IV. Xác định hoạt độ của một số enzim 1 Xác đinh hoạt độ của enzim catalaza
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
m – khối lượng bột chiết để tách enzim
b) dụng cụ
- Dung dịch ureaza, ure 2%, Pb(CH3COO)2 5%. HCl 0,1N, chỉ thị hỗn hợp - Ống nghiệm, pipet, buret 20ml, bình nón 100ml, tủ ấm 300C, nồi cách thủy 100oC
c) Tiến hành
- Lấy hai bình nón 100ml, cho vào mỗi bình 10ml ureaza.
- Giữ nguyên bình A, đun sôi bình B 2-3 phút rồi hạ xuống nhiệt độ phòng. - Cho vào mỗi bình 10ml ure 2%, lắc đều.
- Để vào tủ ấm 30oC trong 30 phút.
- Thêm vào mỗi bình 5ml Pb(CH3COO)2 5%, 3-5 giọt chỉ thị hỗn hợp, lắc đều. - Chuẩn độ cả 2 bình đến khi dung dịch có màu tím nhạt.
d) Phân tích kết quả viết báo cáo
CHƯƠNG III. MỘT SỐ CÂU HỎI VỀ ENZIMCâu 1 Câu 1
a. Nêu bản chất hóa học của enzim, trong tế bào khi cần enzim có thể lấy từ những nguồn nào?
b. Phân biệt coenzym với cofactor của enzim, nêu chức năng của chúng.
Hướng dẫn:
a. - Bản chất hóa học của enzim là protein, một số ít là axit nucleic. Ngoài ra còn chứa các thành phần phụ khác như nguyên tử kim loại hoặc phân tử chất hữu cơ.
- Khi cần có thể lấy enzim từ các nguồn sau :
+ Enzim có sẵn ở dạng liên kết trên màng hoặc dạng hòa tan. + Enzim được tổng hợp khi có tín hiệu đến.
b. - Coenzym là hợp chất hữu cơ chỉ liên kết tạm thời với phần prôtêin của enzym giúp cho enzym có hoạt tính xúc tác. Sau phản ứng nó có thể tách khỏi enzym và liên kết với một enzym khác.
- Cofactor là thành phần vô cơ của enzymm, luôn liên kết với enzym và không bao giờ tách khỏi enzym.
- Coenzym liên kết với vùng trung tâm hoạt động của enzym như một cơ chất và tham gia như một chất cho và nhận điện tử, H+, chuyển các nhóm chức vào cơ chất của enzym giúp phản ứng dễ xảy ra.
- Cofactor tham gia vào phản ứng ôxi hóa khử (ví dụ Fe2+ - Fe3+)
Câu 2: Thế nào là apoenzim và coenzim?
Nhiều enzim, ngoài thành phần protein còn có thành phần khác không phải là protein. Thành phần protein của enzim được gọi là apoenzim, còn thành phần không phải protein được gọi là cofactor.
Cofactor thường liên kết cố định hoặc tạm thời với trung tâm hoạt tính của enzim và cần thiết cho hoạt động xúc tác của enzim. Chất cofactor có thể là chất vô cơ và thường là các ion kim loại như sắt, đồng, kẽm, niken, magie, mangan… chất cofactor có thể là chất hữu cơ, thường là các vitamin. Trường hợp này cofactor được gọi là coenzim. Các cofactor rất cần thiết cho hoạt động của enzim, vì vậy trong thành phần dinh dưỡng của cây trồng, vật nuôi và con người, cần phải có đủ các nguyên tố vi lượng và vitamin.
Câu 3: Tại sao các enzim chỉ tác động trên các cơ chất đặc hiệu? Một số loài vi
khuẩn sống ở suối nước nóng có thể tiến hành các hoạt động chuyển hóa, giải thích?
Hướng dẫn:
- Mỗi loại enzim chỉ có trung tâm hoạt động có cấu hình phù hợp với một hoặc một nhóm cơ chất nhất định.
- Để tiến hành các hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào cần có sự xúc tác của các enzim. Vi khuẩn sống ở suối nước nóng có chứa hệ enzim có nhiệt độ tối ưu cao nên vẫn xúc tác các phản ứng trong tế bào một cách dễ dàng.
Câu 4: Hình bên dưới mô tả cơ chế điều hòa hoạt động của enzim
- Em hãy chú thích các chữ cái có trong hình
- Dựa vào hình, em hãy cho biết tên của cơ chế điều hòa hoạt động enzim?
Hướng dẫn:
- Chú thích hình: A: Trung tâm hoạt động; B: trung tâm điều chỉnh; C: Chất ức chế không cạnh tranh; D: chất hoạt hóa
- Tên của cơ chế điều hòa hoạt động của enzim là: điều hòa theo cơ chế dị hình không gian.
a. Giải thích tại sao thuyết chìa và ổ khóa không hoàn toàn đúng trong việc giải thích cơ chế tác động giữa enzyme với cơ chất?
b. Làm thế nào enzyme có thể làm giảm năng lượng hoạt hóa của các phản ứng hóa học?
Hướng dẫn:
a. Thuyết chìa và ổ khóa chỉ đúng khi nói về tính liên kết tương đối đặc hiệu giữa enzim và cơ chất.
Thuyết này không chính xác ở chỗ nó không nói lên được sự thay đổi cấu hình không gian của cả enzim lẫn cơ chất khi chúng liên kết với nhau. Thực tế thuyết chìa và ổ khóa đã được thay thế bởi thuyết phù hợp cảm ứng.
b. Cơ chế giảm năng lượng hoạt hóa
- 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.
Câu 6 (tuyển tập đề thi Olympic 30/4/2014): Hãy giải thích tại khi enzim bị
biến tính sẽ mất hoạt tính xúc tác?
Hướng dẫn:
Khi enzim bị biến tính chúng mất cấu trúc không gian, cấu hình của trung tâm hoạt động của enzim bị biến đổi không thể khớp được với cơ chất nên không xúc tác được nữa.
Câu 7:
a. So sánh enzim và chất xúc tác vô cơ
b. Các ví dụ sau đây nói lên đặc tính gì của enzim
(1). Ôxiđôrêđuctaza là enzim chỉ xúc tác cho phản ứng ôxi hoá - khử (2). Urêaza chỉ xúc tác cho phản ứng thuỷ phân urê thành CO2, NH3
(3). 1 nguyên tử sắt phải mất 300 năm để phân huỷ 1 phân tử H2O2 thành H2O và O2 nhưng 1 phân tử enzim catalaza chỉ cần mất 1 giây.
(4). Alcoholđêhiđrôgenaza xúc tác cho phản ứng phân huỷ và tổng hợp rượu: C2H5OH+NAD+⇔ CH3CHO+NADH2
a. Giống nhau:
- Đều có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng. - Không bị biến đổi sau phản ứng.
Khác nhau:
- Chất xúc tác vô cơ có thể hoạt động ở nhiệt độ cao, enzim thường chỉ hoạt động ở nhiệt độ bình thường của cơ thể. Enzim làm tăng tốc độ phản ứng điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường của cơ thể sống.
- Chất xúc tác vô cơ thường có thời gian tác động lâu hơn, enzim xúc tác cho phản ứng hoá sinh nhanh hơn.
b. (1): Enzim có tính đặc hiệu phản ứng. (2): Enzim có tính đặc hiệu cơ chất. (3): Enzim có hoạt tính mạnh.
(4): Enzim xúc tác 2 chiều của phản ứng thuận nghịch.
Câu 8 (đề chọn đội tuyển quốc gia dự thi Olympic sinh học quốc tế năm 2006,
đề dự bị)
Khi bổ quả táo để trên đĩa, một lúc sau thấy bề mặt miếng táo bị thâm lại. Để tránh hiện tượng này, sau khi bổ táo chúng ta xát nước chanh lên bề mặt các miếng táo. Hãy cho biết tại sao các miếng táo lại thâm và tại sao xát nước chanh miếng táo sẽ không bị thâm?
Hướng dẫn:
- Do enzin của miếng táo tiết ra xúc tác các phản ứng hóa học làm táo bị thâm - Khi xát nước tranh lên bề mặt miếng táo là làm giảm pH (tăng độ axit) do đó enzim bị biến tính sẽ không thể xúc tác các phản ứng hóa học làm miếng táo bị thâm
Câu 9. (đề chính thức trại hè HV 2013)
Phân biệt chất ức chế cạnh tranh và chất ức chế không cạnh tranh của enzim?
Hướng dẫn:
- Chất ức chế cạnh tranh là chất có cấu hình phân tử giống với cơ chất của enzim, vì thế chúng cạnh tranh với cơ chất trong việc chiếm phần trung tâm hoạt động. 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 không cạnh tranh liên kết với một vùng nhất định (không phải là 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.
Chất ức chế không cạnh tranh không thể bị thay thế và không liên quan tới sự thay đổi nồng độ cơ chất.
Câu 10.
a.Thế nào là năng lượng hoạt hoá? Enzim làm giảm năng lương hoạt hoá như thế nào?
b. Giả sử là một dược sĩ đang nghiên cứu một loại thuốc ức chế enzim nhất định ở người. Khi tìm hiểu trên mạng em thấy trung tâm hoạt động của enzim này thấy giống trung tâm hoạt động của enzim khác. Hãy cho biết thuốc cần phải thiết kế như thế nào để ít gây tác dụng phụ nhất .Giải thích?
Hướng dẫn:
a.- Là năng lượng ban đầu để khởi động phản ứng (Năng lượng để vặn xoắn các phân tử chất phản ứng do đó các liên kết có thể vỡ ra)