第六章 有机介质中的酶促反应
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第六章酶的非水相催化◆人们以往普遍认为只有在水溶液中酶才具有催化活性。
◆酶在非水相介质中催化反响的研究:在理论上进行了非水介质〔包括有机溶剂介质,超临界流体介质,气相介质,离子液介质等〕中酶的结构与功能、非水介质中酶的作用机制,非水介质中酶催化作用动力学等方面的研究,初步建立起非水酶学〔non-aqueousenzymology〕的理论体系。
◆非水介质中酶催化作用的应用研究,取得显著成果。
1.酶非水相催化的研究概况◆酶在非水介质中进行的催化作用称为酶的非水相催化。
有机介质中的酶催化:◆有机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反响。
◆适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。
◆酶在有机介质中由于能够全然维持其完整的结构和活性中心的空间构象,因此能够发扬其催化功能。
◆酶在有机介质中起催化作用时,酶的底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性和热稳定性等都有所改变。
气相介质中的酶催化:◆气相介质中的酶催化是指酶在气相介质中进行的催化反响。
◆适用于底物是气体或者能够转化为气体的物质的酶催化反响。
◆由于气体介质的密度低,扩散轻易,因此酶在气相中的催化作用与在水溶液中的催化作用有明显的不同特点。
超临界流体介质中的酶催化:◆超临界介质中的酶催化是指酶在超临界流体中进行的催化反响。
◆用于酶催化反响的超临界流体应当对酶的结构没有破坏作用,对催化作用没有明显的不良碍事;具有良好的化学稳定性,对设备没有腐蚀性;超临界温度不能太高或太低,最好在室温四面或在酶催化的最适温度四面;超临界压力不能太高,可节约压缩动力费用;超临界流体要轻易获得,价格要廉价等。
离子液介质中的酶催化:◆离子液介质中的酶催化是指酶在离子液中进行的催化作用。
◆离子液〔ionicliquids〕是由有机阳离子与有机〔无机〕阴离子构成的在室温条件下呈液态的低熔点盐类,挥发性低、稳定性好。
酶在离子液中的催化作用具有良好的稳定性和区域选择性、立体选择性、键选择性等显著特点。
生物化学简明教程第4版课后习题答案6酶1.作为生物催化剂,酶最重要的特点是什么?解答:作为生物催化剂,酶最重要的特点是具有很高的催化效率以及高度专一性。
2.酶分为哪几大类?每一大类酶催化的化学反应的特点是什么?请指出以下几种酶分别属于哪一大类酶:磷酸葡糖异构酶(phosphoglucose isomerase)碱性磷酸酶(alkaline phosphatase)●肌酸激酶(creatine kinase)❍甘油醛―3―磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)⏹琥珀酰―CoA合成酶(succinyl-CoA synthetase)☐柠檬酸合酶(citrate synthase)☐葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)❑谷丙转氨酶(glutamic-pyruvic transaminase)❒蔗糖酶(invertase)♦ T4 RNA连接酶(T4 RNA ligase)解答:前两个问题参考本章第3节内容。
异构酶类;水解酶类;●转移酶类;❍氧化还原酶类中的脱氢酶;⏹合成酶类;☐裂合酶类;☐氧化还原酶类中的氧化酶;❑转移酶类;❒水解酶类;♦合成酶类(又称连接酶类)。
3.什么是诱导契合学说,该学说如何解释酶的专一性?解答:“诱导契合”学说认为酶分子的结构并非与底物分子正好互补,而是具有一定的柔性,当酶分子与底物分子靠近时,酶受底物分子诱导,其构象发生有利于与底物结合的变化,酶与底物在此基础上互补契合进行反应。
根据诱导契合学说,经过诱导之后,酶与底物在结构上的互补性是酶催化底物反应的前提条件,酶只能与对应的化合物契合,从而排斥了那些形状、大小等不适合的化合物,因此酶对底物具有严格的选择性,即酶具有高度专一性。
4.阐述酶活性部位的概念、组成与特点。
解答:参考本章第5节内容。
5.经过多年的探索,你终于从一噬热菌中纯化得到一种蛋白水解酶,可用作洗衣粉的添加剂。
酶促反应(Enzyme catalysis)又称酶催化或酵素催化作用,指的是由酶作为催化剂进行催化的化学反应。
生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。
酶作为一种生物催化剂在催化一个化学反应时,即具有一般的催化剂的特征,又具有不同于一般催化剂的特殊性。
酶与一般催化剂一样,只催化热力学允许的化学反应;可以加快化学反应的速度,而不改变反应的平衡点,既不改变反应的平衡常数;作用机理都是降低反应的活化能;在反应前后,酶没有质和量的改变,且微量的酶便可发挥巨大的催化作用。
但是酶也具有不同于其他催化剂的特殊性。
在酶促反应中,酶作为高效催化剂,使得反应以极快的速度或在一般情况无法反应的条件下进行。
酶是生物体内进行各种化学反应最重要的物质。
影响酶催化速度有以下因素:温度。
酸碱度。
酶的浓度。
被催化物质的浓度。
酶促反应的特点一、酶促反应具有极高的效率二、酶促反应具有高度的特异性酶的特异性是指酶对底物的选择性,有以下三种类型:1.绝对特异性酶只作用于特定结构的底物,生成一种特定结构的产物。
如淀粉酶只作用淀粉。
2.相对特异性酶可作用于一类化合物或一种化学键。
例如磷酸酶可作用于所有含磷酸酯键的化合物。
3.立体异构特异性一种产仅作用于立体异构体中的一种。
例如L-乳酸脱氢酶只作用于L-乳酸,而对D-乳酸不起催物作用。
三、酶活性的可调节性四、酶活性的不稳定性影响酶促反应速度的因素1 、底物浓度对酶反应速度的影响底物浓度的改变,对酶反应速度的影响比较复杂。
在一定的酶浓度下当底物浓度较低时(底物浓度从0逐渐增高),反应速度与底物浓度的关系呈正比关系(如右图);随着底物浓度的增加,反应速度不再按正比升高;如果再继续加大底物浓度,反应速度却不再上升,趋向一个极限。
2、pH对酶反应速度的影响胰蛋白酶大部分酶的活力受其环境pH的影响,在一定pH下,酶促反应具有最大速度,高于或低于此值,反应就会下降,通常称此pH为酶的最适pH。
不同酶的最适pH不同。