第4个回答 2013-06-28
三、酶催化的特征
(一) 酶和一般催化剂的比较
酶具有一般催化剂的特征, 如
①用量少而催化效率高；
能加快化学反应的速度, 而其本身在反应前后没有结构和性质的改变；
②不改变反应的平衡,
催化剂只能缩短反应达到平衡所需的时间, 不能改变化学反应的平衡。 而酶亦如此。
③可降低活化能
酶与其他催化剂一样, 在反应过程中不发生变化, 所以它的存在不影响△Go,
因而也不影响平衡常数。酶不仅能增加正反应的反应速度, 而且也增加逆反应的反应速度。
然而酶是生物大分子, 具有其自身的如下特性。
(二) 酶作为生物催化剂的特性
1. 高效性
酶有极高的催化效率, 能使生化反应以极快的速度进行, 这是酶的最大特点。酶催化反应的速率比非酶催化反应的速率高
108~1020, 比一般催化剂高 107~1013。
碳酸酐酶 (carbonic anhydrase) 催化二氧化碳的水合反应 (C02 十 H20 →
H2C03) 使植物进行光合作用所需的 C02 得以快速被叶片吸收。此酶催化CO2 水合反应的能力是十分惊人的,
一个碳酸酐酶每秒钟能催化 105 个 C02 分子与水结合成 H2C03, 其反应速度比非酶催化快 107
倍。通常酶催化的反应速度比非催化反应快 107~1014 倍。
2. 温和性
酶不稳定 酶的催化活性易受环境变化的影响，一般催化剂在一定的条件下会中毒而失去催化能力。酶是生物大分子,
对环境的变化更敏感。容易失去它的催化活性
高温、高压、强酸、强碱和紫外线等都容易使酶失去活性，所以酶的催化作用是在比较温和的条件下进行，如常温、常压、接近中性PH等。
3. 酶的催化活性可被调节控制
酶的种类很多, 不同的酶调控方式不同。如酶浓度调节控制、酶活性受激素、反馈抑制、抑制剂和激活剂调节等。
例如, 乳腺组织中乳糖的合成是由乳糖合成酶催化的。该酶有两个亚基 : 催化亚基和修饰亚基。催化亚基也称为蛋白
A, 有催化作用, 广泛存在于动物的各种组织中； 修饰亚基, 也称为蛋白 B, 无催化作用, 是α-乳清蛋白,
只存在于乳腺中。 催化亚基本身不能合成乳糖, 只有在修饰亚基存在时, 它才能催化乳糖的合成。在妊娠期间和分娩时,
由于激素水平急剧变化, 修饰亚基大量合成, 它和催化亚基结合后, 改变了催化亚基的专一性,
使催化亚基可以催化尿苷二磷酸半乳糖与葡萄糖反应生成乳糖。酶的调控方式多种多样, 十分严密, 十分灵巧,
这是一般催化剂所不具有的特征。
4. 具高度专一性
被酶作用的物质称为酶的底物、作用物或基质。
酶作用的专一性, 是指酶对它所催化的反应或反应物有严格的选择性, 酶往往只能催化一种或一类反应,
作用于一种或一类物质。 这是酶与非酶催化剂最重要的区别之一。
由于酶具有专一性, 所以生物体内的代谢过程才能有一定的方向和顺序。如果没有这种专一性,
生命本身有序的代谢活动就不存在, 生命也就不复存在。
不同的酶具有不同程度的专一性。
根据专一性程度的不同, 酶的底物专一性, 可分为结构专一性和立体异构专一性两种主要的类型。
1) 结构专一性 根据不同酶对不同结构的底物专一性程度的不同，又可分为绝对专一性 和相对专一性。
① 绝对专一性(absolute specificity)
酶只作用于一种底物, 即除一种底物以外, 对其他任何物质它都不起催化作用,底物分
子上任何细微的改变酶都不能作用。例如, 脲酶 (urease) 只能分解脲( 尿素 ),
对脲的其他衍生物则完全不起作用。即使脲分子上的一个氨基上的氢被氯或甲基取代时 (NH2CONHCl,
NH2CONHCH3), 脲酶就不能作用。又如反丁烯二酸酶仅能催化反丁烯二酸形成 L-苹果酸,
它对结构极其相似的顺丁烯二酸都不能催化。过氧化氢酶只能催化过氧化氢的分解。
② 相对专一性 (relative specificity)
对底物结构的要求不是十分严格, 可作用于一种以上的底物。酶对在结构上相类似的一系列化合物起催化作用,
这类酶的专一性称为相对专一性。它又可以分为基团专一性和键专一性两类。
基团专一性：有些具相对专一性的酶作用于底物时, 对所作用的化学键两端的基团要求的程度不同, 对其中一个要求严格,
而对另一个则要求不严格, 这称为基团专一性( 族专一性)。例如 α-葡萄糖苷酶: 它要求α-1,4 糖苷键,
且该键的一侧必须是α-葡萄糖残基, 另一侧基团要求不严格。具有这种结构的物质有蔗糖、麦芽糖。
键专一性：有些具相对专一性的酶只要求作用于一定的化学键, 而对键两端的基团并无严格的要求。如蛋白酶只水解肽键,
酯酶只水解酯键等, 这称为键专一性。例如, 二肽酶只要求底物含有肽键, 而不选择肽键两侧的氨基酸残基;
酯酶对具有酯键 (RCOOR/) 的化合物都能进行催化, 酯酶除水解脂肪外,
还能水解脂肪酸和醇所合成的酯类。这种专一性称键专一性 (bond specificity)。
2) 立体异构专一性(stereo specificity) 自然界有许多化合物呈立体异构体存在,
氨基酸和糖类有 D 型及 L 型的异构体。一种酶只能对一种立体异构体起催化作用,
对其对映体则全无作用。这种专一性称为立体专一性 (stereo specificity)。分三种
旋光异构专一：对有旋光异构体的底物构型有严格选择。如 L-氨基酸氧化酶能催化许多 L-氨基酸的氧化,
但对D-氨基酸则完全不起作用，
几何异构专一：对有顺反式异构体的底物有严格选择。延胡索酸酶可催化延胡索酸加水生成苹果酸,
但不能催化顺丁烯二酸加水。
潜手性专一：对有机化学上属对称分子的底物中的两个等同原子或基团，只催化其中的一个起反应，对另一个无作用，这种选择称潜手性专一性。
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