Enzim làm giảm năng lượng hoạt hóa bằng cách nào

Bài 5 trang 146 Sách Bài Tập (SBT) Sinh học 10: Tại sao enzim xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá ?

Tại sao enzim xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá ?

Lời giải:

– Enzim làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng cách tạo nhiều phản ứng sinh hóa 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 cùng 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.

, chẳng hạn như các ion kim loại hoặc các phân tử hữu cơ chuyên biệt được gọi là cofactor (ví dụ: adenosine triphosphate). Nhiều đồng yếu tố là vitamin và vai trò của chúng như là vitamin liên quan trực tiếp đến việc sử dụng chúng trong việc xúc tác quá trình sinh học trong quá trình trao đổi chất.

VAI TRÒ CỦA ENZYME

Các enzyme giúp thực hiện các nhiệm vụ rất quan trọng. Chúng bao gồm xây dựng cơ bắp, phá hủy độc tố và phá vỡ các mảnh thức ăn trong quá trình tiêu hóa.

Enzyme được sản xuất tự nhiên trong cơ thể. Enzyme rất cần thiết cho hoạt động tiêu hóa và một cơ thể khỏe mạnh. Chúng hoạt động cùng với các hóa chất khác trong cơ thể, chẳng hạn như axit dạ dày và mật, giúp phân hủy thức ăn thành các phân tử cho một loạt các chức năng của cơ thể.

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME

Cơ chế hoạt động của enzyme bao gồm ba bước chính:

1. Cơ chất (Substrate) liên kết với enzyme (Enzyme) để hình thành phức hệ enzyme - cơ chất (E - S complex).
2. Enzyme xúc tác phản ứng biến đổi cơ chất thành sản phẩm (Product), tạo thành phức hệ E-P.
3. Sản phẩm P được giải phóng enzyme E. (1)

Cũng như các chất xúc tác khác, enzyme không bị phản ứng tiêu thụ hoặc thay đổi (như một cơ chất) mà được tái chế để như một enzyme duy nhất thực hiện nhiều vòng xúc tác.

Enzyme thường có tính đặc hiệu cao và chỉ hoạt động trên một số cơ chất (chất phản ứng) nhất định. Một số enzyme có tính đặc hiệu tuyệt đối nghĩa là chúng chỉ hoạt động trên một cơ chất. Trong khi những enzyme khác thể hiện tính đặc hiệu của nhóm và có thể hoạt động trên các nhóm hóa học tương tự không giống nhau, chẳng hạn như liên kết peptit trong các phân tử khác nhau. Nhiều enzyme có tính đặc hiệu lập thể và hoạt động trên một đồng phân lập thể này nhưng không tác động lên đồng phân lập thể khác.

CƠ CHẾ GIẢM HÀNG RÀO NĂNG LƯỢNG CỦA ENZYME

Cơ chế xúc tác của enzyme thì đa dạng, nhưng đều giống về nguyên tắc đối với các loại xúc tác hóa học, chỉ khác ở chỗ quan trọng là giảm (các) hàng rào năng lượng ngăn cách các chất phản ứng (hoặc cơ chất khỏi sản phẩm).

Sự giảm năng lượng hoạt hóa (Ea) làm tăng tỷ lệ phân tử chất phản ứng có thể vượt qua rào cản này và tạo thành sản phẩm.

Một nguyên tắc quan trọng là vì chúng chỉ làm giảm rào cản năng lượng giữa sản phẩm và chất phản ứng nên các enzyme luôn xúc tác phản ứng theo cả hai hướng (hướng thuận chiều và hướng ngược chiều) và không thể thúc đẩy phản ứng ảnh hưởng đến vị trí cân bằng.

Theo quan điểm năng lượng, lý do tại sao một enzyme có thể đẩy nhanh phản ứng là vì nó có thể hạ thấp hàng rào năng lượng (năng lượng hoạt hóa) ngăn cách cơ chất và sản phẩm phản ứng. Ví dụ, năng lượng liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử nằm trong khoảng từ 50 đến 200 kcal/ mol, lớn hơn nhiều so với năng lượng nhiệt (0,6 kcal/ mol) ở nhiệt độ phòng. Do đó, liên kết cộng hóa trị khó có thể bị phá vỡ nếu không có các tương tác bên ngoài. Enzyme có thể cung cấp một môi trường thích hợp để hạ thấp rào cản năng lượng. (2)

Các enzyme thường làm giảm năng lượng hoạt hóa bằng cách giảm năng lượng cần thiết để các chất phản ứng đến với nhau và phản ứng. Ví dụ:

• Các enzyme mang các chất phản ứng lại với nhau để chúng không phải tiêu hao năng lượng di chuyển cho đến khi chúng va chạm ngẫu nhiên. Enzyme liên kết cả hai phân tử chất phản ứng (được gọi là cơ chất), một cách chặt chẽ và đặc biệt, tại một vị trí trên phân tử enzyme được gọi là vị trí hoạt động.
• Bằng cách liên kết các chất phản ứng tại vị trí hoạt động, các enzyme cũng định vị các chất phản ứng một cách chính xác, do đó chúng không cần phải vượt qua các lực liên phân tử có thể đẩy chúng ra xa nhau. Điều này cho phép các phân tử tương tác với ít năng lượng hơn.
• Enzyme cũng có thể cho phép các phản ứng xảy ra bằng các con đường khác nhau có năng lượng hoạt hóa thấp hơn. (3)

Austrapharm VN

Nguồn tham khảo:

(1)

(2) https://www.web-books.com/MoBio/Free/Ch2E3.htm

(3) https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-biology-flexbook-2.0/section/1.18/primary/lesson/enzyme-function-bio

Tại sao enzim lại làm giảm năng lượng hoạt họa?

Enzym làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng sinh hoá bằng cách tạo nhiều phản ứng trung gian.

Enzyme hoạt động như thế nào?

Enzyme hoạt động như một cái khuôn cho sự định hướng của cơ chất. Enzyme gây tác động ứng suất lên cơ chất và làm ổn định trạng thái chuyển tiếp. Miền hoạt động của enzyme cung cấp vi môi trường phù hợp cho phản ứng diễn ra. Miền hoạt động của enzyme tham gia trực tiếp trong phản ứng xúc tác.

Sau phản ứng enzyme sẽ đi đâu?

Các phân tử được enzim tác động lên gọi là cơ chất sau đó được thúc đẩy biến đổi thành các phân tử khác được gọi là sản phẩm. Và một lưu ý rằng, enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không hề làm biến đổi bản chất của phản ứng.

Enzyme có vai trò gì?

Enzym ( hay còn gọi là men ) là những chất xúc tác sinh học cho hầu hết các phản ứng chuyển hóa xảy ra trong cơ thể con người. Vì vậy, dưới tác động của các Enzym, thức ăn được phân rã trở thành các dạng nhũ tương để cho lớp nhung mao của ruột có thể hấp thu một cách dễ dàng vào máu, nuôi dưỡng cơ thể.