生化与分子生物学——生物大分子之酶与酶促反应
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- 2025-05-06 02:29:14
酶，生物体内活细胞产生的一种生物催化剂，为生物化学反应的进行提供了高效性与专一性。它们根据结构与功能，主要分为单体酶、寡聚酶、多酶体系以及多功能酶/串联酶四大类。
酶根据其化学性质可分为单纯酶与缀合酶。单纯酶水解后仅剩下氨基酸成分，而缀合酶则由酶蛋白与辅因子组成，二者结合形成全酶才有催化活性，单独存在则无催化能力。酶蛋白决定了反应的特异性和催化机制，辅因子则决定了反应类型。辅因子通常为金属离子或小分子有机化合物，它们能通过非共价键与酶蛋白相连，有的结合较为紧密，有的则较为疏松。
酶的活性中心是执行催化功能的特定区域，内含必需基团。这些必需基团包括结合基团，用于与底物、辅酶结合的基团，以及催化基团，用于催化底物反应生成产物的基团。活性中心外的必需基团则负责维持酶的空间构象或作为调节剂结合位点。
同工酶是一组催化相同化学反应，但酶结构、理化性质乃至免疫学性质不同的酶。它们在不同组织或亚细胞结构中分布，使生物体具有多样化的代谢特征。检测血清中的同工酶活性有助于疾病的诊断和预后评估。
酶促反应具有极高的效率，能够极大降低反应的活化能，具有极高的特异性，能够专一作用于特定底物生成特定产物。酶活性受到体内代谢物或激素的调节，使其能够适应内外环境变化。酶不稳定，酶促反应通常在接近中性的条件下进行。
酶与底物结合形成酶-底物复合物，这一过程通过诱导契合使酶与底物密切结合，邻近效应与定向排列使底物正确定位于酶的活性中心，表面效应使底物分子去溶剂化，为反应提供有利条件。
酶的催化机制多样，包括一般酸-碱催化作用与共价催化作用。其中，共价催化作用又分为亲核催化与亲电催化。酶活性的调节包括快速调节与酶含量的调节。快速调节方式有别构调节、共价修饰与酶原的激活。酶含量的调节则涉及对酶合成与降解速率的调控。
酶的命名与分类基于其催化的反应类型。氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类与合成酶类等分类反映了酶在生物化学反应中的不同作用。
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