Câu hỏi:
12/07/2024 238
Enzyme là ai? Nêu cấu trúc, cơ chế hoạt động và vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hoá năng lượng.
Enzyme là ai? Nêu cấu trúc, cơ chế hoạt động và vai trò của enzyme trong quá trình chuyển hoá năng lượng.
Trả lời:
Giải bởi Vietjack
- Khái niệm:Enzyme là chất xúc tác sinh học có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị biến đổi sau phản ứng.
- Cấu trúc: Enzyme được cấu tạo chủ yếu từ protein, một số có thể là RNA. Ngoài protein, enzyme còn có thể được cấu tạo từ các thành phần khác được gọi là cofactor (là những ion kim loại hoặc các chất vô cơ) hoặc coenzyme (những chất hữu cơ không có bản chất là protein). Enzyme có cấu hình không gian ba chiều đặc trưng, trong đó, có vị trí có thể liên kết đặc hiệu với cơ chất (gọi là trung tâm hoạt động) và vị trí liên kết với chất điều hoà hoạt động của enzyme (nơi liên kết với chất hoạt hoá hoặc chất ức chế).
- Cơ chế hoạt động:
+ Enzyme kết hợp với cơ chất sự liên kết đặc hiệu (trung tâm hoạt động của enzyme có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất) tạo nên phức hợp enzyme – cơ chất. Khi liên kết xảy ra thì cả hai đều biến đổi cấu hình làm cho liên kết chặt chẽ hơn. Sau đó, cơ chất bị biến đổi để tạo thành sản phẩm dưới sự xúc tác của enzyme. Sau khi phản ứng xảy ra, sản phẩm tạo thành sẽ có cấu hình không gian thay đổi và rời khỏi enzyme, enzyme trở lại hình dạng ban đầu.
+ Enzyme có thể làm tăng tốc độ phản ứng vì có thể làm giảm năng lượng hoạt hoá các chất tham gia phản ứng, khiến cho phản ứng hoá học dễ xảy ra hơn. Enzyme làm giảm năng lượng hoạt hoá bằng cách vặn xoắn, kéo căng cơ chất khiến cho liên kết hoá học dễ bị đứt gãy. Enzyme cũng có thể cung cấp vị trí giúp các cơ chất dễ dàng định hướng để hình thành các liên kết hoá học với nhau tạo ra sản phẩm. Các cofactor, coenzyme cũng có thể lấy hoặc truyền điện tử hay các nhóm chức nhất định từ cơ chất, làm cho cơ chất thay đổi điện tích, thay đồi đặc tính dẫn đến dễ liên kết với chất khác hoặc bị phân giải.
- Vai trò: Enzyme làm giảm năng lượng hoạt hoá cần thiết cho các phản ứng, nhờ đó làm tăng tốc độ của phản ứng lên nhiều lần ngay trong điều kiện bình thường của cơ thể. Nếu không có enzyme xúc tác, ở điều kiện nhiệt độ của cơ thể, các phản ứng hoá sinh sẽ xảy ra không đủ nhanh để duy trì các hoạt động sống của tế bào. Enzyme xúc tác đặc hiệu cho từng phản ứng và có cơ chế điều chỉnh hoạt tính (bằng các chất hoạt hoá hoặc ức chế) nên tế bào có thề dễ dàng điều khiển các hoạt động chuyển hoá vật chất và năng lượng đáp ứng nhu cầu của tế bào. Ví dụ: Khi sản phẩm cuối cùng của một con đường chuyển hoá được tạo ra quá nhiều thì chính sản phẩm này lại là chất ức chế enzyme xúc tác cho phản ứng đầu tiên của chuỗi phản ứng chuyển hoá dẫn đến làm ngừng việc sản xuất ra sản phẩm cuối cùng. Như vậy, tế bào sẽ tiết kiệm được năng lượng, không tạo ra các chất trung gian cũng như không tạo ra các sản phẩm khi không có nhu cầu.
- Khái niệm:Enzyme là chất xúc tác sinh học có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị biến đổi sau phản ứng.
- Cấu trúc: Enzyme được cấu tạo chủ yếu từ protein, một số có thể là RNA. Ngoài protein, enzyme còn có thể được cấu tạo từ các thành phần khác được gọi là cofactor (là những ion kim loại hoặc các chất vô cơ) hoặc coenzyme (những chất hữu cơ không có bản chất là protein). Enzyme có cấu hình không gian ba chiều đặc trưng, trong đó, có vị trí có thể liên kết đặc hiệu với cơ chất (gọi là trung tâm hoạt động) và vị trí liên kết với chất điều hoà hoạt động của enzyme (nơi liên kết với chất hoạt hoá hoặc chất ức chế).
- Cơ chế hoạt động:
+ Enzyme kết hợp với cơ chất sự liên kết đặc hiệu (trung tâm hoạt động của enzyme có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất) tạo nên phức hợp enzyme – cơ chất. Khi liên kết xảy ra thì cả hai đều biến đổi cấu hình làm cho liên kết chặt chẽ hơn. Sau đó, cơ chất bị biến đổi để tạo thành sản phẩm dưới sự xúc tác của enzyme. Sau khi phản ứng xảy ra, sản phẩm tạo thành sẽ có cấu hình không gian thay đổi và rời khỏi enzyme, enzyme trở lại hình dạng ban đầu.
+ Enzyme có thể làm tăng tốc độ phản ứng vì có thể làm giảm năng lượng hoạt hoá các chất tham gia phản ứng, khiến cho phản ứng hoá học dễ xảy ra hơn. Enzyme làm giảm năng lượng hoạt hoá bằng cách vặn xoắn, kéo căng cơ chất khiến cho liên kết hoá học dễ bị đứt gãy. Enzyme cũng có thể cung cấp vị trí giúp các cơ chất dễ dàng định hướng để hình thành các liên kết hoá học với nhau tạo ra sản phẩm. Các cofactor, coenzyme cũng có thể lấy hoặc truyền điện tử hay các nhóm chức nhất định từ cơ chất, làm cho cơ chất thay đổi điện tích, thay đồi đặc tính dẫn đến dễ liên kết với chất khác hoặc bị phân giải.
- Vai trò: Enzyme làm giảm năng lượng hoạt hoá cần thiết cho các phản ứng, nhờ đó làm tăng tốc độ của phản ứng lên nhiều lần ngay trong điều kiện bình thường của cơ thể. Nếu không có enzyme xúc tác, ở điều kiện nhiệt độ của cơ thể, các phản ứng hoá sinh sẽ xảy ra không đủ nhanh để duy trì các hoạt động sống của tế bào. Enzyme xúc tác đặc hiệu cho từng phản ứng và có cơ chế điều chỉnh hoạt tính (bằng các chất hoạt hoá hoặc ức chế) nên tế bào có thề dễ dàng điều khiển các hoạt động chuyển hoá vật chất và năng lượng đáp ứng nhu cầu của tế bào. Ví dụ: Khi sản phẩm cuối cùng của một con đường chuyển hoá được tạo ra quá nhiều thì chính sản phẩm này lại là chất ức chế enzyme xúc tác cho phản ứng đầu tiên của chuỗi phản ứng chuyển hoá dẫn đến làm ngừng việc sản xuất ra sản phẩm cuối cùng. Như vậy, tế bào sẽ tiết kiệm được năng lượng, không tạo ra các chất trung gian cũng như không tạo ra các sản phẩm khi không có nhu cầu.
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1:
Trình tự nào trong các trình tự của các quá trình nêu dưới đây phản ánh đúng quá trình hô hấp tế bào?
A. Đường phân → Chuỗi truyền điện tử → Chu trình Krebs.
B. Chuỗi truyền điện tử → Đường phân → Chu trình Krebs.
C. Chu trình Krebs → Đường phân → Chuỗi truyền điện tử.
D. Đường phân → Chu trình Krebs → Chuỗi truyền điện tử.
Trình tự nào trong các trình tự của các quá trình nêu dưới đây phản ánh đúng quá trình hô hấp tế bào?
A. Đường phân → Chuỗi truyền điện tử → Chu trình Krebs.
B. Chuỗi truyền điện tử → Đường phân → Chu trình Krebs.
C. Chu trình Krebs → Đường phân → Chuỗi truyền điện tử.
D. Đường phân → Chu trình Krebs → Chuỗi truyền điện tử.
Câu 2:
Nhiệt độ trung bình của cơ thể người là 37oC. Hãy giải thích tại sao nhiệt độ hoạt động tối ưu của hầu hết các enzyme ở người lại dao động xung quanh 40oC.
Nhiệt độ trung bình của cơ thể người là 37oC. Hãy giải thích tại sao nhiệt độ hoạt động tối ưu của hầu hết các enzyme ở người lại dao động xung quanh 40oC.
Câu 3:
Một nhà nghiên cứu đã tiến hành 2 thí nghiệm sau:
- Thí nghiệm (1) tổng hợp ATP trong ống nghiệm theo cách sau: Tách rời ti thể một cách nguyên vẹn khỏi tế bào rồi đặt vào trong ống nghiệm có pH = 8. Vì màng ngoài ti thể cho phép các ion H+ đi qua tự do nên nồng độ H+ sau đó cũng bị giảm xuống. Tiếp đến, người ta chuyển ti thể sang ống nghiệm khác có độ pH = 4, sau một thời gian thấy có sự xuất hiện ATP trong dung dịch bên ngoài ti thể.
- Thí nghiệm (2): Người ta tạo một túi màng phospholipid kép kiểu túi tiết, trên màng có gắn protein ATP – synthase lấy từ tế bào động vật có vú và một protein là bơm proton được lấy từ tế bào vi khuẩn. Bơm được cung cấp năng lượng để bơm H+ từ bên ngoài vào bên trong túi màng. Sau một thời gian được cung cấp năng lượng, bơm proton bơm H+ vào bên trong túi màng tạo nên sự chênh lệch nồng độ H+ giữa bên trong và bên ngoài túi màng thì nguồn năng lượng cho bơm proton hoạt động bị ngắt. Lúc sau, người ta nhận thấy bên ngoài túi màng xuất hiện ATP.
Hãy giải thích kết quả thí nghiệm và cho biết hai thí nghiệm trên chứng minh điều gì.
Một nhà nghiên cứu đã tiến hành 2 thí nghiệm sau:
- Thí nghiệm (1) tổng hợp ATP trong ống nghiệm theo cách sau: Tách rời ti thể một cách nguyên vẹn khỏi tế bào rồi đặt vào trong ống nghiệm có pH = 8. Vì màng ngoài ti thể cho phép các ion H+ đi qua tự do nên nồng độ H+ sau đó cũng bị giảm xuống. Tiếp đến, người ta chuyển ti thể sang ống nghiệm khác có độ pH = 4, sau một thời gian thấy có sự xuất hiện ATP trong dung dịch bên ngoài ti thể.
- Thí nghiệm (2): Người ta tạo một túi màng phospholipid kép kiểu túi tiết, trên màng có gắn protein ATP – synthase lấy từ tế bào động vật có vú và một protein là bơm proton được lấy từ tế bào vi khuẩn. Bơm được cung cấp năng lượng để bơm H+ từ bên ngoài vào bên trong túi màng. Sau một thời gian được cung cấp năng lượng, bơm proton bơm H+ vào bên trong túi màng tạo nên sự chênh lệch nồng độ H+ giữa bên trong và bên ngoài túi màng thì nguồn năng lượng cho bơm proton hoạt động bị ngắt. Lúc sau, người ta nhận thấy bên ngoài túi màng xuất hiện ATP.
Hãy giải thích kết quả thí nghiệm và cho biết hai thí nghiệm trên chứng minh điều gì.
Câu 4:
So sánh mức năng lượng được giải phóng giữa hô hấp hiếu khí và lên men trong tế bào động vật. Giải thích sự khác biệt này.
So sánh mức năng lượng được giải phóng giữa hô hấp hiếu khí và lên men trong tế bào động vật. Giải thích sự khác biệt này.
Câu 6:
Xét về mặt hiệu quả sản sinh ra năng lượng hữu ích, lên men lactate cho lượng ATP thấp hơn nhiều so với hô hấp tế bào. Giải thích tại sao chọn lọc tự nhiên vẫn duy trì hai kiểu hô hấp này song hành cùng nhau mà không loại bỏ lên men lactate ở người.
Xét về mặt hiệu quả sản sinh ra năng lượng hữu ích, lên men lactate cho lượng ATP thấp hơn nhiều so với hô hấp tế bào. Giải thích tại sao chọn lọc tự nhiên vẫn duy trì hai kiểu hô hấp này song hành cùng nhau mà không loại bỏ lên men lactate ở người.
Câu 7:
Đồ thị nào dưới đây thể hiện gần đúng nhất mối quan hệ giữa nồng độ cơ chất (trên trục hoành) và tốc độ phản ứng xúc tác bởi enzyme (trên trục tung)?
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Đồ thị nào dưới đây thể hiện gần đúng nhất mối quan hệ giữa nồng độ cơ chất (trên trục hoành) và tốc độ phản ứng xúc tác bởi enzyme (trên trục tung)?
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Câu 8:
Đồ thị dưới đây cho thấy, khi lượng cơ chất không đổi còn hàm lượng enzyme tăng dần thì hoạt tính của enzyme đo bằng lượng ánh sáng được tạo ra cũng tăng theo. Hãy giải thích tại sao khi tăng nồng độ enzyme D – luciferin từ 0 lên 1 đơn vị thì lượng ánh sáng gia tăng rất mạnh, còn khi lượng enzyme gia tăng từ 1 lên 2 đơn vị thì lượng ánh sáng lại gia tăng chậm hơn nhiều.
Đồ thị dưới đây cho thấy, khi lượng cơ chất không đổi còn hàm lượng enzyme tăng dần thì hoạt tính của enzyme đo bằng lượng ánh sáng được tạo ra cũng tăng theo. Hãy giải thích tại sao khi tăng nồng độ enzyme D – luciferin từ 0 lên 1 đơn vị thì lượng ánh sáng gia tăng rất mạnh, còn khi lượng enzyme gia tăng từ 1 lên 2 đơn vị thì lượng ánh sáng lại gia tăng chậm hơn nhiều.
Câu 9:
Bản đồ khái niệm cho dưới đây còn chưa hoàn chỉnh.
a) Hãy điền tiếp các khái niệm: Đồng tiền năng lượng, chuỗi truyền điện tử, động năng, hô hấp kị khí, lên men cồn, lên men lactic, ribosome, pha sáng, pha tối, lục lạp, DNA, lipid, đồng hóa vào các ô (?) trong bản đồ khái niệm dưới đây và chỉ ra một lỗi sai cần phải bỏ. Lưu ý, một khái niệm có thể điền ở nhiều vị trí.
b) Chú thích vào các đường kết nối các khái niệm ở những chỗ có thể để làm sáng tỏ mối quan hệ.
Bản đồ khái niệm cho dưới đây còn chưa hoàn chỉnh.
a) Hãy điền tiếp các khái niệm: Đồng tiền năng lượng, chuỗi truyền điện tử, động năng, hô hấp kị khí, lên men cồn, lên men lactic, ribosome, pha sáng, pha tối, lục lạp, DNA, lipid, đồng hóa vào các ô (?) trong bản đồ khái niệm dưới đây và chỉ ra một lỗi sai cần phải bỏ. Lưu ý, một khái niệm có thể điền ở nhiều vị trí.
b) Chú thích vào các đường kết nối các khái niệm ở những chỗ có thể để làm sáng tỏ mối quan hệ.
Câu 10:
Bạn Lan làm thí nghiệm về quang hợp như sau: Cho một nhánh rong đuôi chó vào bình thủy tinh đựng nước rồi dùng đèn chiếu sáng. Khi bật đèn sáng một lúc thì thấy từ nhánh rong có những bọt khí li ti thoát ra. Bạn Hương thấy vậy cũng làm thí nghiệm giống như Lan nhưng đèn chiếu sáng rất lâu mà vẫn không thấy các bọt khí thoát ra từ cây rong.
a) Từ kết quả thí nghiệm của bạn Hương, hãy đưa ra giả thuyết giải thích tại sao lại không thấy khí thoát ra khi cây rong được chiếu sáng và trình bày thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết của em.
Bạn Lan làm thí nghiệm về quang hợp như sau: Cho một nhánh rong đuôi chó vào bình thủy tinh đựng nước rồi dùng đèn chiếu sáng. Khi bật đèn sáng một lúc thì thấy từ nhánh rong có những bọt khí li ti thoát ra. Bạn Hương thấy vậy cũng làm thí nghiệm giống như Lan nhưng đèn chiếu sáng rất lâu mà vẫn không thấy các bọt khí thoát ra từ cây rong.
a) Từ kết quả thí nghiệm của bạn Hương, hãy đưa ra giả thuyết giải thích tại sao lại không thấy khí thoát ra khi cây rong được chiếu sáng và trình bày thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết của em.
Câu 11:
Quang hợp ở cây xanh chỉ xảy ra vào ban ngày khi có ánh sáng, còn hô hấp ở thực vật
A. chỉ xảy ra vào ban đêm.
B. xảy ra cả ngày lẫn đêm.
C. chỉ xảy ra ban ngày.
D. chỉ xảy ra khi nào tế bào có đủ ATP
Quang hợp ở cây xanh chỉ xảy ra vào ban ngày khi có ánh sáng, còn hô hấp ở thực vật
A. chỉ xảy ra vào ban đêm.
B. xảy ra cả ngày lẫn đêm.
C. chỉ xảy ra ban ngày.
D. chỉ xảy ra khi nào tế bào có đủ ATP
Câu 12:
Hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc trong tế bào nhân thực chia tế bào thành nhiều xoang tách biệt. Điều này có ý nghĩa gì trong hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hoá năng lượng trong tế bào?
Hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc trong tế bào nhân thực chia tế bào thành nhiều xoang tách biệt. Điều này có ý nghĩa gì trong hoạt động của enzyme và quá trình chuyển hoá năng lượng trong tế bào?
Câu 13:
Khẳng định nào dưới đây về ATP là đúng?
A. Các liên kết hóa học trong phân tử ATP là những liên kết rất bền vững.
B. ATP có thể được dự trữ trong tế bào để dùng cho các phản ứng hóa học khi cần.
C. Liên kết giữa các gốc phosphate trong ATP là những liên kết kém bền vững.
D. Khi giải phóng 2 nhóm phosphate thì ATP trở thành ADP.
Khẳng định nào dưới đây về ATP là đúng?
A. Các liên kết hóa học trong phân tử ATP là những liên kết rất bền vững.
B. ATP có thể được dự trữ trong tế bào để dùng cho các phản ứng hóa học khi cần.
C. Liên kết giữa các gốc phosphate trong ATP là những liên kết kém bền vững.
D. Khi giải phóng 2 nhóm phosphate thì ATP trở thành ADP.
Câu 14:
Mô tả nào dưới đây về cơ chế xúc tác của enzyme là đúng?
A. Trung tâm hoạt động của enzyme thu hút cơ chất đến liên kết với enzyme.
B. Enzyme và cơ chất chuyển động ngẫu nhiên trong dung dịch và cơ chất tình cờ liên kết được với trung tâm hoạt động của enzyme.
C. Trung tâm hoạt động của enzyme phù hợp với cơ chất và nó không bị thay đổi khi liên kết với cơ chất.
D. Mỗi trung tâm hoạt động chỉ liên kết được với một chất, kiểu mỗi ổ khóa một chìa.
Mô tả nào dưới đây về cơ chế xúc tác của enzyme là đúng?
A. Trung tâm hoạt động của enzyme thu hút cơ chất đến liên kết với enzyme.
B. Enzyme và cơ chất chuyển động ngẫu nhiên trong dung dịch và cơ chất tình cờ liên kết được với trung tâm hoạt động của enzyme.
C. Trung tâm hoạt động của enzyme phù hợp với cơ chất và nó không bị thay đổi khi liên kết với cơ chất.
D. Mỗi trung tâm hoạt động chỉ liên kết được với một chất, kiểu mỗi ổ khóa một chìa.
Câu 15:
Năng lượng hoạt hóa là năng lượng
A. cần để làm cho các chất tham gia phản ứng chuyển đổi từ trạng thái ổn định sang trạng thái không ổn định khiến các liên kết dễ bị bẻ gãy hoặc dễ được hình thành.
B. làm cho enzyme thay đổi cấu hình phù hợp với cơ chất.
C. cần để enzyme chuyển động nhanh hơn.
D. cần để biến đổi chất tham gia phản ứng thành chất khác.
Năng lượng hoạt hóa là năng lượng
A. cần để làm cho các chất tham gia phản ứng chuyển đổi từ trạng thái ổn định sang trạng thái không ổn định khiến các liên kết dễ bị bẻ gãy hoặc dễ được hình thành.
B. làm cho enzyme thay đổi cấu hình phù hợp với cơ chất.
C. cần để enzyme chuyển động nhanh hơn.
D. cần để biến đổi chất tham gia phản ứng thành chất khác.
