Mục lục bài họcĐang ở d03-b3
Enzyme Kinetics and Inhibition
Why the rate curve flattens
Raise the substrate concentration and the reaction rate rises — then stops rising. At saturation every active site is already occupied, so adding substrate changes nothing. The plateau is set by the amount of enzyme, not by the amount of substrate. Add more enzyme and the plateau moves up.
Binding is not a rigid lock and key: the active site changes shape slightly as the substrate enters. This induced fit is what brings the catalytic groups into position.
Two kinds of inhibitor
- Competitive — the inhibitor resembles the substrate and binds the active site. Substrate and inhibitor compete, so flooding the system with substrate wins the competition back. The maximum rate is unchanged; it just takes more substrate to reach it.
- Non-competitive (allosteric) — the inhibitor binds a different site and changes the enzyme's shape, so the active site no longer fits. Extra substrate cannot help, and the maximum rate falls.
Feedback inhibition
The end product of a pathway binds allosterically to an early enzyme in the same pathway and switches it off. The cell stops making what it already has, and stops it at the first committed step, so no intermediate is wasted. This is negative feedback at the molecular level, and it is the standard example on the exam.
Allosteric sites also work the other way: an activator can lock the enzyme in its active shape. Cooperative binding in haemoglobin follows the same logic — the first oxygen bound makes the next one easier.
Vì sao đường tốc độ đi ngang
Tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ tăng — rồi ngừng tăng. Đến mức bão hoà, mọi trung tâm hoạt động đều đang bận nên đổ thêm cơ chất cũng vô ích. Mức đi ngang do lượng enzim quyết định, không phải lượng cơ chất; thêm enzim thì mặt phẳng đó nâng lên.
Việc gắn cơ chất không cứng nhắc như ổ khoá – chìa khoá: trung tâm hoạt động đổi hình một chút khi cơ chất chui vào. Kiểu khớp cảm ứng này chính là bước đưa các nhóm xúc tác vào đúng vị trí.
Hai kiểu chất ức chế
- Cạnh tranh — chất ức chế giống cơ chất và gắn vào chính trung tâm hoạt động. Hai bên tranh chỗ, nên đổ thật nhiều cơ chất là giành lại được: tốc độ cực đại không đổi, chỉ cần nhiều cơ chất hơn mới đạt tới.
- Không cạnh tranh (dị lập thể) — chất ức chế gắn ở vị trí khác, làm enzim đổi hình nên trung tâm hoạt động không còn khớp. Thêm cơ chất vô ích, và tốc độ cực đại giảm.
Đây là cặp phân biệt được hỏi nhiều nhất của chương, và câu hỏi luôn ra dưới dạng đồ thị chứ không phải định nghĩa.
Ức chế ngược
Sản phẩm cuối của một chuỗi phản ứng gắn dị lập thể vào một enzim ở đầu chuỗi và tắt nó đi. Tế bào ngừng sản xuất thứ nó đang thừa, và ngừng ngay bước đầu tiên nên không phí chất trung gian nào. Đó là phản hồi âm ở cấp phân tử.
Vị trí dị lập thể cũng làm việc theo chiều ngược lại: một chất hoạt hoá có thể giữ enzim ở dạng hoạt động. Sự gắn hợp tác của hemoglobin đi theo đúng logic đó — gắn được phân tử $\text{O}_2$ đầu tiên thì các phân tử sau gắn dễ hơn.
Cùng một enzim, đo tốc độ (đơn vị tuỳ ý) theo nồng độ cơ chất:
- Không có chất X: $[S]$ thấp $\to 20$; $[S]$ cao $\to 100$.
- Có chất X: $[S]$ thấp $\to 8$; $[S]$ cao $\to 99$.
- Có chất Y: $[S]$ thấp $\to 9$; $[S]$ cao $\to 46$.
X và Y thuộc kiểu ức chế nào?
Bước 1 — bỏ qua cột $[S]$ thấp. Cả X và Y đều kéo tốc độ xuống ở nồng độ thấp, nên cột này không phân biệt được gì. Mọi chất ức chế đều làm như vậy.
Bước 2 — so ở $[S]$ cao. Với X, tốc độ trở lại $99$ so với $100$ — gần như hồi phục hoàn toàn. Vậy khi cơ chất áp đảo về số lượng thì X bị đẩy khỏi chỗ nó chiếm, tức là nó chiếm đúng chỗ của cơ chất: X là ức chế cạnh tranh.
Bước 3 — xét Y. Với Y, dù cơ chất đã dư thừa, tốc độ chỉ đạt $46$, chưa tới một nửa. Cơ chất không giành lại được vì Y không nằm ở trung tâm hoạt động mà làm biến dạng enzim từ chỗ khác: Y là ức chế không cạnh tranh.
Bước 4 — suy ra cách hoá giải. Muốn phục hồi hoạt tính khi có X thì tăng cơ chất; khi có Y thì tăng cơ chất vô ích, phải loại bỏ Y hoặc tổng hợp thêm enzim.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 3 — Cellular Energetics gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.