Nêu được vai trò và cơ chế hoạt động của enzyme.

Enzyme (men sinh học) là các phân tử protein (đôi khi là RNA) đóng vai trò chất xúc tác sinh học, tham gia hầu hết các phản ứng chuyển hóa trong tế bào với những đặc điểm: 1. Vai trò của enzyme a. Giảm năng lượng kích hoạt (Ea) của phản ứng, từ đó tăng tốc độ phản ứng lên hàng triệu – hàng tỷ lần so với phản ứng không xúc tác. b. Tính đặc hiệu cao: mỗi enzyme thường chỉ xúc tác cho một loại phản ứng hoặc một nhóm chất nền (substrate) nhất định. c. Điều hòa chuyển hóa: enzyme có thể được hoạt hóa hoặc ức chế tùy theo tín hiệu nội bào (pH, nhiệt độ, chất ức chế/hoạt hóa, phosphorylation…), giúp tế bào linh hoạt thích ứng với môi trường và nhu cầu sinh học. 2. Cơ chế hoạt động chung a. Hình thành phức hợp enzyme–substrate (ES): – Enzyme có vị trí hoạt động (active site) khớp (theo mô hình “chìa–ổ khóa” hoặc “cắm–dẻo”) với chất nền. – Khi gắn kết, enzyme bao lấy hoặc uốn cong chất nền, định hướng các nhóm hóa học để phản ứng diễn ra thuận lợi. b. Giảm năng lượng kích hoạt: – Ổn định trạng thái chuyển tiếp (transition state) của chất nền. – Cung cấp môi trường (nhóm acid–base, trung tâm kim loại, liên kết cộng hóa trị tạm thời…) hỗ trợ phá/bố trí lại liên kết của chất nền. c. Hình thành sản phẩm và giải phóng: – Sau khi phản ứng xảy ra, phức hợp EP (enzyme–product) tách ra, giải phóng sản phẩm và tái tạo enzyme để xúc tác vòng tiếp theo. 3. Cơ chế xúc tác chi tiết (ví dụ một số loại cơ chế) a. Acid–base catalysis: chuyển proton giữa enzyme và chất nền, làm thay đổi độ âm điện của nhóm chức. b. Covalent catalysis: enzyme hình thành liên kết cộng hóa trị tạm thời với chất nền, chuyển đổi trung gian. c. Metal-ion catalysis: ion kim loại (Zn²⁺, Mg²⁺…) trong enzyme thu hút hoặc ổn định các nhóm tích điện, tham gia trực tiếp vào phản ứng. d. Xếp đặt không gian (orientation and proximity): enzyme định hướng đúng các nhóm chức cần thiết, giảm độ bất định của phản ứng. 4. Yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme – Nhiệt độ: có nhiệt độ tối ưu (ví dụ 37 °C đối với enzyme người); quá cao gây biến tính, quá thấp làm giảm động học. – pH: mỗi enzyme có pH tối ưu; pH thay đổi làm ion hóa sai nhóm hoạt động. – Nồng độ chất nền và enzyme: ảnh hưởng đến tốc độ và độ bão hòa (mô hình Michaelis–Menten). – Chất ức chế (inhibitors) và chất hoạt hóa (activators): gắn cạnh tranh, không cạnh tranh hoặc liên kết allosteric, điều chỉnh hoạt tính. Tóm lại, enzyme là “công cụ” chính trong mọi phản ứng sinh hoá, hoạt động bằng cách kết hợp đặc hiệu với chất nền, ổn định trạng thái chuyển tiếp, giảm năng lượng kích hoạt và giải phóng sản phẩm, từ đó điều hoà linh hoạt mạng lưới chuyển hoá tế bào.