Chất ức chế xúc tác lần đầu tiên được biết đến trong hệ thống các phản ứng hóa sinh sử dụng enzyme như là một hợp phần kìm hãm tốc độ phản ứng hóa học. Chất ức chế có thể có nguồn gốc là một chất lạ thâm nhập từ bên ngoài (tạp chất trong nguyên liệu đầu) vào hệ phản ứng hoặc được sản sinh ra trong chuỗi phản ứng trung gian làm giảm tốc độ chung của phản ứng hóa học. Hiện tượng này, được gọi là ức chế và làm chậm quá trình phản ứng nên đôi khi còn được gọi là xúc tác âm. Nồng độ của chất ức chế trong đa số các trường hợp là thấp hơn nhiều so với nồng độ của chất phản ứng. Sự ức chế có thể dẫn đến sự giảm nồng độ của chất phản ứng do sự hình thành phức giữa chất phản ứng và chất ức chế, làm giảm số tâm hoạt động xúc tác do sự tạo thành hợp chất trung gian giữa chất xúc tác và chất ức chế, hoặc cản trở hoặc chấm dứt dây chuyền phản ứng vì thúc đẩy sự phân hủy chất mang hoặc tâm hoạt động.
Chất ức chế có thể là tạp chất có mặt trong hỗn hợp chất đầu, bắt nguồn từ các nguồn khác như (thiết bị, dụng cụ…), hoặc được tạo thành trong thời gian phản ứng (do sự biến chất của các chất trung gian và sản phẩm), chất ức chế được bổ sung vào hệ phản ứng để kiểm soát các quá trình hóa học.
Các chất ức chế được chia thành ba loại chính:
(i) Chất gây ức chế hệ xúc tác do khả năng hấp phụ và tạo thành liên hết hóa học với các tâm hoạt động là các nguyên tử hoặc ion bề mặt xúc tác. Trong trường hợp này, xúc tác không thể tái sinh nếu không có tác động từ bên ngoài như oxi hóa, khử hóa, trung hòa… hay loại chất ức chế bằng các phương pháp hóa lý. Sau tái sinh, hoạt tính xúc tác thường giảm đáng kể so với ban đầu.
(ii) Chất ức chế có ảnh hưởng tạm thời. Các tính chất xúc tác có thể phục hồi được khi ngừng cung cấp chất ức chế mà không cần thay đổi điều kiện vận hành quá trình hóa học. Chất ức chế kiểu này hoạt động với một lượng rất nhỏ và thực hiện quá trình thuận nghịch do tạo liên kém bền với các tâm hoạt động của xúc tác.
(iii) Các tạp chất cơ học không tạo liên kết hóa học với các trung tâm phản ứng. Trong trường hợp này tương tác giữa chất ức chế và các thành phần trong hỗn hợp phản ứng là liên kết van der Waals, liên kết cầu H hoặc một vài hình thức liên kết yếu khác. Chúng tạo thành các lớp bảo vệ hoặc che lấp mao quản nhằm ngăn cản sự tiếp xúc của chất phản ứng với tâm hoạt động xúc tác. Ví dụ trường hợp cacbon lắng đọng trên bề mặt xúc tác hoặc vanadi sulfide, niken sulfide lắng trên bề mặt xúc tác hydrotreating.
Trong một số trường hợp, người ta bổ sung chất ức chế vào nguyên liệu đầu với mục đích kìm hãm các phản ứng phụ không mong muốn. Phản ứng đồng phân hóa hydrocarbon no là ví dụ điển hình. Phản ứng đồng phân hóa hydrocarbon no sử dụng xúc tác có tính acid như AlCl3. Các chất ức chế sử dụng để ngăn cản phản ứng phụ (crackinh, tái phân bố - disproportionation) được cho vào hệ phản ứng như benzene, isobutene, methylcyclopentane... Chất ức chế còn được sử dụng để ngăn cản các quá trình hóa học xảy ra khi lưu trữ, bảo quản các hóa chất. Các hợp chất không no (anken, ankin…) dễ dàng thực hiện phản ứng tự polime hóa theo cơ chế gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng hoặc lư trữ ở điều kiện nhiệt độ trên 100°C. Do vậy, người ta bổ sung một lượng nhỏ các chất ức chế đóng vai trò “bắt” các gốc tự do sinh ra khi anken tiếp xúc với ánh sáng. Ví dụ, các hợp chất như hydroquinone, p-tert-butylcatechol, butylated hydroxytoluene, 4-methoxyphenol thường được sử dụng là chất ức chế gốc tự do cho quá trình bảo quản styrene. Do đó, các chất ức chế này phải được loại bỏ trước khi sử dụng styrene.
Đối với các phản ứng xúc tác enzyme, chất ức chế là các chất có cấu trúc tương tự như chất (cơ chất) mà enzyme thực hiện quá trình xúc tác để tạo thành sản phẩm. Chất ức chế hoạt động bằng cách kết hợp với enzyme tại vị trí mà cơ chất thường kết hợp (ức chế cạnh tranh) hoặc tại một số vị trí khác (ức chế không cạnh tranh). Chất ức chế còn có thể tạo liên kết giữa cơ chất và enzyme làm thay đổi hình dạng tâm hoạt động để ngăn cản phản ứng xảy ra.
Một loại enzym nào đó không hoạt động có thể gây bệnh rối loạn chuyển hóa, nguyên nhân là do sự thiếu vắng của enzym này sẽ làm cho:
A
tất cả các quá trình trao đổi chất trong tế bào bị ngưng trệ.
B
dư thừa nguyên liệu và thiếu sản phẩm của 1 phản ứng nào đó .
C
các phản ứng sinh hóa ở trong tế bào không diễn ra.
D
tế bào không diễn ra các hoạt động sống và bị chết.
Tế bào có thể tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất bằng cách nào?
A
Điều khiển hoạt tính của enzim bằng cách tăng nhiệt độ.
B
Điều khiển hoạt tính của enzim bằng các chất hoạt hóa hay ức chế.
C
Điều khiển hoạt tính của enzim bằng cách giảm nhiệt độ.
D
Điều khiển hoạt tính của enzim bằng các chất tham gia phản ứng.
Tiến hành thí nghiệm như sau: Dùng củ khoai tây (có chứa enzym catalaza) cắt làm ba mẫu: - Mẫu 1 đem luộc chín - Mẫu 2 bỏ vào tủ đá ( làm trước 30p) - Mẫu 3 ở điều kiện bình thường Dùng ống nhỏ hút lên mỗi mẫu khoai một giọt H2O2. Hiện tượng quan sát được từ thí nghiệm là:
A
Ở cả ba mẫu lượng bọt khí sủi lên là như nhau.
B
Ở mẫu 1 lượng bọt khí sủi lên nhiều nhất.
C
Ở mẫu 3 lượng bọt khí sủi lên là nhiều nhất.
D
Ở mẫu 2 lượng bọt khí sủi lên là ít nhất.
Axit xucxinic là cơ chất của enzym xucxinat đehiđrogennaza. Axit malonic là một chất ức chế của enzym này. Cách nào sau đây giúp xác định được axit malonic là chất ức chế cạnh tranh hay chất ức chế không cạnh tranh?
A
Tăng nồng độ cơ chất khi phản ứng đag bị ức chế, sau đó theo dõi tốc độ phản ứng.
B
Tăng nồng độ enzym khi phản ứng đang bị ức chế, sau đó theo dõi tốc độ phản ứng.
C
Tăng nồng độ chất ức chế khi phản ứng đang bị ức chế sau đó theo dõi tốc độ phản ứng.
D
Tăng nồng độ cơ chất và enzym khi phản ứng đang bị ức chế, sau đó theo dõi tốc độ phản ứng.
Thuốc sulfamid tác động bằng cách gắn vào hay chiếm hoàn toàn trung tâm hoạt động của enzim tham gia xúc tác một phản ứng quan trong trong sự tang trưởng của vi khuẩn và như vậy làm mất hoạt tính enzim. Trong trường hợp này sulfamid được mô tả là
C
Chất ức chế cạnh tranh.
D
Chất ức chế không cạnh tranh.
Khi môi trường có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu của Enzim, thì điều nào sau đây đúng?
A
Hoạt tính Enzim tăng theo sự gia tăng nhiệt độ.
B
Sự giảm nhiệt độ làm tăng hoạt tính Enzim.
C
Hoạt tính Enzim giảm khi nhiệt độ tăng lên.
D
Nhiệt độ tăng lên không làm thay đổi hoạt tính Enzim.
Hậu quả sau đây sẽ xảy ra khi nhiệt độ môi trường vượt quá nhiệt độ tối ưu của Enzim là:
A
Hoạt tính Enzim tăng lên.
B
Hoạt tính Enzim giảm dần và có thể mất hoàn toàn.
C
Enzim không thay đổi hoạt tính.
Khi ATP giải phóng năng lượng, đồng thời giải phóng phosphate vô cơ. Điều này phục vụ mục đích gì (nếu có) trong tế bào?
A
Phosphate được giải phóng như chất thải bài tiết.
B
Phosphate chỉ có thể được sử dụng để tái sinh thêm ATP.
C
Phosphate có thể được thêm vào nước và tiết ra như chất lỏng.
D
Phosphate có thể được liên kết chặt chẽ với bất cứ phân tử có chứa phosphate nào.
Một số hệ thống bơm ion qua màng được vận hành bởi ATP( gọi là ATPase). Sự tăng lên 1 lượng nhỏ trong các ion canxi trong dịch bào tương có thể gây ra một số phản ứng nội bào vì vậy các tế bào giữ nồng độ canxi trong dịch bào tương khá thấp dưới, khi cần chúng sẽ sử dụng ATPaza để cung cấp năng lượng bơm canxi. Nếu dịch bào tương của tế bào nghỉ ngơi có ion canxi tự do nồng độ 10-7 trong khi nồng độ trong lưới nội chất là 10-2, thì ATPasa hoạt động như thế nào ?
A
Hoạt tính ATPase phải cung cấp ở trong dòng canxi từ bên ngoài tế bào vào lưới nội chất.
B
Hoạt tính ATPase phải chuyển đổi ADP thành ATP để điều này có thể xảy ra.
C
Hoạt tính ATPase phải bơm canxi từ dịch bào tương vào lưới nội chất ngược chiều gradient nồng độ.
D
Hoạt tính ATPase phải mở được cổng cho các ion canxi để khuếch tán vào lưới nội chất theo nồng độ gradient.
Nhận định nào sau đây đúng về enzyme?
A
Enzyme làm tăng tỉ lệ phản ứng bằng cách tạo phản ứng tỏa nhiệt nhiều hơn.
B
Enzyme làm tăng tỉ lệ phản ứng nhờ giảm năng lượng hoạt hóa.
C
Enzyme làm tăng tỉ lệ phản ứng bằng cách làm giảm tỉ lệ các phản ứng ngược chiều.
D
Enzyme làm thay đổi điểm cân bằng của các phản ứng chúng gây xúc tác.
Sự tăng nồng độ cơ chất trong phản ứng enzyme có thể vượt qua điều gì dưới đây?
A
sự biến tính của enzyme.
D
ức chế không cạnh tranh.
Một chất ức chế không cạnh tranh làm giảm tỉ lệ phản ứng enzyme bằng cách nào?
A
bằng cách liên kết vị trí hoạt động của enzyme.
B
bằng cách thay đổi hình dạng vị trí hoạt động của enzyme.
C
bằng cách thay đổi năng lượng tự do làm phản ứng thay đổi.
D
bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
Cơ chế trong đó sản phẩm cuối cùng của con đường chuyển hóa quay lại ngăn chặn những bước sớm hơn được gọi là
D
sự ức chế không hợp tác.
Ngoài việc bật hoặc tắt các enzyme, một cách khác mà tế bào sử dụng để điều chỉnh hoạt động enzyme là
A
Làm ngưng sự tổng hợp protein tế bào.
B
Định vị các enzyme vào vị trí bào quan cụ thể hoặc các màng sinh chất.
C
Xuất các enzyme ra khỏi tế bào.
D
Kết nối các enzyme thành khối tập hợp lớn.
Một chuỗi các phản ứng có enzyme xúc tác X → Y → Z → A. Sản phẩm A có thể liên kết với enzyme chuyển đổi X thành Y tại một vị trí xa vị trí hoạt động của nó và làm giảm hoạt tính của enzyme. Đối với enzyme chuyển đổi X thành Y, chất A có chức năng như là
B
một chất ức chế dị lập thể.
D
một chất ức chế cạnh tranh.
Cho các phân tử: (1) Adenozintriphotphat. (2) Adenozindiphotphat. (3) Adenozinmonophotphat. (4) Ađenin. Những phân tử mang liên kết cao năng là
Liên kết P ~ P ở trong phân tử ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng năng lượng, nguyên nhân là do
A
Phân tử ATP là chất giàu năng lượng.
B
Phân tử ATP có chứa 3 nhóm photphat.
C
Các nhóm photphat đều tích điện âm nên đẩy nhau.
ATP được coi là “đồng tiền năng lượng của tế bào” vì (1) ATP là một hợp chất cao năng (2) ATP dễ dàng truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua việc chuyển nhóm photphat cuối cùng cho các chất đó để tạo thành ADP