Enzyme

Một chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ của một phản ứng hóa học nhưng không bị tiêu thụ hay biến đổi bởi phản ứng đó. Cùng một chất xúc tác có thể được sử dụng đi sử dụng lại.

Enzyme là chất xúc tác sinh học — các chất xúc tác do tế bào sống sản xuất. Chúng là protein. Enzyme tham gia vào tất cả các phản ứng của sự trao đổi chất, do đó chúng điều khiển hầu hết mọi phản ứng hóa học trong cơ thể sống.

Enzyme là vô cùng quan trọng. Không có chúng, các phản ứng duy trì sự sống của bạn sẽ diễn ra quá chậm. Enzyme nâng tốc độ phản ứng đủ cao để duy trì sự sống cho sinh vật.

Mỗi enzyme có một túi đặc biệt gọi là vị trí hoạt động. Phân tử mà nó tác động lên được gọi là cơ chất.

• Hình dạng của vị trí hoạt động bổ trợ với hình dạng của cơ chất — chúng khít vào nhau như chìa khóa và ổ khóa.
• Cơ chất chui vào vị trí hoạt động. (补充内容) Điều này tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất.
• Phản ứng diễn ra, và cơ chất bị biến đổi thành một hoặc nhiều sản phẩm.
• Các sản phẩm rời khỏi vị trí hoạt động, lúc này vị trí hoạt động lại tự do để sử dụng lần sau.

Tại sao enzyme có tính đặc hiệu (补充内容)

Mỗi enzyme đều đặc hiệu — nó chỉ tác động lên một loại cơ chất. Điều này là vì chỉ có loại cơ chất đó có hình dạng đúng để khít với vị trí hoạt động. Một cơ chất có hình dạng khác sẽ không khít, giống như chìa khóa sai sẽ không mở được ổ khóa.

Hoạt động của enzyme phụ thuộc vào nhiệt độ và pH. Bạn có thể khảo sát điều này bằng cách đo tốc độ phản ứng ở các nhiệt độ hoặc giá trị pH khác nhau.

Nhiệt độ

• Khi nhiệt độ tăng từ mức lạnh, hoạt động của enzyme tăng lên. Các phân tử enzyme và cơ chất có nhiều năng lượng động học hơn, nên chúng di chuyển nhanh hơn và gặp nhau thường xuyên hơn. (Bổ sung) Có nhiều va chạm hữu ích hơn mỗi giây.
• Hoạt động đạt mức cao nhất tại nhiệt độ tối ưu (khoảng 37 °C trong cơ thể người).
• Vượt quá nhiệt độ tối ưu, hoạt động giảm mạnh. Nhiệt làm thay đổi hình dạng của vị trí hoạt động, khiến cơ chất không còn khớp vào nữa. Enzyme bị biến tính. Sự biến tính là vĩnh viễn — enzyme không thể phục hồi.

Ví dụ minh họa. Một phản ứng hoàn thành trong 50 s ở nhiệt độ 20 °C, và trong 20 s ở nhiệt độ 37 °C. Nhiệt độ nào phản ứng nhanh hơn, và nhanh gấp bao nhiêu lần? Thời gian ngắn hơn đồng nghĩa với tốc độ nhanh hơn, vì vậy hãy tính tốc độ theo công thức: tốc độ = 1000 ÷ thời gian. Ở nhiệt độ 20 °C, tốc độ là 1000 ÷ 50 = 20 đơn vị; ở nhiệt độ 37 °C, tốc độ là 1000 ÷ 20 = 50 đơn vị. Vậy 37 °C nhanh hơn 50 ÷ 20 = 2.5 lần. Đừng nói rằng tốc độ "tăng thêm 30 s" - thời gian không phải là tốc độ. Hãy biến đổi thời gian thành tốc độ trước, và nhớ rằng tốc độ càng lớn thì thời gian càng nhỏ.

Độ pH

• Mỗi enzyme hoạt động tốt nhất ở một mức pH cụ thể.
• Nếu pH quá cao hoặc quá thấp, hình dạng của vị trí hoạt động sẽ thay đổi, cơ chất không còn khớp vào, và enzyme bị biến tính.

• Enzyme vừa là một protein vừa là xúc tác sinh học: nó làm tăng tốc độ phản ứng và không bị tiêu hao.
• Mô tả hình dạng: vị trí hoạt động bù trừ với cơ chất (ý tưởng khóa và chìa). Mỗi enzyme đặc hiệu với một loại cơ chất.
• Nhiệt độ thấp → chậm (quá ít năng lượng động học). Tối ưu → nhanh nhất. Quá nóng → biến tính (vị trí hoạt động mất hình dạng, vĩnh viễn).
• pH không đúng cũng làm biến tính enzyme bằng cách thay đổi hình dạng của vị trí hoạt động.
• "Biến tính" không có nghĩa là "chết" — enzyme không phải là sự sống. Hãy nói rằng hình dạng của vị trí hoạt động đã thay đổi khiến cơ chất không còn khớp vào.