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  Jlg劉浩 2017-02-23 00:00:00

  看一下那個酶的Z合適的溫度是多少度，然后加熱給它到那個溫度，了解一下那個酶是在酸性下反應(yīng)好還是堿性下反應(yīng)好。

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  chgfhh57546 2017-02-23 00:00:00

  溫度，溶液酸堿性：將溫度控制在酶活性Z強的范圍內(nèi)，根據(jù)不同種類酶控制溶液PH值，使酶具有催化效率高的因素有以下幾個方面。 （一）鄰近與定向效應(yīng) 是指酶受底物誘導(dǎo)發(fā)生構(gòu)象變化，使底物與酶的活性ZX楔合，對于雙分子反應(yīng)來說，兩個底物能集中在酶活性ZX，彼此靠近并有一定的取向。這樣就大大提高了活性部位上底物的有效濃度，使一個分子間的反應(yīng)變成了一個近似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而增加了反應(yīng)速度。 （二）底物分子敏感鍵扭曲變形 酶活性ZX的結(jié)構(gòu)有一種可適應(yīng)性，當專一性底物與活性ZX結(jié)合時，可以誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象的變化，使反應(yīng)所需要的酶中的催化基團與結(jié)合基團正確的排列和定位，使催化基團能夠合適地處在被作用的鍵的地方，這也就是前面提到過的“誘導(dǎo)契合”學說。與此同時，變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生“張力”，甚至“變形”，從而促進酶-底物絡(luò)合物進入過渡態(tài)，降低了反應(yīng)活化能，加速了酶促反應(yīng)。實際上這是酶與底 物誘導(dǎo)契合的動態(tài)過程。酶活性ZX的某些基團，在底物的分步反應(yīng)中，經(jīng)常表現(xiàn)為酸堿催化與共價催化的作用。 （三）酸堿催化 酸堿催化有狹義的和廣義的。Z初，化學家們認為：酸是H+離子，堿是OH -離子。狹義的酸堿催化就是H+離子或OH -離子對化學反應(yīng)速度表現(xiàn)出的催化作用。酸堿催化在有機化學反應(yīng)中是比較普遍的現(xiàn)象。如在酸堿的作用下，蛋白質(zhì)可能水解為氨基酸，脂肪可以水解為甘油和脂肪酸。由于細胞內(nèi)的環(huán)境接近中性，H+與OH -離子的濃度都很低，因此，在生物體內(nèi)進行的酶促反應(yīng)，H+與OH -離子的直接作用相當微弱。隨著科學的發(fā)展，概念的深化，后來把酸定義為質(zhì)子的供體，堿定義為質(zhì)子的受體。現(xiàn)在所說的酸堿催化作用，則是指組成酶活性ZX的極性基團，在底物的變化中起質(zhì)子的供體或受體的作用，這就是廣義的酸堿催化。發(fā)生在細胞內(nèi)的許多類型的有機反應(yīng)都是廣義的酸堿催化。例如，羰基的水化、羧酸酯或磷酸酯的水解、各種分子的重排以及許多取代反應(yīng)都屬此種類型。酶活性ZX處可以提供質(zhì)子或接受質(zhì)子而起廣義酸堿催化作用的功能基團有：谷氨酸、天冬氨酸側(cè)鏈上的羧基，絲氨酸、酪氨酸中的羥基，半胱氨酸中的巰基，賴氨酸側(cè)鏈上的氨基，精氨酸中的胍基和組氨酸中的咪唑基。其中組氨酸的咪唑基值得特別注意，因為它既是一個很強的親核基團，又是一個有效的廣義酸堿功能基團。 影響酸堿催化反應(yīng)速度的因素有兩個，diyi個是酸堿的強度，在這些功能基團中，組氨酸的咪唑基的解離情況pK值為6.0，在生理pH條件下，既可以作質(zhì)子的供體又可作質(zhì)子的受體。因此，咪唑基是催化中Z有效Z活潑的一個催化功能基團；第二個是這些功能基團供出質(zhì)子或接受質(zhì)子的速度，其中的咪唑基的情況特別突出，它供出或接受質(zhì)子的速度十分迅速，其半衰期小于10-10秒。而且，供出或接受質(zhì)子的速度幾乎相等。由于咪唑基有如此的優(yōu)點，所以雖然組氨酸在大多數(shù)蛋白質(zhì)中含量很少，卻很重要，在許多酶的活性ZX處都含有組氨酸。推測很可能在生物進化過程中，它不是作為一般的結(jié)構(gòu)蛋白成分，而是被選擇作為酶分子中的催化結(jié)構(gòu)而存在下來的。具有酸堿催化特征的酶促反應(yīng)，酶與底物結(jié)合成的中間產(chǎn)物是離子型絡(luò)合物。 （四）共價催化 還有一些酶以另一種方式來提高催化反應(yīng)的速度，即共價催化。它是指酶活性ZX處的極性基團，在催化底物發(fā)生反應(yīng)的過程中，首先以共價鍵與底物結(jié)合，生成一個活性很高的共價型的中間產(chǎn)物，此中間產(chǎn)物很容易向著Z終產(chǎn)物的方向變化，故反應(yīng)所需的活化能大大降低，反應(yīng)速度明顯加快。根據(jù)活性ZX處極性基團對底物進攻的方式不同，共價催化可分為親電催化與親核催化兩種。較常見的是活性ZX處的親核基團對底物的親核進攻。親核基團含有未成鍵的電子對，在酶促反應(yīng)中，它向底物上缺少電子的正碳原子進攻。因親核基團對底物親核進攻而進行的催化作用，稱為親核催化?；钚訸X處的親核基團有：絲氨酸的羥基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基等。此外，輔酶中還含有另一些親核ZX。以硫胺素為輔酶的一些酶如丙酮酸脫羧酶、含輔酶A的一些脂肪降解酶、含巰基的木瓜蛋白酶、以絲氨酸為催化基團的蛋白水解酶等，都有親核催化的機制。同理，親電催化則是親電基團對底物親電進攻而引起的催化作用。常見的親電基團有NH3+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等。 （五）活性ZX低介電微環(huán)境 酶分子中的疏水側(cè)鏈一般在分子內(nèi)部組成疏水的非極性區(qū)，而表面則為親水基團組成的親水極性區(qū)。這就是說在酶分子上存在不同的微環(huán)境。 酶的活性ZX凹穴內(nèi)相對地說是非極性的，而在疏水的非極性區(qū)介電常數(shù)低，因此，酶的催化基團被低介電環(huán)境所包圍，在某些情況下排除高極性的水分子。這樣，底物分子敏感鍵和酶的催化基團之間就會有很大的反應(yīng)力，有助于加速酶的反應(yīng)。酶活性ZX的這種性質(zhì)也是使某些酶催化總速度增長的一個原因。 上面介紹了使酶具有高催化效率的幾個因素。實際上，它們并不是在所有的酶中同時起作用，更可能的情況是對不同的酶起主要作用的因素不完全相同，各自都有其特點，可以分別受一種或幾種因素的影響，也就是說各種酶的作用機理是不盡相同的。目前研究較為深入的有胰凝乳蛋白酶、溶菌酶、羧肽酶A等。在此，我們以胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）為例，較詳細地介紹這方面的研究結(jié)果，以便具體地了解酶的作用機理。 胰凝乳蛋白酶是胰臟中合成的一種蛋白水解酶。在胰臟中它以酶原的形式合成，是由245個氨基酸殘基組成的單一多肽鏈，通過5個二硫鍵交聯(lián)起來的。酶原是酶的無活性的前體。胰凝乳蛋白酶原與其它酶原，包括胰蛋白酶原、羧肽酶原、彈性蛋白酶原，一起儲存在胰臟的脂類-蛋白質(zhì)膜上。當需要消化時，它們即分泌到十二指腸的管中，在那里被激活而成為有活性的蛋白酶。 胰凝乳蛋白酶的活性ZX由Asp102、His57及Ser195組成的。其中Ser195是酶活性ZX的底物結(jié)合部位，His57是活性ZX內(nèi)的催化部位。Asp102、His57、Ser195三者構(gòu)成一個氫鍵體系。大部分情況下，Asp102以離子化形式-COO-存在，Ser195以非離子化形式-CH2OH存在。由于His57的咪唑基的特殊性，既是一個很強的親核基團，又是一個有效的廣義酸堿功能基團，從而成為Asp102羧基及Ser195羥基間的橋梁。Ser195由于His57及Asp102的影響而成為很強的親核基團，易于供給電子，如同接力賽跑那樣，Asp102從Ser195吸引的一個質(zhì)子是質(zhì)子先從Ser195傳遞到His57上，再由His57傳遞給Asp102。 我們把胰凝乳蛋白酶活性ZX處Asp102與His57之間以及His57與Ser195之間形成氫鍵而建立起的一個平衡體系稱為電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，又稱電荷中繼網(wǎng)（charge relay network）。 胰凝乳蛋白酶在動物小腸中催化蛋白質(zhì)的水解，它具有基團專一性，水解芳香族氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的羧基端形成的肽鍵。此酶催化的底物是含酰胺鍵的多肽和H2O，產(chǎn)物為胺和酸。催化的全過程分為兩大階段。 diyi階段——水解反應(yīng)的?；A段，產(chǎn)生diyi個產(chǎn)物胺。 肽鍵水解是從Ser195的氧原子對底物敏感肽鍵的羰基碳原子進行親核攻擊開始的，結(jié)果形成了一個不穩(wěn)定的四聯(lián)體，相當于中間產(chǎn)物ES，，它包括Ser195的羥基、底物的?；糠帧⒌孜锏陌被糠旨癏is57的咪唑基，通過電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)很容易地發(fā)生了反應(yīng)。酶-底物的過渡態(tài)很快分解，敏感肽鍵C-N斷裂，產(chǎn)生diyi個產(chǎn)物胺及?；?酶中間產(chǎn)物，底物中的酸成分與Ser195羥基相連接。 第二階段——水解反應(yīng)的脫酰階段。胺從底物中釋放出來，形成?；饶榈鞍酌福疵?底物中間復(fù)合物。接著水分子進入活性ZX，電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)從水中吸收一個質(zhì)子，結(jié)果OH -立即親核攻擊已連在Ser195上的底物的?；荚?，也形成一個短暫的四聯(lián)體。然后，Ser195的C-O鍵裂解產(chǎn)生第二個產(chǎn)物酸，這時酶又恢復(fù)自由狀態(tài)，再去進行下一輪催化。除胰凝乳蛋白酶外，在催化中具有“天冬氨酸、組氨酸、絲氨酸”電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)的酶還有胰蛋白酶、彈性蛋白酶及枯草桿菌蛋白酶等，它們可能有類似的催化機理。在上述胰凝乳蛋白酶的催化反應(yīng)中，組氨酸咪唑基起著廣義酸堿催化劑的作用，先促進Ser195的羥基親核地附著到底物敏感肽鍵中的羰基碳原子上，形成共價的?；虚g物，再促進?；腅S中間物上的酰基轉(zhuǎn)移到水（或其它的?；荏w如醇、氨基酸等）上。通過這個電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，進行酸堿催化及形成共價中間產(chǎn)物，催化速度增加約為非酶催化水解反應(yīng)的103倍。

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