Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định

Answers ( )

  1. Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định

    Đáp án: vì mỗi enzim có một đặc tính riêng

    Giải thích các bước giải:

    Enzim là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hoá học là chất xúc tác sinh học, bản chất hoá học của phần lớn enzim là protein, nó chỉ được xác định đúng đắn từ sau khi kết tinh được enzim. Giống như các protein hình hạt khác, các enzim có thể hoà tan trong nước, trong dung dịch muối loãng, nhưng không tan trong dung môi không phân cực, dung dịch enzim có tính chất của dung dịch keo của nước. Khi hoà tan enzim vào nước, các phân tử nước lưỡng cực sẽ kết hợp với cacbon, các nhóm ion hoặc các nhóm phân cực trong phân tử enzim tạo thành lớp vỏ hydrat, lượng nước hydrat này có vai trò quan trọng đối với các phản ứng sinh hoá.

    Tính đặc hiệu cao của enzim là một trong những thành phần chủ yếu giữa enzim với các xúc tác khác. Mỗi enzim chỉ có khả năng chuyển hóa một số chất nhất định, theo kiểu phản ứng nhất định. Đặc tính tác dụng lựa chọn cao này gọi là tính đặc hiệu hoặc tính chuyển hoá của enzim. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc, phản ứng, nồng độ enzim, bản chất và nồng độ các chất phản ứng, nhiệt độ, pH của môi trường, các ion kim loại, các chất vô cơ và hữu cơ khác.

  2. Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định

    Thoạt đầu, enzim liên kết với cơ chất tại trung tâm hoạt động tạo nên phức hợp enzim-cơ chất. Sau đó, bằng nhiều cách khác nhau, enzim tương tác với cơ chất để tạo ra sản phẩm. Liên kết enzim-cơ chất mang tính đặc thù.

    ⇒Mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho một phản ứng.

I. ENZIM VÀ CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZIM

Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.

1. Cấu trúc của enzim

- Enzim có bản chất là prôtêin hoặc prôtêin kết hợp với chất khác không phải là prôtêin (coenzim).

- Chất chịu sự tác động của enzim gọi là cơ chất.

- Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt liên kết với cơ chất gọi là trung tâm hoạt động của enzim. Thực chất đó là một chỗ lõm hoặc một khe nhỏ trên bề mặt enzim. Cấu hình không gian trung tâm hoạt động của enzim tương thích với cấu hình không gian của cơ chất. (Ảnh: Internet)

Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định

2. Cơ chế tác động của enzim

- Enzim liên kết với cơ chất → Phức hợp Enzim - Cơ chất → Enzim tương tác với Cơ chất tạo ra sản phẩm → giải phóng Enzim và Sản phẩm mới.

- Liên kết Enzim - Cơ chất có tính đặc thù (do cấu trúc của trung tâm hoạt động của enzim của mỗi loại enzim chỉ tương thích với 1 hoặc 1 số1 loại cơ chất nhất định).

3. Đặc tính của enzim

- Hoạt tính mạnh: enzim có hoạt tính xúc tác cao hơn so với chất xúc tác hóa học.

- Tính đặc hiệu cao: mỗi enzim chỉ tác dụng với 1 hoặc 1 số loại cơ chất nhất định  mỗi enzim thường xúc tác cho một hoặc một loại phản ứng nhất định. Ví dụ: amilaza phân giải tinh bột thành mantôzơ, nhưng không phân giải được xenlulozơ, còn saccaraza phân giải saccarozơ thành glucozơ và fructozơ.

Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định
Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định
Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định

4. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim

Hoạt tính của enzim được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo thành từ một lượng cơ chất trên một đơn vị thời gian. Hoạt tính của enzim chịu tác động của nhiều yếu tố.

a. Nhiệt độ:

- Mỗi enzim có một nhiệt độ hoạt động tối ưu, tại đó enzim có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất.

- Trong giới hạn nhiệt độ hoạt động, hoạt tính của enzim tỷ lệ thuận với nhiệt độ.

- Nhiệt độ cao: enzim bị biến tính (do prôtêin bị biến tính).

Tại sao mỗi loại enzim thường chỉ xúc tác cho một loại cơ chất nhất định

- Nhiệt độ thấp: enzim ngừng hoạt động.

- Ví dụ: đa số enzim trong cơ thể người hoạt động tối thích ở khoảng 40oC, trong khi các enzim của vi khuẩn sống ở các suối nước nóng thì có nhiệt độ hoạt động ở khoảng 70oC.

b. Độ pH:

- Mỗi enzim chỉ hoạt động trong 1 giới hạn pH xác định. Ví dụ: Enzim pepsin ở dạ dày hoạt động ở pH 2, enzim trypsin của dịch tụy hoạt động ở pH 7.

(Ảnh: Internet)

c. Nồng độ enzim và nồng độ cơ chất:

- Hoạt tính của enzim thường tỷ lệ thuận với nồng độ enzim và nồng độ cơ chất: Với một lượng enzim nhất định, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì thoạt đầu hoạt tính của enzim tăng dần, nhưng đến một lúc nòa đó, tăng nồng độ cơ chất cũng không làm tăng hoạt tính enzim vì tất cả các trung tâm hoạt động của enzim đã liên kết hết với cơ chất.

- Đồ thị trang 76.

d. Chất ức chế và chất hoạt hoá enzim:

- Một số hoá chất có thể làm tăng hoặc giảm hoạt tính của enzim.

- Ví dụ: NaCl với nồng độ phù hợp (0,9-1%) có thể làm tăng hoạt tính của enzim Amilaza nước bọt. Ngược lại CuSO4 1-5% cũng có thể làm giảm hoạt tính của Amilaza.

Mục lục

  • 1 Lịch sử
  • 2 Danh pháp
  • 3 Phân loại và thành phần cấu tạo
    • 3.1 Phân loại quốc tế
    • 3.2 Thành phần cấu tạo
  • 4 Cơ chế hoạt động
    • 4.1 Cấu trúc chung
    • 4.2 Cơ chế tiếp nhận cơ chất
      • 4.2.1 Mô hình Fischer
      • 4.2.2 Mô hình Koshland
    • 4.3 Cơ chế hoạt động của enzyme
    • 4.4 Cơ chế xúc tác tổng quát của enzyme
    • 4.5 Động học enzyme
  • 5 Chú thích

Lịch sửSửa đổi

Eduard Buchner (1860 - 1917).

Ngay từ cuối thể kỷ 17 và đầu thế kỷ 18, sự tiêu hóa thịt bằng các chất tiết ra từ dạ dày[7] và sự chuyển hóa tinh bột thành đường bởi các chất tiết ra ở thực vật và nước bọt đã được biết đến. Tuy nhiên, cơ chế của các quá trình vẫn chưa được xác định.[8]

Năm 1833, Nhà hóa học Pháp Anselme Payen đã phát hiện ra enzim đầu tiên, diastase. Một vài thập niên sau, khi việc nghiên cứu lên men đường thành rượu bằng nấm men, Louis Pasteur đã đi đến kết luận rằng quá trình lên men được xúc tác bởi một yếu tố quan trọng có trong tế bào nấm men được gọi là "ferments", nó được cho là chỉ có chức năng trong các sinh vật còn sống. Ông đã viết rằng "lên men rượu là một phản ứng có liên quan đến đời sống và tổ chức của các tế bào nấm men chứ không phải là các tế bào chết.[9]

Năm 1877, nhà vật lý học người Đức Wilhelm Kühne đã sử dụng từ enzyme, trong tiếng Hy Lạp là ενζυμον, có nghĩa là "trong men", để miêu tả quá trình này.[10]

Năm 1897, Eduard Buchner đã gửi bài báo đầu tiên về khả năng chiết xuất men từ các tế bào nấm men còn sống để lên men đường. Trong một loại các thí nghiệm tại Đại học Berlin, ông nhận thấy rằng đường được lên men thậm chí không có mặt các tế bào nấm men trong hỗn hợp.[11] Ông đặt tên enzym lên men sucrose đó là "zymase".[12] Năm 1907, ông đã nhận được giải Nobel hóa học "cho nghiên cứu sinh hóa của ông và phát hiện của ông về sự lên men không có tế bào".

Xem thêmSửa đổi

  • Bộ ba xúc tác (Catalytic triad)
  • Thử nghiệm enzym
  • Chất ức chế enzym
  • Động học enzym
  • Động học protein
  • Pseudoenzym, enzym có mặt ở khắp nơi nhưng không thực hiện hoạt động xúc tác
  • Xuyên hầm lượng tử

Tham khảoSửa đổi

  1. ^ Kamerlin, S. C.; Warshel, A (2010). “At the dawn of the 21st century: Is dynamics the missing link for understanding enzyme catalysis?”. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. 78 (6): 1339–75. doi:10.1002/prot.22654. PMC2841229. PMID20099310.
  2. ^ Srinivasan, Bharath (ngày 27 tháng 9 năm 2020). “Words of advice: teaching enzyme kinetics”. The FEBS Journal. doi:10.1111/febs.15537. ISSN1742-464X.
  3. ^ Laidler, Keith J. (1978). Physical Chemistry with Biological Applications. Benjamin/Cummings. tr.427. ISBN0-8053-5680-0.