ENZYME VÀ HIỆN TƯỢNG XÚC TÁC SINH HỌC
Sự sống là quá trình trao đổi vật chất liên tục, quá trình đó bao gồm hàng loạt phản ứng phân
giải và tổng hợp. Kết quả là những chất glucid, lipid, protein đưa theo thức ăn vào sẽ biến
thành thành phần mới của mô bào hoặc thành năng lượng cung cấp cho hoạt động sống.
Các quá trình này nếu ở phòng thí nghiệm thường mất nhiều thì giờ, cần nhiều hoá chất, nhiệt
độ cao mà kết quả đôi khi không phân hoá triệt để được. Trái lại, ở điều kiện in vi vo (tức là
trong sinh thể) các phản ứng sinh hoá học nói trên tiến hành rất dễ dàng, nhanh và hiệu quả rất
cao.
Đó là nhờ sự xúc tác của hệ thống enzym
1. Lịch sử về enzym .
Trước kia người ta đưa ra thuyết "sinh lực" thuyết này cho rằng các quá trình sống được điều
khiển bởi một" lực huyền bí không thể tìm hiểu được.
Nhưng ngáy từ đầu thế kỷ XVIII người ta đã bắt đầu tìm tòi về quá trình tiêu hoá.
- Năm 1783 một người Ý tên là Spalacani gói thịt vào mảnh lưới thép rồi cho diều hâu nuốt,
khi kéo lưới ra thì thịt đã bị hoà tan hết. Ông đưa ra kết luận là thịt bị một loại chất có tác
dụng đặc biệt hoà tan.
Mãi đến năm 1811- 1814 nhà bác học Nga Kiếc-gốp tìm ra trong mầm lúa một chất có khả
năng biến tinh bột thọ đường maltose.
Gần 19 năm sau, 1833, Phi- en và Pec- xô mới phân lập được chất đó dưới dạng tinh thể mà
ngày nay chúng ta gọi là enzym amylase.
Tuy người Cổ Đại đã biết dùng enzym vào việc sản xuất lườn, thuộc da, làm bánh mì, làm
pho-mat, làm mắm, ủ tương nhưng sự nghiên cứu về enzym có thể nói chỉ phát triển từ cuối
thế kỷ XIX.
Sang đầu thế kỷ XX, những phát hiện về enzym thu được càng nhiều, người ta đần dần biết
được bản chất hoá học của enzym là protein, đã thu được nhiều enzym tinh khiết (sanmer
1926) đã phát hiện được cấu tạo nhóm ghép của enzym (Wilstaetter
1920 - 1930). Riêng việc nghiên cứu các enzym tiêu hoá đã được nhà sinh lý học người Nga
Páp - lốp đóng góp đáng kể.
Cho tới nay các kiến thức về enzym đã tập hợp thành một môn học sâu rộng. Đó là môn
enzym học (enzymologia).
2. Hiện tượng xúc tác

Enzym loại này chỉ tác động lên một kiểu phản ứng nhất định.
Ví dụ: Enzym khử quan tác động lên nhiều acid quan khác nhau
4. Đặc hiệu theo kiểu hình học không gian
Enzym loại này chỉ tác động chọn lọc lên một kiểu của cơ chất, nếu cơ chất này có nhiều đồng
phân không gian.
Ví dụ: L- arginin bị phân hoá bồi L- arginase thành omitin và urea, còn D- arginin enzym này
không phân hóa.
Hoặc enzym lactat-dehydrogenase của bắp thịt chỉ xúc tác chuyển acid lactic kiểu
L (+) thành acid pyruvic nhưng không tác động lên kiểu D (-).
II. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC
. 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

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.

Những chất thường gây ra hiện tượng ức chế enzym là kim loại nặng, hợp chất hữu cơ và vô
cơ
Ví dụ: Ngộ độc HCN do ăn sắn vì anion CN liên kết chặt chẽ với Fe
3+
của hệ thống Cytocrom
- cytocrom oxydase.
Fe3+ đã bị liên kết với CN thành Fe
2+
CN nên điện tử không truyền đi được và sự hô hấp của
mộ bào bị gián đoạn.
Giải độc: Tiêm vào cơ thể chất oxy-hoá mạnh như xanh metylen hoặc Na
2
S
2
O
3
. Xanh metylen
biến Hb thành mệt- hemoglobin (Hb.OH).
Cytorom ở dạng Fe
2+
OH không bền nên dễ phân huỷ thành Fe
3+
và H
2
O. còn Hb.CN lược đưa
về gan và khử độc dưới dạng:
Nọc ong có enzym phá huỷ NAD (mà NAD là nhóm ghép của enzym oxy - hoá hoàn nguyên)
nên gây cho động vật bị ong đốt hiện tượng ngạt. Cảm giác đau là do các chất acid không
được oxy - hoá tích lại kích thích ngọn thần kinh gây nên.
Một số chất khác như Stilbamidin hoặc curare thể hiện tính ức chế bằng cách bịt trung tâm

tức là kích thích quá trình trao đổi vật chất. Sốt là phản ứng bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm
nhập của vi trùng, thực chất là tăng cường sự hoạt động của các loại enzym.
Ở ngoài cơ thể enzym tuân theo qui luật Van-hoff tức là nhiệt độ tăng toạc hoạt độ enzym
tăng 2 lần, ở trong cơ thể nhiệt độ tăng tốc hoạt độ enzym tăng 1.000 lần.
Có một số enzym chịu được nhiệt độ cao (100
0
C đối với miokinase bắp thịt) hoặc nhiệt độ
thấp (O
0
C như enzym vi sinh vật).
2. ảnh hưởng của pH
Enzym rất nhạy cảm đối với phản ứng môi trường và mỗi enzym có vùng pH hoạt động tết
nhất riêng cho mình. Sở d có ảnh hưởng của độ pH đến hoạt độ của enzym là vì enzym có
nguồn gốc protein nên khi pH thay đổi sẽ ảnh hưởng tới độ phân ly các nhóm chức cấu trao
nên trung tâm hoạt động của enzym như OH, SH
Độ pH thích hợp của một số enzym thường gặp: Pepsin dịch vị 1,5 - 2,5
- Trypsin dịch tụy 7,8 - 9,5
- Amylase nước bọt 6,8 - 7,2
- Lipase dịch tụy 7,0 - 8,0
- Phosphatase huyết thanh 9,0 - 10,0
Trong nhiều trường hợp, khi pH thay đổi thì hướng xúc tác thuận nghịch của enzym cũng bị
đảo ngược.
3. ảnh hưởng của nồng độ enzym và cơ chất
* Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
Đặc điểm chung của các chất xúc tác là với một lượng rất nhỏ, cũng có khả năng thực hiện
phản ứng cho một lượng cơ chất lớn gấp nhiều lần.
Tuy nhiên tốc độ phản ứng cũng phụ thuộc vào cơ chất, nếu nồng độ đó thấp thì tốc độ enzym
xúc tác chậm dần, nhưng nếu nâng nồng độ lên mãi thì đến một lúc tốc độ xúc tác thôi không
tăng vì nó đã đạt được tối đa (Vmax) lúc này phản ứng lập hợp chất trung gian (ES) và giải
phóng sản phẩm (ES → E + P) tiến hành nhanh nhất.