Mở đầu
Trong các quá trình lên men và tiêu hóa, phản ứng diễn ra nhờ enzyme thích hợp. Ta học enzyme như một chất xúc tác sinh học, rồi xem vì sao điều kiện sử dụng lại quan trọng.
Vai trò và tính chọn lọc
Phần lớn enzyme là protein xúc tác cho các phản ứng hóa học và sinh hóa. Phản ứng có enzyme thường diễn ra nhanh hơn rất nhiều so với cùng quá trình không có enzyme hoặc dùng xúc tác hóa học thông thường.
Enzyme có tính chọn lọc cao: mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một hoặc một số phản ứng nhất định. Enzyme là chất xúc tác nên làm phản ứng đạt trạng thái cân bằng nhanh hơn, không làm thay đổi hằng số cân bằng.
Kiểm tra nhanh
Đặc điểm nào đúng về enzyme?
Mỗi enzyme chỉ xúc tác một hoặc một số phản ứng nhất định.
Phần lớn enzyme là protein.
Tính chọn lọc là đặc điểm quan trọng của enzyme.
Enzyme là chất xúc tác, không phải chất phản ứng theo hệ số.
Lời giải
**Cách làm**
Enzyme có tính chọn lọc cao: mỗi enzyme chỉ xúc tác một hoặc một số phản ứng nhất định.
Nhiệt độ và pH tối ưu
Tốc độ thường tăng theo nhiệt độ đến một vùng tối ưu. Cao hơn mức phù hợp, cấu trúc enzyme có thể biến tính và hoạt tính giảm mạnh. Mỗi enzyme cũng có khoảng pH tối ưu vì trạng thái proton hóa của amino acid tại trung tâm hoạt động ảnh hưởng liên kết cơ chất và xúc tác.
Không dùng quy tắc “tăng 10 °C thì tốc độ gấp đôi” vượt qua vùng biến tính; phải đọc đồ thị và điều kiện cụ thể.
Ứng dụng trong công nghệ sinh học
- Amylase thủy phân tinh bột trong thực phẩm và tiêu hóa.
- Enzyme lên men giúp chuyển glucose thành ethanol hoặc lactic acid.
- Protease và lipase được dùng trong chế biến thực phẩm và những quy trình phù hợp.
Enzyme còn được dùng trong công nghiệp dược phẩm và kĩ thuật di truyền. Tính chọn lọc giúp giảm phản ứng phụ, nhưng hoạt tính vẫn phụ thuộc nhiệt độ, pH, chất ức chế và điều kiện bảo quản.
Ví dụ mẫu
Hai mẫu cùng cơ chất được theo dõi trong cùng thời gian. Mẫu 1 có enzyme còn hoạt tính tạo nhiều sản phẩm hơn mẫu 2 có enzyme đã bị xử lí làm mất hoạt tính; các điều kiện khác được giữ như nhau. Kết quả phù hợp với vai trò xúc tác của enzyme.
> **Dễ nhầm:** Nếu đồng thời thay cả nhiệt độ và lượng cơ chất giữa hai mẫu thì không thể quy toàn bộ khác biệt cho enzyme. Khi đọc dữ liệu, ta cần xem yếu tố nào được thay và yếu tố nào được giữ giống nhau.
Luyện tập
Vì sao hoạt tính enzyme có thể giảm mạnh ở nhiệt độ quá cao?
Không phải mọi cân bằng đều chuyển trái do tăng nhiệt.
Nhiệt cao có thể phá cấu trúc không gian của enzyme.
Không có quá trình này.
Mô tả không đúng cơ chế giảm hoạt tính.
Lời giải
**Cách làm**
Nhiệt độ quá cao có thể làm enzyme biến tính và thay đổi hình dạng trung tâm hoạt động. Khi đó, cơ chất không còn gắn phù hợp nên phản ứng không được xúc tác hiệu quả.
Ghi nhớ
- Phần lớn enzyme là protein xúc tác có tính chọn lọc cao.
- Enzyme làm phản ứng diễn ra nhanh hơn và có nhiều ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm, kĩ thuật di truyền.
Đang học