Trả lời nhanh
Enzyme có 4 đặc điểm chính: (1) bản chất chủ yếu là protein, có trung tâm hoạt động; (2) là chất xúc tác sinh học, làm tăng tốc độ phản ứng và không bị biến đổi sau phản ứng; (3) có tính đặc hiệu cao với cơ chất; (4) hoạt tính chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme, cơ chất và chất ức chế. Ví dụ: amylase chỉ thuỷ phân tinh bột thành đường maltose.
Enzyme là gì?
Enzyme (en-zim) là những chất xúc tác sinh học do tế bào sống tạo ra, giúp các phản ứng hoá học trong cơ thể diễn ra nhanh và nhẹ nhàng ở điều kiện nhiệt độ, áp suất bình thường. Nhờ enzyme, tế bào có thể thực hiện hàng nghìn phản ứng chuyển hoá mỗi giây mà không cần đun nóng như trong phòng thí nghiệm.
Sơ đồ chung của một phản ứng có enzyme:
E + S ⇌ ES → E + P (E: enzyme; S: cơ chất; ES: phức hợp enzyme – cơ chất; P: sản phẩm).
Các đặc điểm của enzyme
1. Bản chất và cấu trúc
- Phần lớn enzyme có bản chất là protein; một số ít là RNA (gọi là ribozyme).
- Enzyme có trung tâm hoạt động – một vùng không gian nhỏ có hình dạng đặc biệt, là nơi cơ chất gắn vào và biến đổi.
- Một số enzyme chỉ gồm protein; số khác gồm protein kết hợp với cofactor (ion kim loại như Mg2+, Zn2+ hoặc coenzyme có nguồn gốc từ vitamin).
2. Là chất xúc tác sinh học
- Enzyme làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng nên phản ứng xảy ra nhanh hơn rất nhiều lần.
- Enzyme chỉ cần một lượng rất nhỏ, không bị biến đổi và không bị mất đi sau phản ứng nên dùng được nhiều lần.
- Enzyme không làm thay đổi chiều hướng cân bằng của phản ứng, chỉ giúp đạt cân bằng nhanh hơn.
Ví dụ: trong tế bào, catalase phân huỷ H2O2 (chất độc sinh ra khi chuyển hoá):
2H2O2 → 2H2O + O2↑ (xúc tác: catalase). Hiện tượng: nhỏ nước oxi già lên miếng khoai tây sống hoặc gan tươi thấy sủi bọt khí mạnh. Một phân tử catalase có thể phân huỷ hàng triệu phân tử H2O2 mỗi giây mà vẫn còn nguyên.
3. Tính đặc hiệu
Mỗi enzyme thường chỉ xúc tác cho một phản ứng hoặc một nhóm phản ứng nhất định. Lí do: hình dạng trung tâm hoạt động chỉ khớp với một loại cơ chất, giống như ổ khoá chỉ mở được bằng đúng chìa của nó (mô hình khớp cảm ứng còn cho thấy enzyme biến đổi nhẹ hình dạng khi gắn cơ chất).
| Enzyme | Cơ chất | Sản phẩm |
|---|---|---|
| Amylase (nước bọt) | Tinh bột | Đường maltose |
| Pepsin (dạ dày) | Protein | Các chuỗi polypeptide ngắn |
| Lipase (ruột non) | Lipid | Glycerol và acid béo |
| Urease | Urea | CO2 và NH3 |
Vì vậy nhai cơm lâu thấy ngọt (amylase tạo đường), nhưng nhai thịt thì không ngọt: amylase không phân giải được protein.
4. Hoạt tính chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố
- Nhiệt độ: mỗi enzyme có nhiệt độ tối ưu. Enzyme ở người hoạt động mạnh nhất quanh 35–40 °C. Nhiệt độ quá cao làm protein biến tính, enzyme mất hoạt tính vĩnh viễn; nhiệt độ thấp chỉ làm enzyme hoạt động chậm lại.
- pH: mỗi enzyme có pH tối ưu. Pepsin hoạt động tốt ở pH khoảng 2 (dạ dày), trypsin ở pH khoảng 8 (ruột non), amylase nước bọt ở pH gần trung tính.
- Nồng độ enzyme và cơ chất: khi cơ chất tăng, tốc độ phản ứng tăng đến khi các trung tâm hoạt động đều bị chiếm hết thì đạt mức bão hoà.
- Chất ức chế hoặc chất hoạt hoá: chất ức chế gắn vào enzyme làm giảm hoạt tính (ví dụ kháng sinh penicillin ức chế enzyme tạo thành tế bào vi khuẩn); chất hoạt hoá làm tăng hoạt tính.
Đồ thị cho thấy: tốc độ phản ứng tăng dần đến nhiệt độ tối ưu rồi giảm mạnh vì enzyme bị biến tính.
Mẹo nhớ nhanh
Nhớ cụm “B – X – Đ – Y”: Bản chất protein, Xúc tác sinh học, Đặc hiệu, Yếu tố ảnh hưởng (nhiệt độ, pH…).
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng enzyme bị “dùng hết” sau phản ứng. Sai: enzyme được tái sử dụng, chỉ cơ chất bị biến đổi.
- Nhầm “nhiệt độ thấp làm enzyme biến tính”. Sai: lạnh chỉ làm enzyme tạm ngừng hoạt động, còn nóng quá mới làm biến tính.
- Cho rằng mọi enzyme đều là protein. Thực tế vẫn có ribozyme là RNA.
- Viết enzyme làm thay đổi sản phẩm cuối cùng. Sai: enzyme chỉ thay đổi tốc độ, không thay đổi bản chất sản phẩm.
Bài luyện tập
Câu 1. Vì sao khi sốt cao trên 41 °C, cơ thể có thể bị rối loạn nghiêm trọng?
Đáp án: Nhiệt độ quá cao làm nhiều enzyme trong cơ thể biến tính, mất hoạt tính nên các phản ứng chuyển hoá bị rối loạn.
Câu 2. Vì sao pepsin không hoạt động khi xuống ruột non?
Đáp án: Pepsin có pH tối ưu khoảng 2, trong khi ruột non có môi trường kiềm nhẹ (pH khoảng 8) nên pepsin mất hoạt tính.
Câu 3. Một học sinh thêm nước bọt vào hồ tinh bột đã đun sôi rồi để nguội, thấy hồ bị phân giải. Nếu cho nước bọt đã đun sôi vào hồ tinh bột thì có phân giải không? Giải thích.
Đáp án: Không, vì amylase trong nước bọt đã bị biến tính ở nhiệt độ cao nên không còn xúc tác được.
Câu hỏi thường gặp
Enzyme có bao nhiêu đặc điểm chính?
Thường nêu 4 đặc điểm: bản chất (chủ yếu là protein, có trung tâm hoạt động), xúc tác sinh học, tính đặc hiệu và hoạt tính chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, chất ức chế.
Vì sao enzyme có tính đặc hiệu?
Vì trung tâm hoạt động của enzyme có hình dạng và cấu trúc chỉ khớp với một hoặc một nhóm cơ chất nhất định, giống ổ khoá chỉ khớp với chìa tương ứng.
Enzyme có bị mất đi sau phản ứng không?
Không. Enzyme không bị biến đổi sau phản ứng nên được tái sử dụng nhiều lần, vì thế tế bào chỉ cần một lượng enzyme nhỏ.
Nhiệt độ tối ưu của enzyme ở người là bao nhiêu?
Phần lớn enzyme ở người hoạt động mạnh nhất ở khoảng 35–40 °C. Trên mức này enzyme dễ bị biến tính và mất hoạt tính.