影响酶促反应速度的因素

酶作为生物催化剂,其活性受到多种因素调节,这是酶自身的特点,也是生物体能够调控代谢速度,从而适应环境的物质基础。酶促反应的影响因素,主要是pH、温度、激活剂和抑制剂四大类。了解这些影响因素,不论对于生产、生活,还是科学研究,都有重要作用。限于篇幅,本文介绍前三类。

大部分酶的活力受pH值的影响,在一定的pH值活力最高,称最适pH。一般酶的最适pH在6-8,少数酶需偏酸或碱性条件。如人体胃蛋白酶最适pH为2.0,而肝脏精氨酸酶为9.7。

影响酶促反应速率有哪些(影响酶促反应速度的因素有哪些)(1)

胃蛋白酶最适pH

大部分酶的pH-酶活曲线是钟形曲线,但也有少数酶只有钟形的一半,甚至是直线。如木瓜蛋白酶底物的电荷变化对催化没有影响,在pH4-10之间是一条直线。

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一些酶的pH-酶活曲线,引自百度图片

pH影响酶的构象,也影响与催化有关基团的解离状况及底物分子的解离状态。最适pH有时因底物种类、浓度及缓冲溶液成分不同而变化,不是完全不变的。

温度也是常见的影响因素。酶活随温度变化的曲线也是钟形曲线,有一个最高点,即最适温度。温血动物的酶最适温度一般是35-40度,植物酶通常在40-50度。这是温度升高时化学反应加速(每升温10℃反应速度加快1-2倍)与酶失活综合平衡的结果。

一般酶在60度以上变性,少数酶可耐高温,如牛胰核糖核酸酶加热到100度仍不失活。因为酶的变形过程需要水参与,所以干燥的酶可耐受高温,而液态酶失活较快。

最适温度也不是固定值,它受反应时间影响,酶可在短时间内耐受较高温度,反应时间延长则最适温度降低。热失活的活化能一般为50-100 Kcal/mol,比一般反应的活化能高10倍,所以一般酶在30℃以下是稳定的。

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最适温度受反应时间影响,引自百度图片

凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂。大部分激活剂是离子或简单有机化合物。根据无激活剂时酶是否具有活性,可分为必需激活剂和非必需激活剂;根据激活剂分子性质,可分为以下三类:

1.无机离子:可分为金属离子、氢离子和阴离子三种。可以起激活剂作用的金属离子有钾、钠、钙、镁、锌、铁等,原子序数在11-55之间,其中镁是多种激酶及合成酶的激活剂。阴离子的激活作用一般不明显,较突出的是动物唾液中的α淀粉酶受氯离子激活,溴的激活作用稍弱。

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镁离子通过络合ATP激活激酶

激活剂的作用有选择性,对另一种酶可能起抑制作用。有些离子还有拮抗作用,如钠抑制钾的激活作用,钙抑制镁。有些金属离子可互相替代,如激酶的镁离子可用锰取代。激活剂的浓度也有影响,浓度过高可能起抑制作用。如对于NADP 合成酶,镁离子浓度在5-10 mM时起激活作用,在30 mM就会使酶活下降。

2.中等大小有机分子:比无机离子大,但仍属于小分子,所以也可称为有机小分子。比如还原剂如半胱氨酸、还原型谷胱甘肽等,可以维持某些酶活性中心的巯基处于还原态,从而提高酶活,如木瓜蛋白酶、磷酸甘油醛脱氢酶等。EDTA可螯合金属,解除重金属对酶的抑制作用,提高酶活性。类似的可以解除抑制作用的分子都可以称为激活剂,也有人称之为reactivator,如能够解除有机磷抑制作用的肟化物等。

3、蛋白质类:例如酶的激促蛋白,如钙调蛋白(CAM)与钙离子结合后可以与多种酶结合,将其激活。起酶原激活作用的蛋白酶,可逆磷酸化修饰过程中增加酶活性的激酶(或磷酸酶)也可以称为激活剂。

所以,很多因素都能影响酶促反应。,