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酶——生命不可缺少的物質

2018-10-06 06:59  來源: 新華網

酶的本質

新陳代謝是生物體進行一切生命活動的基礎,而進行新陳代謝又離不開酶的催化作用。酶是活細胞産生的具有催化作用的有機物。按本質來説,絕大多數的酶是蛋白質,少數是RNA即核糖核酸,是一種遺傳信息載體。

具有酶活性的蛋白質分為簡單蛋白質和結合蛋白質。簡單蛋白質類的酶是由氨基酸組成,不含其他物質,如胃蛋白酶。結合蛋白質類的酶由簡單蛋白質與輔助因子組成,如乳酸脫氫酶、轉氨酶等。組成酶的簡單蛋白質部分叫做酶蛋白或主酶,輔基部分叫做輔酶。結合酶一般是主酶與輔酶結合,成為全酶,才能起到酶的作用。而且蛋白質所具有的理化性質,酶一般都具有,如易受溫度、pH值等外界因素影響、催化效率高、具有高度特異性等。

酶的作用

由于酶的作用,生物體內的化學反應在極為溫和的條件下可以高效進行,可以使生物消化食物,吸收營養,並且維持內臟功能,比如,消炎排毒、新陳代謝、提高免疫力、産生能量、促進血液循環等。人體內含有諸多種酶,它們支配著生物的新陳代謝、營養和能量轉換等許多催化過程,與生命過程關係密切的反應大多是酶催化反應。

酶最主要的作用就是催化,它能夠使細胞內錯綜復雜的物質代謝過程有條不紊地進行,使物質代謝與正常的生理機能互相適應。如果因遺傳缺陷或其他原因造成某個酶缺損或活性減弱,可能導致該酶的催化反應發生異常,使物質代謝紊亂,甚至産生疾病。

酶的催化機制主要有酸鹼催化和共價催化兩種。酸鹼催化指質子轉移加速反應的催化作用。共價催化指一個底物或底物的一部分與催化劑形成共價鍵,然後轉移給第二個底物。許多酶催化的基團轉移反應都是通過共價催化的方式進行。

人體內存在大量酶,結構復雜、種類繁多。例如,人們在口腔內咀嚼米飯、饅頭時,咀嚼的時間越長,口感就越甜。這是由于米飯中的淀粉在口腔分泌的唾液淀粉酶的作用下水解成麥芽糖。因此,人們吃飯時多咀嚼可以使食物與唾液充分混合,有利于消化。此外,人體從食物中攝取的蛋白質,必須在胃蛋白酶等多種蛋白水解酶作用下水解成氨基酸,然後再通過其他酶的作用選擇特定氨基酸,按照一定的順序重新結合成人體所需的蛋白質,這其中發生了許多復雜的化學反應。

酶如何降低反應活化能

酶的催化機理是降低反應活化能。化學反應之所以能夠進行,是因為有一部分的底物分子已被激活成為活化分子,活化分子越多,反應速度則越快。酶-底物復合物反應生成産物的同時釋放酶,與另外的底物分子結合,通過降低反應的活化能提高化學反應的速度。酶能夠加快化學反應的速度,但不能改變化學反應的平衡點,也就是説酶在促進正向反應的同時也以相同的比例進行逆向反應,所以酶的作用是縮短了到達平衡所需的時間。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創,轉載時務請注明出處。

作者: 張詩迎 吳一波   [責任編輯: 李浩]