Bùi Khánh Thu
Member
- Xu
- 25,443
Ngày nay, người ta đã biết khoảng 3500 enzim khác nhau. Các đặc tính ưu việt của enzim đã dẫn đến hình thành ngành công nghiệp enzim ở nhiều nước trên thế giới phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là y học. Trong công nghệ sản xuất bột giặt, người ta cũng cho thêm enzim vào để làm tăng hiệu quả tẩy sạch các loại vết bẩn.
Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học, với một hiệu suất rất cao, mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Vậy enzim là? Chúng có vai trò như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu về enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất nhé!
I. ENZIM
1. Khái niệm
Là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong tế bào sống, làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
2. Đặc tính:
- Hoạt tính mạnh: Ở nhiệt độ cơ thể, trong 1 phút 1 phân tử enzim catalaza có thể phân huỷ được 5 triệu phân tử cơ chất peroxy hydro (H2O2).
- Tính chuyên hoá cao: Ureaza chỉ phân huỷ ure trong nước tiểu, mà không tác dụng lên bất cứ chất nào khác.
- E liên kết với cơ chất mang tính đặc thù - đặc hiệu: Mỗi enzim thường liên kết với 1 hoặc một vài cơ chất nhất định.
II. CẤU TRÚC:
1. Cấu trúc hoá học:(Bản chất hoá học)
Thành phần là protein và protein liên kết với chất khác, một số ít trường hợp có thể là ARN.
2. Cấu trúc không gian: Trung tâm hoạt động có đặc điểm:
- Là chỗ lõm xuống hay 1 khe hở nhỏ trên bề mặt của enzim.
- Là nơi liên kết tạm thời với cơ chất.
- Cấu hình không gian tương ứng với cấu hình cơ chất.
III. PHÂN LOẠI: Có 2 loại :
« Enzim một thành phần: chỉ gồm protein.
« Enzim hai thành phần: Chiếm đa số trong tế bào, gồm: phần protein và phần không phải protein (coenzim)
Enzim tồn tại trong tế bào ở 2 dạng : hòa tan trong tế bào chất hoặc liên kết chặt với bào quan xác định.
IV. CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG
1. Bản chất tác động: Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá bằng cách tạo nhiều phản ứng trung gian.
2. Sơ đồ: Hệ thống: A + B n C + D có chất xúc tác X tham gia phản ứng thì các phản ứng có thể tiến hành theo các giai đoạn sau: A + B + X → ABX → CDX→C + D + X
3. Nội dung:
- Giai đoạn thứ nhất: enzim kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp enzim - cơ chất (E -S) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp;
- Giai đoạn thứ hai: Biến đổi cơ chất bằng cách hình thành các liên kết giữa các nhóm hoá học của TTHĐ với các các nhóm hoá học của cơ chất, dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ các liên kết hóa trị của cơ chất.
- Giai đoạn thứ ba: Tạo thành sản phẩm, còn enzim được giải phóng ra dưới dạng tự do, nguyên vẹn tiếp tục xúc tác cho các phản ứng khác.
4. Ví dụ:
Saccaraza + Saccarôzơ → Saccaraza - Saccarôzơ → Glucozơ + Fructozơ + Saccaraza
E + S → S - E → P + E
V. VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT:
Điều chỉnh quá trình chuyển hoá vật chất: Cơ thể tự điều chỉnh thông qua điều khiển hoạt tính của enzim bằng các cách:
1. Tăng tốc độ phản ứng sinh hoá trong tế bào: Bằng tăng các chất hoạt hoá hoặc tăng [enzim].
2. Giảm tốc độ phản ứng sinh hoá trong tế bào: Bằng các chất ức chế:
a. Chất ức chế đặc hiệu: Liên kết với enzim → biến đổi cấu hình E → không liên kết được với S.
b. Chất ức chế là cơ chất: Ức chế ngược
Sản phẩm quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt E xúc tác cho phản ứng đầu con đường chuyển hoá.
Khi một enzim nào đó trong tế bào không được tổng hợp hoặc bị bất hoạt thì không những sản phẩm không được tạo thanh mà cơ chất của enzim đó sẽ bị tích luỹ lại gây độc cho tế bào hoặc có thể được chuyển hoá theo con đường phụ thành các chất độc gây nên các triệu chứng bệnh lí. Các bệnh như vậy ở người được gọi là bệnh rối loạn chuyển hoá.
VD: Bệnh phenyl keto niệu. Do gen đột biến không tạo ra được enzim xúc tác cho phản ứng chuyển hoá axit amin phenylalanin thành tyrosin nên phenyalanin ứ đọng lại trong máu, chuyển lên não gây đầu độc tế bào thần kinh → thiểu năng trí tuệ, dẫn đến mất trí.
VI. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1. Nhiệt độ:
- Nhiệt độ tối ưu : E hoạt tính tối đa, làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất.
- Nếu nhiệt độ cao quá: Mất hoạt tính
- Nếu nhiệt độ quá thấp: Giảm hoạt tính, tạm thời ngừng hoạt động.
Ví dụ: Đa số các enzim ở tế bào cơ thể người hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 35-40oC, nhưng enzim của vi khuẩn suối nước nóng lại hoạt động tốt nhất ở 70oC hoặc cao hơn.
Khi chưa đạt đến nhiệt độ tối ưu của enzim thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng enzim. Tuy nhiên, khi đã qua nhiệt độ tối ưu của E. thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm giảm tốc độ phản ứng và có thể E. bị mất hoàn toàn hoạt tính.
2. Độ pH: Mỗi Enzim có 1 độ pH thích hợp, đa số enzim có pH tối ưu từ 6 đến 8.
Ví dụ: Pepsin (dạ dày) pH = 2 Pespsin (tuyến tuỵ) pH = 8,5
3. Nồng độ enzim và nồng độ S (cơ chất)
+ [enzim]: Với 1 lượng S nhất định [enzim] càng tăng thì hoạt tính của enzim càng tăng.
+ [cơ chất]: Với 1 lượng enzim xác định, nếu [cơ chất] tăng dần trong dung dịch: lúc đầu hoạt tính Enzim tăng, sau đó không tăng vì tất cả các TTHĐ của enzim đã được bão hoà bởi cơ chất.
4. Chất ức chế, hoạt hoá
Hoạt tính E. được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo ra từ 1 lượng cơ chất trên 1 đơn vị thời gian.
Chất hoạt hóa là chất khi liên kết với E. chúng làm tăng hoạt tính của E.
Chất ức chế là chất khi liên kết với E. chúng làm biến đổi cấu hình TTHĐ của E. làm giảm hoạt tính của enzim
Một số chất hoá học có thể ức chế hoạt động của enzim nên tế bào khi cần ức chế enzim nào đó cũng có thể tạo ra các chất ức chế đặc hiệu cho enzim ấy. Một số chất độc hại từ môi trường như thuốc trừ sâu DDT là những chất ức chế một số enzim quan trọng của hệ thần kinh người và động vật.
Tổng kết: Trong bài ''Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất'' chúng ta đã tìm hiểu thêm về enzim như thành phần cấu tạo, cơ chế tác động, các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzim và vai trò quan trọng của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng tế bào. Chúc các bạn học tốt!
Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học, với một hiệu suất rất cao, mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Vậy enzim là? Chúng có vai trò như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu về enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất nhé!
I. ENZIM
1. Khái niệm
Là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong tế bào sống, làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
2. Đặc tính:
- Hoạt tính mạnh: Ở nhiệt độ cơ thể, trong 1 phút 1 phân tử enzim catalaza có thể phân huỷ được 5 triệu phân tử cơ chất peroxy hydro (H2O2).
- Tính chuyên hoá cao: Ureaza chỉ phân huỷ ure trong nước tiểu, mà không tác dụng lên bất cứ chất nào khác.
- E liên kết với cơ chất mang tính đặc thù - đặc hiệu: Mỗi enzim thường liên kết với 1 hoặc một vài cơ chất nhất định.
II. CẤU TRÚC:
1. Cấu trúc hoá học:(Bản chất hoá học)
Thành phần là protein và protein liên kết với chất khác, một số ít trường hợp có thể là ARN.
2. Cấu trúc không gian: Trung tâm hoạt động có đặc điểm:
- Là chỗ lõm xuống hay 1 khe hở nhỏ trên bề mặt của enzim.
- Là nơi liên kết tạm thời với cơ chất.
- Cấu hình không gian tương ứng với cấu hình cơ chất.
III. PHÂN LOẠI: Có 2 loại :
« Enzim một thành phần: chỉ gồm protein.
« Enzim hai thành phần: Chiếm đa số trong tế bào, gồm: phần protein và phần không phải protein (coenzim)
Enzim tồn tại trong tế bào ở 2 dạng : hòa tan trong tế bào chất hoặc liên kết chặt với bào quan xác định.
IV. CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG
1. Bản chất tác động: Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá bằng cách tạo nhiều phản ứng trung gian.
2. Sơ đồ: Hệ thống: A + B n C + D có chất xúc tác X tham gia phản ứng thì các phản ứng có thể tiến hành theo các giai đoạn sau: A + B + X → ABX → CDX→C + D + X
3. Nội dung:
- Giai đoạn thứ nhất: enzim kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp enzim - cơ chất (E -S) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp;
- Giai đoạn thứ hai: Biến đổi cơ chất bằng cách hình thành các liên kết giữa các nhóm hoá học của TTHĐ với các các nhóm hoá học của cơ chất, dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ các liên kết hóa trị của cơ chất.
- Giai đoạn thứ ba: Tạo thành sản phẩm, còn enzim được giải phóng ra dưới dạng tự do, nguyên vẹn tiếp tục xúc tác cho các phản ứng khác.
4. Ví dụ:
Saccaraza + Saccarôzơ → Saccaraza - Saccarôzơ → Glucozơ + Fructozơ + Saccaraza
E + S → S - E → P + E
V. VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT:
Điều chỉnh quá trình chuyển hoá vật chất: Cơ thể tự điều chỉnh thông qua điều khiển hoạt tính của enzim bằng các cách:
1. Tăng tốc độ phản ứng sinh hoá trong tế bào: Bằng tăng các chất hoạt hoá hoặc tăng [enzim].
2. Giảm tốc độ phản ứng sinh hoá trong tế bào: Bằng các chất ức chế:
a. Chất ức chế đặc hiệu: Liên kết với enzim → biến đổi cấu hình E → không liên kết được với S.
b. Chất ức chế là cơ chất: Ức chế ngược
Sản phẩm quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt E xúc tác cho phản ứng đầu con đường chuyển hoá.
VD: Bệnh phenyl keto niệu. Do gen đột biến không tạo ra được enzim xúc tác cho phản ứng chuyển hoá axit amin phenylalanin thành tyrosin nên phenyalanin ứ đọng lại trong máu, chuyển lên não gây đầu độc tế bào thần kinh → thiểu năng trí tuệ, dẫn đến mất trí.
VI. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1. Nhiệt độ:
- Nhiệt độ tối ưu : E hoạt tính tối đa, làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất.
- Nếu nhiệt độ cao quá: Mất hoạt tính
- Nếu nhiệt độ quá thấp: Giảm hoạt tính, tạm thời ngừng hoạt động.
Ví dụ: Đa số các enzim ở tế bào cơ thể người hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 35-40oC, nhưng enzim của vi khuẩn suối nước nóng lại hoạt động tốt nhất ở 70oC hoặc cao hơn.
Khi chưa đạt đến nhiệt độ tối ưu của enzim thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng enzim. Tuy nhiên, khi đã qua nhiệt độ tối ưu của E. thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm giảm tốc độ phản ứng và có thể E. bị mất hoàn toàn hoạt tính.
2. Độ pH: Mỗi Enzim có 1 độ pH thích hợp, đa số enzim có pH tối ưu từ 6 đến 8.
Ví dụ: Pepsin (dạ dày) pH = 2 Pespsin (tuyến tuỵ) pH = 8,5
3. Nồng độ enzim và nồng độ S (cơ chất)
+ [enzim]: Với 1 lượng S nhất định [enzim] càng tăng thì hoạt tính của enzim càng tăng.
+ [cơ chất]: Với 1 lượng enzim xác định, nếu [cơ chất] tăng dần trong dung dịch: lúc đầu hoạt tính Enzim tăng, sau đó không tăng vì tất cả các TTHĐ của enzim đã được bão hoà bởi cơ chất.
4. Chất ức chế, hoạt hoá
Hoạt tính E. được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo ra từ 1 lượng cơ chất trên 1 đơn vị thời gian.
Chất hoạt hóa là chất khi liên kết với E. chúng làm tăng hoạt tính của E.
Chất ức chế là chất khi liên kết với E. chúng làm biến đổi cấu hình TTHĐ của E. làm giảm hoạt tính của enzim
Một số chất hoá học có thể ức chế hoạt động của enzim nên tế bào khi cần ức chế enzim nào đó cũng có thể tạo ra các chất ức chế đặc hiệu cho enzim ấy. Một số chất độc hại từ môi trường như thuốc trừ sâu DDT là những chất ức chế một số enzim quan trọng của hệ thần kinh người và động vật.
Tổng kết: Trong bài ''Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất'' chúng ta đã tìm hiểu thêm về enzim như thành phần cấu tạo, cơ chế tác động, các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzim và vai trò quan trọng của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng tế bào. Chúc các bạn học tốt!
