóm phương pháp chính sau:
- Đo lượng cơ chất bị mất đi hay lượng sản phẩm được tạo thành trong một thời
gian nhất định ứng với một nồng độ enzyme xác định.
- Đo thời gian cần thiết để thu được một lượng biến thiên nhất định của cơ chất hay sản phẩm tương ứng với một nồng độ enzyme xác định.
Để thực hiện được mục đích trên, nhiều phương pháp phân tích khác nhau được sử dụng: phương pháp đo quang phổ, đo độ phân cực, áp suất, độ nhớt, phương pháp
sắc ký và phương pháp hóa học.
1.2 Cơ chế hoạt động
Trong quá trình xúc tác của enzym chỉ có một phần tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động”.
Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym.
Trong "enzym 1 cấu tử", các acid amin thường phân bố trên những phần khác nhau của mạch polypeptid nhưng nằm kề nhau trong không gian tạo thành trung tâm hoạt động . Sự kết hợp của các nhóm chức của các acid amin, thường gặp là -SH của cysteine, -OH của serine, vòng imidazol của histidine, w-COOH của aspartie và acid glutamic, -COOH của các acid amin cuối mạch...
Trong "enzym hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết hợp để tạo trung tâm hoạt động, còn có các nhóm chức coenzym và các nhóm ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm hoạt động
Ở enzym chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động
Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzym) và "nền tiếp xúc" (giúp enzym kết hợp đặc hiệu với cơ chất)
-Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau
-Enzyme là các protein xúc tác các phản ứng hóa học. Trong các phản ứng này, các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là cơ chất (substrate), enzyme sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau.
-Các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzym-cơ chất (ES)
E + S → ES → E + P
S:cơ chất
P:sản phẩm
Yêu cầu: E và S phải bổ sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hóa học, có khả năng hình thành nhiều liên kết yếu với nhau. Chúng liên kết sao cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây nên do biến động nhiệt ngẫu nhiên ở nhiệt độ thường.
Cấu trúc protein của enzyme TIM. TIM là một enzyme cực kỳ hiệu quả trong quá trình chuyển đổi đường thành năng lượng cho cơ thể.

1.3 Hoạt Tính enzyme
Hoạt tính enzyme được thể hiện ở việc làm thay đổi các tính chất vật lý, hóa lý cũng như tính chất hóa học của hỗn hợp phản ứng.
Hoạt tính riêng của enzyme
Hoạt tính riêng của một chế phẩm enzyme đặc trưng cho độ tinh sạch của chế
phẩm enzyme. Hoạt tính riêng được biểu thị bằng số đơn vị enzyme/mg protein
protein (U/mg protein) hoặc Kat/kg protein, trong đó hàm lượng protein được xác
định theo phương pháp Lowry hoặc Bradford.
II. Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme
Cần tránh những yếu tố có thể biến tính protein enzyme
Các thông số nhiệt độ , pH, nồng độ ion và thành phần dung dịch đệm ảnh hưởng lên hoạt tính enzime . Thử hoạt tính enzime phải được tiến hành trong điều kiện thích hợp như điều kiện sinh lý , điều kiện tồn trữ thực phẩm hoặc điều kiện mà hoạt lực có thể đạt tối ưu
Với những enzime cần có chất hoạt hóa hoặc chất ổn định cần phải cho các chất này vào enzime trước khi cho cơ chất vào hỗn hợp phản ứng.
Nồng độ cơ chất trong phản ứng enzime phải trong giới hạn thích hợp, đủ thừa để bão hòa enzime, nhưng không quá cao để kìm hảm enzime. Sau khi dừng phản ứng lượng cơ chất được chuyển hóa 20 – 30%

Thời gian xác định hoạt tính thường 5 – 30 phút. Tốt nhất là xác định tốc độ ban đầu của phản ứng ( 30 – 60 giây ), vì giai đoạn này tốc độ phản ứng lớn nhất, sau đó bắt đầu giảm (hình 1).
Khi xác định hoạt tính phải làm mẫu đối chứng song song với mẫu thí nghiệm. Trong mẫu đối chứng enzyme phải bị bất hoạt trước khi tiếp xúc với cơ chất.
III. Đơn vị hoạt tính enzyme
Mục đích xác định hoạt tính enzyme là xác định số đơn vị hoạt tính. Một đơn vị họat tính enzyme được định nghĩa theo nhiều phương pháp.
 
ii) Katal:
Năm 1979, Hội đồng Danh pháp của IUB khuyến cáo nên sử dụng Katal làm
đơn vị cơ bản của hoạt tính enzyme.
Một Katal là lượng enzyme xúc tác chuyển hóa được 1 mol cơ chất sau 1 giây
ở điều kiện tiêu chuẩn.
1 Kat = 1 mol cơ chất/ giây = 60 mol/ phút = 60 x 106 µmol/ phút = 6 x107U
1 U = 1/60 x 10-6 Kat = 16,67 nKat (nanokatal)
Đơn vị Katal được khuyến cáo vì nằm trong hệ đơn vị đo lường Quốc tế (SI).
iii) Đơn vị tự đặt: đơn vị hoạt tính dựa vào sự thay đổi đặc tính hỗn hợp phản ứng, ví dụ sự thay đổi độ đục, độ nhớt...trong một đơn vị thời gian. Trường hợp cơ chất và sản phẩm là một hỗn hợp phức tạp thì áp dụng đơn vị hoạt tính này.
Như vậy, có nhiều đơn vị hoạt tính enzyme . Điều quan trọng nhất là cần định nghĩa rõ ràng đơn vị hoạt tính .