chuyên đề enzim + đề thi HSG quốc gia có đáp án

CHUYÊN ĐỀ: ENZIM VÀ VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I.1. Lí do chọn đề tài
“Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ
trung tâm của giáo dục - đào tạo cũng như của toàn xã hội để mỗi quốc gia có thể
theo kịp với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ trong xu thế toàn cầu
hóa như hiện nay. Trong đó việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng
khiếu về các môn học ở bậc học phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để góp
phần đào tạo các em thành những người đi đầu trong các lĩnh vực của khoa học và
đời sống. Chính vì vậy, công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ tất yếu của
ngành giáo dục và đào tạo, của mỗi nhà trường và cũng là nhiệm vụ quan trọng của
mỗi giáo viên.
Việc đánh giá chất lượng giảng dạy trong các trường chuyên, đặc biệt là các
học sinh giỏi được thể hiện trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp. Tuy nhiên, thực tế
cho thấy nội dung giữa kiến thức sách giáo khoa chuyên với nội dung kiến thức thi
học sinh giỏi Quốc gia còn là một khoảng cách rất lớn đòi hỏi giáo viên giảng dạy
phải có một vốn kiến thức cơ bản vững chắc, không ngừng nâng cao chuyên môn, tìm
tòi các tài liệu và cập nhật các đề thi thì mới đáp ứng được yêu cầu bồi dưỡng học
sinh giỏi.
Kiến thức về enzim là một phần kiến thức nền tảng rất quan trọng để các em
hoc tốt các mảng kiến thức khác về sau như: chuyển hóa vật chất và năng lượng trong
tế bào và vi sinh vật, quang hợp, hô hấp, tiêu hóa, tương tác gen…Trong khi đó
chương trình sinh học phổ thông, nội dung về enzim được đề cập đến còn sơ sài chỉ
trong thời lượng một tiết. Các nguồn học liệu khác về enzim có nguồn thì quá sơ sài,
có nguồn lại quá chuyên sâu đối với trình độ của học sinh trung học phổ thông. Tôi
mong có tài liệu cho giáo viên tham khảo khi giảng dạy chương trình chuyên sinh và
cho học sinh khi tham gia các kì thi HSG với nội dung đầy đủ nhưng dễ hiểu và phù
hợp với học sinh trung học phổ thông. Vì những lý do trên nên tôi quyết định chọn đề
tài: “Cấu tạo và cơ chế hoạt động của enzim”
I.2 – Mục đích của chuyên đề

I.2.1. Nội dung khoa học
- Chuyên đề nhằm hệ thống hóa được các kiến thức về enzim, đặc biệt phân
tích kĩ về cấu trúc và cơ chế xúc tác của enzim một cách dễ hiểu và bám sát chương
trình sách giáo khoa chuyên. Bên cạnh đó là giới thiệu một số thí nghiệm có thể thực
hiện được trong trường phổ thông. Chuyên đề có thể dùng cho học sinh khá, giỏi ở
lớp chọn, lớp chuyên sinh học ở bậc THPT.


- Bước đầu đi xây dựng một số câu hỏi và bài tập vận dụng cho việc giảng dạy,
luyện tập học sinh trong các trường chuyên và các đội tuyển học sinh giỏi. Từ đó góp
phần hoàn thiện hệ thống các câu hỏi phục vụ cho công tác bồi dưỡng HSG .
I.2.2. Thực tiễn
Nội dung chuyên đề sẽ là tài liệu bổ ích cho chúng tôi trong quá trình giảng
dạy và bồi dưỡng học sinh khá, giỏi sinh học sau này. Đồng thời chúng tôi hy vọng
nó có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên khác trong giảng dạy ở lớp chọn,
lớp chuyên, bồi dưỡng HSG Sinh học bậc THPT và còn làm tài liệu học tập cho học
sinh.
PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I. LÝ THUYẾT VỀ ENZIM
I. SƠ LƯỢC VỀ ENZIM
Thuật ngữ enzim được nhà sinh lí học người Đức Vilgelrn Kuner đặt tên vào
năm 1878 là xuất xứ từ tiếng Hi Lạp là enzime (en – là ở trong, zime – là nấm men)
bởi vì enzim là chất xúc tác sinh học đầu tiên được nghiên cứu ở nấm men do tế bào
nấm men tiết ra có tác dụng tạo nên sự lên men (lên men rượu) và lúc đầu được gọi là
chất men (fermen – từ thuật ngữ fermentation là sự lên men).
Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. Enzim chỉ
làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
* Các dạng tồn tại của enzim trong tế bào:
- Hoà tan trong tế bào chất như enzim của quá trình đường phân.
- Liên kết chặt chẽ với những bào quan xác định như lizoxom, ti thể, lục lạp.

Mỗi loại bào quan trong tế bào đều có cấu trúc và chức năng riêng với những
hệ enzim đặc hiệu, với cấu trúc như vậy enzim được phân bố thành từng ngăn riêng
biệt. Sự khu trú và sắp đặt các enzim một cách hợp lý trong cấu trúc của tế bào, làm
cho các phản ứng enzim có tính chất định hướng, có phối hợp với nhau tạo ra những
hệ thống phản ứng dây truyền liên tục, nhịp nhàng ăn khớp với nhau.
Cần chú ý rằng, các cấu trúc màng trong tế bào có tính thấm chọn lọc. Chính
tính thấm chọn lọc này làm tăng thêm tính đặc hiệu của các ngăn trong tế bào. Một
điều đáng chú ý nữa là trong tế bào sống nguyên vẹn, enzim thường chưa hoạt động
tới mức tối đa và những điều kiện trong cơ thể cũng chưa phải là điều kiện thích hợp
nhất cho sự hoạt động của enzim. Đây chính là những điều kiện quan trọng giúp cho
cơ thể điều hòa các quá trình chuyển hóa.
Enzim được tổng hợp trong tế bào trên các riboxom và được sử dụng trong tế
bào (gọi là enzim nội bào) hoặc được tiết ra khỏi tế bào vào môi trường ngoại bào
(enzim ngoại bào). VD enzim amilaza, pepsin… động vật tiết vào ống tiêu hóa để
tiêu hóa thức ăn.


II. CẤU TRÚC CỦA ENZIM
1. Thành phần
Hầu hết các enzim có bản chất là prôtêin hoặc prôtêin kết hợp với chất khác,
trừ một nhóm nhỏ các phân tử ARN có khả năng xúc tác gọi là ribozim
- Enzim là một protein, gọi là enzim một thành phần.
- Enzim hai thành phần (holoenzim), gồm protêin (apôenzim) kết hợp với
nhóm khác không phải là protein (côfactor). Côfactor có thể gắn chặt vào phần
apoenzim, hoặc chỉ liên kết lỏng lẻo và có thể tách ra khi cho thẩm tích qua màng.
Các côfactor có thể là các chất vô cơ thường là các ion kim loại như sắt, đồng, kẽm,
niken, magiê, mangan…Côfactor có thể là chất hữu cơ, thường là các vitamin, trường
hợp này cofactor gọi là côenzim. Rất nhiều vitamin, các chất dinh dưỡng cần với một
lượng nhỏ trong bữa ăn là các tiền chất enzim.
Đa số enzim thuộc loại hai thành phần.

+ Apoenzim quyết định tính đặc hiệu cao của enzim và làm tăng hoạt tính xúc
tác của coenzim.
+ Coenzim quyết định kiểu phản ứng mà enzim xúc tác, trực tiếp tham gia
trong phản ứng và làm tăng độ bền của apoenzim đối với các yếu tố gây biến tính.
Một coenzim khi kết hợp với các apoenzim khác nhau tạo thành các holoenzim
khác nhau, xúc tác cho quá trình chuyển hoá các chất khác nhau nhưng giống nhau về
kiểu phản ứng.
- Vai trò của các kim loại trong phân tử enzim:
+ liên kết giữa enzim với cơ chất, VD: Mn trong aminopeptidaza
+ liên kết giữa apoenzim và coenzim, VD: Zn liên kết coenzim NAD + với
alcohol dehydrogenaza.
+ tham gia trực tiếp vào sự vận chuyển điệ tử. VD: Fe trong xytocrom,
peroxidaza.
+ đảm bảo cho sự ổn định của phân tử enzim, giữ vững sự kết hợp giữa các
đơn vị cấu tạo để tạo nên phân tử enzim.
2. Cấu trúc
Mỗi loại enzim có cấu trúc không gian đặc thù, đặc biệt là vùng trung tâm hoạt
động (TTHĐ). Trung tâm hoạt động được cấu tạo bởi một số axit amin đặc thù và
làm cho trung tâm có thù hình không gian đặc trưng. Mặc dù trung tâm hoạt động của
mỗi loại enzim mang tính đặc thù, nhưng một số đặc điểm chung có thể được rút ra
như sau:
+ TTHĐ chỉ chiếm 1 tỉ lệ thể tích tương đối nhỏ của phân tử enzim.
+ TTHĐ có cấu trúc ba chiều, các axit amin và cofactor trong TTHĐ được gắn
kết theo một sự sắp xếp chính xác với vị trí khác của phân tử cơ chất


+ TTHĐ là chỗ lõm xuống hay một khe nhỏ ở trên bề mặt của enzim để liên
kết với cơ chất. Cấu trúc như vậy có tác dụng đẩy phần lớn dung môi ra ngoài, nếu
không, khả năng xúc tác của enzim sẽ giảm.
+ TTHĐ gồm nhiều nhóm chức khác nhau của a.a, phân tử nước liên kết và

trong nhiều trường hợp có cả ion kim loại, các nhóm chức của coenzim.
+Trung tâm hoạt động là nơi liên kết tạm thời với cơ chất.
Theo quan điểm trước đây của Emil Fishcher, trung tâm hoạt động vốn có cấu
hình không gian tương thích với cấu hình không gian của cơ chất, cũng như sự tương
ứng giữa ổ khóa với chìa khóa. Theo quan điểm hiện nay, khi enzim tương tác với cơ
chất, các nhóm chức ở TTHĐ có thể thay đổi vị trí trong không gian, tạo thành hình
thể khớp với hình thể cơ chất, vì vậy gọi là “khớp cảm ứng”.
Một số enzim còn có trung tâm phụ được gọi là trung tâm điều chỉnh → có tác
dụng điều chỉnh hình thù của trung tâm hoạt động.
3. Cấu trúc nhiều chuỗi và cấu trúc dị lập thể của enzim
- Cấu trúc nhiều chuối: Có loại enzim chỉ có một chuỗi polypeptit, cũng có
loại do nhiều chuối polipeptit tạo nên, nghĩa là enzim có các bậc cấu trúc của protein
(bậc 1, 2, 3, 4). Mỗi chuỗi polipeptit được gọi là một tiểu đơn vị, các tiểu đơn vị trong
một phân tử enzim có thể giống, có thể khác nhau. Thông thường cá enzim có từ 2-4
tiểu đơn vị, có trường hợp enzim có tới 12 -20 chuỗi polipeptit.
Hoạt tính xúc tác của enzim phụ thuộc vào sự nguyên vẹn cấu hình riêng của
protein. Nếu enzim bị mất cấu trúc thì hoạt tính xúc tác của nó bị mất hoàn toàn. Do
đó cấu trúc bậc 1,2,3 và 4 của các protein enzim rất cần thiết cho hoạt động xúc tác
của chúng.
- Enzim dị lập thể: còn gọi là enzim điều hòa hay enzim allosteric, là những
enzim điều hòa đặc hiệu trên những vị trí đặc biệt của mạng lưới chuyển hóa, đặc biệt
là những quá trình sinh tổng hợp. Ở enzim điều hòa, ngoài trung tâm hoạt động còn
có 1 vị trí khác có thể tương tác với các chất khác gọi là trung tâm dị lập thể hay
trung tâm điều hòa (trung tâm allosteric). Các chất kết hợp vào trung tâm này được
gọi là các chất điều hòa dị lập thể.
Khi các chất này kết hợp với enzim làm thay đổi cấu trúc không gian của phân
tử enzim, của trung tâm hoạt động, do đó làm thay đổi hoạt động xúc tác của enzim.
Chất làm tăng hoạt động của enzim được gọi là chất điều hòa dương. Chất làm giảm
hoạt độ của enzim gọi là chất điều hòa âm. Điều đáng lưu ý là các chất điều hòa
không làm thay đổi tác dụng của enzim, trong nhiều trường hợp, có thể “khóa” trung

tâm điều hòa nhưng trung tâm hoạt tính vẫn hoạt động.
Enzim lập thể là những enzim có cấu trúc bậc 4, do nhiều tiểu đơn vi cấu tạo
nên. Các tiểu đơn vị liên kết với nhau bằng các liên kết yếu, do đó chúng có thể tách
rời ra và kết hợp lại một cách thuận nghịch. Do đặc điểm cấu tạo này, enzim dị lập


thể có thể tồn tại ở nhiều trạng thái không gian khác biệt nhau (ít nhất là 2 trạng thái)
và có thể biến đổi thuận nghịch từ trạng thái này sang trạng thái khác một cách dễ
dạng.
Vì có cấu trúc bậc 4 nên trong phân tử enzim dị lập thể thường có 2 hay một số
trung tâm hoạt động, có thể kết hợp với 2 hay một số phân tử cơ chất. Nếu cơ chất
thực hiện chức năng điều hòa gọi là điều hòa đồng thể. Nếu chất điều hòa có cấu trúc
khác cơ chất gọi là điều hòa dị thể. Thông thường các enzim lập thể được điều hòa
theo kiểu hỗn hợp vừa là đồng thể, vừa dị thể.
VD một số enzim dị lập thể:
+ Aspartat transcacbamoylaza (ATCaza): xúc tác phản ứng ngưng tụ
cacbamoyl photphat với aspartate thành cacbamoyl aspartate, là sản phẩm đầu tiên
trên con đường sinh tổng hợp pyrimidin và nucleotit của nó (CTP)
Enzim này có cấu trúc bậc 4 gồm 12 tiểu đơn vị, KH C 6H6 nghĩa là có 6 tiểu
đơn vị C có chức năn xúc tác và 6 tiểu đơn vị R có chức năng điều hòa, một đơn vị
xúc tác có 3 trung tâm hoạt động và toàn phân tử enzim sẽ có 6 trung tâm hoạt động.
Người ta có thể dùng thủy ngân để “khóa” trung tâm điều khiển của ATCaza,
làm cho enzim mất tính điều hòa dị lập thể, nhưng vẫn giữ được hoạt tính xúc tác
bình thường theo phương trình Michaelis
+ Axetyl – CoA cacboxylaza: làm nhiệm vụ điều hòa phản ứng đầu tiên trong
quá trình tổng hợp mới axit béo. Tồn tại ở dạng đơn thể (không hoạt tính) và đa thể
(có hoạt tính). Enzim đòi hỏi phải có xitrat hoặc isoxitrat làm chất điều hòa dương:
+ xitrat

Nhiều monome polymer

4. Vai trò của các nhóm chức năng trong phân tử enzim
Bản chất của enzim là protein, phân tử của chúng gồm hàng tram hoặc hàng
ngàn gốc axit amin. Hầu hết các axit amin đều có mạch nhánh. Các mạch nhánh này
thường ở trang thái tự do, có thể tham gia vào những phản ứng hóa học nhất định.
Các nhóm này tạo nên các nhóm chức năng của TTHĐ; có những nhóm trực tiếp
tham gia vào hoạt độn xúc tác; có những nhóm khác làm nhiệm vụ kết hợp và định
hướng cho cơ chất và coezim tạo nên bộ phận tiếp xúc của enzim. Tuy nhiên, ta
không thể xác định được một ranh giới rõ rệt giữa các nhóm “xúc tác” và các nhóm
“tiếp xúc” vì những nhóm tiếp xúc cũng thường tham gia vào sự xúc tác.
Các nhóm chức năng thường nằm ở những bộ phân khác nhau trong các chuỗi
polypeptit của phân tử enzim, nhưng do sự cuộn khúc của các mạch peptit làm cho
các nhóm đó kề lại gần nhau về không gian và đinh hướng theo một cách nhất định.
Sự phá hủy hoặc khóa một nhóm chức nào đó thường gây ra sự kìm hãm, hoặc làm
chậm phản ứng xúc tác. Khi cấu trúc bậc ba hay bậc bốn của phân tử enzim bị thay


đổi vì lý do vật lý hay hóa học nào đó, cũng thường gây tổn hại đến cấu trúc đặc biệt
của TTHĐ, làm rối loạn sự định hướng tương hỗ của các nhóm chức năng.
Các nhóm chức thường có trong phân tử enzim bao gồm:
(1) Các nhóm cacboxyl của axit aspartic và axit glutamic
(2) Nhóm α- amin của lysine
(3) Nhóm guanidine của arginine
(4) Nhóm indol của tryptophan
(5) Nhóm imidazole của histidin
(6) Nhóm hydroxyl của serin và treonin
(7) Nhóm phenol của tyosin
(8) Nhóm sulfuhydyl của xystein
(9) Nhóm thioete của metionin
(10) Những mạch béo của những axit amin khác và vòng thơm của
phenyalanin

Các nhóm chức tham gia vào hoạt động xúc tác của enzim bằng nhiều cơ chế.
Nhờ khả năng nhường hoặc nhận proton, chúng có thể hoạt động như những chất xúc
tác. Chúng cũng có thể liên kết bằng liên kết cộng hóa trị vơi cơ chất tạo thành phức
hợp enzim - cơ chất có hoạt tính cao, để thực hiện cơ chế xúc tác cộng hóa trị.
Trong các enzim có chứa kim loại, nhiều trường hơp chính ion kim loại đóng
vai trò trung gian giữa nhóm chức năng của enzim và cơ chất. Ion kim loại là những
chất mang điện tích dương, có thể đóng vai trò chất hút điện tử rất mạnh và do đó
tham gia vào cơ chế phản ứng rất có hiệu lực. Trong một số enzim loại thủy phân,
nhất là loại thủy phân liên kết peptit, thường có chứa những ion kim loại như Mg 2+,
Mn2+, Zn2+… Những ion này có thể đóng vai trò chất hút điện tử trong cơ chế phản
ứng enzim và có thể gây tác dụng phân cực.
Những enzim cần coenzim thì chính nhóm chức năng của coenzim được coi
như nhóm hoạt động của enzim.
5. Các tiền chất enzim
Phần lớn các enzim được tổng hợp trong cơ thể thành từng phân tử enzim có
hoạt tính, nhưng có một số enzim khi mới tổng hợp không có hoạt tính xúc tác gọi là
tiền chất enzim (proenzim hoặc zymogen). Quá trình chuyển hóa zymogen thành
enzim gọi là quá trình hoạt hóa enzim. Quá trình này có thể là tự xúc tác hoặc do các
protein enzim tương ứng xúc tác (VD: propepsinogen > pepsin).
Hiện tượng tổng hợp ra các zymogen có ý nghĩa sinh học quan trọng, VD các
enzim trong ống tiêu hóa được tổng hợp qua giai đoạn trung gian như vậy chính là
một cơ chế tự bảo vệ của cơ thể, vi nếu không thì chính các tuyến đã tổng hợp nên
các loại enzim này sẽ bị tiêu hủy bởi chính những enzim do chúng tổng hợp nên (VD
các enzim của tuyến tụy hay tuyến dạ dày)


III. ĐẶC TÍNH CỦA ENZIM
- Hoạt tính mạnh: Được biểu hiện bằng số vòng quay, tức là số phân tử cơ chất
được chuyển hóa trong thời gian một giây bởi 1 phân tử enzim (đa số enzim có số
vòng quay từ 1000 - 10 000).

Hoạt tính của enzim rất mạnh, với một lượng enzim nhỏ xúc tác cho một lượng
cơ chất lớn, làm phản ứng xảy ra rất nhanh (gấp 10 8 – 1011 lần so với phản ứng không
có xúc tác của enzim)
VD: H2O2 → H2O + O2
H2O2 → H2O + O2
1 (g) pepsin phân giải → 50 kg lòng trắng trứng.
- Tính chuyên hoá cao: nghĩa là đặc thù với cơ chất mà chúng tác động (tính
đặc hiệu).
+ Đặc hiệu kiểu phản ứng: mỗi enzim chỉ xúc tác cho một trong các kiểu phản
ứng chuyển hoá của một chất nhất định. VD: phản ứng OXH – K, chuyển vị, thuỷ
phân…
+ Đặc hiệu cơ chất:
Đặc hiệu tuyệt đối: đa số enzim chỉ có tác dụng trên một cơ chất nhất định:
ureaz, acginaz, glucozooxiđaz.
Đặc hiệu tương đối: Một số enzim có tính chuyên hoá tương đối, có khả năng
hoạt động trên một số cơ chất khác nhau gần giống nhau về cấu trúc nhưng với tốc độ
phản ứng sẽ khác nhau.
+ Đặc hiệu lập thể: Phần lớn enzim đều có tính đặc hiệu lập thể nghĩa là enzim
chỉ tác dụng với một trong 2 dạng đồng phân không gian của các chất.
+ Đặc hiệu nhóm:
Đặc hiệu nhóm tuyệt đối: Enzim chỉ tác dụng lên những chất có cùng một kiểu
cấu trúc phân tử, một kiểu liên kết và có những yêu cầu xác định đối với nhóm
nguyên tử ở gần liên kết chịu tác động. Vd mantaz.
Đặc hiệu nhóm tương đối: mức độ đặc hiệu kém hơn nhóm trên ở chỗ
enzim không có những đòi hỏi gì nghiêm ngặt đối với nhóm ở gần liên kết bị phân
giải. VD lipaz xúc tác cho phản ứng thuỷ phân lipit.
- Sự phối hợp hoạt động giữa các enzim: Trong tế bào các enzim hoạt động
theo kiểu dây chuyền, nghĩa là sản phẩm của phản ứng trước sẽ là cơ chất cho enzim
sau tác động.
Các enzim trong hệ thống có thể tồn tại riêng ở dạng hòa tan, hoặc liên kết với

màng, bào quan của tế bào (màng ti thể, riboxom…) hoặc kết tụ với nhau tạo phực hệ
khá bền, khi tách riêng khỏi phức hệ enzim sẽ mất hoạt tính xúc tác.
VI. CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZIM


1. Cơ chế tác động của enzim
Vai trò thiết yếu của một enzim trong hầu hết các quá trình sinh lý xuất phát từ
2 đặc tính cơ bản của nó: (1) các enzym làm tăng tốc độ các phản ứng hóa học; (2)
các enzim hoạt động trên những trên những cơ chất đặc hiệu để tạo ra các sản phẩm
phản ứng đặc hiệu. Hai tính chất này tạo cho enzim có khả năng tiến hành các biến
đổi hóa học trong quá trình trao đổi chất với hiệu suất và độ chính xác cần thiết.
Lúc đầu enzim liên kết với cơ chất tại trung tâm hoạt động mang tính đặc thù
(enzim nào cơ chất ấy – phù hợp thù hình như chìa khóa và ổ khóa) → tạo hợp chất
trung gian (enzim - cơ chất) → enzim tương tác với cơ chất → cuối phản ứng hợp
chất sẽ phân giải cho sản phẩm và giải phóng enzim nguyên vẹn có thể xúc tác phản
ứng với cơ chất mới cùng loại
E + S → ES → E + S1 + S2
Sản phẩm của phản ứng này trở thành cơ chất cho phản ứng tiếp theo và sản
phẩm cuối cùng khi được tạo ra nhiều thì lại trở thành chất ức chế enzim xúc tác cho
phản ứng đầu tiên.
Đối với các enzim có coenzim thì chỉ khi coenzim liên kết với enzim thì cấu
hình của enzim mới phù hợp với cơ chất. Bằng cách sử dụng coenzim và trung tâm
điều chỉnh, sự hoạt động của enzim được điều hòa linh hoạt đáp ứng mọi tình huống
của tế bào.
Mỗi enzim thường xúc tác cho một loại phản ứng. Enzim xúc tác cả hai chiều
của phản ứng theo tỉ lệ tương đối của các chất tham gia phản ứng với sản phẩm được
tạo thành.
VD: A + B→ C. Nếu trong dung dịch có nhiều A, B thì phản ứng theo chiều
tạo sản phẩm C. Nếu nhiều C hơn A, B thì phản ứng tạo thành A+B.
Vậy tại sao enzim có thể xúc tác cho cả hai chiều của phản ứng nhưng các

phản ứng sinh hóa trong tế bào lại xảy ra theo một chiều xác định? Đó là vì sản phẩm
của phản ứng này là cơ chất của phản ứng tiếp theo.
2. Các liên kết giữa enzim và cơ chất
Sự kết hợp của cơ chất (S) vào trung tâm hoạt động của enzim (E) tạo thành
phức chất enzim – cơ chất (ES) là giai đoạn đầu tiên của phản ứng do enzim xúc tác.
Giữa cơ chất và TTHĐ tạo thành nhiều tương tác yếu → dễ dàng bị cắt đứt
trong quá trình phản ứng. Các liên kết chủ yếu được tạo thành trong phưc chất ES là
tương tác tĩnh điện, liên kết hydro, tương tác Van der Waals. Mỗi loại liên kết đòi hỏi
những điều kiện khác nhau và chịu ảnh hưởng khác nhau khi có nước.
(1) Tương tác tĩnh điện (còn được gọi là liên kết ion, liên kết muối hoặc cặp
ion): liên kết này được tạo thành giữa nhóm tích điện của cơ chất với nhóm tích điện
trái dấu trong phân tử enzim.


(2) Liên kết hydro được tạo thành theo kiểu A – H….B, trong đó H kết hợp với
A bằng liên kết cộng hóa trị, đồng thời tạo thành liên kết yếu với B. Liên kết hydro
được tạo thành khi khoảng cách giữa A và B vào khoảng 3.
(3) Tương tác Van der Waals yếu hoặc ít đặc hiệu hơn 2 liên kết kia. Vai trò của
tương tác này thể hiện rõ khi nhiều nguyên tử của cơ chất có thể đồng thời tiếp cận
với nhiều nguyên tử của enzim. Điều này chỉ có thể xảy ra khi có sự ăn khớp về hình
dạng giữa cơ chất và enzim. Vì vậy, một tương tác Van der Waals không có tính đặc
hiệu, nhưng tính đặc hiệu tăng lên khi có điều kiện để đồng thời tạo thành lượng lớn
tương tác Van der Waals.
Ngoài 3 loại tương tác kể trên còn có tương tác kị nước giữa các nhóm không
phân cực cũng có vai trò quan trọng. Phản ứng enzim thường xảy ra trong môi trường
nước có tính chất phân cực, do đó làm yếu tương tác tĩnh điện, liên kết hydro, nhưng
lại làm tăng cường tương tác kị nước. Khi cơ chất kết hợp vào trung tâm hoạt động
của enzim, nước bị đẩy ra khỏi vùng này, kết quả là hồi phục lại độ bền của tương tác
tĩnh điện và liên kết hydro.
3. Sự tương đồng của trung tâm hoạt động với cơ chất

Sự chọn lọc của các cơ chất đặc hiệu phản ánh sự tương đồng giữa cơ chất và
trung tâm hoạt động của enzim. Cuối thế kỉ XIX, Emil Fisher đã tổng kết tất cả các
kết quả này trong mô hình ổ khóa và chìa khóa. Trong mô hình này, trung tâm hoạt
động của enzim và phân tử cơ chất được thể hiện dưới dạng cấu trúc tĩnh và bổ sung
với nhau về mặt hóa lập thể. Sự gắn cơ chất vào trung tâm hoạt động tĩnh của enzim
tương tự như một chiếc chìa khóa khớp với ổ khóa, hoặc là một miếng ghép hình
khớp với phần còn lại.
Sự tương đồng giữa trung tâm hoạt động và cơ chất không chỉ tạo ra sự vừa
khớp về mặt hóa lập thể mà cả hai cấu trúc đều phải tương đồng về mặt tĩnh điện để
đảm bảo các điện tích trung hòa, tránh hiệu ứng loại bỏ. Cũng tương tự như vậy, hai
cấu trúc cũng phải bổ sung cho nhau trong việc sắp xếp các tương tác kị nước và các
tương tác liên kết hydro để có thể đạt được tương tác gắn cao nhất.
Quá trình xúc tác của enzim thường chọn lọc về hình dạng lập thể theo vòng
hoặc đối xứng lẫn nhau. Do sự nhận biết cơ chất phải có ít nhất ba điểm nối kết giữa
enzim và phân tử cơ chất. Các quan điểm về mô hình ổ khóa – chìa khóa và sự kết
nối 3 điểm giúp chúng ta giải thích sự chọn lọc cơ chất quá trình xúc tác của enzim.
Tuy nhiên ngày nay đã có bằng chứng rõ ràng rằng, trung tâm hoạt động của enzim
đã tiến hóa để khớp với cấu trúc của cơ chất ở trạng thái chuyển tiếp hơn là trạng thái
ban đầu.
Một VD điển hình là các phân tử ức chế có cấu trúc được thiết kế bắt chước
với trạng thái chuyển tiếp của phản ứng thì bám chặt với enzim hơn là cơ chất hay
sản phẩm.


Một giả thuyết nảy sinh là những điều chỉnh về mặt hình thể được sử dụng để
xoắn vặn cơ chất, enzim hay cả cơ chất và enzim để đưa hệ thống về trạng thái
chuyển tiếp, bằng cách đó tạo thuận lợi cho việc cắt đứt liên kết gây ra xúc tác. Đối
với các phản ứng thuận nghịch sự vặn xoắn của phức hợp ES là một thành tố quan
trọng trong xúc tác. Chúng ta tưởng tượng rằng, trung tâm hoạt động của enzim và
trạng thái nền của cơ chất đều cứng nhắc về mặt hình thể. Cơ chất gắn với trung tâm

hoạt động do trạng thái ban đầu của nó khớp hoàn chỉnh với khe này. Nếu như thế thì
phân tử sản phẩm cứng nhắc sẽ không thể khớp với cùng cấu trúc trung tâm hoạt
động cứng nhắc được. Enzim có thể vượt qua chướng ngại này bằng cách vặn xoắn
sản phẩm liên kết theo một cách khá giống nếu trung tâm hoạt động là cứng nhắc và
hoàn toàn khớp với sản phẩm thì sự khớp không hoàn toàn của phân tử cơ chất bây
giờ ngăn cản phản ứng theo chiều xuôi. Nhu cầu đẩy nhanh tốc độ phản ứng enzim
theo cả chiều thuận và chiều nghịch đạt được một cách hiệu quả nhất nhờ cấu trúc
trung tâm hoạt động khớp hợp nhất với cấu trung gian giữa trạng thái cơ chất và sản
phẩm. Ba mô hình chính được đưa ra để thỏa mãn nhu cầu này:
(1) Mô hình khớp cảm ứng: do Koshland (1968) đưa ra, cho rằng trung tâm
hoạt động của enzim là dễ thay đổi về mặt hình thể. Khi vắng mặt cơ chất, TTHĐ ở
dạng không hỗ trợ cho xúc tác. Khi có một cơ chất tốt gắn vào TTHĐ, các lực liên
kết giữa enzim và cơ chất được dùng để chuyển enzim về dạng cấu trúc phù hợp với
năng lượng ít hơn nhưng lại có hoạt tính enzim cao hơn (mô hình giá đỡ dưới đây
giải thích mô hình khớp cảm ứng). Trong mô hình này, một cơ chất “tồi” thiếu các
đặc điểm cấu trúc cần thiết để gây ra sự thay đổi hình thái cần thiết cho hoạt tính xúc
tác thì sẽ không thể xảy ra phản ứng.

Hình 1: Mô hình giá đỡ của tương tác enzim – cơ chất và quá trình xúc tác
1. Enzim tự do và cơ chất tự do trong dung dịch; 2. Liên kết mở đầu cho sự hình thành phức hệ
enzim cơ chất mà chưa gây ra sự xoắn vặn cấu trúc cơ chất; 3. Enzim trải qua sự thay đổi về mặt
hình thể để tạo ra mối liên kết tốt hơn với cơ chất (khớp cảm ứng); 4. Enzim trải qua những điều
chỉnh về mặt hình thể lớn hơn mà làm căng phân tử cơ chất bằng cách đó bẻ cong cơ chất từ dạng
cấu trúc nền về cấu trúc ở dạng chuyển tiếp; 5. Sức căng cảm ứng trong 4 dẫn tới sự bẻ gãy liên kết
và giải phóng 2 sản phẩn A và B.


(2) Mô hình gắn không tạo sản phẩm: TTHĐ của enzim được cho là cứng
nhắc, và một cơ chất tốt sẽ là cơ chất có một vài đặc điểm cấu trúc mà mỗi đặc điểm
lại bổ sung với một tiểu trung tâm đặc trưng trong cấu trúc TTHĐ. Do sự có mặt của

rất nhiều tương tác giữa các tiểu trung tâm bổ sung nên chỉ có một hình thái và một
định hướng cơ chất trong trung tâm hoạt động của enzim. Một cơ chất “tồi” trong mô
hình này sẽ có thể thiếu một hay nhiều nhóm chức năng chủ chốt cho việc liên kết
chính xác. Hay nói cách khác, nhóm chức năng chủ chốt có thể có mặt trong một cơ
chất tồi nhưng được sắp xếp theo một kiểu không phù hợp cho liên kết chính xác với
TTHĐ của enzim; những quan điểm này được minh họa ở hình 2 dưới đây. Mô hình
liên kết không tạo sản phẩm này thường được dùng làm dẫn chứng để giải thích hiện
tượng ức chế cơ chất ở nồng độ cơ chất cao.

Hình 2: Sơ đồ minh họa cho mô hình gắn không tạo sản phẩm
Trong mô hình này, một cơ chất “tốt” có những nhóm đặc hiệu mà ăn khớp với các tiểu trung tâm
của TTHĐ của enzim, qua đó thu được duy nhất một chiều liên kết tạo sản phẩm thuận lợi cho xúc
tác. Một cơ chất “tồi” là cơ chất thiếu một chức năng giữ giúp định hướng cơ chất đúng vào vị trí
TTHĐ. Khi đó cơ chất tồi có thể gắn theo rất nhiều hướng khác nhau mà chỉ có một chiều tạo ra
xúc tác có hiệu quả. Các hướng khác, không tạo ra sản phẩm, làm ngăn cản xúc tác.

(3). Mô hình căng cảm ứng: Trong mô hình này, các lực liên kết giữa enzim và
cơ chất được dùng trực tiếp gây ra sức căng trên phân tử cơ chất, qua đó xoắn cơ chất
về trạng thái chuyển tiếp tạo thuận lợi cho phản ứng xảy ra. Trong mô hình này, trung
tâm hoạt động của enzim được coi là linh động. Hình thái bền nhất (VD: năng lượng
thấp nhất) của TTHĐ của enzim là cấu trúc không phù hợp một cách tối ưu với cấu
trúc cơ chất ở trạng thái nền, nhưng thay vào đó lại bổ sung với trạng thái chuyển tiếp
của phản ứng.
Đối với cơ chất ở trạng thái nền, để liên kết, enzim phải trải qua một loạt biến
đổi về hình thái mà không có lợi về mặt năng lượng. Do đó trong phức hợp ES sẽ có
một lực đẩy phân tử enzim quay trở lại trạng thái năng lượng thấp hơn ban đầu và
điều này đạt được kèm theo sự xoắn vặn phân tử cơ chất để đưa nó về cấu trúc ở
trạng thái chuyển tiếp mà bổ sung đối với hình thể năng lượng thấp nhất (hình 3
dưới). Mới nhìn, mô hình này dường như giống mô hình khớp cảm ứng, trong đó,

năng lượng gắn được sử dụng để đưa các nhóm phản ứng trong TTHĐ về đúng dạng
sắp xếp như cơ chất tốt nhằm tạo ra tính đặc trưng cơ chất. Ngược lại, mô hình căng
cảm ứng sử dụng năng lượng liên kết để trực tiếp làm giảm năng lượng tự do hoạt
hóa cho phản ứng bằng cách cặp đôi xoắn vặn cơ chất và giãn hình thái có triển vọng
về mặt năng lượng của phân tử enzim.

Hình 3: Sơ đồ minh họa mô hình căng cảm ứng
Enzim tự do 1 đang ở trạng thái năng lượng thấp nhất bổ sung tốt nhất với cấu trúc ở trạng thái
chuyển tiếp của cơ chất. Dựa trên liên kết cơ chất này 2, enzim trải qua quá trình chuyển tiếp về
hình thể để ăn khớp với cơ chất. Sức căng hình thể cảm ứng trong 2 là nhờ sự tạo thành trạng thái
chuyển tiếp gắn trong 3. Khi đó, quá trình xúc tác dẫn tới sự tạo thành một phức hệ enzim – sản
phẩm 4 trước khi sản phẩm giải phóng để tái tạo enzim tự do ban đầu.

Các hiệu quả không gian không chỉ là cơ chế gây ra sức căng trong phân tử cơ
chất liên kết. Các liên kết hidro, tương tác kị nước và các lực không cộng hóa trị khác
có thể gây ra các tương tác không thích hợp choc ơ chất ở trạng thái nền mà thúc đẩy
sự xoắn tới cấu trúc trạng thái chuyển tiếp, nơi mà những tương tác này là thuận lợi
về mặt năng lượng.
4. Một vài nguyên lý giải thích khả năng xúc tác và tính đặc hiệu của
enzim
Có 2 nguyên lý cơ bản và liên hệ với nhau giải thích phương thức hoạt động
của enzim
Thứ nhất, khả năng xúc tác của enzim là do năng lượng tự do giải phóng khi
hình thành các liên kết yếu và sự tương tác xảy ra giữa enzim và cơ chất của nó.
Năng lượng liên kết này tạo ra tính đặc hiệu cũng như tính xúc tác của enzim
Thứ hai, các tương tác yếu được tối ưu hóa trong trạng thái chuyển tiếp của
phản ứng. Các trung tâm hoạt động của enzim không chỉ khớp với cơ chất mà còn
khớp với trạng thái chuyển tiếp của phản ứng nó xúc tác.
* Enzim dùng năng lượng liên kết để xúc tác phản ứng tạo ra tính đặc hiệu

phản ứng
Năng lượng liên kết làm cho enzim có tính đặc hiệu. Tính đặc hiệu chính là khả
năng một enzim phân biệt được hai cơ chất cạnh tranh nhau. Về thuật ngữ, tính đặc


hiệu khác xa với tính xúc tác, nhưng trên các thí nghiệm thì không đơn giản như vậy,
bởi vì chúng cùng có các hiện tượng như nhau. Nếu trung tâm hoạt động của enzim
có những nhóm chức được sắp xếp tối ưu để tạo ra hàng loạt các tương tác yếu với
một cơ chất nào đó ở trạng thái chuyển tiếp thì nó không thể tương tác tốt với bất kì
cơ chất nào khác.
Ví dụ: nếu cơ chất bình thường có nhóm hydroxyl tạo thành liên kết hydro đặc
hiệu với gốc Gl của enzim thì bất kì phân tử nào thiếu nhóm hydroxyl đặc hiệu đó sẽ
là cơ chất tồi đối với enzim. Hơn nữa, nếu phân tử nào có thêm nhóm chức mà enzim
lại không có vị trí liên kết với nhóm chức này thì phân tử này có thể bị loại bỏ khỏi
enzim. Nhìn chung tính đặc hiệu khởi nguồn từ sự hình thành các tương tác yếu giữa
enzim và một phần hoặc toàn bộ phân tử cơ chất đặc hiệu của nó.
Enzim có thể tự thay đổi cấu hình khi cơ chất liên kết với nó, tạo ra nhiều
tương tác yếu với cơ chất. Hiện tượng này gọi là khớp hợp cảm ứng, một cơ chế được
Daniel Koshand đưa ra năm 1958. Khớp hợp cảm ứng sắp xếp các nhóm chức đặc
hiệu của enzim vào vị trí đúng để xúc tác phản ứng. Sự thay đổi cấu hình cũng cho
phép hình thành thêm các tương tác yếu ở trạng thái chuyển tiếp
* Tương tác yếu giữa enzim và cơ chất được tối ưu hóa ở trạng thái chuyển
tiếp
Chúng ta xem xét một phản ứng tưởng tượng: phản ứng bẻ gẫy 1 thanh kim
loại. Chúng ta xem xét 2 enzim tưởng tượng xúc tác cho phản ứng này, cả 2 đều có
lực từ (thay cho năng lượng liên kết sử dụng bởi enzim thật). Đầu tiên chúng ta thiết
kế một enzim khớp thật hoàn hảo với cơ chất (hình dưới). Để bẻ gãy thanh kim loại,
phải đưa được thanh kim loại đến trạng thái chuyển tiếp của phản ứng. Thanh kim
loại khớp chặt vào TTHĐ nên nó không thể cong, bởi vì khi nó cong, nó sẽ làm giảm
tương tác từ giữa kim loại và enzim. Enzim như vậy ngăn cản phản ứng xảy ra và làm

ổn định cơ chất. Khi biểu diễn trên sơ đồ phản ứng, phức hợp ES này tương đương
với 1 giếng năng lượng mà rất khó để cơ chất có thể thoát ra được. Enzim này là vô
ích.
Mô hình hoạt động xúc tác của enzim được Haldane đưa ra lần đầu năm 1930,
sau đó được phát triển bới Linus Pauling năm 1946. Để xúc tác phản ứng enzim phải
bổ sung với trạng thái chuyển tiếp của phản ứng, có nghĩa là sự tương tác tối ưu (dù
chỉ là tương tác yếu) giữa cơ chất và enzim có thể chỉ xảy ra ở trạng thái chuyển tiếp.
Trên hình dưới thanh kim loại ban đầu liên kết nhưng chỉ có một vài tương tác từ
được dùng để tạo phức hợp ES. Cơ chất liên kết vẫn phải tăng năng lượng tự do cần
thiết để đạt tới trạng thái chuyển tiếp. Tuy nhiên, sự tăng năng lượng để làm cong
thanh kim loại và một phần bẻ cấu hình được bù đắp bằng tương tác giữa enzim và cơ
chất ở trạng thái chuyển tiếp. Chính tương tác giữa enzim và các phần không phản


ứng của thanh kim loại đã cung cấp năng lượng cần thiết để xúc tác bẻ gãy thanh kim
loại.

Hình 4: Enzim tưởng tượng (strickaza) được phác họa sự xúc tác bẻ gãy thanh kim
loại
(a) Sự bẻ gãy thanh kim loại trước hết phải uốn cong (Trạng thái chuyển tiếp); (b) Enzim
với túi liên kết từ sự bổ sung trong cấu trúc với thanh kim loại (cơ chất) sẽ làm bền cơ chất này. Sự
uốn cong bị cản trở bời sức hút giữa thanh kim loại và stickaza. (c) Sự bổ sung enzim vào trạng
thái chuyển tiếp sẽ giúp cho sự loại độ bền của thanh kim loại, kết quả là xúc tác phản ứng. Sự
tương tác này sẽ cung cấp năng lượng bù cho sự tăng năng lượng tự do đòi hỏi đối với sự uốn cong
thanh kim loại. Kết quả là năng lượng hoạt hóa giảm đi rất nhiều (đồ thị bên cạnh)

Enzim thực sự cũng hoạt động theo nguyên lý tương tự như vậy. Một số tương
tác yếu được hình thành trong phức hợp ES nhưng phần lớn tương tác yếu được thiết
lập giữa enzim với cơ chất khi ở trạng thái chuyển tiếp. Năng lượng tự do (năng
lượng liên kết) giải phóng từ những tương tác này đã một phần bù lại năng lượng cần

thiết để đạt tới đỉnh năng lượng.
So với phản ứng không xúc tác, độ dốc có enzim xúc tác nhỏ hơn rất nhiều.
Nguyên lý quan trọng ở đây là tương tác yếu giữa enzim và cơ chất tạo ra lực đẩy
chính để xúc tác phản ứng. Các nhóm trên cơ chất tham gia vào tương tác yếu này
thường nằm trên vị trí cách xa liên kết bị phá vỡ hoặc thay đổi. Những tương tác yếu
hình thành ở trạng thái chuyển tiếp đóng vai trò chính vào hoạt động xúc tác.
5. Giảm năng lượng hoạt hoá
Năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết để khởi đầu cho 1 phản ứng hoá
học (thường là nhiệt) → enzim làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng hoá học
bằng cách tạo nhiều phản ứng trung gian.
Tốc độ của 1 phản ứng xảy ra chậm khi các chất tham gia phản ứng cần 1
lượng năng lượng hoạt hoá lớn và ngược lại → muốn tăng tốc độ phản ứng cần giảm
năng lượng hoạt hoá. Trong tự nhiên năng lượng hoạt hoá thường là dạng nhiệt năng.


Với thân nhiệt của người là 37 0C nếu không có enzim thì sự chuyển hoá vật chất
không xảy ra được.
Nếu theo nguyên lí vật lí và hóa học để có năng lượng hoạt hóa cho phản ứng
hóa học phải tăng nhiệt độ và áp suất để làm tăng tốc sự vận động của chúng, và như
thế làm tăng năng lượng động học và làm chúng dễ va chạm vào nhau. Còn enzim lại
làm giảm năng lượng hoạt hóa bằng cách liên kết với cơ chất thay đổi hình thù để dễ
tạo liên kết tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra trong điều kiện và áp suất bình thường
của cơ thể sống.
Thông thường sự giảm năng lượng hoạt hóa dẫn tới sự tăng theo cấp số mũ tốc
độ phản ứng. Enzim làm tăng tốc độ phản ứng hóa học bằng cách làm bền hóa trạng
thái chuyển tiếp của phản ứng, từ đó làm giảm rào cản năng lượng hoạt hóa cho quá
trình hình thành sản phẩm.
* Các cơ chế để enzim làm giảm năng lượng hoạt hóa và tăng tốc phản ứng:
- Khi chất tham gia phản ứng liên kết trong vùng trung tâm hoạt động của
enzyme thì các chất được đưa vào gần nhau và định hướng sao cho chúng dễ dàng

phản ứng với nhau.
- Chất tham gia phản ứng khi liên kết với enzyme tại trung tâm hoạt tính có thể
bị kéo căng hoặc vặn xoắn làm cho các liên kết trong phân tử dễ bị đứt gãy ở ngay
nhiệt độ hoặc áp suất bình thường, tạo điều kiện hình thành liên kết mới.
- Enzyme khi liên kết với cơ chất có thể chuyển một số nhóm chức sang cơ
chất làm cho cơ chất chuyển sang trạng thái trung gian không ổn định.
- Cấu trúc vùng trung tâm hoạt động có thể tạo ra vi môi trường có độ pH thấp
hơn so với trong tế bào chất nên enzyme dễ dàng truyền H + cho cơ chất, một bước
cần thiết trong quá trình xúc tác.
6. Sự điều hòa hoạt động của enzim
Bằng nhiều cơ chế:
- Sự định khu và phân bố hoạt động của enzim: Mỗi enzim được định khu và
phân bố hoạt động đúng vị trí cần thiết.
+ Các enzim hoạt động ngoại bào, ví dụ enzim pepsin trong dạ dày. Đây là
enzim ngoại bào, nhưng tế bào chỉ sản sinh enzim này ở dạng tiền enzim là
pepsinogen không có hoạt tính và chỉ khi được tiết vào dạ dày nơi có pH = 2 thì mới
chuyển thành dạng hoạt tính.
+ Trong tế bào nhiều enzim được phân vùng hoạt động bằng cách định khu bao
gói lại. VD các enzim thủy phân trong lizoxom. Nếu màng lizoxom bị hỏng, các
enzim được giải phóng ra tế bào chất, chúng sẽ phân hủy toàn bộ tế bào (trường hợp
tự tiêu hoặc bệnh lí)
+ Nhiều enzim hoạt động theo dây chuyền được sắp xếp trật tự trên các màng
nội bào. VD enzim trong màng của ti thể và lục lạp.


- Điều hòa hoạt động theo mối liên hệ ngược: Nhiều enzim hoạt động phối hợp
theo kiểu dây chuyền nối tiếp nhau. Các sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm cuối
cùng của dây chuyền sẽ là nhân tố hoạt hóa hoặc kìm hãm các enzim của phản ứng
trước đó hoặc sau đó của dây chuyền.
- Điều hòa dị hình không gian: Là điều chỉnh cấu hình không gian của trung

tâm hoạt động thông qua trung tâm điều chỉnh bằng cách liên kết với các nhân tố điều
chỉnh.
V. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HOẠT TÍNH CỦA ENZIM
Hoạt tính của enzim: được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo thành từ
một lượng cơ chất / một đơn vị thời gian.
1. Nhiệt độ
Nhiệt độ cung cấp năng lượng cho phản ứng xảy ra. Ta đã biết rằng tốc độ của
một phản ứng hóa học thông thường gấp đôi khi ta tăng nhiệt độ lên khoảng 10 0C.
Hầu hết các chất xúc tác hóa học đều thể hiện sự tăng hoạt tính như vậy khi tăng
nhiệt độ và các enzim cũng không phải ngoại lệ.
Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu, tại đó enzim có hoạt tính tối đa làm cho tốc
độ phản ứng xảy ra nhanh nhất. Đa số enzim hoạt động ở nhiệt độ tối ưu từ 40 –
450C, đối với động vật nhiệt độ tối ưu là nhiệt độ cơ thể; đối với một số thực vật và vi
khuẩn enzim có nhiệt độ tối ưu cao, ví dụ ở cây đu đủ enzim papaya có nhiệt độ tối
ưu đạt tới 650C, ở vi khuẩn cổ ưa nhiệt là 90 – 1000C.
Khi nhiệt độ tăng quá cao so với nhiệt độ tối ưu thì sự tăng nhiệt độ làm tốc độ
phản ứng giảm dần cho tới khi mất hoàn toàn hoạt tính (điểm D). Đa số enzim nhiệt
độ điểm D là 600C. Do ở nhiệt độ cao protein bị biến tính nên trung tâm hoạt động
của enzim bị biến đổi không khớp được với cơ chất nên không xúc tác được nữa.
Enzim bị làm lạnh không mất hẳn hoạt tính mà chỉ giảm hay ngừng tác động.
Khi nhiệt độ ấm lên enzim lại hoạt động bình thường. Đặc biệt ở vùng băng giá Nam
cực và Bắc cực enzim của một số loài cá hoạt động ở - 20C.
Ở giới hạn nhiệt độ của cơ thể sống tác động của enzim tuân theo định luật
Vanhôp: Trong giới hạn nhiệt độ thích hợp, nếu nhiệt độ tăng lên 10 0C thì tốc độ phản
ứng tăng gấp đôi cho đến khi đạt nhiệt độ tối ưu (điểm K).
2. Độ pH
Quan trọng đối với hoạt tính của các amino acid tại vị trí hoạt động của enzym,
góp phần thay đổi tốc độ phản ứng.
Giống như tất cả các protein, các enzim có cấu trúc bậc 3 nguyên thể tương đối
nhạy cảm với pH, sự biến tính xảy ra tại các giá trị pH cực cao hay cực thấp. Mỗi

enzim hoạt động tối ưu trong pH thích hợp (đa số từ 6 – 8), một số enzim hoạt động
ở pH = 2 (VD: pepsin,renin), hoặc pH kiềm mạnh (VD: enzim trong ruột non)


Ta thấy cấu hình enzim có thể được duy trì qua một dải pH tương đối rộng, có
thể lên tới 4- 5 đơn vị. Tuy nhiên trong dải pH này vận tốc enzim sẽ thay đổi theo pH.
Hoạt tính enzim cao nhất ở độ pH tối ưu, khi độ pH tối ưu thay đổi sẽ dẫn đến kìm
hãm hoặc phá hủy enzim.
Các enzim hoạt động trong môi trường axit thường phải có các chuỗi axit amin
để duy trì được các liên kết ion và liên kết Hydro. Liên kết tĩnh điện có trong prôtêin
enzim thường do các gốc axit amin tích điện ngược dấu như axit glutamic (-) và lizin
(+) tạo thành. Liên kết này rất nhạy cảm với nồng độ ion H+. Trong dung dịch càng có
nhiều ion H+ thì phân tử enzim tích điện âm càng ít và tích điện dương càng nhiều.
3. Nồng độ cơ chất
Tăng xác suất va chạm hiệu quả giữa cơ chất và enzym. Yếu tố này bị chi phối
bởi cơ chế chuyển dịch cân bằng Le Chaterier.
Với một lượng enzim xác định, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì
lúc đầu hoạt tính enzim tăng dần lên nhưng đến một lúc nào đó sự gia tăng nồng độ
cơ chất không làm tăng hoạt tính của enzim vì các trung tâm hoạt động của enzim đã
bão hòa cơ chất.
4. Nồng độ enzim: Với một lượng cơ chất xác định, khi nồng độ enzim càng
cao thì hoạt tính của enzim càng tăng.
5. Chất ức chế hoặc hoạt hoá enzim: có thể làm tăng hay ức chế hoạt tính của
enzim.
a) Các chất ức chế:
Có các chất ức chế cạnh tranh và các chất ức chế không cạnh tranh.
Các chất ức chế cạnh tranh: là những chất có cấu trúc và hình dạng tương tự
cấu trúc cơ chất, do đó có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của E chiếm chỗ
kết hợp của cơ chất → làm giảm số lượng phân tử enzim kết hợp với cơ chất. VD:
xucxinat đehiđrogennaz là enzim chuyển hoá axit xucxinic, chất kìm hãm cạnh tranh

với nó là axit malonic.
Vì chất ức chế cạnh tranh có thể gắn vào cùng một ví trí trên enzym với cơ
chất và đó là phản ứng thuận nghịch, do vậy nó có thể bị chiếm chỗ khi tăng nồng độ
cơ chất.
Chất ức chế cạnh tranh làm tăng Km nhưng không thay đổi Vmax.
Các chất ức chế không cạnh tranh: Chất này kết hợp với enzim ở chỗ khác với
trung tâm hoạt động làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzim theo hướng
không có lợi cho hoạt tính xúc tác làm giảm tốc độ phản ứng. Sau khi kết hợp với
chất kìm hãm không cạnh tranh, E vẫn có thể kết hợp với cơ chất tạo thành phức EIS.
Các chất ức chế không cạnh tranh thường là các ion kim loại nặng như Hg 2+,
Ag2+. Chất ức chế không cạnh tranh không thể bị thay thế và không liên quan tới sự


thay đổi nồng độ cơ chất.Chất ức chế không cạnh tranh, do vậy làm giảm V max nhưng
không ảnh hưởng đến Km.
Nhiều chất độc như các muối arsen hoặc xianit có tác động như thế.
b) Ảnh hưởng của các chất hoạt hoá: Các chất này có bản chất hoá học khác
nhau, có thể là các anion, các ion kim loại hoặc các chất hữu cơ có cấu tạo phức tạp.
VD tác dụng của anion clo, brom, iot đến hoạt tính của α – amilaza động vật; tác
dụng của một số ion kim loại như Mn2+, Zn2+… đối với hoạt tính của các proteaza.
Hiện tượng kháng thuốc trừ sâu ở nhiều loài côn trùng: có khả năng tiết enzim
phân giải thuốc trừ sâu → tăng cường sử dụng thuốc trừ sâu vi sinh.
V. VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VẬT
CHẤT
- Enzim xúc tác các phản ứng sinh hoá trong tế bào.
- Kiểm soát các phản ứng hóa học đặc biệt: Nhờ có tính đặc thù cao nên enzim
kiểm soát được các phản ứng hóa học đặc biệt và điều chỉnh tốc độ phản ứng tương
ứng với điều kiện trao đổi chất của cơ thể.
- Tế bào tự điều hoà quá trình chuyển hoá vật chất thông qua điều khiển hoạt
tính của enzim bằng các chất hoạt hoá hay ức chế.

Tế bào là hệ thống mở tự điều chỉnh nên tế bào và cơ thể chỉ tổng hợp và phân
giải chất cần thiết.
-Ức chế ngược là kiểu điều hòa trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa
quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt enzim xúc tác cho phản ứng ở đầu
con đường chuyển hóa.
Vai trò xúc tác của enzim là rất quan trọng. Khi enzim nào đó trong tế bào
không được tổng hợp hoặc bị bất hoạt thì sản phẩm không tạo thành và cơ chất của
enzim đó cũng sẽ tích luỹ gây độc cho tế bào hay gây các triệu chứng bệnh lí.
CHƯƠNG II. MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH VỀ ENZIM
I. Tính đặc hiệu của enzim
1. Thí nghiệm: Tính đặc hiệu của enzim Ureaza
a) Chuẩn bị
- Ureaza (bột đậu tương), dung dịch urê 5%, dung dịch acetamit 5%
- Ống nghiệm, pipet, giấy quỳ, nút bấc ống nghiệm, tủ ấm 370C
b) Cách tiến hành
- Lấy 2 ống nghiệm sạch, cho vào ống A: 4ml urê 5%m ống B: 4ml acetamit
5%
- Thêm vào mỗi ống 1g bột đậu tương, lắc đều.
- Đặt trên miệng mỗi ống một mẩu giấy quỳ, đậy miệng 2 ống bằng nút bấc
- Có thể đặt cả 2 ống vào 370C trong 5 – 10 phút,


- Quan sát sự đổi màu của giấy quỳ và giải thích?
c) Kết quả và giải thích
Ureaza được xem là có tính đặc hiệu tuyệt đối: chỉ tác dụng lên ure, ngoài ra
hầu như không tác dụng lên các hợp chất khác.
Do tính đặc hiệu của Ureaza nên ở ống A có xảy ra phản ứng tạo NH 3, làm giấy
quỳ chuyển sang xanh, còn ống B không xảy ra phản ứng.
2. TN về tính đặc hiệu của enzim α –amilaza nước bọt và saccarozơ nấm
men

a) Chuẩn bị
- Nguyên liệu, hoá chất: dung dịch iôt 0,3%, HCl 5%, nước bọt, dung dịch
saccarozơ nấm men, dung dịch tinh bột 1%, saccarozơ 4%, thuốc thử Lugol, thuốc
thử Phêlinh.
- Dụng cụ: ống nghiệm, đèn cồn và diêm, máy li tâm, tủ ấm, lọc đựng hoá chất,
giấy lọc.
b) Cách tiến hành:
- Lấy 4 ống nghiệm:
+ Cho vào ống 1 & 2 mỗi ống 1ml tinh bột 1%, ống 3 & 4 mỗi ống 1 ml
saccarôzơ 4%.
+ Thêm vào ống 1 & 3 mỗi ống 1 ml nước bọt pha loãng 2 - 3 lần, thêm vào
ống 2 & 4 1 ml dung dịch saccaraza nấm men.
+ Đặt 4 ống nghiệm vào tủ ấm ở 400C trong 15 phút.
+ Sau đó, lấy ra cho thêm ống 1 & 2 mỗi ống 3 giọt thuốc thử Lugol, cho thêm
vào ống 3 & 4 mỗi ống 1 ml thuốc thử Phêlinh, đun trên ngọn lửa đèn cồn cho đến
sôi.
- Quan sát màu sắc các ống nghiệm và giải thích.
c) Thu hoạch: Làm bảng tường trình về KQ TN theo các yêu cầu trong bảng
Bảng 2: Thí nghiệm về tính đặc hiệu của enzim
Ống 1

Ống 2

Ống 3

Ống 4

Cơ chất
Enzim
Thuốc thử

Kết quả
Kết quả thí nghiệm
Bảng 2: Thí nghiệm về tính đặc hiệu của enzim
Cơ chất
Enzim

Ống 1
Tinh bột
Amilaza

Ống 2
Tinh bột
Saccaraza

Ống 3
Saccarôzơ
Amilaza

Ống 4
Saccarôzơ
Saccaraza


Thuốc thử
Kết quả

Lugol
Lugol
Phêlinh
Phêlinh

Màu của thuốc Màu xanh tím Màu của thuốc Kết tủa đỏ
thử Lugol
thử Phelinh
gạch
Giải thích: Enzim đã phân hủy cơ chất nên cho thuốc thử vào thì không màu.
Enzim và cơ chất không phù hợp nên cho thuốc thử vào đã xuất hiện màu=> Enzim
có tính đăc hiệu.
- α –amilaza chỉ thủy phân liên kết α –1,4-glycozit, trong khi Saccaraza chỉ
thủy phân liên kết α –1,2-glycozit của đường saccarôzơ
- Ống 1 và 2: α –amilaza nước bọt thủy phân liên kết α –1,4-glycozit ở amilozơ
của tinh bột (thành phần tạo phản ứng màu với I2 trong thuốc thử Lugol) thành
glucozơ, trong khi Saccaraza không thủy phân được tinh bột. Do đó ống cho màu của
thuốc thử Lugol (âm tính), trong khi ống 2 cho màu xanh tím (dương tính).
- Ống 3 và 4: amilaza không thủy phân được saccarôzơ, còn Saccaraza thủy
phân liên kết α –1,2-glycozit của đường saccarôzơ tạo thành glucozơ có tính khử. Do
đó ống C âm tính với thuốc thử phêlinh, còn ống D xuất hiện kết tủa Cu 2O đỏ gạch
(dương tính)
II. Tính chất của enzim
1. TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của enzim amilaza
a) Chuẩn bị
Dung dịch saccaraza nấm men: cân 1g men bia nghiền với 10 ml nước cất, để
30’ rồi li tâm hoặc lọc bằng giấy lọc.
b) Cách tiến hành:
- Lấy 4 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 2 ml dd hồ tinh bột 1%:
+ Ống 1: Đun cách thủy.
+ Ống 2: Cho vào tủ ấm 400C.
+ Ống 3: Đặt trong nước đá.
+ Ống 4: Nhỏ vào 1ml dd HCl 5%.
- Sau 5 phút, cho vào mỗi ống nghiệm 1ml amilaza (nước bọt pha loãng). Sau
đó, để nhiệt độ phòng 15phút.

- Dùng dd Iốt 0,3 % (hoặc thuốc thử Lugol) để xác định mức độ thủy phân tinh
bột ở 4 ống.
Quan sát màu sắc của các ống nghiệm và giải thích.
c) Thu hoạch: Theo mẫu bảng
ống 1
Điều kiện thí
nghiệm
Kết quả (màu)
Giải thích

Ống 2

Ống 3

Ống 4


Kết quả thí nghiệm
Bảng 1 : TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, độ pH đối với hoạt tính của enzim
amilaza.
ĐK thí
nghiệm

Ống 1
- 2 ml dd hồ
tinh bột 1%.
- Đun cách thủy.
- Sau 5 phút cho
thêm 1ml
amilaza.

Kết quả Màu xanh
Giải
Enzim bị biến
tính bởi nhiệt
Thích
độ nên không
có khả năng xúc
tác phân giải
tinh bột, tác
dụng với iôt tạo
màu xanh.

Ống 2
- 2 ml dd hồ
tinh bột 1%.
- Cho vào tủ ấm
400C.
- Sau 5 phút cho
thêm 1 ml
amilaza.
Không màu
Tinh bột đã bị
enzim amilaza
phân giải hết
nên khi cho
thuốc thử iôt
vào không thấy
có màu xanh.

Ống 3
- 2 ml dd hồ tinh
bột 1%.
- Đặt trong nước
đá.
- Sau 5 phút cho
thêm 1 ml
amilaza.
Màu xanh
Enzim bị biến
tính bởi nhiệt độ
nên tinh bột
không bị phân
giải nên tinh bột
tác dụng với dd
iôt tạo màu
xanh.

Ống 4
- 2 ml dd hồ tinh
bột 1%.
- Nhỏ vào 1ml
dd HCl 5%.
- Sau 5phút cho
thêm 1ml
amilaza.
Màu xanh
Enzim bị biến
tính bởi pH thấp
(dd HCl) nên

tinh bột không
bị phân giải &
nên tinh bột tác
dụng với dd iôt
tạo màu xanh.

2.Thí nghiệm: Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính của enzim catalaza
Catalaza là enzim xúc tác cho phản ứng phân hủy H 2O2 thành nước và oxi.
Catalaza được tìm thấy trong hầu hết các tế bào sống. H 2O2 là chất độc được hình
thành trong quá trình oxi hóa hiếu khí, H 2O2 cần được phân giải để tránh gây ngộ độc
cho tế bào: H2O2  H2O + O2
Cách đo tốc độ của phản ứng: thấm catalaza vào một miếng giấy lọc hình
vuông nhỏ và thả vào cốc chứa dung dịch H2O2. Miếng giấy sẽ chìm xuống nước,
nhưng khi phản ứng xảy ra, các bọt khí oxi tạo ra sẽ tập trung bám trên bề mặt mẩu
giấy và nó nổi lên bề mặt của dung dịch được tính cho tốc độ phản ứng.
a) Cách tiến hành:
1. Ghi nhãn 5 cốc có dung tích 50cm3 các giá trị pH 5,6; 6,2;, 6,8; 7,4; 8,0
2. Đo 5cm3 dung dịch H2O2 3% vào mỗi cốc.
3. Thêm 10cm3 dung dịch đệm chính xác vào mỗi cốc (mỗi dung dịch đệm
giúp giữ độ pH duy trì ở một giá trị nhất định)


4. Cắt 20 mẩu giấy lọc có kích thước 5mm x 5 mm. Có thể sử dụng dụng cụ
đục lỗ để cắt chính xác các mẩu giấy lọc có kích thước như nhau. Tránh chạm tay lên
các mẩu giấy lọc vì bạn có thể làm cho nó bị dính dầu, hãy sử dụng kẹp.
5. Chuẩn bị dịch chiết lá bằng cách nghiền lá trong cối bằng chày. Thêm 25cm 3
nước và khuấy đều.
6. Để phần còn lại của lá lắng xuống và chắt phần dịch ra cốc. Phần dịch này
chứa catalaza.
7. Dùng kẹp lấy mẩu giấy lọc và nhúng vào dịch chiết lá.

8. Chuẩn bị các điều kiện để đo. Sau đó đưa mẩu giấy lọc xuống đáy của cốc
chứa dung dịch H2O2 và dung dịch đệm pH 5,6 (không để nó chạm vào cạnh cốc) và
bắt đầu bấm giờ. Dừng bấm giờ khi mẩu giấy nổi lên trên mặt dụng dịch trong cốc.
9. Ghi lại thời gian vào bảng và lặp lại các bước 8, 9 lần.
10. Làm theo các bước 7 – 9 cho mỗi giá trị pH khác.
11. Đổ phần còn lại của dịch chiết lá vào 1 ống nghiệm và đun sôi trong vòng 2
phút. Làm nguội dưới vòi nước.
12. Lặp lại các bước từ 7 –9, sử dụng dịch chiết đã được đun sôi.
13. Vẽ biểu đồ thể hiện thời gian để mẩu giấy nổi lên với mỗi pH
Lưu ý:
- Cần chuẩn bị trước 1 lượng dịch chiết catalaza lớn để dùng trong buổi thực
hành. Tuy nhiên cần chắc chắn rằng HS biết cách tạo dịch chiết như thế nào. Việc làm
này tạo nhiều cơ hội cho HS đưa ra những sai sót thí nghiệm và cách giải quyết.
- An toàn thí nghiệm: Cần đeo kính bảo vệ. H 2O2 không được dính lên da. Nếu
bị dính lên da cần được rửa ngay với nước lạnh. Thu tất cả các mẩu giấy được sử
dụng trong buổi thực hành và xử lý chúng an toàn.
b) Thu hoạch:
Chuẩn bị bảng ghi kết quả như sau
Thời gian để mẩu giấy lọc nổi lên trên
5,6
6,2
6,8

pH
7,4
8,0
Lần 1
Lần 2
Lần 3
….

Giá trị trung bình
Dịch chiết đun
sôi
Các câu hỏi thảo luận:
1. Enzim có giá trị pH tối ưu không? Nếu có giá trị kết quả nào cho bạn thấy
điều đó?


2. Kết quả thí ngiệm có chứng minh cho giả thuyết đặt ra, hoặc nó bác bỏ giả
thuyết?
3. Tác động của việc đun sôi dịch chiết là gì?
4. Tại sao các mẩu giấy lọc cần có kích thước giống nhau?
5. Những nguyên nhân nào có thể dẫn đến những sai sót trong kết quả thí
nghiệm
3. Ảnh hưởng của pH môi trường tới hoạt tính của enzim amilaza
a) Chuẩn bị
- Dung dịch nước bọt pha loãng 20 lần, Na2HPO4 1/15M, KH2PO4 1/15M, dung
dịch tinh bột 0,5% trong NaCl 0,1% thuốc thử Lugol.
- Ống nghiệm, pipet, bản sứ 6 miếng.
b) Tiến hành
- Lấy 7 ống nghiệm sạch (ký hiệu từ A đến G), cho vào các ống thể tích
Na2HPO4 1/15M và KH2PO4 1/15M như ghi trong bảng, lắc đều
Ống nghiệm

Thể tích Na2HPO4
Thể tích Na2HPO4
pH
(ml)
(ml)
A

0,1
4,9
5,3
B
0,3
4,7
5,6
C
1,0
4,0
6,2
D
2,5
2,5
6,8
E
3,5
1,5
7,2
F
4,5
0,5
7,7
G
4,9
0,1
8,4
- Cho thêm vào mỗi ống nghiệm 1ml dung dịch tinh bột 0,5% NaCl 0,1% lắc

đều.

- Cho thêm vào mỗi ống 1ml dung dịch nước bọt pha loãng 20 lần, lắc đều.
- Sau 3 phút lấy 0,2ml dung dich mỗi ống cho lên bản sứ để thử phản ứng màu
với Lugol, cứ mỗi 5 phút thử 1 lần cho tới khi có 1 ống cho phản ứng âm tính với
Lugol thì cho vào mỗi ống 3 giọt thuốc thử Lugol, lắc đều.
- Kết quả sau 15 phút
c) Kết quả và giải thích
- Mỗi enzim hoạt động mạnh nhất ở một pH nhất định, ở các pH khác hoạt độ
enzim giảm.
- pH thích hợp cho hoạt độ của enzim amilaza nước bọt ở vùng trung tính (gần
7) do đó trong khoảng này (6,8 – 7,2), tinh bột bị thủy phân sẽ cho phản ứng âm tính
với thuốc thử Lugol
III. Ảnh hưởng của các chất kích thích và kìm hãm


1. Ảnh hưởng của các ion kim loại đến hoạt động của enzim amilaza
a) chuẩn bị
- Dung dịch nước bọt pha loãng 20 lần, dunh dịch tinh bột 5%, NaCl 1%,
CuSO4 1%, thuốc thử Lugol
- Ống nghiệm, pipet.
b) Tiến hành
- Chuẩn bị 3 ống nghiệm, cho vào ống A: 1ml nước cất, ống B: 0,8ml nước cất
và 0,2ml NaCl 1%, ống C: 0,8ml nước cất và 0,2ml CuSO4 1%.
- Thêm vào mỗi ống 1ml dung dịch nước bọt pha loãng 20 lần, 1ml dung dịch
tinh bột 5% lắc đều.
- Sau 10ph, thêm vào mỗi ống vài giọt thuốc thử Lugol quan sát.
c) Kết quả và giải thích
- Các ion kim loại năng, kim loại trung bình (như Cu 2+) có tác dụng kĩm hãm
hoạt độ của amilaza nước bọt, trong khi các ion kim loại kiềm (như Na +) có tác dụng
kích thích hoạt độ amilaza nước bọt.
IV. Xác định hoạt độ của một số enzim

1. Xác đinh hoạt độ của enzim catalaza
a) Nguyên tắc
- Catalaza là enzim xúc tác cho phản ứng:
2H2O2  O2 + H2O (1)
- Ta định lượng catalaza bằng KMnO4 để xác định lượng H2O2 trước và sau khi
enzim tác dụng theo PTPƯ:
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4  2MnO4 + K2SO4 + O2 + 8H2O (2)
- Số mg H2O2 bị phân giải bởi enzim trong 1g khoai tây (X):
X=
Trong đó
A, B – Thể tích KMnO4 0,1N dùng để chuẩn độ H2O2 trong bình A, B.
V1, V2 – thể tích enzim ban đầu và lấy để xác định.
a- Số gam nguyên liệu lấy nghiên cứu
1,7 – hệ số phản ứng tính theo H2O2 tính theo phản ứng (2)
- Số đơn vị catalaza trong 1g khoai tây trên 1 micromol H 2O2 bi phân giải sau 1
phút:
Y (đơn vị) =
Trong đó:
30 – thời gian enzim tác dụng
0,034 – Khối lượng 1 micromol H2O2


- Thí nghiệm này sử dụng phương pháp chuẩn độ ngược, dùng dung dịch
KMnO4 0,1N để xác định lượng H2O2 trước và sau khi enzim tác dụng, từ đó tính
được lượng H2O2 đã bị phân giải
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4  2MnO4 + K2SO4 + O2 + 8H2O
b) Chuẩn bị
- Khoai tây, cát, bột CaCO3, KMnO4 0,1N, H2SO4 10%, H2O2 0,1% trong đệm
phosphate pH = 7,0
- Ống nghiệm, pipet, cối, chày sứ, buret 50ml, bình định mức 100ml, bình nón

250ml, nồi cách thủy 1000C, buret 20ml.
- Chuẩn bị dung dịch catalaza: cân 2g khoai tây cho vào cối, nghiền cùng cát,
thêm từ từ 2-3ml nước và một ít CaCO 3 để trung hòa dung dịch chiết (đến khi ngừng
tạo bọt CO2), chuyển toàn bộ mẫu đã nghiền vào bình định mức, thêm nước cất đến
100ml, lắc đều, để lắng khoảng 30 phút, lọc thu dung dịch trong.
c) Tiến hành
- Cho vào 1 bình nón (bình A) 20ml dung dịch enzim, thêm tiếp 25ml H 2O2
0,1%, giữ ở 300C trong 30 phút, thêm 5ml H 2SO4 10% và chuẩn độ bằng KMnO 4
0,1N đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 1 phút.
- Cho vào bình nón thứ 2 (bình B) 20ml dung dịch enzim, đặt vào nồi cách
thủy đang sôi trong 5 phút để bất hoạt enzim, lấy ra để nguội, thêm tiếp 25ml H 2O2
0,1%, và tiếp túc làm như bình A.
d) Kết quả và giải thích
Bình thí nghiệm cho enzim tác dụng, còn bình đối chứng enzim bị bất hoạt,
không xảy ra phản ứng phân giải H2O2
2. Xác định hoạt độ của ureaza
a) Nguyên tắc: Dùng phương pháp chuẩn độ để xác định lượng NH3 được tạo
thành từ urea dước tác dụng của ureaza.
- 1ml HCl 0,1N tương ứng với 1,4mg N2. Hoạt độ ureaza được giải phóng từ
ure dưới tác dụng của ure có trong lượng dung dịch enzim đã dùng trong 1phut và
được tính theo công thức:
X=
Trong đó:
A, B – Thể tích HCl 0,1N đã dùng để chuẩn độ bình A, B
30 – thời gian phản ứng (phút)
1,4 – hệ số chuyển thành nitơ
- Hoạt độ của nguyên liệu ban đầu (trên 1g mẫu)
Y=
Trong đó
V1, V2 – thể tích dung dịch enzim thu được và xác định hoạt độ