酶作為生物催化劑,其活性受到多種因素調節,這是酶自身的特點,也是生物體能夠調控代謝速度,從而適應環境的物質基礎。酶促反應的影響因素,主要是pH、溫度、激活劑和抑製劑四大類。了解這些影響因素,不論對於生產、生活,還是科學研究,都有重要作用。限於篇幅,本文介紹前三類。

大部分酶的活力受pH值的影響,在一定的pH值活力最高,稱最適pH。一般酶的最適pH在6-8,少數酶需偏酸或鹼性條件。如人體胃蛋白酶最適pH為2.0,而肝臟精氨酸酶為9.7。

胃蛋白酶最適pH

大部分酶的pH-酶活曲線是鐘形曲線,但也有少數酶只有鐘形的一半,甚至是直線。如木瓜蛋白酶底物的電荷變化對催化沒有影響,在pH4-10之間是一條直線。

一些酶的pH-酶活曲線,引自百度圖片

pH影響酶的構象,也影響與催化有關基團的解離狀況及底物分子的解離狀態。最適pH有時因底物種類、濃度及緩衝溶液成分不同而變化,不是完全不變的。

溫度也是常見的影響因素。酶活隨溫度變化的曲線也是鐘形曲線,有一個最高點,即最適溫度。溫血動物的酶最適溫度一般是35-40度,植物酶通常在40-50度。這是溫度升高時化學反應加速(每升溫10℃反應速度加快1-2倍)與酶失活綜合平衡的結果。

一般酶在60度以上變性,少數酶可耐高溫,如牛胰核糖核酸酶加熱到100度仍不失活。因為酶的變形過程需要水參與,所以乾燥的酶可耐受高溫,而液態酶失活較快。

最適溫度也不是固定值,它受反應時間影響,酶可在短時間內耐受較高溫度,反應時間延長則最適溫度降低。熱失活的活化能一般為50-100 Kcal/mol,比一般反應的活化能高10倍,所以一般酶在30℃以下是穩定的。

最適溫度受反應時間影響,引自百度圖片

凡是能提高酶活性的物質都稱為激活劑。大部分激活劑是離子或簡單有機化合物。根據無激活劑時酶是否具有活性,可分為必需激活劑和非必需激活劑;根據激活劑分子性質,可分為以下三類:

1.無機離子 可分為金屬離子、氫離子和陰離子三種。可以起激活劑作用的金屬離子有鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵等,原子序數在11-55之間,其中鎂是多種激酶及合成酶的激活劑。陰離子的激活作用一般不明顯,較突出的是動物唾液中的α澱粉酶受氯離子激活,溴的激活作用稍弱。

鎂離子通過絡合ATP激活激酶

激活劑的作用有選擇性,對另一種酶可能起抑制作用。有些離子還有拮抗作用,如鈉抑制鉀的激活作用,鈣抑制鎂。有些金屬離子可互相替代,如激酶的鎂離子可用錳取代。激活劑的濃度也有影響,濃度過高可能起抑制作用。如對於NADP+合成酶,鎂離子濃度在5-10 mM時起激活作用,在30 mM就會使酶活下降。

2.中等大小有機分子 某些還原劑如半胱氨酸、還原型谷胱甘肽等,可以維持某些酶活性中心的巰基處於還原態,從而提高酶活,如木瓜蛋白酶、磷酸甘油醛脫氫酶等。另一種是EDTA,可螯合金屬,解除重金屬對酶的抑制作用。

3.蛋白質類指可對某些無活性的酶原起作用的酶,即酶原激活作用。

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