Cơ chế hoạt động xúc tác của enzim pps

Cơ chế hoạt động xúc tác của enzim

1. Tính xúc tác của enzym
Trong cơ thể sinh vật người ta thấy các
phản ứng hoá học xảy ra với tốc độ rất
nhanh ở những điều kiện đặc biệt về nhiệt
hoá học như:
- Nhiệt độ bình thường (thân nhiệt 37
0
c)
- Môi trường có nước, không phát nhiệt
mạnh.
- Hiệu quả phân giải và tổng hợp cao so
với trình độ xúc tác kỹ thuật.

Tính xúc tác sinh học của enzym thể hiện
chính ở chỗ enzym với nồng độ (số
lượng) rất nhỏ cũng có khả năng tăng tốc
độ phản ứng sinh hoá học lên hàng ngàn,
vạn lần so với điều kiện bình thường.
Nhưng cũng như các chất xức tác khác,
bản thân enzym không tham gia vào sản
phẩm cuối cùng của phản ứng.
2. Điều kiện để một phản ứng hoá học
xảy ra
Ta hãy lấy ví dụ: C
6
H
12
O
6

+ O
2
-> CO
2
+
H
2
O + 688Kcal
(Đây không phải là sự cháy trong điều
kiện bình thường)
Để hiểu cơ chế xúc tác của enzym, ta cần
nhớ lại một số điều kiện nhiệt động học để
phản ứng tiến hành được. Tốc độ phản
ứng hoá học của 2 chất A + B →AB phụ
thuộc vào các yếu tố sau:
- Nồng độ các chất tham gia phản ứng A
và B
- năng va chạm hữu hiệu giữa các phân
tử
Ngoài ra, để phản ứng xảy ra được những
phân tử chất tham gia phải ở trạng thái
kích động (tức là ở trạng thái hoạt hoá).
Muốn đạt được điều kiện này cần nạp cho
phân tử cơ chất một nguồn năng lượng từ
bên ngoài (dưới dạng nhiệt năng, điện
năng hoặc quang năng).
Chất xúc tác có 2 nhiệm vụ:
- Tăng nồng độ các chất tham gia phản
ứng
- Làm cho phản ứng chóng đạt tới điểm

thăng bằng động
Về cơ chế xúc tác sinh học của enzym
người ta đề ra nhiều giả thuyết để giải
thích, nhưng đều thống nhất ở chỗ quá
trình xúc tác bắt đầu bằng sự kết hợp
giữa enzym và cơ chất thành hợp chất
trung gian.
E (enzym) + S (cơ chất)→ ES hợp chất
trung gian)
Cơ chất liên kết với enzym ở các trung
tâm hoạt động. Sự liên kết này có tính
chất chọn lọc đặc biệt.
Từ đặc điểm trên người ta đề ra 2 giả
thuyết hoạt động của enzym.
3. Thuyết hoạt động của enzym
3.1. Thuyết tập hợp chất trung gian
Thuyết này do Nensky đề xướng và sau
đó được Langhenbec phát triển.
Theo thuyết này trong phản ứng enzym và
cơ chất kết hợp với nhau thành một hợp
chất quá độ không bền vững. Do đó sản
phẩm được tạo ra này đòi hỏi năng lượng
hoạt hoá thấp hơn bình thường.
Thuyết này dùng để giải thích hệ thống
enzym và cơ chất đồng pha (tức là cùng
thể chất như nhau, ví dụ cùng lỏng) có thể
biểu diễn qua sơ đồ sau:
Giả sử có phản ứng A + B -> AB
(Tiến hành chậm ở điều hẹn bình thường)
Khi thêm chất xúc tác K (hoặc có enzym)

lập tức tốc độ thuận và nghịch tăng lên
gấp bội.

Tốc độ ở đây rất cao vì nó tiến hành theo
đường vòng để tránh mức năng lượng
hoạt hoá quá cao. Lan - ghen- tec đã
dùng nhiều hình mẫu của phản ứng
đường vòng nói trên để chứng minh.
Ví dụ: Lấy hình mẫu esterase - enzym xúc
tác sự thuỷ phân (hoặc tổng hợp) các
este.

Nếu lấy benzoilcarbonyl thay enzym
(C
6
H
5
- CO - CH
2
OH) thì chất này sẽ tạo
hợp chất trung gian, giải phóng rượu:

sau đó hợp chất trung gian dễ phân tán
với sự có mặt của H2o thành acid và
benzoilcarbonyl nguyên như cũ.

Nhờ có benzoicarbonyl mà trạng thái cân
bằng động của phản ứng trên xảy ra với
tốc độ gấp nhiều lần.
Hãy nêu một số thí dụ về sự giảm năng

lượng hoạt hoá nhờ sự lập hợp chất trung
gian như:

Bằng phương pháp nghiên cứu quang
phổ hấp phụ Keilin đã chứng minh sự tồn
tại có thực của những hợp chất trung
gian.
Những nghiên cứu về trung tâm hoạt
động của enzym cũng đem lại nhiều dẫn
chứng về vấn đề lập hợp chất trung gian.

3.2. Thuyết hấp phụ
Thuyết này được Bai-li-xơ (1906) đề
xướng trước tiên, về sau được nhiều tác
giả bổ sung. Người ta dùng nó để cắt
nghĩa hiện tượng xúc tác ở hệ thống
enzym - cơ chất khác pha (không đồng
nhất như cơ chất thể lỏng, chất xúc tác
thể rắn).
Khi cho enzym vào hệ thống phản ứng,
enzym hấp phụ cơ chất lên bề mặt của nó
làm cơ chất tập trung lại. Nồng độ cơ chất
tập trung cao hơn môi trường xung
quanh, từ đó tốc độ va chạm hữu hiệu
giữa các phân tử tăng lên gấp bội và các
phản ứng tiến hành nhanh chóng.