影响酵素作用之因素【酵素科普】

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酶虽具有高度加速反应速率之能力,但对各种环境因子影响也极脆弱。各种物理或化学因子如温度、抑制剂及pH 变化等,对酶活性可能引起锐减,甚或破坏。有些酶更为敏感,轻微之环境变化即导致抑制作用。

影响酵素作用之因素【酵素科普】

(1)温度

酵素的作用会受外界温度的影响,由酵素所催化的反应,可以由于温度的升高而加快,但温度升高有一定限度,可知温度每升高10°C,反应速度几乎倍增,但至约40°C 时便迅速下降。温度高时,酵素分子便会震动,因而使维持其三级构造的氢键及其他力量遭致破坏。分子经此途径失去其立体结构之特性者,叫做变性(denature)。少数发生变性的酵素在冷却时会重新恢复其活性,但绝大部分的酵素则永远不再活动。

(2) pH 值

影响酵素作用之因素酵素的作用会受外界pH 值的影响,酵素所适宜的pH 值,则随酵素的种类而不一样,例如消化酵素中的胃蛋白(Pepsin),在pH 值很小时(强酸)活动,而这一pH 值,则会使其他绝大多数的酵素变性。

(3) 水分

水分与基质浓度有关,一般酵素在低的水活性下,仍可作用,但有一最低限度,当水活性超过此质后,酵素便开始作用。当其他条件固定时,则基质的浓度越大,反应速率越快;但当基质浓度超过某一限度,则此时酵素的浓度反而成为决定速率的因素,亦即此时即使再增加基质浓度,亦无法提高反应速率。在基质量固定时,水活性越低,酵素作用越慢,但因酵素现在某一范围,其作用非常完全。当水活性逐渐增加后,酵素反应加快,但当水活性过高时,由于其基质被稀释,反应速率可能因而降低。

(4) 酵素浓度

酵素浓度对反应速率的影响亦与上述相似;当酵素浓度增加时,最初反应速率随之增加,当达到一定极限之后,受限于基质的浓度,因此速率不再增加。

将基质浓度与酵素浓度合并考虑时,可发现反应速率是随时在改变的。最初,反应相当的快,而后,由于基质浓度的降低及产物的堆积,使速率逐渐减慢,甚而停止,此时必须将产物移走,否则此酵素便无法作用。

(5)抑制剂许多化合物(抑制剂)会抑制酵素之反应,抑制剂作用的方式有:

(a)阻断酶活化位置,一化合物如与某特殊酶之受质极为相似时,可与酶之活化位置相结合,因而防止真正受质之结合。因两种不同分子对同一活化位置发生竞争之故,此型抑制作用是谓竞争性抑制作用(competitive inhibition)。此观念已用于发展化学药物,利用其对受质之模拟以抑制致病微生物之代谢。

(b)酶也可发生非竞争性抑制作用(noncompetitive inhibition),抑制剂不与受质竞争酉每之活化位置,而系结合于酶之其他成分。例如: 氰化物与铁结合,防止铁对酵素之辅酶作用而达到抑制作用。重金属离子则为蛋白质混凝继而使酶变性,使其功能失效。

(c)当产物充分形成时,酶活性会呈暂时性减缓或终止以停止产物的生成,此现象见于许多生化系统,称为回馈抑制作用(feedback inhibition)。此时合成代谢的最后产物会抑制初期合成步骤之酶,即抑制剂(此指产物分子)结合于酶之某部位,而非活化位置,结果扭曲活化位置,以致受质无法接触,为一种非竞争性抑制作用,称为异位抑制作用,异位抑制作用为微生物之一种调节,借以控制胺基酸、嘌玲、嘧啶及维生素等之产生。

生化反应过程中由于酵素的相互协调作用以维持生物之生命,由各种不同简单的物质如单糖、脂肪酸、胺基酸等,经生化反应再排列成复杂物质如多糖体、磷脂质或蛋白。但无论是合成或分解,生化反应皆由DNA 与RNA 中之遗传讯息所控制。

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