Giải Sinh 10 - Bài 14. Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất

Bài 14.
ENZIM VÀ VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HOÁ VẬT CHAT
A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững
Cấu trúc của enzim
Enzim có tên gọi với đuôi là -aza. Enzim có thế được cấu tạo hoàn toàn từ prôtêin hoặc prôtêin kết hợp với các chất khác không phải là prôtêin. Bộ phận không phải là prôtêin của enzim gọi là côtactơ. Côíàcto' có thế là các chất vô co' như nguyên tử kẽm, sắt, đồng,... hoặc chúng có thể là các chất hữu co' như các vitamin (trong trường họ'p này chúng được gọi là coenzim).
Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với co' chất (co' chát là chất chịu sự tác động của enzim) được gọi là trung tâm hoạt động. Thực chất đây là một chỗ lõm hoặc khe nhỏ trên bề mặt enzim. cấu hình không gian này tương thích với cấu hình không gian của cơ chất. Tại đây các cơ chất sẽ được liên kết tạm thời với enzim và nhờ đó phản ứng được xúc tác.
Cơ chế tác động của enzim
Enzim thoạt đầu 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. Sau khi liên kết với cơ chất enzim tự biến đổ’i cấu hình đế’ phù hợp hơn nữa với cơ chất nhằm giảm tối đa năng lượng hoạt hoá của phản ứng. Vì thế mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho một hoặc vài phản ứng.
Enzim là một chất xúc tác sinh học như mọi chất xúc tác của nó chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng cũng như làm thay đổi chiều của phản ứng.
Enzim làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách giảm năng lượng hoạt hoá của các chất tham gia phản ứng. Năng lượng hoạt hoá là năng lượng cần thiết để khởi đầu cho một phản ứng hoá học. Nó thường được dùng để bẻ gãy các liên kết trong các chất tham gia phản ứng (cơ chất) tạo điều kiện để’ thiết lập liên kết mới. Tốc độ của một phản ứng xảy ra chậm khi các chất tham gia phản ứng cần một lượng năng lượng hoạt hoá lớn và ngược lại. Trong tự nhiên, năng lượng hoạt hoá thường là dạng nhiệt năng. Với nhiệt độ 37°c của cơ thể người nếu không có enzim thì sự chuyển hoá vật chất sẽ không thể xảy ra.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim
Nhiệt độ: mỗi enzim cần có một nhiệt độ tôi ưu, tại đó enzim hoạt tính tối đa (tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất). Khi môi trường có nhiệt độ tháp hơn nhiệt độ tôi ưu của enzim thì sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng hoạt tính của enzim. Tuy nhiên, nhiệt độ môi trường tăng quá nhiệt độ tôi ưu thì hoạt tính của enzim lại bị giảm và có thế mất hoàn toàn hoạt tính.
Độ pH của môi trường cũng ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim vì mỗi enzim cần một pH thích hợp. Ví dụ: enzim pepsin của dịch dạ dày người cần pH = 2.
Nồng độ co' chất: với một lượng enzim xác định nếu tăng dần lượng co' 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 co' chất cũng không làm tăng hoạt tính của enzim. Vì tất cả trung tâm hoạt động của enzim đã được bão hoà bởi co' chất.
Nồng độ enzim: với một lượng co' chất xác định, nồng độ enzim càng cao thì tốc độ phản ứng xảy ra càng nhanh. Tế bào có thề điều hoà tốc độ chuyển hoá vật chất bằng việc tăng giảm nồng độ enzim trong tế bào.
Chất ức chế của enzim: một số chất hoá học có thể ức chế sự hoạt động của enzim nên tế bào khi cần ức chế enzim nào đó cũng có thế tạo ra 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 các enzim quan trọng của hệ thần kinh người và động vật. Một số thuốc kháng sinh của penixilin khi gắn vào trung tâm hoạt động của enzim tham gia vào tổng hợp thành tế bào vi khuẩn (enzimtranspeptidaza) làm cho vi khuẩn không tổng hợp được thành tế bào.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI
Câu 1. Nêu câu trúc và cơ chế tác động của enzim.
- Cấu trúc của enzim: thành phần của enzim là prôtêin hoặc
prôtêin kết hợp với các chất khác không phải là prôtêin.
Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt
chuyên liên kết với cơ chất (cơ chất là chất chịu sự tác động của enzim) được gọi là trung tâm hoạt động. Thực chất đây là một chỗ lõm hoặc khe nhỏ trên bề mặt enzim. Cấu hình không gian này tương thích với cấu hình không gian của cơ chất. Tại đây các cơ chất sẽ được liên kết tạm thời với enzim và nhò' đố phản ứng được xúc tác.
Co' chế tác động của enzim: Enzim thoạt đầu 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. Việc liên kết enzim - cơ chất là khá đặc thù. Vì thế mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho một hoặc vài phản ứng.
Câu 2. Tại sao khi tăng nhiệt độ lên quá cao so V ìhiệt độ tối Ưu của một enzim thì hoạt tính của enzim đó lại bị giảm thậm chí bị mat hoàn toàn?
Khi nhiệt độ tăng lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzim thì hoạt tính của enzim đó bị giảm hoặc bị mất hoàn toàn là do: enzim có cấu tạo hoàn toàn từ prôtêin hoặc prôtêin kết hợp với các chất khác. Khi nhiệt độ tăng quá cao, prôtêin sẽ bị biến tính (nên giảm hoặc mất hoạt tính).
Câu 3. Tế bào nhân thực có các bào quan có màng bao bọc cũng như có lưới nội chát chia chất tế bào thành những xoang tương đối cách biệt có lợi gì cho sự hoạt động của các enzim? Giải thích.
Tể bào nhân thực có các bào quan có màng bao bọc cũng như có lưới nội chất chia tế bào chất thành những ngăn tương đối cách biệt. Cấu trúc như vậy có lợi cho hoạt động của enzim: tạo điều kiện cho sự phối hợp hoạt động của các enzim. Vì trong tế bào enzim hoạt động theo kiểu dây chuyền, sản phẩm của phản ứng do enzim trước xúc tác sẽ là cơ chất cho phản ứng do enzim sau tác động. Ví dụ: trong hai hạt lúa mạch đang nảy mầm amilaza phân giải tinh bột thành mantôzơ và mantaza sẽ phân giải tiếp mantôzơ thành glucôzơ.
Câu 4. Tế bào có thể tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất bằng cách nào?
Tế bào có thể tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất để thích ứng với môi trường bằng cách điều chỉnh hoạt tính của các loại enzim. Một trong các cách điều chỉnh hoạt tính của enzim khá hiệu quả và nhanh chống là sử dụng các chất ức chế hoạt hoaenzim. Các chất ức chế đặc hiệu khi liên kết với enzim sẽ làm biến đổi cấu hình của enzim làm cho enzim không thể liên kết được với cơ chất. Ngược lại, các chất hoạt hóa khi liên kết với enzim sẽ làm tăng hoạt tính của enzim.
ức chế ngược là kiểu điều hòa trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt enzim xúc tác cho phản ứng ở đầu của con đường chuyển hóa.
Câu 5. Chọn câu đúng trong các câu sau:
Khi tạo thành hay phân hủy một chất nào đó, tế bào phải tổng hợp nên các enzim thích hợp.
Sự chuyển hoá các chất trong tế bào được biểu hiện thông qua hàng loạt phản ứng của enzim.
Tế bào có thể điều hoà quá trình trao đỗi chất thông qua việc điều khiển tổng hợp enzim hoặc ức chế hoạt hoá enzim.
Tế bào có thế sử dụng nhiều loại enzim phôi hợp với nhau để tống hợp thành một chất nào đó.
Đáp án', a, b và c