Enzyme

Enzym (hay men tiêu hoá) là các protein có tác dụng làm chất xúc tác sinh học. Chất xúc tác thúc đẩy phản ứng hóa học. Các phân tử được enzym tác động lên được gọi chất nền, và các enzym biến đổi các chất nền thành các phân tử khác nhau được gọi là sản phẩm. Hầu như tất cả các quá trình trao đổi chất trong các tế bào đều cần sự xúc tác (enzyme catalysis) để chúng xảy ra ở tốc độ cho phép sự sống tồn tại.^[1]:8.1 Đường trao đổi chất phụ thuộc vào các enzym để xúc tiến các các bước trao đổi. Ngành nghiên cứu về enzym được gọi là enzym học, và ngành phân tích enzym giả mới phát triển gần đây. Trong quá trình tiến hóa của enzym, một số enzym đã bị mất đi khả năng xúc tác sinh học, phản ánh qua chuỗi amino acid và tính chất xúc tác 'giả' của chúng.^[2][3]

Enzym là chất xúc tác trong hơn 5.000 loại phản ứng hóa sinh.^[4] Các chất xúc tác sinh học khác được cấu thành từ phân tử RNA được gọi là ribozym. Sự chọn lọc của enzym đến từ cấu trúc bậc 3 của nó.

Giống như tất cả các loại xúc tác khác, enzym tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hóa. Một số enzym có khả năng tăng tốc độ phản ứng nhanh hơn tới hàng triệu lần. Một ví dụ điển hình là orotidine 5'-phosphate decarboxylase; nó có khả năng kích hoạt một phản ứng kéo dài hàng triệu năm chỉ trong vòng vài mili giây.^[5][6] Trên khía cạnh hóa chất, enzym giống như các chất xúc tác là nó không bị tiêu thụ trong các phản ứng hóa học và không làm thay đổi sự cân bằng hóa học. Enzym khác các chất xúc tác là nó có độ chọn lọc cao. Hoạt động của enzym có thể bị ảnh hưởng bởi các phân tử khác ví dụ như chất ức chế enzym và chất hoạt hóa enzym. Nhiều thuốc và thuốc độc trên thực tế là chất ức chế enzym. Độ hiệu quả của enzym bị giảm đáng kể nếu như nhiệt độ và pH không ở mức tối ưu cho enzym. Khi ở nhiệt độ quá cao, nhiều enzym sẽ bị biến chất khiến chúng mất đi cấu trúc và tính chất xúc tác.

Một số enzym được thương mại hóa ví dụ như trong quá trình tạo ra chất kháng sinh. Một số sản phẩm gia đình có chứa enzym để tăng tốc độ phản ứng hóa học. Ví dụ: bột giặt có chứa enzym để chúng có thể phân hủy protein, tinh bột hoặc chất béo trong các vết bẩn trên quần áo; enzym trong papain phân hủy các protein ra thành các phân tử nhỏ hơn khiến cho thịt mềm và dễ nhai hơn.

1. ^ Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL (2002). Biochemistry (ấn bản thứ 5). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-4955-6.
2. ^ Murphy JM, Farhan H, Eyers PA (2017). “Bio-Zombie: the rise of pseudoenzymes in biology”. Biochem Soc Trans. 45 (2): 537–544. doi:10.1042/bst20160400. PMID 28408493.
3. ^ Murphy JM, và đồng nghiệp (2014). “A robust methodology to subclassify pseudokinases based on their nucleotide-binding properties”. Biochemical Journal. 457 (2): 323–334. doi:10.1042/BJ20131174. PMC 5679212. PMID 24107129.
4. ^ Schomburg I, Chang A, Placzek S, Söhngen C, Rother M, Lang M, Munaretto C, Ulas S, Stelzer M, Grote A, Scheer M, Schomburg D (tháng 1 năm 2013). “BRENDA in 2013: integrated reactions, kinetic data, enzyme function data, improved disease classification: new options and contents in BRENDA”. Nucleic Acids Research. 41 (Database issue): D764–72. doi:10.1093/nar/gks1049. PMC 3531171. PMID 23203881.
5. ^ Radzicka A, Wolfenden R (tháng 1 năm 1995). “A proficient enzyme”. Science. 267 (5194): 90–931. Bibcode:1995Sci...267...90R. doi:10.1126/science.7809611. PMID 7809611.
6. ^ Callahan BP, Miller BG (tháng 12 năm 2007). “OMP decarboxylase—An enigma persists”. Bioorganic Chemistry. 35 (6): 465–9. doi:10.1016/j.bioorg.2007.07.004. PMID 17889251.