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酶的性质与功能

酵素の性質と働き

III 生命現象と物質 / 生命現象とタンパク質
一句话结论

酶是降低活化能的生物催化剂,主要成分是蛋白质,只作用于特定底物,有最适温度和最适 pH。低温只是抑制活性,回温后能恢复;高温使酶变性失活,不可逆。

过氧化氢在常温下分解得极慢,滴到切开的生猪肝上却立刻冒出大量气泡;猪肝先煮过再滴,气泡几乎没有。起作用的是猪肝里的过氧化氢酶(カタラーゼ),催化 2H2O2 → 2H2O + O2,煮过之后它就被破坏了。

为什么是这样

化学反应要越过一道能量门槛——活化能(活性化エネルギー)——才能进行。酶(酵素)与反应物(底物,基質)结合后降低了这道门槛,于是反应在体温下就能快速进行。酶本身在反应前后不变,可以反复使用,所以少量的酶就能处理大量底物。

每种酶只作用于特定的底物,称为底物特异性(基質特異性)。原因在酶的立体结构:酶上有一个与底物形状吻合的活性部位,底物结合进去形成酶–底物复合体,反应后产物离开,活性部位又空出来。淀粉酶分解淀粉而不分解蛋白质,胃蛋白酶则相反。

温度升高时分子运动加快,反应变快;但温度过高,酶的立体结构被破坏(变性)而失活,所以酶有最适温度。低温只使反应变慢,结构没有被破坏,回温后活性能恢复;高温造成的变性一般不可逆,冷却后也不能恢复。pH 同样影响活性部位的结构,每种酶有自己的最适 pH。

酶活性与温度、pH 的关系温度pH0约 37 ℃80 ℃低温:可逆高温:变性胃蛋白酶淀粉酶胰蛋白酶027814速度温度曲线不对称:最适温度以上,变性使活性急剧下降。低温处理回温后能恢复;高温处理冷却后也不能恢复。最适 pH 与工作环境相符:胃液酸性,胰液弱碱性。

定量表达

人体内多数酶的最适温度在 35–40 ℃ 左右。最适 pH 因酶而异,并与所在环境相符:胃液中的胃蛋白酶约 pH 2,唾液淀粉酶约 pH 7,胰液中的胰蛋白酶约 pH 8。

酶量一定时,反应速度随底物浓度升高而增大,但逐渐趋于最大值:所有活性部位都被占满后,再加底物也不会更快;此时把酶量加倍,最大速度也加倍。与底物结构相似的物质抢占活性部位,叫竞争性抑制(競争的阻害),底物足够多时影响变小;抑制物结合在活性部位以外、改变酶的形状,叫非竞争性抑制(非競争的阻害),底物再多最大速度也下降(见图)。

有些酶需要低分子的辅酶(補酵素)才能起作用。把酵母榨汁装入透析袋,辅酶透过半透膜,酶蛋白留在袋内,两部分单独都没有活性,混合后恢复;辅酶耐热,酶蛋白不耐热。代谢途径的最终产物抑制前段某个酶的现象叫反馈调节,这类酶多为在活性部位以外另有调节部位的别构酶(アロステリック酵素)。

底物浓度与反应速度及两种抑制反应速度底物浓度 →无抑制剂竞争性抑制非竞争性抑制底物多到占满所有活性部位后速度不再上升(饱和)。竞争性抑制:底物很多时趋近原来的最大速度。非竞争性抑制:底物再多,最大速度也下降。

怎么用

曲线题最常问:把在低温和高温下处理过的酶放回最适温度,哪一个能恢复?先判断处理方式:低温只是抑制,回温后活性恢复;高温已经变性,回到最适温度也不能恢复。

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