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生化性质 概述 化学组成 功能作用 应用 参考资料
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酶
酶 性质
酶 用途与合成方法
生化性质别    称:酵素,生物催化剂                  化学式:无确切化学式
分子量:无固定分子量             含有元素:碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)
功    能:催化生化反应                      特    点:专一 高效 多样 温和
概述酶(Enzyme) 指具有生物催化功能的高分子物质,一般为蛋白质,只有少数酶的组成为RNA。 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。由于酶的这些特性,使得其在生命活动中极其重要。如哺乳动物平均每个细胞约含酶2 000种,在它们的协调作用下产生各种生命活动。酶的作用要求一定的环境条件,所以许多物理或化学因素都能影响酶的活性。
化学组成酶的化学本质是蛋白质,有些酶由一条多肽链组成,如胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、核糖核酸酶等。但大多数酶含两条或多条肽链,每条肽链为一个亚基,如果糖二磷酸酶、磷酸果糖激酶各含两个亚基,己糖激酶、乳酸脱氢酶各含四个亚基。根据酶的组成成分,分为单纯蛋白酶和结合蛋白酶两大类。单纯蛋白酶的分子组成全部为蛋白质,例如胰蛋白酶、唾液淀粉酶、胰脂肪酶等,其催化活性由蛋白质的结构所决定。结合蛋白酶除含蛋白质成分外,还含非蛋白质物质。前者称酶蛋白后者称辅助因子,两者结合为全酶。酶蛋白和辅助因子单独无催化活性。在催化反应中酶蛋白决定与特定底物的结合,辅助因子决定催化反应的类型。
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。
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。
人体内存在大量酶,结构复杂,种类繁多,到目前为止,已发现5000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10^11倍。
酶是高效生物催化剂,比一般催化剂的效率高107-1013倍。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。
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。
应用酶在疾病诊断上的应用
随着对酶的深入研究和越来越多的认识,富含高浓SOD的复合酶,对疾病的调理上发挥了越来越显著的作用。正常人体内酶活性较稳定,当人体某些器官和组织受损或发生疾病后,某些酶被释放入血、尿或体液内。如急性胰腺炎时,血清和尿中淀粉酶活性显著升高;肝炎和其它原因肝脏受损,肝细胞坏死或通透性增强,大量转氨酶释放入血,使血清转氨酶升高;心肌梗塞时,血清乳酸脱氢酶和磷酸肌酸激酶明显升高;一清二补等通过对各种复合酶的组合使用,增强体质,提高机能后,甚至大幅提高了生育力。
酶在临床治疗上的应用
酶疗法已逐渐被人们所认识,广泛受到重视,各种酶制剂在临床上的应用越来越普遍。如胰蛋白酶、糜蛋白酶等,能催化蛋白质分解,此原理已用于外科扩创,化脓伤口净化及胸、腹腔浆膜粘连的治疗等。在血栓性静脉炎、心肌梗塞、肺梗塞以及弥漫性血管内凝血等病的治疗中,可应用纤溶酶、链激酶、尿激酶等,以溶解血块,防止血栓的形成等。
酶在生产生活中的应用
如酿酒工业中使用的酵母菌,就是通过有关的微生物产生的,酶的作用将淀粉等通过水解、氧化等过程,最后转化为酒精;酱油、食醋的生产也是在酶的作用下完成的;用淀粉酶和纤维素酶处理过的饲料,营养价值提高;洗衣粉中加入酶,可以使洗衣粉效率提高,使原来不易除去的汗渍等很容易除去等等。
参考资料[1] wikipedia.org/wiki/酶
安全信息
酶 化学药品说明书
胰酶肠溶片
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