酵素是什么_酵素的功能作用

酵素是什么_酵素的功能作用 酵素是什么呢?以下是小编整理的关于酵素的相关内容,欢迎阅读和参考! 酵素是什么_酵素的功能作用 酵素是什么 酶(英文,Enzyme,源于希腊语,ενζυμον,“在酵里面”),指具有生物催化功能的高分子物质, 在酶的催化反应体系中,反应物分子被称为底物,底物通过酶的催化转化为另一种分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与,以提高效率。与其他非生物催化剂相似,酶通过降低化学反应的活化能(用Ea或ΔG表示)来加快反应速率,大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍;事实上,酶是提供另一条活化能需求较低的途径,使更多反应粒子能拥有不少于活化能的动能,从而加快反应速率。酶作为催化剂,本身在反应过程中不被消耗,也不影响反应的化学平衡。酶有正催化作用也有负催化作用,不只是加快反应速率,也有减低反应速率。与其他非生物催化剂不同的是,酶具有高度的专一性,只催化特定的反应或产生特定的构型。 虽然酶大多是蛋白质,但少数具有生物催化功能的分子并非为蛋白质,有一些被称为核酶的RNA分子也具有催化功能。此外,通过人工合成所谓人工酶也具有与酶类似的催化活性,包括人工合成的DNA。 有人认为酶应定义为具有催化功能的生物大分子,即生物催 化剂。[1] 酶的催化活性会受其他分子影响,抑制剂是可以降低酶活性的分子;激活剂则是可以增加酶活性的分子。有许多药物和毒药就是酶的抑制剂。酶的活性还可以被温度、化学环境(如pH值)、底物浓度以及电磁波(如微波)等许多因素所影响。 酵素的功能作用 催化 酶是一类生物催化剂,生物体内含有数千种酶,它们支配着生物的新陈代谢、营养和能量转换等许多催化过程,与生命过程关系密切的反应大多是酶催化反应。 酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行,使物质代谢与正常的生理机能互相适应。若因遗传缺陷造成某个酶缺损,或其它原因造成酶的活性减弱,均可导致该酶催化的反应异常,使物质代谢紊乱,甚至发生疾病,因此酶与医学的关系十分密切。 生物体由细胞构成,每个细胞由于酶的存在才表现出种种生命活动,体内的新陈代谢才能进行。酶是人体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,人体内才能进行各项生化反应。人体内酶越多,越完整,其生命就越健康。当人体内没有了活性酶,生命也就结束。人类的疾病,大多数均与酶缺乏或合成障碍有关。 酶使人体所进食的食物得到消化和吸收,并且维持内脏所有功能包括,细胞修复、消炎排毒、新陈代谢、提高免疫力、产生能量、促进血液循环。 酸-碱催化(acid-base catalysis),质子转移加速反应的催化作用。 共价催化(covalent catalysis),一个底物或底物的一部分与催化剂形成共价键,然后被转移给第二个底物。许多酶催化的基团转移反应都是通过共价方式进行的。 人体内存在大量酶,结构复杂,种类繁多,到目前为止,已发现3000种以上(即多样性)。如米饭在口腔内咀嚼时,咀嚼时间越长,甜味越明显,是由于米饭中的淀粉在口腔分泌出的唾液淀粉酶的作用下,水解成麦芽糖的缘故。因此,吃饭时多咀嚼可以让食物与唾液充分混合,有利于消化。此外人体内还有胃蛋白酶,胰蛋白酶等多种水解酶。人体从食物中摄取的蛋白质,必须在胃蛋白酶等作用下,水解成氨基酸,然后再在其它酶的作用下,选择人体所需的20多种氨基酸,按照一定的顺序重新结合成人体所需的各种蛋白质,这其中发生了许多复杂的化学反应。可以这样说,没有酶就没有生物的新陈代谢,也就没有自然界中形形色色、丰富多彩的生物界。 催化机理 酶的催化机理和一般化学催化剂基本相同,也是先和反应物(酶的底物)结合成络合物,通过降低反应的能来提高化学反应的速度,在恒定温度下,化学反应体系中每个反应物分子所含的能量虽然差别较大,但其平均值较低,这是反应的初态。 S(底物)?P(产物)这个反应之所以能够进行,是因为有相当部分的S分子已被激活成为活化(过渡态)分子,活化分子越多,反应速度越快。在特定温度时,化学反应的活化能是使1摩尔物质的全部分子成 为活化分子所需的能量(千卡)。 酶(E)的作用是,与S暂时结合形成一个新化合物ES,ES的活化状态(过渡态)比无催化剂的该化学反应中反应物活化分子含有的能量低得多。ES再反应产生P,同时释放E。E可与另外的S分子结合,再重复这个循环。降低整个反应所需的活化能,使在单位时间内有更多的分子进行反应,反应速度得以加快。如没有催化剂存在时,过氧化氢分解为水和氧的反应(2H2O2?2H2O+O2)需要的活化能为每摩尔18千卡(1千卡=4.187焦耳),用过氧化氢酶催化此反应时,只需要活化能每摩尔2千卡,反应速度约增加10 倍。 酶是高效生物催化剂,比一般催化剂的效率高107-1013倍。酶能加快化学反应的速度,但酶不能改变化学反应的平衡点,也就是说酶在促进正向反应的同时也以相同的比例促进逆向的反应,所以酶的作用是缩短了到达平衡所需的时间,但平衡常数不变,在无酶的情况下达到平衡点需几个小时,在有酶时可能只要几秒钟就可达到平衡。 酶和一般催化剂都是通过降低反应活化能的机制来加快化学反应速度的。 酶的催化特异性表现在它对底物的选择性和催化反应的特异性两方面。体内的化学反应除了个别自发进行外,绝大多数都由专一的酶催化,一种酶能从成千上万种反应物中找出自己作用的底物,这就是酶的特异性。根据酶催化特异性程度上的差别,分为绝对特异性(absolute specificity)、相对特异性(relative specificity)和立体异构特 异性(stereospecificity)三类。一种酶只催化一种底物进行反应的称绝对特异性,如脲酶只能水解尿素使其分解为二氧化碳和氨;若一种酶能催化一类化合物或一类化学键进行反应的称为相对特异性,如酯酶既能催化甘油三脂水解,又能水解其他酯键。具有立体异构特异性的酶对底物分子立体构型有严格要求,如L乳酸脱氢酶只催化L-乳酸脱氢,对D-乳酸无作用。 有些酶的催化活性可受许多因素的影响,如别构酶受别构剂的调节,有的酶受共价修饰的调节,激素和神经体液通过第二信使对酶活力进行调节,以及诱导剂或阻抑剂对细胞内酶含量(改变酶合成与分解速度)的调节等。 机制 酶(E)与底物(S)形成酶-底物复合物(ES) 酶的活性中心与底物定向结合生成ES复合物是酶催化作用的第一步。定向结合的能量来自酶活性中心功能基团与底物相互作用时形成的多种非共价键,如离子键、氢键、疏水键,也包括范德华力。它们结合时产生的能量称为结合能(binding energy)。这就不难理解各个酶对自己的底物的结合有选择性。 若酶只与底物互补生成ES复合物,不能进一步促使底物进入过渡状态,那么酶的催化作用不能发生。这是因为酶与底物生成ES复合物后尚需通过酶与底物分子间形成更多的非共价键,生成酶与底物的过渡状态互补的复合物,才能完成酶的催化作用。实际上在上述更多的非共价键生成的过程中底物分子由原来的基态转变成过渡状态。 即底物分子成为活化分子,为底物分子进行化学反应所需的基团的组合排布、瞬间的不稳定的电荷的生成以及其他的转化等提供了条件。所以过渡状态不是一种稳定的化学物质,不同于反应过程中的中间产物。就分子的过渡状态而言,它转变为产物(P)或转变为底物(S)的概率是相等的。 当酶与底物生成ES复合物并进一步形成过渡状态,这过程已释放较多的结合能,现知这部分结合能可以抵消部分反应物分子活化所需的活化能,从而使原先低于活化能阈的分子也成为活化分子,于是加速化学反应的速度 1.邻近效应与定向排列 2.多元催化(multielement catalysis) 3.表面效应(surface effect) 应该指出的是,一种酶的催化反应常常是多种催化机制的综合作用,这是酶促进反应高效率的重要原因。 [酵素是什么_酵素的功能作用]