酶作为生物催化剂与一般催化剂的共性比较

酶作为生物催化剂与一般催化剂的共性比较

1酶是生物催化剂（一）酶与一般催化剂的比较酶作为生物催化剂（）与一般催化剂相比，有以下几个共同的特点：1.用量小，催化效率高酶和一般催化剂一样，虽然酶在细胞中的相对含量很低，但却能使慢反应变成快反应。2.不改变化学反应的平衡点。酶和一般催化剂一样，只能改变化学反应的速度，而不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后没有什么变化。例如肽键在水中的自发水解，速度极慢，没有实际意义，而当蛋白酶存在时，这个反应进行得很快。3.能降低反应的活化能在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物（S）分子的平均能级较低，这是“初态”（A）。 在反应的任何时刻，反应物中总有一部分分子具有比初始状态更高的能量。这种较高的能量称为活化能（），使这些分子进入“过渡态”（即活化态，A*），此时某些化学键可以生成或断裂，形成新的物质——产物（P）。即由S变为P。这些具有较高能量、处于活化状态的分子称为活化分子；反应物中这样的活化分子越多，反应速度越快。活化能的定义是在一定温度下，1摩尔底物进入活化态所需要的自由能，单位为焦耳/摩尔。

包括酶在内的催化剂可以降低化学反应的活化能，如图4-1所示。由于催化反应中使反应物进入“活化态”所需的能量较少，与无催化反应相比，活化分子的数量大大增加，从而加快了反应速度。例如，H2O2的分解，在没有催化剂的情况下，需要的活化能为75.24kJ/mol，而以胶体钯为催化剂时，活化能仅为48.9kJ/mol，而以过氧化氢酶为催化剂时，活化能则降到8.36kJ/mol以下。酶作为催化剂参与化学反应后，酶分子立即恢复原状，继续参与反应。因此，一定量的酶可以在较短的时间内催化大量底物发生反应。 （二）酶作为生物催化剂的特点 1.催化效率高 以分子比来表示，酶催化反应的反应速率比无催化反应高108～1020倍，比其他催化反应高107～1013倍。 以周转数（kcat，即每个酶分子每秒能催化多少微摩尔（μmol）的底物）来表示，多数酶的周转数为1000，最大的可达数十万，甚至上百万以上。 2.酶作用的专一性很强，一种酶只能作用于某一类或某种特定的物质，这就是酶作用的专一性（）。 酶作用的物质通常称为酶的底物（）。

因此也可以说一种酶只作用于一种或一类底物。例如糖苷键、酯键、肽键等，都可以被酸、碱催化水解，但水解这些化学键的酶有所不同，即需要在具有一定专一性的酶作用下才能水解。 3.酶易失活。一般的催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶则比其他催化剂更脆弱，更容易失去活性。使蛋白质变性的因素，如强酸、强碱、高温等，都能使酶被破坏，完全失去活性。所以酶作用一般要求相对温和的条件，如室温、常压、接近中性的pH值等。 4.酶活性的调控 酶活性是受到调控的。 调控方式有多种，包括抑制剂调控、共价修饰调控、反馈调控、酶原激活、激素调控等，将在后面章节中详细讨论。5.酶的催化活性与辅酶、辅因子、金属离子等有关。一些酶