Enzyme đã và đang là một trong những trọng tâm nghiên cứu của y học hiện đại, được coi như là chìa khóa của sự sống, khả năng của enzyme vẫn luôn làm các nhà khoa học ngạc nhiên và thậm chí vẫn còn phải đau đầu đi tìm lời giải đáp. Để đáp ứng các nhu cầu của cơ thể, bản thân sinh vật đã tự sản sinh ra rất nhiều enzyme, điều này diễn ra ngay trong các tế bào. Cơ chế hình thành này của enzyme vẫn còn nhiều điều chưa thể giải đáp với các nhà khoa học.
(Co che tac dung cua enzyme): Có hơn 5.000 loại enzyme với hơn 25.000 tác dụng khác nhau trong cơ thể con người. Về cơ bản thì chúng đều tuân theo một cơ chế hoạt động với công thức như sau:
E + S → ES → P + E
Với: E là Enzyme – Đóng vai trò là chất xúc tác; S là cơ chất (Substrate) – Các hoạt chất chịu tác động của Enzyme, ES là phức hợp Enzyme – Cơ chất, P là sản phẩm (Product).
Tổng cộng có 3 giai đoạn trong hoạt động xúc tác của enzyme:
Giai đoạn thứ nhất: Cơ chất (S ) được liên kết với enzyme (E) nhờ các liên kết yếu, phản ứng xảy ra tương đối nhanh. Vì là liên kết yếu nên sự xúc tác của enzyme chưa thể diễn ra.
Giai đoạn thứ hai: Cơ chất (S) bị biến đổi từ việc các liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ hoặc hình thành. Ở giai đoạn này, một hoặc vài phức chất ES chuyển tiếp hoặc toàn bộ cơ chất bị hoạt hóa, nhờ cấu trúc bậc 3 của mình mà enzyme liên tục biến đổi để sự tiếp xúc giữa các phần thực hiện xúc tác của enzyme và cơ chất là lớn nhất.
Giai đoạn thứ ba: Enzyme xúc tác lên cơ chất tạo thành sản phẩm, còn enzyme được giải phóng ra dưới dạng tự do.
Tính chất của enzyme
Enzyme kém bền và dễ dàng bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ, khi bị biến tính thì enzyme mất đi khả năng xúc tác. Các môi trường axit hay bazơ cũng gây ra điều tương tự với enzyme.
Enzyme tan và hóa thành dạng keo khi tiếp xúc với nước, ngoài ra còn tan trong dung dịch muối loãng, các dung môi hữu cơ phân cực khác, enzyme lại không tan trong ete và các dung môi không phân cực. (nguyên liệu enzyme papain)
Enzyme có tính lưỡng tính: tùy độ pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation, anion hay trung hòa điện.
Có bản chất là protein nên tất nhiên enzyme phải mang các thuộc tính lý hóa của protein. Do có kích thước lớn (đại phân tử) nên enzyme không thể đi qua màng bán thấm.
Cấu trúc của enzyme
Enzyme có biên độ khối lượng phân tử rất lớn, có thể chỉ từ 12.000 dalton cho đến 1.000.000 dalton hay thậm chí lớn hơn. Phần lớn enzyme có cấu trúc phân tử hình cầu (dạng hạt), đây cũng là điều đương nhiên bởi enzyme mang bản chất là protein.
Enzyme có thể là protein đơn giản hoặc protein phức tạp, tương đương là enzyme một thành phần (enzyme một cấu tử) và enzyme hai thành phần (enzyme hai cấu tử). Trong trường hợp là enzyme hai cấu tử thì có nghĩa là ngoài protein, trong cấu tạo enzyme còn có sự tham gia của một nhóm ngoại nào đó. Cụ thể thì trong enzyme hai cấu tử, phần protein (apoprotein) có tác dụng nâng cao hoạt tính xúc tác của nhóm ngoại (coenzyme) và quyết định tính đặc hiệu của enzyme, còn coenzyme sẽ trực tiếp tham gia phản ứng xúc tác, giữ vai trò quyết định kiểu phản ứng và enzyme xúc tác và làm tăng độ bền của enzyme đối với các yếu tố gây biến tính.
Sự thiếu hụt enzyme gây ra vấn đề gì?
Enzyme đem tới sự trật tự cho quá trình chuyển hóa phức tạp trong tế bào và khả năng thích ứng với trạng thái sinh lý bình thường. Khi một enzyme xảy ra sự khiếm khuyết hoặc bị suy yếu, các phản ứng vốn phụ thuộc vào enzyme làm chất xúc tác cũng sẽ gặp trục trặc theo, gây ra sự rối loạn chuyển hóa chất cục bộ, nếu nghiêm trọng thì thậm chí có thể dẫn tới bệnh tật. Do đó, enzyme có liên quan mật thiết đến sức khỏe con người.
Chẳng hạn như các enzyme tiêu hóa, đảm nhiệm việc giúp cơ thể con người tiêu hóa, hấp thu chất dinh dưỡng từ thức ăn, có thể kể đến như amylase có trong nước bọt thủy phân tinh bột trong gạo thành maltose. Hay các enzyme thủy phân như pepsin, trypsin là bắt buộc phải có để cơ thể con người có thể chuyển hóa và hấp thụ được các thành phần thiết yếu như axit amin từ protein. Chưa hết, cũng dưới tác của các enzyme khác, các axit amin này được chọn lọc và xây dựng trở thành loại protein cần thiết cho cơ thể. Dó đó, thiếu hoặc không có enzyme, thì sự tiêu hóa của cơ thể không thể xảy ra.
Sự thiếu hụt enzyme là một trong những tác nhân gây ra các triệu chứng mệt mỏi kinh niên, đây là nguyên nhân rất khó phát hiện, bệnh nhân dù được cung cấp đầy đủ các điều kiện về dưỡng chất nhưng vẫn không thể khắc phục được tình trạng bệnh. Ngoài ra, những hệ lụy khác của việc thiếu hụt enzyme có thể trào ngược dạ dày thực quản, khó tiêu, đầy hơi, táo bón, nhức đầu, các rối loạn về ruột, xơ vữa động mạch, cholesterol cao, yếu cơ,…
