第一节 概述
一、酶的概念
酶是由活细胞合成的具有催化作用的蛋白质。酶的化学本质是蛋白质,具有蛋白质的所有属性。酶所催化的化学反应称为酶促反应。在酶促反应中被酶催化的物质称底物,反应的生成物称为产物。酶所具有的催化能力称为酶活性,酶丧失催化能力称为酶失活。
二、酶催化作用的特点
酶是生物催化剂,故具有一般催化剂的共性:①只催化热力学上允许进行的化学反应;②能加快化学反应速率,酶在反应前后没有质和量的改变;③能缩短反应达到平衡所需的时间,但不改变平衡点。但酶又具有一般催化剂不同的特点。
(一)高度的催化效率
酶的催化效率通常比非催化反应高108~1020倍,比一般催化剂高107~1013倍。酶催化效率高的原因,是酶能够大幅度降低反应所需的活化能,使底物分子只需较少的能量便可进入活化状态,反应速率加快。
(二)高度的专一性
一种酶只能催化一种或一类底物,发生一定的化学反应,并产生一定的产物称酶的专一性,也称特异性。如淀粉酶只能催化淀粉水解,对脂肪和蛋白质则无催化作用。
(三)酶活性的可调节性
酶促反应受多种因素的调控,以适应机体不断变化的内外环境和生命活动的需要。如酶与代谢物在细胞内的区域化分布;代谢物通过对酶活性的抑制与激活,对系列酶中的关键酶进行调节,通过对酶生物合成的诱导与阻遏作用等对酶进行量的调节等。
(四)酶活性的不稳定性
多数酶是蛋白质,其活性易受理化因素的影响。酶促反应要求一定的温度、pH值等适宜的条件,高温、强酸、重金属盐、紫外线等任可能使蛋白质变性的因素,都可使酶变性而失活。
三、酶的分子组成
按照酶的组成成分不同可将酶分为单纯酶和结合酶。
(一)单纯酶
单纯酶完全由氨基酸组成,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶及泪液中的溶菌酶等。
(二)结合酶
结合酶由蛋白质和非蛋白质两部分组成。蛋白质部分称为酶蛋白,非蛋白质部分称为辅助因子。生物体内多数酶属于结合酶。酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶。
辅助因子包括金属离子、B族维生素的衍生物等。根据辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度,可把辅助因子分为辅酶和辅基。与酶蛋白结合牢固,不能用透析等方法使之与酶蛋白分开的称为辅基;与酶蛋白结合疏松,能用透析法使两者分离的称为辅酶。
酶催化作用有赖于全酶的完整性,酶蛋白或辅助因子单独存在时均无催化活性,只有两者结合组成全酶才有催化活性。一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合成一种有催化能力的全酶,而一种辅助因子可以与多种酶蛋白结合成不同催化功能的全酶。酶蛋白决定酶的专一性,而辅助因子起传递电子、质子或化学基团(如酰基、氨基、甲基等)的作用。