生物酶學基礎--酶的催化特性
酶的催化特性
酶和一般化學催化劑相比,酶具有下列的共性和特點。
1 共性
酶與一般催化劑相比,具有下面幾個共性:①具有很高的催化效率,但酶本身在反應前后并無變化。酶與一般催化劑一樣,用量少,催化效率高;②不改變化學反應的平衡常數。酶對一個正向反應和其逆向反應速度的影響是相同的,即反應的平衡常數在有酶和無酶的情況下是相同的,酶的作用僅是縮短反應達到平衡所需的時間;③降低反應的活化能。酶作為催化劑能降低反應所需的活化能,因為酶與底物結合形成復合物后改變了反應歷程,而在新的反應歷程中過渡態所需要的自由能低于非酶反應的能量,增加反應中活化分子數,促進了由底物到產物的轉變,從而加快了反應速度。
2 特點
酶作為生物催化劑,還具有以下不同于化學催化劑的特點。
(1)專一性(specificity) 酶與化學催化劑之間最大的區別就是酶具有專一性,即酶只能催化一種化學反應或一類相似的化學反應,酶對底物有嚴格的選擇。根據專一程度的不同可分為以下4種類型。
①鍵專一性(bond specificity) 這種酶只要求底物分子上有合適的化學鍵就可以起催化作用,而對鍵兩端的基團結構要求不嚴。
②基團專一性(group specificity) 有些酶除了要求有合適的化學鍵外,而且對作用鍵兩端的基團也具有不同專一性要求。如胰蛋白酶僅對精氨酸或賴氨酸的的羧基形成的肽鍵起作用。
③絕對專一性(absolute specificity) 這類酶只能對一種底物起催化作用,如脲酶,它只能作用于底物—尿素。大多數酶屬于這一類。
④立體化學專一性(stereochemical specificity) 很多酶只對某種特殊的旋光或立體異構物起催化作用,而對其對映體則完全沒有作用。如D-氨基酸氧化酶與dl-氨基酸作用時,只有一半的底物(D型)被分解,因此,可以此法來分離消旋化合物。利用酶的專一性還能進行食品分析。酶的專一性在食品加工上極為重要。
(2)活性容易喪失 大多數酶的本質是蛋白質。由蛋白質的性質所決定,酶的作用條件一般應在溫和的條件下,如中性pH、常溫和常壓下進行。強酸、強堿或高溫等條件都能使酶的活性部分或全部喪失。
(3)酶的催化活性是可調控的 酶作為生物催化劑,它的活性受到嚴格的調控。調控的方式的許多種,包括反饋抑制、別構調節、共價修飾調節、激活劑和抑制劑的作用。