Sinh 10 bài 14 VUIHOC: Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hoá vật chất

1. Lý thuyết về enzim - Sinh 10 Bài 14

1.1. Khái niệm enzim 

Enzim hay men là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein. Vào năm 1878, lần đầu tiên thuật ngữ enzim được đề xuất bởi một nhà sinh lí học người Đức là Vilgelrn Kuner. Trong tiếng Hi Lạp en – là ở trong, zime – là nấm men bởi vì enzim là chất xúc tác sinh học đầu tiên được nghiên cứu ở nấm men do tế bào nấm men tiết ra có tác dụng phân giải đường tạo nên sự lên men (lên men rượu).

Các phân tử được enzim tác động lên gọi là cơ chất sau đó được thúc đẩy biến đổi thành các phân tử khác được gọi là sản phẩm. Và một lưu ý rằng, enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không hề làm biến đổi bản chất của phản ứng.   

Hầu như tất cả các quá trình trao đổi chất, các phản ứng sinh hóa quan trọng đảm bảo duy trì sự sống của tế bào thì đều cần đến sự xúc tác của enzim.

1.2. Cấu trúc của enzim - sinh 10 bài 14

Như đã trình bày ở trên: bản chất của enzim là protein do đó thành phần của enzim là protein hoặc protein kết hợp với các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác. Vì cấu tạo từ protein nên cấu trúc không gian của enzim được tạo bởi cấu trúc bậc 3, bậc 4 của protein cấu thành nó. 

Trên phân tử enzim có một vùng cấu trúc không gian đặc biệt có chức năng liên kết với cơ chất được gọi là trung tâm hoạt động của enzim. Để dễ dàng hình dung thì đây có thể được xem như là một chỗ lõm hoặc khe nhỏ trên bề mặt enzim. Tại đây, các cơ chất sẽ được liên kết tạm thời với enzim chỉ khi chúng có cấu trúc phù hợp với trung tâm hoạt động từ đó phản ứng sẽ được xúc tác xảy ra. Đây chính là lý do tạo ra tính đặc hiệu của enzim. 

1.3. Cơ chế hoạt động của enzim

Cơ chế hoạt động của enzime bao gồm ba bước chính:

• Cơ chất liên kết với enzime tại vùng trung tâm hoạt động để hình thành phức hệ enzime - cơ chất
• Enzyme xúc tác phản ứng xảy ra biến đổi cơ chất thành sản phẩm
• Sản phẩm được giải phóng để lại enzim tự do

1.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim

Hoạt tính của enzim - sinh 10 bài 14 - được định nghĩa bằng số lượng sản phẩm được tạo thành trên một đơn vị thời gian.

Các yếu tố làm ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim đó là:

- Nồng độ cơ chất: giả sử lượng enzim là xác định thì khi tăng nồng độ cơ, thoạt đầu hoạt tính enzim tăng mạnh nhưng sau đó chậm lại và gần như không tăng thêm nữa. Lý do là bởi vị lúc này enzim đã ở trạng thái bão hòa cơ chất, tất các enzim đều có cơ chất liên kết với trung tâm hoạt động

- Nhiệt độ: Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu, tại nhiệt độ này enzim có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất. Tuy nhiên khi vượt quá thì hoạt tình enzim giảm mạnh vì nhiệt độ cao sẽ làm biến tính enzim do chúng có bản chất là protein.

- Độ pH: Mỗi enzim đều cần có một môi trường pH phù hợp, làm cho hoạt tính enzim cao nhất.

Ngoài ra còn một số các yếu tố như là:

- Chất ức chế enzim: các chất hoá học có thể ức chế sự hoạt động của enzim.

- Chất hoạt hóa enzim: một số chất có thể liên kết với enzim và giúp cho các enzim đó tăng hoạt tính xúc tác. 

- Nồng độ enzim: rõ ràng rằng khi nồng độ cơ chất là bão hòa thì việc bổ sung thêm enzim sẽ làm tăng lượng sản phẩm tạo ra do dó làm tăng hoạt tính enzim.

2. Vai trò của Enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất

Vai trò quan nhất của enzim đó là xúc tác cho các phản ứng sinh hóa trong tế bào. Thông qua điều khiển hoạt tính của enzim tế bào có thể kiểm soát chặt chẽ quá trình chuyển hóa vật chất của mình

Hiện tượng ức chế ngược hay liên hệ ngược là một kiểu điều hòa hoạt tính của enzim trong đó sản phẩm của con đường chuyển hóa, khi tích lũy ở nồng độ cao sẽ có khả năng như một chất ức chế, tác động làm bất hoạt enzim ở đầu con đường chuyển hóa.

Đăng ký ngay khóa học DUO để được lên lộ trình ôn thi tốt nghiệp sớm nhất!

3. Luyện tập Sinh 10 Bài 14 - tự luận và trắc nghiệm có đáp án

3.1. Bài tập tự luận Sinh 10 Bài 14 SGK cơ bản và nâng cao

Câu 1: Cho hình minh họa dưới đây, hãy lý giải sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính của enzim và giải thích tại sao khi tăng nhiệt độ lên quá nhiệt độ tối ưu thì hoạt tính của enzim lại giảm một cách nhanh chóng, thậm chí là mất hoàn toàn?

Lời giải:

Như chúng ta đã biết, khi tăng nhiệt độ thì các chất sẽ vận động nhanh hơn, va chạm vào nhau nhiều hơn do đó làm tăng khả năng enzim bắt được cơ chất và điều này có thể dẫn đến làm tăng hoạt tính của enzim, tăng số lượng sản phẩm trên một đơn vị thời gian.

Tuy nhiên, enzim có bản chất là protein vì thế chúng dễ dàng bị biến tính bởi nhiệt độ, có thể dễ dàng quan sát thấy ở hiện tượng lòng trắng trứng sẽ bị đục khi cho vào nước sôi. Thật vậy, nhiệt độ cao phá hủy các liên kết yếu khiến cho enzim bị mất cấu hình không gian và làm mất khả năng nhận biết cơ chất cũng như khả năng xúc tác của chúng.

Câu 2: Hãy trình bày cấu trúc và cơ chế xúc tác phản ứng của enzim.

Lời giải

Cấu trúc của enzim: 

- Enzim có thành phần là protein hoặc là protein kết hợp với các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ khác để có thể đạt được chức năng chính xác.

- Cấu trúc không gian của enzim có một vùng đặc biệt, vùng này là nơi chuyên liên kết với cơ chất và xúc tác cho phản ứng được gọi là trung tâm hoạt động của enzim.

Cơ chế hoạt động của enzyme bao gồm ba bước chính: 

- Enzim sẽ liên kết với cơ chất tại trung tâm hoạt động để hình thành phức hệ enzyme - cơ chất

- Sau đó, enzyme xúc tác phản ứng biến đổi cơ chất thành sản phẩm bằng nhiều cách thức khác nhau nhưng về cơ bản thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng sẽ bị giảm đi và phản ứng dễ dàng xảy ra hơn.

Câu 3: Trong quá trình tiêu hóa, các tuyến hóa sẽ tiết ra enzim để phân giải thức ăn thành các đơn vị nhỏ cho việc hấp thụ. Tuy nhiên, ở động vật và con người thì không hề có xenlulaza, enzim thủy phân xenlulozo. Vậy bằng cách nào mà chúng ta hay những động vật ăn thực vật có thể tiêu hóa được chất này?

Lời giải

Mỗi phản ứng hay cơ chất đều cần một loại enzim đặc hiệu của mình vậy việc không có enzim tương ứng thì phản ứng sinh học gần như không xảy ra trong điều kiện bình thường. Vì thế, chỉ có phần nhỏ xenlulozo được thủy phân nhờ axit trong dạ dày còn phần lớn sẽ được tiêu hóa nhờ hệ vi sinh vật sinh sống trong đường ruột của các động vật ăn cỏ. Các vi sinh vật ở đây sẽ tiết ra enzim xenlulaza giúp cho động vật có thể tiêu hóa được chất xơ và đổi lại, chúng sẽ lấy các chất dinh dưỡng ở đây.

Câu 4: Vai trò của enzim đến tất cả các phản ứng sinh hóa trong tế bào và cơ thể là không thể bàn cãi nhưng không phải lúc nào cơ thể cũng cần những phản ứng đó xảy ra hay chỉ cần ở một lượng nhỏ. Vậy làm cách nào mà tế bào có thể điều hòa hoạt động của một enzim?

Lời giải

Tế bào có thể điều hoà hoạt động của enzim theo một số cách dưới đây: 

- Kiểm soát hoạt động của enzim bằng các chất ức chế và chất hoạt hoá enzim. 

- Điều hòa lượng enzim trong tế bào bằng cách điều phối hoạt động tổng hợp và phân huỷ enzim của tế bào.

- Hiện tượng ức chế ngược: sản phẩm của một chuỗi phản ứng tích lũy quá nhiều sẽ ức chế hoạt động của các enzim đầu dãy.

Câu 5

.

Cho sơ đồ mô tả một con đường chuyển hóa trong tế bào. Mũi tên liền là chiều phản ứng còn mũi tên chấm gạch thể hiện sự ức chế ngược. Giả sử nếu chất G và F đang ở tình trạng dư thừa trong tế bào thì nồng độ của chất nào sẽ tăng lên nhiều nhất?

Lời giải

Chất H.

Nồng độ G và F cao dẫn tới ức chế 2 enzim xúc tác cho phản ứng từ C -> D và C -> E do đó làm nồng độ chất C tăng lên. Tuy nhiên khi nồng độ chất C cao sẽ lại ức chế phản ứng A -> B vì thế A sẽ chỉ được tập trung biến đổi thành chất H. Do đó chất H sẽ tăng một cách bất thường.

3.2. Bài tập trắc nghiệm Sinh 10 Bài 14

Câu 1: Enzim có đặc tính nào sau đây?

A. Là phân tử dự trữ năng lượng rất lớn

B. Là chất xúc tác sinh học 

C. Xúc tác phản ứng một cách đặc hiệu 

D. Sau phản ứng, enzim không bị biến đổi

Câu 2: Bản chất của enzim là 

A. carbohydrate   

B. protein    

C. polysaccarit   

D. chất vô cơ 

Câu 3: Nhận định nào sau đây về enzim là chính xác? 

A. Thành phần của enzim chỉ là protein hoặc protein cùng với các chất hữu cơ hay vô cơ khác

B. Enzim làm biến đổi sản phẩm của phản ứng mà nó xúc tác

C. Enzim sẽ bị phân hủy sau khi tham gia vào phản ứng sinh hóa 

D. Các tuyến nội tiết đảm nhiệm vai trò tiết ra các enzim trong cơ thể động vật

Câu 4: Cơ chất liên kết với enzim thông qua vùng cấu trúc không gian được gọi là 

A. trung tâm điều hành   

B. trung tâm vận chuyển 

C. trung tâm xúc tác   

D. trung tâm hoạt động

Câu 5: Enzim nào sau đây tham gia xúc tác quá trình phân giải tinh bột? 

A. amilaza    

B. helicaza  

C. tripsin    

D. mantaza

Câu 6: Phần lớn enzim trong cơ thể hoạt động tốt nhất ở khoảng nhiệt độ nào dưới đây? 

A. 10 - 15oC  

B. 20 - 25oC

C. 35 - 40oC  

D. 55 - 60oC

Câu 7: Cho các phát biểu sau về trung tâm hoạt động của enzim: 

(1) Là vị trí liên kết chặt và cố định với cơ chất 

(2) Là vị trí lõm hoặc là khe hở trên bề mặt enzim 

(3) Có cấu hình không gian phù hợp với cấu hình của cơ chất 

(4) Trung tâm hoạt động là giống nhau ở mỗi enzim

Những phát biểu nào là chính xác?

A. (1), (2), (3)    

B. (1), (4)    

C. (2), (3), (4)    

D. (2), (3)

Câu 8: Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về hoạt tính của enzim? 

A. Hoạt tính của enzim luôn tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất 

B. Hoạt động của enzim có thể bị ức chế bởi một số chất hóa học

C. Enzim khi liên kết với một số chất hóa học có thể được làm tăng hoạt tính 

D. Giả sử lượng cơ chất bão hòa, khi nồng độ enzim càng cao thì hoạt tính của enzim càng lớn

Câu 9: Cơ chế hoạt động của enzim gồm các giai đoạn 

(1) Hình thành sản phẩm trung gian 

(2) Hình thành phức hợp enzim – cơ chất 

(3) Tạo ra sản phẩm cuối cùng và giải phóng enzim tự do 

Thự tự chính xác là 

A. (2) → (1) → (3)   

B. (2) → (3) → (1) 

C. (1) → (2) → (3)   

D. (1) → (3) → (2)

Câu 10: Vai trò của enzim trong việc xúc tác cho các phản ứng đó là:

A. Giảm năng lượng hoạt hóa

B. Làm tăng năng lượng hoạt hóa cho cơ chất

C. Biến đổi cơ chất để chúng có thể phản ứng

D. Ngăn cản phản ứng theo chiều ngược lại

Câu 11: Tế bào có thể tự điều hòa hoạt động của các enzim bằng cách nào? 

A. Tăng hoặc giảm nhiệt độ 

B. Thông qua các chất hoạt hóa hay ức chế enzim

C. Đào thải các enzim ra ngoài

D.Thông qua các chất tham gia phản ứng

Câu 12: Sự thiếu vắng của chỉ một enzim trong chuỗi chuyển hóa sẽ làm cho: 

A. quá trình trao đổi chất trong tế bào hầu hết bị ngưng trệ 

B. tích lũy, dư thừa nguyên liệu và đồng thời làm thiếu sản phẩm của chuỗi chuyển hóa

C. làm cho các phản ứng sinh hóa liên quan không thể diễn ra

D. hoạt động sống bị đình trệ và tế bào sẽ chết

Câu 13: Cơ chế làm giảm hoạt tính enzim của các chất ức chế cạnh tranh đó là: 

A. Liên kết chặt với sản phẩm làm cho enzym không thể giải phóng sản phẩm 

B. Ngăn cản phản ứng xảy ra

C. Liên kết với cơ chất khiến cho enzim không còn cơ chất để xúc tác

D. Có thể bám vào trung tâm hoạt động của enzym từ đó cạnh tranh với cơ chất làm giảm lượng cơ chất bám được vào enzim

Câu 14: Khi nhiệt độ môi trường tăng cao quá giới hạn thì hoạt tính enzim giảm mạnh thậm chí là bị bất hoạt. Lý do giải thích cho hiện tượng này là? 

A. Vì enzym có bản chất là lipit nên khi nhiệt độ môi trường tăng cao thì enzym bị tan chảy 

B. Vì enzym có bản chất là protein cho nên khi nhiệt độ tăng quá cao thì enzim sẽ bị biến tình và mất đi cấu hình không gian

C. Nhiệt độ cao làm enzim bị đốt cháy

D. Nhiệt độ cao làm phá vỡ cơ chất

Câu 15: Tính đặc hiệu cao của enzim nhờ điều nào sau đây mà có: 

A. Enzym là chất xúc tác sinh học bản chất là protein 

B. Enzym chỉ xúc tác cho các phản ứng hóa sinh ở trong tế bào 

C. Enzym chỉ hoạt động tốt nhất trong một điều kiện nhiệt độ, pH thích hợp

D. Trung tâm hoạt động của enzim cần phải tương thích với cơ chất do nó xúc tác

Câu 16: Một số chất có khả năng gây ức chế không cạnh tranh đối với enzim bằng cơ chế nào dưới đây: 

A. gắn chặt vào trung tâm hoạt động của enzym làm che lấp mất vị trí liên kết với cơ chất

B. làm thay đổi độ pH khiến cho enzim bị thay đổi cấu hình và không liên kết được với cơ chất nữa

C. gắn vào phức enzim - sản phẩm khiến cho enzim không thể giải phóng sản phẩm

D. gắn vào một vùng trên enzim và làm biến đổi trung tâm hoạt động của enzym khiến cho vị trí này không còn tương thích với cơ chất

Câu 17: Làm thế nào để có thể biết một chất ức chế nào là chất ức chế cạnh tranh hay không cạnh tranh?

A. Theo dõi tốc độ phản ứng khi bổ sung thêm cơ chất

B. Theo dõi tốc độ phản ứng khi bổ sung thêm enzim

C. Theo dõi tốc độ phản ứng khi tăng nồng độ chất ức chế

D. Theo dõi tốc độ phản ứng khi bổ sung thêm cả cơ chất và enzim

Câu 18: Khi nhiệt độ tăng cao quá mức tối ưu làm enzim mất hoạt tính vì: 

A. làm enzim biến tính nên trung tâm hoạt động của enzym bị thay đổi 

B. enzim bị biến tính dẫn tới cấu trúc của enzym bị phân hủy 

C. làm cho cấu trúc của cơ chất bị thay đổi nên không còn phù hợp với trung tâm hoạt động của enzim 

D. bay hơi, dung dịch cô đặc khiến cho phản ứng không thể xảy ra

Câu 19: Giả sử có một phản ứng được xúc tác bởi một loại enzim. Hoạt tính đo được của enzim sẽ tăng lên trong trường hợp nào dưới đây:

A. Bổ sung thêm enzim. 

B. Giảm nhiệt độ của môi trường, 

C. Giám nồng độ cơ chất. 

D. pH của môi trường thay đổi

Câu 20: Cho những hợp chất sau

(1) saccaraza 

(2) proteaza 

(3) nucleaza 

(4) lipit 

(5) amilaza 

(6) saccarozo 

(7) protein 

(8) axit nuclêic 

(9) lipaza 

(10) pepsin 

Đâu là tên của một enzim?

A. (1), (2), (3), (4), (5) 

B. (1), (6), (7), (8), (9), (10) 

C. (1), (2), (3), (5), (9), (10) 

D. (1), (2), (3), (5), (9)

Bảng đáp án gợi ý:

VUIHOC đã tổng hợp đầy đủ tất cả các kiến thức về enzim thuộc sinh 10 bài 14 cũng như bộ bài tập tự luận và trắc nghiệm có lời giải và đáp án giúp các em ôn tập tốt nhất. Để học nhiều hơn các kiến thức Sinh học 10 cũng như Sinh học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!