Tại sao sự sống lại sử dụng enzim xúc tác cho các phản ứng sinh hóa mà không chọn cách làm tăng nhiệt độ để các phản ứng xảy ra nhanh hơn

Đáp án: 1. Tốc độ phản ứng là gì?

– Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh, chậm của phản ứng.

– Tốc độ phản ứng được xác định bằng thương số giữa độ biến thiên lượng chất (thường là nồng độ) tham gia (hoặc sản phẩm) với thời gian phản ứng. Công thức tính v = đentaC/đen ta t.

– Hiểu một cách đơn giản, phản ứng xảy ra càng nhanh thì tốc độ phản ứng càng lớn.

2. Chất xúc tác là gì?

– Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng không bị biến đổi sau khi phản ứng kết thúc.

Chẳng hạn, H2O2 bị phân hủy chậm thành H2O và O2. Nếu có mặt MnO2 thì H2O2 bị phân hủy nhanh hơn. Như vậy MnO2 là chất xúc tác cho phản ứng

2H2O2 => 2H2O + O2

3. Enzim là gì?

– Enzim là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein.

Chẳng hạn, enzim amilaza có trong nước bọt xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột thành đường mantozơ. Đó là lí do mà khi nhai cơm ta cảm thấy có vị ngọt.

4. Năng lượng hoạt hóa là gì?

– Hiểu một cách đơn giản, năng lượng hoạt hóa là năng lượng nhỏ nhất cần cung cấp để cho phản ứng xảy ra. Nói cách khác, năng lượng hoạt hóa gắn với hàng rào năng lượng. Chỉ khi vượt qua được hàng rào năng lượng thì phản ứng mới xảy ra được.

5. Hạn chế của việc tăng nhiệt độ

– Muốn phản ứng xảy ra được thì phải cung cấp một năng lượng ít nhất bằng năng lượng hoạt hóa. Nhưng phần lớn phản ứng xảy ra trong tế bào là phản ứng giữa các chất hữu cơ với nhau. Phản ứng giữa các chất hữu cơ thường có năng lượng hoạt hóa lớn, nếu cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt năng bằng cách tăng nhiệt độ thì phải tăng nhiệt độ lên rất cao, như thế protein có thể bị biến tính (thậm chí phân hủy), các chất hữu cơ khác cũng có thể bị phân hủy (hoặc bị oxi hóa), tế bào sẽ chết.

– Khi tăng nhiệt độ thì tốc độ của hầu hết các phản ứng đều tăng theo, kể cả phản ứng cần thiết và không cần thiết.

6. Ưu thế của xúc tác enzim

– Enzim có tính chọn lọc khi xúc tác, có nghĩa là mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định.

– Enzim làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng các cách thức sau

+ kéo căng, vặn xoắn các phân tử cơ chất, để lộ các vị trí phản ứng.

+ sắp xếp, định hướng cơ chất để tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng.

+ tạo ra một vi môi trường thuận lợi cho phản ứng.

+ làm biến đổi tạm thời đặc tính của cơ chất (liên kết cộng hóa trị với cơ chất).

Chính vì những ưu điểm trên, mà sự sống lựa chọn enzim để tăng tốc độ phản ứng thay vì tăng nhiệt độ.

Giải thích các bước giải: