酶有什么作用?

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在细胞里,一切化学反应都在细胞器的膜包被下进行;而所有酶都是具有活性中心的蛋白质分子(也有极少数的RNA酶)。这些由蛋白分子构成的反应中心又有着不同的结构形式和催化机理,它们与底物结合的方式、形成中间产物的结构以及消除中间产物的方式都有很大的差别。这造成了酶专一性识别底物和特异性调节反应速度的原理。 根据酶的作用机理的不同可以将酶分为氧化还原酶、水解酶、转移酶等。

1. 氧化还原酶是通过提供或除去电子对来催化氧化还原反应的酶类。这一类酶往往具有两个以上的活性中心,分别对应于氧化和还原两种状态。其中有些酶可以同时具备氧化和还原两种功能,这样的酶叫做氧化还原酶。这类酶往往是生物氧化过程中关键的酶,如细胞色素P450。

2. 水解酶是一类能够水解生成小分子有机酸的酶。这一类酶往往是由氨基酸组成的多肽链,并且通常具有一个以上的活性中心。大多数的水解酶都具有内肽酶和外肽酶两个亚基组成的复合体。一般来讲,水解酶可以作用于含有酰胺键的化合物,因此它也可以水解蛋白质多肽。

3. 转移酶能够介导化学上的氧化还原反应或者氢离子的转移,因而能够将一种底物转移到另一种底物上去,从而起到催化反应的作用。这类酶有的需要铜离子作为激活剂,因此在生物体内一般会与铜离子结合在一起发挥作用。

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酶是生物催化剂,凡是能用化学方法进行的反应在一定条件下都可以用酶催化进行,即酶既能催化生物体内发生的反应,也能催化生物体外反应,甚至可以催化目前还不清楚反应机理的反应。不同酶的催化效率差异很大,低者可为一般催化剂的10^6倍,高者为10^20倍。这是因为构成酶的蛋白质具有多层次结构,可以利用其自身的形貌和分子质量传递以及表面分子的相互作用的效应,为底物反应提供过渡态分子的最大熵的环境。从热力学的角度来看,其最适状态就是能量最低态。因此,酶的催化过程是一个高度选择、高度消耗的过程。

酶能催化可逆反应,在体内生理条件下的代谢反应基本上属于可逆反应。在体外一定实验条件下,某些原来处于平衡状态的反应可向正反应方向进行,如用苹果酸脱氢酶和乳酸脱氢酶以丙酮酸还原NADH为乳酸,反应中产生的丙酮酸立即被苹果酸脱氢酶作用生成苹果酸,而苹果酸的存在又促使丙酮酸和NADH向乳酸转化,乳酸积累越多,平衡越趋于向产物方向移动,而乳酸不与任何一种酶作用,所以可积累大量产物。

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