VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Enzim và cơ chế tác động của enzim, nhằm giúp các em học tốt chương trình Sinh học 10.
Nội dung bài viết Enzim và cơ chế tác động của enzim:
Hiện tượng cơ thể lấy một số chất từ môi trường kiến tạo nên sinh chất của mình và thải ra ngoài những chất cặn bã, được gọi là sự trao đổi chất. Quá trình trao đổi chất bao gồm nhiều khâu chuyển hoá trung gian. Mỗi chuyển hoá trung gian là một mắt xích của một trong hai quá trình cơ bản : đồng hoá và dị hoá. 1. Cấu trúc của enzim Enzim là một chất xúc tác sinh học được tạo ra bởi cơ thể sống. Enzim có bản chất là prôtêin. Ngoài ra, một số enzim còn có thêm một phần tử hữu cơ nhỏ gọi là coenzim. Chất chịu tác dụng của enzim tương ứng gọi là cơ chất. Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất được gọi là trung tâm hoạt động. Cấu hình không gian này tương thích với cấu hình không gian của cơ chất, nhờ vậy cơ chất liên kết tạm thời với enzim và bị biến đổi tạo sản phẩm.
Các dạng tồn tại của enzim trong tế bào : Nhiều enzim hoà tan trong tế bào chất, một số enzim liên kết chặt chẽ với những bào quan xác định của tế bào. 2. Cơ chế tác động của enzim Cơ chất S1 Cơ chất S2 Cơ chất S3 E + S1 Enzim E Sản phẩm Enzim E Hình 22.1. Cơ chế tác động của enzim Enzim làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá bằng cách tạo nhiều phản ứng trung gian. Ví dụ : hệ thống A + B 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. Thoạt đầu, enzim liên kết với cơ chất để tạo hợp chất trung gian (enzim cơ chất). Cuối phản ứng, hợp chất đó sẽ phân giải để cho sản phẩm của phản ứng và giải phóng enzim nguyên vẹn. Enzim được giải phóng lại có thể xúc tác phản ứng với cơ chất mới cùng loại.
Không có xúc tác Năng lượng hoạt hoá Xúc tác Năng lượng hoạt hoá Chất phản ứng Chất phản ứng Sản phẩm Sản phẩm Hình 22.2. Đồ thị năng lượng hoạt hoá a) Không có enzim xúc tác ; b) Có enzim xúc tác 3. Đặc tính của enzim Hoạt tính mạnh : Bình thường ở nhiệt độ cơ thể, trong 1 phút 1 phân tử enzim catalaza có thể phân huỷ được 5 triệu phân tử cơ chất peroxi hiđrô (H2O). Tính chuyên hoá cao : Ureaza chỉ phân huỷ urê trong nước tiểu, mà không tác dụng lên bất cứ chất nào khác. 4. Các nhân tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim Nhiệt độ: Tốc độ của phản ứng enzim chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu (tại nhiệt độ này enzim có hoạt tính cao nhất).
Ví dụ : đa số các enzim ở tế bào của cơ thể người hoạt động tối ưu ở trong khoảng nhiệt độ 35°C 40°C, nhưng enzim của vi khuẩn suối nước nóng lại hoạt động tốt nhất ở 70°C 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 enzim thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm giảm tốc độ phản ứng và có thể enzim bị mất hoàn toàn hoạt tính. Hoạt tính của enzim Hoạt tính của enzim pH Hình 22. 3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các nhân tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim: A: Ảnh hưởng của nhiệt độ, B: Ảnh hưởng của pH Độ pH : Mỗi enzim có pH tối ưu riêng. Đa số enzim có pH tối ưu từ 6 đến 8. Có enzim hoạt động tối ưu trong môi trường axit như pepsin (enzim có trong dạ dày) hoạt động tối ưu ở pH = 2.
Nồng độ cơ chất : Với một lượng enzim xác định, nếu tăng dần lượng có chất trong dung dịch thì thoạt đầu hoạt tính của enzim tăng dần nhưng đến một lúc nào đó thì sự gia tăng về nồng độ cơ chất cũng không làm tăng hoạt tính của enzim. Đó là vì tất cả các trung tâm hoạt động của enzim đã được bão hoà bởi cơ chất. Nồng độ enzim : Với một lượng cơ chất xác định, nồng độ enzim càng cao thì tốc độ phản ứng xảy ra càng nhanh. Tế bào có thể điều hoà tốc độ chuyển hoá vật chất bằng việc tăng giảm nồng độ enzim trong tế bào. Chất ức chế 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.