Bài giảng Bài 14: Enzim và vai trò enzim trong quá trình chuyển hoá vật chất

Câu 1: Năng lượng là gì? Nêu những dạng năng lượng cĩ trong tế bào? Câu 2: Trình bày cấu trúc và vai trị của ATP? KIỂM TRA BÀI CŨ: ENZIM VÀ VAI TRỊ ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HỐ VẬT CHẤT BÀI 14 *Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. I-Enzim *Enzim ( E) có bản chất là prôtêin hoặc Prôtêin kết hợp với chất khác. 1. Cấu trúc: Enzim được cấu tạo từ thành phần nào? - Enzim ( E) có thành phần chỉ là prôtêin hoặc Prôtêin kết hợp với các chất khác. Enzim Chất chịu tác dụng của enzim được gọi là gì? - Chất chịu tác dụng của enzim gọi là cơ chất ( S). Cơ chất 1. Cấu trúc: -Phân tử enzim có trung tâm hoạt động:Vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất ==>Cấu hình này tương thích với cấu hình không gian của cơ chất -Trung tâm hoạt động là nơi liên kết tạm thời cơ chất với enzim. + E S Trung tâm hoạt động 2. Cơ chế tác động của enzim: Việc liên kết giữa enzim và cơ chất cĩ tính đặc thù như thế nào? Enzim Cơ chất Enzim-cơchất Trung tâm hoạt động của enzim cĩ cấu hình tương thích với cấu hình không gian của cơ chất saccarơzơ Trung tâm hoạt động H2O Glucơzơ Fructơzơ Sơ đồ mơ tả cơ chế hoạt động của enzim saccaraza - một loại enzim thủy phân đường saccarơzơ thành glucơzơ và fructơzơ Enzim nguyên vẹn CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZYM - Tính chuyên hố cao: Mỗi enzim chỉ xúc tác cho một hoặc một vài phản ứngVí dụ: enzim urêaza chỉ phân huỷ urê trong nước tiểu, mà khơng tác dụng lên bất cứ chất nào khác. CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZYM EP P1 P2 E CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZYM + + 2. Cơ chế tác động của enzim: Quan sát hình sau , hãy giải thích cơ chế tác động của enzim Trước tiên, enzim liên kết với cơ chất tạo thành một hợp chất trung gian gọi là “enzim – cơ chất”. Cuối phản ứng, hợp chất đĩ sẽ được phân giải để cho sản phẩm của phản ứng và giải phĩng enzim nguyên vẹn. + + E ES EP S E P CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZYM + + Cơ chất Enzim Enzim Enzim-cơchất Sản phẩm Enzim làm tăng tốc độ của phản ứng mà khơng bị biến đổi sau phản ứng. saccarơzơ Trung tâm hoạt động H2O Glucơzơ Fructơzơ Sơ đồ mơ tả cơ chế hoạt động của enzim saccaraza - một loại enzim thủy phân đường saccarơzơ thành glucơzơ và fructơzơ Enzim nguyên vẹn saccarơzơ Trung tâm hoạt động H2O Glucơzơ Fructơzơ Enzim nguyên vẹn Phản ứng thủy phân đường saccarơzơ tạo thành glucơzơ và fructơzơ. Trong phân tử saccarơzơ thì glucơzơ liên kết với fructơzơ nhờ liên kết glicơzit bền vững. Khi cĩ mặt enzim, do ảnh hưởng của các gốc hoạt động trong trung tâm hoạt động của enzim, liên kết giữa glucơzơ và fructơzơ bị kéo căng, nước đi vào thủy phân tạo sản phẩm phản ứng. saccaraza 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim: Hoạt tính của enzim được xác định như thế nào? Hoạt tính của enzim được xác định bằng lượng sản phẩm được tạo thành từ một lượng cơ chất trên một đơn vị thời gian. 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim: Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim? Nhiệt độ, độ pH, nồng độ cơ chất, Chất ức chế và hoạt hĩa enzim, nồng độ enzim… Ảnh hưởng như thế nào? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pH Hoạt tính của enzim O 30 40 t0 Hoạt tính của enzim Nh×n vµo ®­êng biĨu diƠn h·y cho biÕt ¶nh h­ëng cđa nhiƯt ®é vµ ®é pH ®Õn ho¹t tÝnh cđa enzim? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pH Hoạt tính của enzim Khi chưa đạt tới nhiệt độ tối ưu của enzim thì tăng nhiệt độ sẽ làm tăng hay giảm tốc độ của phản ứng? Khi qua nhiệt độ tối ưu của enzim thì tăng nhiệt độ sẽ làm tăng hay giảm tốc độ của phản ứng? O 30 40 t0 Hoạt tính của enzim Tăng ( giảm - mất hoạt tính) O 30 40 t0 Hoạt tính của enzim a. Nhiệt độ: Mỗi enzim cĩ một nhiệt độ tối ưu tại đĩ enzim cĩ hoạt tính tối đa. Trong giới hạn nhiệt độ của cơ thể sống, tác dụng của enzim tuân theo định luật Van Hơp, nghĩa là nếu nhiệt độ tăng 100C thì vận tốc phản ứng sẽ tăng gấp đơi. Enzim cĩ thành phần là prơtêin. Ở nhiệt độ cao prơtêin bị biến tính nên trung tâm hoạt động của enzim bị biến đổi khơng khớp được với cơ chất – khơng xúc tác được nữa. Enzim bị làm lạnh thì khơng mất hẵn hoạt tính , mà chỉ giảm hoặc ngừng tác động. Khi nhiệt độ ấm lên, enzim lại hoạt động. Vận dụng: khi làm sữa chua cần ủ men ở nhiệt độ như thế nào? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pH Hoạt tính của enzim b. Độ pH: Mỗi enzim cĩ một độ pH thích hợp. Mỗi enzim hoạt động trong giới hạn pH xác định. Ví dụ : Enzim pepsin tiêu hố prơtêin trong dạ dày người, chỉ hoạt động trong mơi trường chất chua (pH=2), trái lại, enzim tripsin do tuyến tụy tiết ra, cũng phân giải prơtêin nhưng trong mơi trường kiềm (pH=8,5). c. Nồng độ enzim và cơ chất: Nh×n vµo biĨu ®å h·y cho biÕt ¶nh h­ëng cđa nång ®é enzim vµ c¬ chÊt ®Õn ho¹t tÝnh cđa enzim? - Ảnh hưởng của nồng độ Enzim Nồng độ Enzim Vận tốc phản ứng Vận tốc phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ enzim trong điều kiện pH và nhiệt độ khơng đổi và cơ chất dư thừa. Enzim càng đậm đặc, phản ứng càng tiến hành nhanh chĩng. Quan hệ giữa nồng độ enzim và vận tốc phản ứng thế nào? c. Nồng độ enzim: Tế bào cĩ thể điều hịa tốc độ chuyển hĩa vật chất bằng việc tăng giảm nồng độ enzim trong tế bào. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Trong điều kiện nhất định, thì vận tốc ban đầu của phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất đến một giới hạn nhất định thì giảm dần. Quan hệ giữa nồng độ cơ chất và vận tốc phản ứng thế nào? d. Chất ức chế enzim: Một số chất hĩa học cĩ thể ức chế sự hoạt động của enzim nên tế bào khi cần ức chế enzim nào đĩ cũng cĩ thể tạo ra các chất ức chế đặc hiệu cho enzim ấy. Hoạt động sống của tế bào khơng được duy trì nếu khơng cĩ enzim, vì các phản ứng xảy ra chậm. II. Vai trị của enzim trong quá trình chuyển hĩa vật chất: Nếu khơng cĩ enzim thì điều gì sẽ xảy ra? Tại sao? 1phân tử Catalaza 1 phút - Enzim cĩ hoạt tính mạnh 5 triệu phân tử perơxi hiđrơ II. Vai trị của enzim trong quá trình chuyển hĩa vật chất: 1phân tử sắc 18 000 năm 5 triệu phân tử perơxi hiđrơ Tế bào điều chỉnh hoạt tính của enzim. Tế bào điều chỉnh quá trình chuyển hĩa vật chất bằng cách nào? Chất ức chế làm enzim khơng liên kết với cơ chất. Chất hoạt hĩa làm tăng hoạt tính của enzim. Chất ức chế và hoạt hĩa cĩ tác động như thế nào đối với enzim? Enzim a Enzim b Enzim c Enzim d A B C D P Ức chế ngược HS quan sát hình 14.2 và giải thích việc cố định các enzim trên màng tế bào đem lại lợi ích gì? Enzim a Enzim b Enzim c Enzim d A B C D P Ức chế ngược Việc cố định các enzim để thực hiện chuỗi phản ứng hĩa sinh giúp cho việc phân giải các hợp chất phức tạp thành các chất đơn giản dể dàng hơn. Enzim a Enzim b Enzim c Enzim d A B C D P Ức chế ngược Sản phẩm của phản ứng này lại trở thành cơ chất cho phản ứng tiếp theo và sản phẩm cuối cùng của phản ứng khi được tạo ra quá nhiều thì lại trở thành chất ức chế enzim xúc tác cho phản ứng đầu tiên. Ngồi tác dụng xúc tác phân giải các chất trong tế bào, enzim cịn cĩ vai trị xúc tác tổng hợp các chất. - Sự phối hợp hoạt động giữa các enzim Các chất trong tế bào được chuyển hĩa chất nọ thành chất kia thơng qua hàng loạt các phản ứng hĩa sinh. Mỗi phản ứng được điều khiển bởi một enzim đặc hiệu. Cơ thể sinh vật cũng cĩ thể tạo ra các enzim ở dạng chưa hoạt động rồi khi cần thì hoạt hĩa chúng. Tế bào là một hệ thống mở tự điều chỉnh nên tế bào và cơ thể chỉ tổng hợp và phân giải chất cần thiết. Vai trị xúc tác của các enzim là rất quan trọng. Khi enzim nào đĩ trong tế bào khơng được tổng hợp hoặc bị bất hoạt thì sản phẩm khơng tạo thành và cơ chất của enzim đĩ cũng sẽ tích lũy gây độc cho tế bào hay gây các triệu chứng bệnh lí. A B C E F H D G Sơ đồ trên đây mơ tả các con đường chuyển hĩa giả định. Mũi tên chấm gạch chỉ sự ức chế ngược. Nếu chất G và F dư thừa trong tế bào thì nồng độ chất nào sẽ tăng một cách bất thường? A B C E F H D G Nếu chất G và F cĩ dư thừa trong tế bào thì chúng sẽ ức chế phản ứng phía trước làm dư thừa chất C trong tế bào. Do chất C bị dư thừa sẽ ức chế enzim chuyển hĩa chất A thành chất B nên chất A sẽ được tích lũy lại trong tế bào. Chất A bị dư thừa sẽ chuyển hĩa thành chất H làm tăng chất H trong tế bào và gây hại cho tế bào. Liên hệ: cần ăn uống hợp lí bổ sung đủ các loại chất để tránh gây hiện tượng bệnh lí rối loạn chuyển hĩa. Cơ chất Enzim Enzim Enzim-cơchất Sản phẩm Enzim đĩng vai trị gì? Enzim đĩng vai trị xúc tác cho phản ứng. Vai trị của enzim là làm giảm năng lượng hoạt hĩa của các chất tham gia phản ứng, do đĩ làm tăng tốc độ của phản ứng. II. Vai trị của enzim trong quá trình chuyển hĩa vật chất: Enzim xúc tác các phản ứng sinh hĩa trong tế bào. Tế bào tự điều hịa quá trình chuyển hĩa vật chất thơng qua điều khiển hoạt tính của enzim bằng các chất hoạt hĩa hay ức chế. Ức chế ngược là kiểu điều hịa trong đĩ sản phẩm của con đường chuyển hĩa quay lại tác động như một chất ức chế làm bất hoạt enzim xúc tác cho phản ứng ở đầu con đường chuyển hĩa. HS đọc nội dung khung cuối bài! HS: trả lời câu hỏi 2 SGK trang 59 Vì enzim cĩ bản chất là prơtêin nên khi tăng nhiệt độ quá nhiệt độ tối ưu của enzim thì enzim sẽ bị biến tính và mất chức năng xúc tác. Trên nhiệt độ tối ưu, tốc độ xúc tác enzim giảm nhanh là do liên kết hiđrơ vốn giữ cho prơtêin cĩ cấu hình ổn định bị phá hủy dẫn đến làm biến tính phân tử enzim, do đĩ trung tâm hoạt động của enzim bị biến đổi khơng thể khớp với cơ chất, khiến cho enzim khơng cịn hoạt động xúc tác được nữa. HS: trả lời câu hỏi 2 SGK trang 59 Mỗi loại enzim cĩ thể cần các điều kiện khác nhau. Vì vậy, mỗi bào quan là mơi trường thích hợp cho hoạt động của một số loại enzim nhất định. HS: trả lời câu hỏi 3 SGK trang 59 Tại sao một số người khi tiêm một loại thuốc kháng sinh lại cĩ thể bị chết ngay lập tức vì bị sốc phản vệ nếu khơng thử thuốc trước? Vì những người này khơng cĩ hoặc khơng cĩ đủ lượng enzim phân giải thuốc. Tại sao nhiều lồi cơn trùng lại cĩ thể nhanh chĩng trở nên kháng thuốc trừ sâu? Vì trong quần thể cơn trùng cĩ các dạng đột biến cĩ khả năng tổng hợp ra enzim phân giải thuốc trừ sâu làm vơ hiệu hĩa tác động của thuốc. Khi sử dụng thuốc trừ sâu thì những cá thể khơng cĩ gen kháng thuốc sẽ bị đào thải cịn những cá thể cĩ gen kháng thuốc được giữ lại. Tại sao người lớn khơng uống được sữa của trẻ em? Vì cơ thể người lớn khơng cĩ enzim tiêu hĩa sữa như của trẻ em. Tại sao một số người khơng ăn được cua ghẹ, nếu ăn vào sẽ bị dị ứng nỗi mẫn ngứa? Trong cơ thể của người đĩ khơng cĩ enzim phân giải prơtêin của cua, ghẹ nên khơng tiêu hĩa được. Tại sao ta ăn thịt bị khơ với nộm đu đủ thì lại dể tiêu hĩa hơn khi ăn thịt bị khơ riêng? Trong đu đủ, dứa cĩ enzim phân giải prơtêin đĩ. Tại sao khi nấu ăn người ta muốn làm mềm thịt, ngọt nước dùng thì người ta thừơng bỏ một miếng dứa hoặc đu đủ vào nấu chung? Hoạt động nối tiếp: Học thuộc bài, trả lời câu hỏi SGK. Đọc mục “ em cĩ biết “. Chuẩn bị cho bài thực hành: khoai tây sống, khoai tây luột chín, dao gọt, dứa tươi, gan lơn, gan gà tươi. ( mỗi nhĩm ). Chi tiết xem phần chuẩn bị trong SGK. Cơ chất Phức hợp enzim – cơ chất Phản ứng xảy ra ( Tại trung tâm hoạt động) Sản phẩm Enzim Xin chán thaình caím ån