第1節 降低化學反應活化能的酶
(3)ph對酶促反應的影響每一種酶只能在一定限度的ph范圍內才表現活性,超過這個范圍酶就會失去活性。在一定條件下,每一種酶在某一個ph時活力最大,這個ph稱為這種酶的最適ph。
(4)溫度對酶促反應的影響酶促反應在一定溫度范圍內反應速率隨溫度的升高而加快;但當溫度升高到一定限度時,酶促反應速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而下降。在一定條件下,每一種酶在某一溫度時活力最大,這個溫度稱為這種酶的最適溫度。
(5)激活劑對酶促反應的影響激活劑可以提高酶活性,但不是酶活性所必需的。激活劑大致分兩類:無機離子和小分子化合物。
(6)抑制劑對酶促反應的影響抑制劑使酶活性下降,但不使酶變性。抑制劑作用機制分兩種:可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。
7.酶研究的歷史與現狀
新陳代謝是生命活動的基礎,是生命活動最重要的特征。而構成新陳代謝的許多復雜而有規律的物質變化和能量變化,都是在酶催化下進行的。生物的生長發育、繁殖、遺傳、運動、神經傳導等生命活動都與酶的催化過程緊密相關,可以說,沒有酶的參加,生命活動一刻也不能進行。因此,從酶作用的分子水平上研究生命活動的本質及其規律無疑是十分重要的。
人們對酶的認識起源于生產和生活實踐。我國人民在八千年以前就開始利用酶。約公元前21世紀夏禹時代,人們就會釀酒。公元前12世紀周代已能制作飴糖和醬。2 000多年前,春秋戰國時期已知用曲治療消化不良的疾病。凡此種種情況都說明,雖然我們祖先并不知道酶為何物,也無法了解其性質,但根據生產和生活經驗的積累,已把酶利用到相當廣泛的程度。西方國家19世紀對釀酒發酵過程進行大量研究。18xx年j.gaylussac發現酵母可將糖類轉化為酒精。1857年微生物學家pasteur等人提出酒精發酵是酵母細胞活動的結果,他認為只有活的酵母才能進行發酵。liebig反對這種觀點,他認為發酵現象是由溶解于酵母溶液中的酶引起的。直到1897年,buchner兄弟用石英砂磨碎酵母細胞,制備了不含酵母細胞的提取液,并證明此不含細胞的酵母提取液也能使糖類發酵,說明發酵與細胞的活動無關,發酵是酶在起作用,從而獲得了19xx年諾貝爾化學獎。1833年payen和persoz從麥芽的水抽提物中,用酒精沉淀得到了一種對熱不穩定的物質,它可使淀粉水解為可溶性糖。他們把這種物質稱為淀粉酶制劑,其意思是“分離”,表示可以從淀粉中分離出可溶性糖來。盡管當時它還是一個很粗的酶制劑,但由于他們采用了最簡單的提純方法,得到了一個無細胞制劑,并指出了它的催化特性和熱不穩定性,涉及到酶的一些本質性問題,所以人們認為payen和persoz首先發現了酶。1878年kuhne才給酶一個統一的名詞,叫enzyme,這個字來自希臘文,其意思是“在酵母中”。1835年至1837年,berzelius提出了催化作用的概念,該概念的產生對酶學和化學的發展都是十分重要的。可見,對于酶的認識一開始就與它具有催化作用的能力聯系在一起。1894年fisher提出了酶與底物作用的“鎖與鑰匙”學說,用以解釋酶作用的專一性。19xx年henri提出了酶與底物作用的中間復合物學說。19xx年michalis和menten根據中間復合物學說,導出了米氏方程,對酶反應機制的研究是一個重要突破。1925年briggs和handane對米氏方程作了一個重要修正,提出了穩態學說。1926年美國化學家sumner從刀豆提取出了脲酶并獲得結晶,證明脲酶具有蛋白質性質。直到1930年至1936年間,northrop和kunitz得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶結晶,并用相應方法證實酶是一種蛋白質后,酶是蛋白質的屬性才普遍被人們所接受,為此sumner和northrop于1949年共同獲得諾貝爾化學獎。1963年,hirs、moore和stein測定了rnasea的氨基酸順序。1965年phillips首次用x射線衍射技術闡明了雞蛋清溶菌酶的三維結構。1969年merrifield等人工合成了具有酶活性的胰rnase。20世紀80年代初cech和altman分別發現了具有催化功能的rna──核酶,這一發現打破了酶是蛋白質的傳統觀念,開辟了酶學研究的新領域,為此cech和altman于1989年共同獲得諾貝爾化學獎。1986年schultz與lerner等人研制成功抗體酶,這一研究成果對酶學研究具有重要的理論意義和廣泛的應用前景。boyer等人闡明了atp合成酶合成與分解atp的分子機制,于1997年獲得諾貝爾化學獎。近二十年來有不少酶的作用機制被闡明。隨著dna重組技術及聚合酶鏈式反應(pcr)技術的廣泛應用,使酶結構與功能的研究進入新階段。現已鑒定出4 000 多種酶,數百種酶已得到結晶,而且每年都有新酶發現。近幾十年來酶學研究得到很大的發展,提出了一些新理論和新概念。一方面在酶的分子水平上揭示酶和生命活動的關系,闡明酶在細胞代謝調節和分化過程中的作用,酶生物合成的遺傳機制,酶的起源和酶的催化機制等方面取得進展;另一方面酶的應用研究得到迅速發展,酶工程已成為當代生物工程的重要支柱,酶的研究成果用來指導有關醫學實踐和工農業生產,也必將會給催化劑的設計,藥物的設計,疾病的診斷、預防和治療,農作物品種選育及病蟲害的防治等提供理論依據和新思想、新概念。除了酶已普遍適用于食品、發酵、制革、紡織、日用化學及醫學保健等方面,酶在生物工程、化學分析、生物傳感器及環保方面的應用也日益廣泛。