酶定义

酶是一种蛋白质，在生物体内充当催化剂，控制化学反应的速率，而自身在过程中不受影响。本文将全面介绍酶、其类型、结构、辅因子和实例。

什么是酶？

酶是催化生化反应的生化聚合物。酶是一种生物催化剂，始终是蛋白质。它加速细胞内特定化学反应的速率。酶在反应过程中不会被破坏，并且可以重复使用多次。细胞中有多种不同的酶分子，每种酶对特定的化学反应都是独一无二的。

代谢过程的初始阶段取决于酶，并与称为底物的分子发生反应。酶将底物转化为其他不同的分子，这些分子称为产物。由于酶在维持生命周期中的重要性，酶控制已成为临床诊断的关键组成部分。除了核酶（一种 RNA 催化剂）之外，所有酶的大分子成分都由蛋白质组成。核酶这个名字来源于核糖核酸酶。

酶的结构

酶是在细胞代谢中起作用的蛋白质。它们可以催化反应，也可能用于逆转生化过程中的反应。虽然酶具有复杂的酶结构，但它们会经历几个必要的改变，因此酶结构至关重要。每个反应都需要不同的酶。

酶由氨基酸组成，氨基酸通过酰胺键以线性链的形式连接。这是主结构。所得的氨基酸链称为蛋白质和多肽。相应基因的 DNA 序列编码了多肽中氨基酸的基本顺序。

酶的类型

人体内通过生化反应主要有六种类型的酶。它们如下：

• 氧化还原酶
• 裂合酶
• 转移酶
• 水解酶
• 异构酶
• 连接酶

氧化还原酶

这些酶参与氧化还原反应，也称为氧化还原酶。这些反应以氢化物离子或氢原子的形式移动电子。如果底物被氧化，这些酶就充当氢供体。这些酶称为还原酶或脱氢酶。如果氧原子是受体，所有这些酶都称为氧化酶。

裂合酶

这些酶催化将官能团添加到分子中以破坏双键的反应，以及从双键中去除官能团的反应。

转移酶

这些酶催化一个化学基团从一个化合物转移到另一个化合物。

水解酶

催化水解过程反应的酶称为水解酶。它们通过添加水来断裂单键。由于它们保留了蛋白质中的肽键，一些水解酶充当消化酶。由于它们将水分子从一个化合物转移到另一个化合物，因此水解酶可被视为转移酶的一种形式。例如，胃蛋白酶水解蛋白质中的肽键。

异构酶

这些酶催化反应。官能团被移动到同一分子内的不同位置，从而基本上产生原始分子的异构体。例如，三碳糖磷酸异构酶和磷酸葡萄糖异构酶用于将 6-磷酸葡萄糖转化为 6-磷酸果糖。

连接酶

这些酶的功能与水解酶相反。连接酶通过去除水分子来形成键，而水解酶通过添加水来断裂键。连接酶有多种子类，包括 ATP 合成。

酶的辅因子

辅因子是与酶结合的非蛋白质化合物。酶要正常发挥作用，需要辅因子。没有辅因子的酶称为脱辅基酶。全酶是酶和其辅因子的组合。酶中有三种类型的辅因子：

• 辅基
• 辅酶
• 金属离子

辅基

这些辅因子始终与酶牢固结合。辅基是存在于多种酶中的辅因子。

辅酶

辅酶仅在催化过程中与酶结合。其他时间，它与酶分离。NAD+ 是辅酶的一个例子。

金属离子

某些酶催化需要金属离子在活性位点形成配位键。Zn2+ 是许多酶使用的金属离子辅因子。

哪些因素会影响酶活性？

影响酶活性的各种因素如下：

温度

每种酶都在其最佳温度下运行。任何温度变化都会影响酶的活性并导致变性。

抑制剂

某些物质的存在会阻碍特定酶的活性。当抑制剂与酶的活性位点结合时，就会发生这种情况，从而阻止底物结合并减缓过程。

pH

酶对 pH 变化非常敏感，只能在非常有限的 pH 范围内运行。如果 pH 过低或过高，酶有分解的风险，从而减缓反应。

酶促反应机制

要发生反应，任何两个分子都必须碰撞，并且具有正确的取向和适当的能量。分子之间的能量必须能够越过反应的势垒。这种能量称为活化能。酶中存在一个活性位点。活性位点是用于结合反应物分子的分子的一部分，具有确定的形状和官能团。底物是指与酶结合的分子。当没有催化剂存在时，底物和酶会生成活化能降低的中间反应。

基本机制是通过底物与酶活性位点的结合来催化化学反应。该活性位点是底物和特定区域的混合物。

酶的例子

酶的例子有很多。其中一些如下：

淀粉酶

淀粉酶是一种帮助将淀粉转化为糖的酶。它存在于人类唾液和其他一些哺乳动物的唾液中。它有助于消化土豆和大米等含有大量淀粉的食物。这种酶将部分淀粉转化为糖，因此一个人吃土豆时会感觉到甜味。

脂肪酶

脂肪酶存在于所有生物体中，对于膳食脂质、油和脂肪的吸收、运输和加工至关重要。

乳糖酶

小肠中也发现了乳糖酶，它能将牛奶中的糖乳糖分解为葡萄糖和半乳糖。

麦芽糖酶

它也存在于唾液中，并在胰腺中将糖分解为葡萄糖。

其他酶

凝乳酶用于奶酪制作。纤维素酶和木质素酶有助于软化纸张。织物柔顺剂中使用了蛋白酶、脂肪酶等。过氧化氢酶有助于将胶乳转化为橡胶。