Enzim đóng vai trò to lớn trong các hoạt động hàng ngày của cơ thể con người. Bởi, bằng cách liên kết và thay đổi các hợp chất thì chúng giúp duy trì tốt các hoạt động tại hệ tiêu hóa, hệ thần kinh, cơ bắp và các cơ quan khác. Vậy enzim là gì? Cùng chúng tôi đi tìm hiểu các vấn đề về enzim qua nội dung bài viết hôm nay!
Tìm hiểu enzim là gì? Vai trò của enzim như thế nào?
Nội dung chính
Enzim là gì cho ví dụ? Thành phần cấu tạo enzim
Để hiểu rõ về enzim là gì, mời bạn đọc theo dõi nội dung bên dưới đây:
1. Enzim là gì Sinh 10?
Enzim hay men tiêu hóa là các protein có tác dụng làm chất xúc tác sinh học, chất xúc tác thúc đẩy phản ứng hóa học.
Các phân tử được enzim tác động lên gọi chất nền, và enzim biến đổi chất nền thành phân tử khác nhau được gọi là sản phẩm. Hầu hết tất cả các quá trình trao đổi chất trong các tế bào đều cần sự xúc tác (enzim catalysis) để chúng xảy ra ở tốc độ cho phép sự sống tồn tại.
Enzim là gì?
Ví dụ, phản ứng thủy phân đường saccarozơ tạo thành glucôzơ và fructôzơ. Trong phân tử saccarozơ, glucozơ liên kết với fructozơ nhờ liên kết glicozit bền vững. Khi có mặt enzim, liên kết giữa glucozơ và fructozơ bị kéo căng; nước đi vào thuỷ phân sẽ tạo ra sản phẩm tương ứng.
2. Thành phần cấu tạo enzim
Enzim có bản chất là protein nên cấu trúc không gian của enzim thường có cấu trúc bậc 3, cấu trúc bậc 4. Enzim có 2 dạng cơ bản:
- Enzim đơn với thành phần chỉ được cấu tạo bởi protein.
- Enzim đa thành phần là phức hợp protein (protein complex), được cấu tạo bởi 2 bộ phận là protein (apoenzyme) và thành phần phi protein (cofactor) như ion kim loại (Fe2+, Mg2+, I-); hay hợp chất hữu cơ (coenzyme) như vitamin (retinol, thiamin, pyridoxine, folate, ascorbic acid,…), glutathione (GSH), ubiquinone (Coenzyme Q, CoQ), hay S-Adenosylmethionine (SAM),…
Cấu trúc của enzim
Bất kỳ enzim nào cũng cần phải có trung tâm hoạt động (active site) – miền protein (domain) quan trọng nhất đối với enzim. Nếu như xuất hiện đột biến sai nghĩa (đột biến gen), đột biến vô nghĩa, lệch khung đọc mở,… ở những triplet mã hóa cho amino acid nằm ở vùng này thì khả năng cao enzim bị mất chức năng.
Trung tâm hoạt động của enzim gồm vị trí liên kết (binding site) với cơ chất, liên kết vị trí liên kết – vị trí xúc tác (catalytic site) sẽ thực hiện chức năng xúc tác phản ứng.
Enzim là gì trình bày cấu trúc của enzim?
Bên cạnh đó, enzim còn có domain điều hòa (regulation site) – vị trí mà chất ức chế không cạnh tranh (uncompetitive inhibitor) hoặc các chất điều hòa dị lập thể liên kết. Vì vậy, domain điều hòa còn được gọi là miền điều hòa dị lập thể (Allosteric site).
Cách đọc tên enzim: Tên enzim = tên cơ chất + đuôi “aza”
Ví dụ: Amilaza, saccaraza, lipaza, lactaza, mantaza, aminopeptidaza, cacboxylpeptidaza, catalaza, nucleaza, supeoxit dismutaza,…
Cơ chế hoạt động của enzim và các yếu tố làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim
Cơ chế hoạt động của enzim bao gồm 3 bước chính:
- Cơ chất (Substrate) liên kết với enzim (Enzim) để hình thành phức hệ enzim – cơ chất (E – S complex).
- Enzim xúc tác phản ứng biến đổi cơ chất thành sản phẩm (Product) để tạo thành phức hệ E-P.
- Sản phẩm P sẽ được giải phóng enzim E.
Cơ chế hoạt động của enzim
Hoạt tính của enzim là gì? Hoạt tính của enzim được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo thành từ một lượng cơ chất ở trên một đơn vị thời gian. Có rất nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim. Cụ thể:
- Nhiệt độ: Mỗi enzim có 1 nhiệt độ tối ưu và tại đó enzim sẽ có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy ra được nhanh nhất.
- Độ pH: Mỗi enzim có 1 độ pH thích hợp, ví dụ enzim pepsin của dịch dạ dày người cần pH = 2.
- Nồng độ cơ chất: Với lượng enzim xác định, nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì ban đầu hoạt tính của enzim tăng dần nhưng đến lúc nào đó thì sự gia tăng về nồng độ cơ chất cũng sẽ không làm tăng hoạt tính của enzim. Lý do là vì tất cả trung tâm hoạt động của enzim đã được bão hòa bởi cơ chất.
- Chất ức chế hoặc hoạt hóa enzim: Một số chất hóa học có khả năng ức chế hoạt động của enzim, một số chất khác thì liên kết với enzim làm tăng hoạt tính của enzim. Ví dụ, thuốc trừ sâu DDT là chất ức chế một số enzim quan trọng trong hệ thần kinh của người và động vật.
- Nồng độ enzim: Với lượng cơ chất nhất định, khi nồng độ enzim càng cao thì hoạt tính của enzim sẽ càng tăng.
Các yếu tố sẽ làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim
Vai trò của enzim là gì?
Enzim là gì vai trò của enzim? Chúng ta đi khám phá vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất và trong cơ thể người. Cụ thể:
1. Trong quá trình chuyển hóa vật chất
Nhờ enzim mà các quá trình sinh hóa trong cơ thể diễn ra với tốc độ lớn trong điều kiện sinh lý bình thường. Khi có enzim xúc tác, tốc độ của 1 phản ứng có thể tăng lên hàng triệu lần. Nếu tế bào không có enzim thì các hoạt động sống không thể duy trì được, do tốc độ của phản ứng sinh hoá xảy ra quá chậm.
Tế bào có thể điều hòa quá trình chuyển hóa vật chất thông qua việc điều khiển hoạt tính của các enzim bằng các chất hoạt hóa hay ức chế. Các chất ức chế đặc hiệu liên kết với enzim sẽ làm biến đổi cấu hình của enzim làm cho enzim không thể liên kết được với cơ chất. Ngược lại, chất hoạt hoá khi liên kết với enzim sẽ làm tăng hoạt tính của enzim.
Enzim giúp các quá trình sinh hóa trong cơ thể diễn ra với tốc độ lớn
Quá trình ức chế ngược là kiểu điều hoà trong đó sản phẩm của con đường chuyển hoá sẽ quay lại tác động như một chất ức chế, làm bất hoạt enzim xúc tác cho phản ứng ở đầu trên con đường chuyển hóa.
Khi 1 enzim nào đó trong tế bào không được tổng hợp hoặc tổng hợp quá ít hoặc bị bất hoạt thì sản phẩm không những không được tạo thành mà cơ chất của enzim đó cũng bị tích lũy lại. Từ đó gây độc cho tế bào; hoặc có thể được chuyển hóa theo con đường phụ thành chất độc gây các triệu chứng bệnh lý. Các căn bệnh đó ở người được gọi là bệnh rối loạn chuyển hóa.
2. Trong cơ thể người
Con người chỉ có một lượng men tiêu hóa giới hạn và chất lượng cuộc sống của mỗi chúng ta sẽ phụ thuộc vào việc chúng ta bảo quản nguồn tài nguyên này như thế nào.
Enzim tiêu hóa phân hủy thức ăn, biến chất dinh dưỡng
Nếu ta ăn những thực phẩm đã bị mất gần hết enzim thì cơ thể phải làm việc nhiều hơn để sản xuất ra enzim bù lại; nhằm hỗ trợ cho hệ tiêu hóa tiến hành đồng hóa chất ở trong thực phẩm đó. Quá trình sản xuất enzim liên quan chặt chẽ đến quá trình tiêu hóa, nó tiêu tốn một lượng năng lượng lớn.
Khi tiêu thụ thức ăn thiếu enzim, enzim trong cơ thể chúng ta sẽ phải hoạt động hết công suất. Các mô như não, tim, phổi, thận, gan, cơ sẽ không nhận đủ lượng enzim chúng cần để có thể hoạt động bình thường. Việc thiếu hụt đi enzim chuyển hóa chính là nguyên nhân dẫn đến phần lớn các chứng bệnh như bệnh tim mạch, ung thư, tiểu đường và một số bệnh mãn tính khác.
Ứng dụng của enzim
Hiện nay, công nghiệp enzim phát triển gắn liền với các hoạt động nghiên cứu trong sản xuất, kiến thức trong lĩnh vực vi sinh vật, hóa sinh,… Cụ thể như sau:
- Trong y dược: Sự xuất hiện của lĩnh vực chẩn đoán enzim có các nhiệm vụ như phân tích nồng độ cơ chất; xác định hoạt tính xúc tác của enzim trong mẫu sinh vật; xác định nồng độ cơ chất; định lượng các chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đoán bệnh; làm thuốc đặc trị các bệnh;…
- Trong công nghiệp thực phẩm: Enzim là công cụ để chế biến phế liệu của công nghiệp thực phẩm thành thức ăn của người và vật nuôi như sản xuất rượu vang, nước quả và nước uống không có rượu, quả cô đặc, mứt, nước giải khát, cà phê,…
Enzim được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau
- Trong nông nghiệp: Chế phẩm enzim chuyển hóa các phế liệu, đặc biệt là phế liệu nông nghiệp cải tạo đất phục vụ nông nghiệp.
- Trong công nghiệp dệt: Chế phẩm amylase dùng để rũ hồ vải trước khi tẩy trắng và nhuộm; giúp vải mềm có khả năng nhúng ướt, tẩy trắng và bắt màu. Hay trong sản xuất tơ tằm, người ta dùng protease để làm sạch sợi tơ bằng dung dịch xà phòng giúp lụa có tính đàn hồi tốt, bắt màu đồng đều và dễ trang trí trên lụa.
- Trong công nghiệp thuộc da: Enzim protease dùng để làm mềm da, tách lông sạch hơn, da có chất lượng tốt hơn và tránh ô nhiễm môi trường, rút ngắn thời gian. Ngâm da trong dung dịch enzim hay phết dịch enzim lên bề mặt da sẽ giúp tách chất nhờn và làm đứt một số liên kết ở trong phân tử collagen làm cho da mềm hơn.
- Trong nông nghiệp: Enzim để sản xuất thức ăn cho động vật nhằm tăng giá trị dinh dưỡng của loại thức ăn thô giúp tăng hệ số sử dụng thức ăn. Ngoài ra, các loại chế phẩm enzim như cellulase, hemicellulase, protease và amylase được dùng để chuyển hóa các phế liệu, đặc biệt là chế phẩm nông nghiệp cải tạo đất phục vụ nông nghiệp. Hiện nay, việc dùng enzim vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ đang được khai thác để thay thế cho phân bón hóa học.
Bài viết trên đây đã cung cấp cho bạn những thông tin đầy đủ nhất về khái niệm Enzim là gì. Hy vọng rằng, các bạn đã có kiến thức hữu ích sau khi đọc bài viết này của chúng tôi!
