MÔ HÌNH KHÓA VÀ CHÌA -LOCK AND KEY MODEL (E. FISHER, 1890)

1.2 Động học Enzyme

Động học nghiên cứu về bậc (vận tốc) của các phản

ứng hóa học

 Động học phản ứng chỉ ra một phản ứng hóa học

xảy ra nhanh hay chậm

 Các phản ứng hóa sinh xảy ra trong cơ thể sống, tế

bào v.v diễn ra với tốc độ cao là nhờ vào sự xúc tác

của enzyme mà không ảnh hưởng đến cân bằng

phản ứng





94



Mục đích của chủ đề:

- Hiểu được động học enzyme liên quan như thế nào

với động học hóa học nói chung

- Cách xác định các đại lượng động học

- Hiểu phương trình Michaelis-Menten và ý nghĩa

của Km và Vmax



95



ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC

Định luật bảo toàn năng lượng, tổng

năng lượng hệ kín là không đổi

 Một hệ lớn và không trao đổi năng lượng

với môi trường sẽ có entropy luôn tăng

hoặc không đổi theo thời gian





NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA





Các phân tử va chạm với

nhau phải có đủ năng

lượng để vượt qua rào cản

năng lượng gọi là năng

lương hoạt hóa



ENZYME VÀ NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA

Enzymes giảm

năng lượng hoạt

hóa cần cho một

phản ứng hóa học

xảy ra

 NLHH là sự sai

khác giữa trạng

thái cơ bản và

trạng thái chuyển

tiếp





ENZYMES – GENERAL PROPERTIES







Enzyme có khả năng tăng tốc độ phản ứng là nhờ tính đặc hiệu và giảm năn

lượng hoạt hóa (Ea)xuống đáng kể.



Tốc độ phản ứng tăng 103-1011 lần so với chất xúc tác khác và 108-1020 lần so

với phản ứng không xúc tác.



A

No enzyme



Free energy







Ea



A



C

E



Enzyme



E-S

E+S



C



Ea

E+P



Progress of reaction



EA



Nhiệt động học – phản ứng có xảy ra không?

Động học – phản ứng xảy ra nhanh hay chậm?



Bậc phản ứng (vận tốc- Reaction Rate) là sự thay đổi của nồng độ chất tham

gia phản ứng hay sản phẩm theo thời gian (M/s).

A

rate = -



rate =



∆[A]

∆t

∆[B]



B



∆[A] = chênh lệch nồng độ chất A trong khoảng thời gian ∆t



∆[B] = chênh lệch nồng độ chất B trong khoảng thời gian ∆t



∆t



Bởi vì [A] giảm theo thời gian, ∆[A] có giá trị âm.



Quy tắc bậc phản ứng (The Rate Law)

Quy tắc bậc ph.ứng thể hiện mối tương quan giữa bậc phản ứng với hằng số bậc và

nồng độ các chất tham gia phản ứng ở cấp khác nhau.

Phản ứng ở cấp thứ x đ.v A



xA + yB



cC + dD



Rate = k [A]x[B]y



Phản ứng ở cấp thứ y đ.v B

Phản ứng ở cấp thứ (x +y) tổng



Temp dependent



Phản ứng một phân tử

Phản ứng hai phân tử



A

A+B



products

products



rate = k [A]

rate = k [A][B]



Phản ứng bậc 2 (A +B) có thể coi là phản ứng bậc1 nếu

-> [A] quá lớn + [B] thấp, không đáng kể -> Ph.ứng bậc 1 theo[A] ->

không phụ thuộc [B]-> Phản ứng giả bậc 1-Pseudo 1!!



QUY TẮC BẬC PHẢN ỨNG (THE RATE LAW)

Phản ứng cơ bản



A+B



k1



C



K -1



Quy ước rằng bậc của phản ứng theo chiều thuận tỷ lệ thuận với với nồng độ A và

B, theo chiều nghịch tỷ lệ thuận với với nồng độ C.



d[A]

= k−1[C] − k1[A][B]

dt

Cân bằng đạt được khi khi bậc phản ứng bằng 0. Do đó



k−1[C] − k1[A][B] = 0

Hoặc



k−1

K1[C] = [A][B], K1 =

k1



Hằng số cân bằng chỉ ra quy mô

của phản ứng, KHÔNG PHẢI tốc

độ.



MICHAELIS AND MENTEN



Năm 1913, Michaelis và Menten đề ra cơ chế phản ứng bậc phản

ứng có sự xúc tác enzyme như sau

S+E



k1



ES



k2



P+E



k-1



Phức trung gian.



Không có chiều nghịch

-> không k-2



Sản phẩm



E = nồng độ enzyme.

S = nồng độ cơ chất.

ES = nồng độ phức Enzyme-cơ chất (không hóa trị)

P = nồng độ sản phẩm.

k1 = hằng số vận tốc cho sự chuyển hóa ES từ E và S.

k-1 = hằng số vận tốc phân ly ES thành E và S.

k2 = hằng số vận tốc phân ly ES thành E và P.



104