Cấu trúc Enzyme và Cofactor

Enzymes are proteins that act as biological catalysts, speeding up chemical reactions in living organisms without being consumed in the process.

Enzyme hoạt động bằng cách tạo một phức hợp trung gian với cơ chất, điều này sẽ giúp cơ chất đạt đến trạng thái chuyển tiếp và giảm bớt năng lượng hoạt hóa.

Apoenzyme là phần protein của enzyme, chịu trách nhiệm về tính đặc hiệu đối với cơ chất.

Cofactor là một phân tử phi protein cần thiết cho hoạt động của một số enzyme. Chúng có thể là ion kim loại hoặc coenzyme.

Coenzyme là một phân tử hữu cơ phi protein, thường là các vitamin, đóng vai trò như một chất trung gian trong quá trình xúc tác.

Nhóm ngoại (prosthetic) là coenzyme liên kết chặt chẽ với apoenzyme và chỉ tham gia vào một loại phản ứng. Còn cosubstrate liện kết không bền với apoenzyme, tham gia vào phản ứng và tách khỏi enzyme khi phản ứng kết thúc.

Mỗi enzyme có tên gọi thông thường và tên gọi theo danh pháp (tên hệ thống). Tên gọi thông thường có thể dựa trên tên cơ chất, tên phản ứng hoặc tên gọi thông thường.

Ủy ban Hóa sinh và Phân tử Sinh học (IUBMB) chia enzyme thành 6 lớp dựa trên phản ứng được xúc tác. Mỗi lớp được chia thành các lớp phụ.

Enzyme thuộc lớp 2 (transferase), với chức năng chuyển giao nhóm phosphate.

Vị trí đặc biệt trên enzyme nơi cơ chất gắn kết và biến đổi. Bao gồm các chuỗi nhánh amino acid sắp xếp theo cấu hình 3 chiều, tương thích với cấu hình 3 chiều của cơ chất.

Cấu trúc bậc III (3 chiều) của enzyme giúp các amino acid ở vị trí đặc biệt của enzyme được đưa gần nhau để tạo thành trung tâm hoạt động.

Enzyme xúc tác phản ứng nhanh hơn từ 10^3 đến 10^8 lần so với phản ứng không có enzyme. Mỗi enzyme có khả năng biến đổi từ 100 đến 1000 phân tử cơ chất trong 1 giây.

Enzyme có tính đặc hiệu cao, mỗi enzyme chỉ tác dụng với một loại cơ chất và chỉ xúc tác một kiểu phản ứng hóa học.

Hoạt động của enzyme có thể bị điều chỉnh, có thể bị hoạt hóa hoặc bị ức chế.

Enzyme sử dụng nước để loại bỏ nhóm phosphoryl khỏi phân tử.

Enzyme sử dụng phosphate vô cơ (Pi) để thêm nhóm phosphate vào phân tử.

Sự thay đổi về lượng enzyme không ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng của enzyme.

Tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng, nhưng đến một nhiệt độ nhất định, enzyme sẽ bị biến tính và mất hoạt tính.

Sự thay đổi pH ảnh hưởng đến cấu trúc enzyme, làm thay đổi trung tâm hoạt động của enzyme và dẫn đến thay đổi về hoạt tính.

Chất ức chế là một chất làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác của enzyme.

Chất ức chế cạnh tranh liên kết với trung tâm hoạt động của enzyme, cạnh tranh với cơ chất để liên kết với enzyme.

Chất ức chế không cạnh tranh liên kết với một vị trí khác trên enzyme, làm thay đổi cấu trúc của enzyme và giảm hoạt tính của enzyme.

Km là nồng độ cơ chất cần thiết để đạt được một nửa vận tốc tối đa của enzyme

Vmax là vận tốc tối đa mà enzyme có thể đạt được khi nồng độ cơ chất đủ cao

Enzyme được tạo thành từ protein, có thể chứa các thành phần phi protein gọi là cofactor.

Hòa tan trong nước tạo dung dịch keo, có tính lưỡng cực, điểm đẳng điện.

Là phản ứng xảy ra giữa enzyme và cơ chất, tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất, sau đó enzyme xúc tác cho cơ chất biến đổi thành sản phẩm.

Chất ức chế không cạnh tranh liên kết vào enzyme ở vị trí khác với vị trí hoạt động, gây ảnh hưởng đến Vmax nhưng không thay đổi Km.

Mô tả sự biến đổi vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất, dựa trên hai hằng số: Vmax và Km.

Vmax (tốc độ tối đa) của phản ứng bị giảm khi có chất ức chế không cạnh tranh. Điều này là do chất ức chế ngăn cản enzyme hoạt động tối ưu.

Km (hằng số Michaelis) không thay đổi khi có chất ức chế không cạnh tranh. Điều này có nghĩa là ái lực của enzyme với cơ chất vẫn giữ nguyên.

Chất cảm ứng là một phân tử liên kết vào enzyme tại vị trí khác với trung tâm hoạt động, làm thay đổi ái lực của enzyme với cơ chất và điều chỉnh hoạt tính của enzyme.

Khi Km = [S], vận tốc phản ứng đạt ½ Vmax.

Chất cảm ứng ức chế hoạt tính của enzyme được gọi là chất tác động âm. Chất cảm ứng này làm giảm ái lực của enzyme với cơ chất hoặc làm chậm quá trình xúc tác.

Nồng độ cơ chất cao hơn nhiều so với nồng độ enzyme, lượng cơ chất liên kết với enzyme nhỏ.

Chất cảm ứng hoạt hóa hoạt tính của enzyme được gọi là chất tác động dương. Chất cảm ứng này làm tăng ái lực của enzyme với cơ chất hoặc làm tăng tốc độ xúc tác.

Trạng thái ổn định đạt được khi tốc độ tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất bằng tốc độ phân ly thành enzyme và sản phẩm.

Dùng để phân tích phản ứng enzyme, vận tốc được tính ngay khi trộn lẫn enzyme và cơ chất.

Sự biến đổi liên kết cộng hóa trị là một cơ chế điều tiết hoạt động của enzyme bằng cách thêm vào hoặc loại bỏ nhóm phosphate từ các đơn vị serine, threonine hoặc tyrosine trong chuỗi polypeptide của enzyme.

Là biểu diễn đồ thị vận tốc phản ứng (v0) theo nồng độ cơ chất ([S]).

Sự hoàn ngược (feedback inhibition) là một cơ chế điều tiết hoạt động của enzyme trong đó sản phẩm cuối cùng của một con đường trao đổi chất ức chế hoạt động của enzyme xúc tác bước đầu tiên trong con đường đó.

Biến đổi đường biểu diễn Michaelis-Menten thành dạng tuyến tính, dễ dàng xác định Vmax và Km.