酶是具有生物催化功能的生物大分子,即生物
催化剂,它能够加快生化
反应的速度,但是不改变反应的方向和产物.也就是说酶只能用于加速各类生化反应的速度,但并不是生化反应本身.酶是一种由氨基酸组成的具有特殊生物活性的物质,它存在于所有活的动植物体内,是维持机体正常功能,消化食物,修复组织等生命活动的一种必需物质.它几乎参与所有的生命活动:思考问题,运动,睡眠,呼吸,愤怒,哭泣或者分泌荷尔蒙等都是以酶为中心的活动结果.酶催化剂样的催化
作用催动着机体的生化反应,催动着生命现象的进行.若没有酶,生化反应将无法进行,五大营养素(碳水化合物、类脂质、蛋白质、维生素、矿物质)都将变的对机体毫无用处,生命现象将会停止.因此,酶对生命的重要性不言而喻,甚至很多人将它称为“活着的物质”,“掌握所有生命活动的物质”.原因是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;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。种类不同的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。在任何化学反应中,反应物分子必须超过一定的能阈,成为活化的状态,才能发生变化,形成产物.这种提高低能分子达到活化状态的能量,称为活化能.催化剂的作用,主要是降低反应所需的活化能,以致相同的能量能使更多的分子活化,从而加速反应的进行.
酶能显著地降低活化能,故能表现为高度的催化效率.例如前述的H2O2酶的例子,可以显著地看出,酶能降低反应活化能,使反应速度增高千百万倍以上.
酶作用机理
1.趋近效应(approximation)和定向效应(oientation) 酶可以将它的底物结合在它的活性部位由于化学反应速度与反应物浓度成正比,若在反应系统的某一局部区域,底物浓度增高,则反应速度也随之提高,此外,酶与底物间的靠近具有一定的取向,这样反应物分子才被作用,大大增加了ES复合物进入活化状态的机率.
2.张力作用(distortionorstrain)
底物的结合可诱导酶分子构象发生变化,比底物大得多的酶分子的三、四级结构的变化,也可对底物产生张力作用,使底物扭曲,促进ES进入活性状态.
3.酸碱催化作用(acid-basecatalysis)
酶的活性中心具有某些氨基酸残基的R基团,这些基团往往是良好的质子供体或受体,在水溶液中这些广义的酸性基团或广义的碱性基团对许多化学反应是有力的催化剂.
4.共价催化作用(covalentcatalysis)
某些酶能与底物形成极不稳定的、共价结合的ES复合物,这些复合物比无酶存在时更容易进行化学反应.
例如:无酶催化的反应 RX+H2O→ROH+Hx慢
有酶存在时 RX+E桹H→ROH+EX快
EX+H2O→E桹H+HX快?