Enzyme

01Enzyme là gì?

Enzyme là chất xúc tác sinh học được tạo ra trong tế bào. Enzyme làm tăng tốc độ phản ứng hoá học mà không bị biến đổi sau phản ứng, nên một phân tử enzyme có thể xúc tác cho rất nhiều lượt phản ứng.

Phần lớn enzyme có bản chất là protein. Một số ít phân tử RNA cũng có hoạt tính xúc tác (gọi là ribozyme).

02Cấu trúc của enzyme

Mỗi enzyme có một vùng đặc biệt gọi là trung tâm hoạt động – nơi cơ chất liên kết vào. Trung tâm hoạt động có cấu hình không gian tương thích với cấu hình của cơ chất, vì vậy mỗi enzyme thường chỉ xúc tác cho một hoặc một nhóm phản ứng nhất định (tính đặc hiệu).

Nhiều enzyme còn cần thêm thành phần không phải protein để hoạt động: các ion kim loại (cofactor) hoặc các phân tử hữu cơ nhỏ (coenzyme), nhiều coenzyme có nguồn gốc từ vitamin.

03Cơ chế tác động

Enzyme (E) liên kết với cơ chất (S) tại trung tâm hoạt động, tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất (ES). Khi liên kết, cấu hình của enzyme có thể thay đổi để khớp chặt hơn với cơ chất. Trong phức hợp, cơ chất được biến đổi thành sản phẩm (P), sau đó enzyme được giải phóng nguyên vẹn:

E + S → ES → E + P

Enzyme làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng.

04Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme

• Nhiệt độ: trong giới hạn nhất định, tăng nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng. Mỗi enzyme có một nhiệt độ tối ưu (enzyme của cơ thể người khoảng 35–40 °C). Vượt quá nhiệt độ tối ưu, cấu trúc protein của enzyme bị biến tính, hoạt tính giảm nhanh và có thể mất hẳn.
• Độ pH: mỗi enzyme hoạt động tốt nhất ở một khoảng pH nhất định. Ví dụ: pepsin ở dạ dày hoạt động tốt ở pH khoảng 2, trong khi amylase trong nước bọt hoạt động tốt ở pH gần trung tính.
• Nồng độ cơ chất: khi lượng enzyme không đổi, tăng nồng độ cơ chất làm tăng tốc độ phản ứng; đến khi mọi trung tâm hoạt động đều đã bận, tốc độ phản ứng không tăng thêm nữa (bão hoà).
• Nồng độ enzyme: khi cơ chất đủ dư thừa, tốc độ phản ứng tăng theo nồng độ enzyme.
• Chất ức chế và chất hoạt hoá: một số chất làm giảm hoặc làm tăng hoạt tính của enzyme.

05Vai trò của enzyme

Ở nhiệt độ cơ thể, phần lớn phản ứng hoá học diễn ra rất chậm nếu không có enzyme. Enzyme giúp các phản ứng trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng diễn ra đủ nhanh để duy trì sự sống.

Tế bào điều hoà quá trình chuyển hoá bằng cách điều chỉnh lượng và hoạt tính của enzyme. Ví dụ, trong ức chế ngược, sản phẩm cuối của một chuỗi phản ứng quay lại ức chế enzyme ở đầu chuỗi khi sản phẩm đó đã đủ nhiều.

Thực hành và luyện tập