酶的特性

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酶的特性一:关键酶的特点及其机理机制

　　代谢途径中决定反应的速度和方向的酶称为关键酶，它常常催化一系列反应中的最独特的第一个反应。下面是百分网小编给大家整理的关键酶的特点，希望能帮到大家!
　　关键酶的特点
　　1、它催化的反应速度最慢，所以又称限速酶(rate-limiting enzymes)。其活性决定代谢的总速度。
　　2、它常常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定代谢的方向。
　　3、它通常处于代谢途径的起始部或分支处。
　　4、它的活性除受底物控制外还受多种代谢物或效应剂的调节。
　　酶的机制
　　酶(E)与底物(S)形成酶-底物复合物(ES)
　　酶的活性中心与底物定向结合生成ES复合物是酶催化作用的第一步。定向结合的能量来自酶活性中心功能基团与底物相互作用时形成的多种非共价键，如离子键、氢键、疏水键，也包括范德华力。它们结合时产生的能量称为结合能(binding energy)。这就不难理解各个酶对自己的底物的结合有选择性。
　　若酶只与底物互补生成ES复合物，不能进一步促使底物进入过渡状态，那么酶的催化作用不能发生。这是因为酶与底物生成ES复合物后尚需通过酶与底物分子间形成更多的非共价键，生成酶与底物的过渡状态互补的复合物，才能完成酶的催化作用。实际上在上述更多的非共价键生成的过程中底物分子由原来的基态转变成过渡状态。即底物分子成为活化分子，为底物分子进行化学反应所需的基团的组合排布、瞬间的不稳定的电荷的生成以及其他的转化等提供了条件。所以过渡状态不是一种稳定的化学物质，不同于反应过程中的中间产物。就分子的过渡状态而言，它转变为产物(P)或转变为底物(S)的概率是相等的。
　　当酶与底物生成ES复合物并进一步形成过渡状态，这过程已释放较多的结合能，现知这部分结合能可以抵消部分反应物分子活化所需的活化能，从而使原先低于活化能阈的分子也成为活化分子，于是加速化学反应的速度
　　1.邻近效应与定向排列
　　2.多元催化(multielement catalysis)
　　3.表面效应(surface effect)
　　应该指出的是，一种酶的催化反应常常是多种催化机制的综合作用，这是酶促进反应高效率的重要原因。
　　酶的催化机理
　　酶的催化机理和一般化学催化剂基本相同，也是先和反应物(酶的底物)结合成络合物，通过降低反应的能来提高化学反应的速度，在恒定温度下，化学反应体系中每个反应物分子所含的能量虽然差别较大，但其平均值较低，这是反应的初态。
　　S(底物)→P(产物)这个反应之所以能够进行，是因为有相当部分的S分子已被激活成为活化(过渡态)分子，活化分子越多，反应速度越快。在特定温度时，化学反应的活化能是使1摩尔物质的全部分子成为活化分子所需的能量(千卡)。
　　酶(E)的作用是：与S暂时结合形成一个新化合物ES，ES的活化状态(过渡态)比无催化剂的该化学反应中反应物活化分子含有的能量低得多。ES再反应产生P，同时释放E。E可与另外的S分子结合，再重复这个循环。降低整个反应所需的活化能，使在单位时间内有更多的分子进行反应，反应速度得以加快。如没有催化剂存在时，过氧化氢分解为水和氧的反应(2H2O2→2H2O+O2)需要的活化能为每摩尔18千卡(1千卡=4.187焦耳)，用过氧化氢酶催化此反应时，只需要活化能每摩尔2千卡，反应速度约增加10^11倍。
　　酶是高效生物催化剂，比一般催化剂的效率高107-1013倍。酶能加快化学反应的速度，但酶不能改变化学反应的平衡点，也就是说酶在促进正向反应的同时也以相同的比例促进逆向的反应，所以酶的作用是缩短了到达平衡所需的时间，但平衡常数不变，在无酶的情况下达到平衡点需几个小时，在有酶时可能只要几秒钟就可达到平衡。
　　酶和一般催化剂都是通过降低反应活化能的机制来加快化学反应速度的。
　　酶的催化特异性表现在它对底物的选择性和催化反应的特异性两方面。体内的化学反应除了个别自发进行外，绝大多数都由专一的酶催化，一种酶能从成千上万种反应物中找出自己作用的底物，这就是酶的特异性。根据酶催化特异性程度上的差别，分为绝对特异性(absolute specificity)、相对特异性(relative specificity)和立体异构特异性(stereospecificity)三类。一种酶只催化一种底物进行反应的称绝对特异性，如脲酶只能水解尿素使其分解为二氧化碳和氨;若一种酶能催化一类化合物或一类化学键进行反应的称为相对特异性，如酯酶既能催化甘油三脂水解，又能水解其他酯键。具有立体异构特异性的酶对底物分子立体构型有严格要求，如L乳酸脱氢酶只催化L-乳酸脱氢，对D-乳酸无作用。
　　有些酶的催化活性可受许多因素的影响，如别构酶受别构剂的调节，有的酶受共价修饰的调节，激素和神经体液通过第二信使对酶活力进行调节，以及诱导剂或阻抑剂对细胞内酶含量(改变酶合成与分解速度)的调节等。

酶的特性二:肝药酶的特点有哪些作用

　　大多数药物在肝脏进行生物转化，因肝细胞内存在有微粒体混合功能酶系统，而该系统能促进多种药物发生转化，故称肝药酶。下面是百分网小编给大家整理的肝药酶的特点，希望能帮到大家!
　　肝药酶的特点
　　1、活性有限，在药物间易发生竞争性抑制。
　　2、不稳定，个体差异大(除先天遗传性差异外，年龄、营养、激素、疾病都能影响该酶系活性)。
　　3、易受药物的抑制或诱导。
　　肝脏是药物代谢的主要器官，肝功不佳时，以肝脏代谢为主的药均应慎用，以免发生中毒。
　　2、非微粒体酶
　　存在于线粒体、细胞浆和血浆中的多种酶。
　　单胺氧化酶-参与肾上腺素的代谢。
　　胆碱酯酶-参与乙酰胆碱的代谢。
　　什么叫肝药酶
　　肝细胞的平滑内质网脂质中的微粒体酶是药物代谢最重要的酶系统，称为“肝药酶”，影响药物的药效。许多药物或其他化合物可以改变肝药酶的活性，能提高活性的药物称为“药酶诱导剂”，反之称为“药酶抑制剂”。
　　肝药酶的简介
　　“肝脏微粒体混合功能酶系统”的简称。此酶系是光面内质网上的一组混合功能氧化酶系，主要能催化许多结构不同药物氧化过程的氧化酶系。其中最重要的是细胞色素P450单氧化酶系。P450是一类亚铁血红素-硫醇盐蛋白(heme-thiolate proteins)的超家族，它参与内源性物质和包括药物、环境化合物在内的外源性物质的代谢。其他有关的酶和辅酶包括：NADPHCYP450还原酶、细胞色素b5、磷脂酰胆碱和NADPH等。许多药物或其他化合物可以改变肝药酶的活性，能提高酶活性的药物称为“药酶诱导剂”，反之称为“药酶抑制剂”。
　　肝药酶的作用
　　药酶抑制作用
　　许多药物能对肝微粒体中酶产生抑制作用，从而使其他药物代谢减慢，导致药理活性及毒副作用增加。
　　酶抑制剂：西咪替丁、酮康唑、氯霉素、异烟肼等。
　　药酶诱导作用
　　酶诱导的结果是促进代谢，通常可降低大多数药物的药理作用，包括诱导剂本身和一些同时应用的药物。
　　其中它的自身诱导作用使其用量越来越大而成为这些药物产生耐受性的原因。
　　酶诱导剂：苯巴比妥、苯妥英、利福平、格鲁米特、灰黄霉素等。

酶的特性三:dna聚合酶的特点及其作用

　　DNA聚合酶(DNA polymerase)是细胞复制DNA的重要作用酶。DNA聚合酶 , 以DNA为复制模板，从将DNA由5"端点开始复制到3"端的酶。下面是百分网小编给大家整理的dna聚合酶的特点，希望能帮到大家!
　　dna聚合酶的特点
　　[1]以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为前体催化合成DNA;
　　[2]需要模板和引物的存在;
　　[3]不能起始合成新的DNA链;
　　[4]催化dNTP加到生长中的DNA链的3"-OH末端;
　　[5]催化DNA合成的方向是5"→3"。
　　dna聚合酶的作用
　　[1]聚合作用：在引物RNA"-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNApolⅠ逐个将核苷酸
　　加上去，就是DNApolⅠ的聚合作用。酶的专一性主要表现为新进入的脱氧核苷酸必须与模板DNA配对时才有催化作用。dNTP进入结合位点后，可能使酶的构象发生变化，促进3"-OH与5"-PO4结合生成磷酸二酯键。若是错误的核苷酸进入结合位点，则不能与模板配对，无法改变酶的构象而被3"-5"外切酶活性位点所识别并切除之。
　　[2]3"→5"外切酶活性──校对作用：这种酶活性的主要功能是从3"→5"方向识别和切除不配对的DNA生长链末端的核苷酸。当反应体系中没有反应底物dNTP时，由于没有聚合作用而出现暂时的游离现象，从而被3"→5"外切酶活性所降解。如果提高反应体系的温度可以促进这种作用，这表明温度升高使DNA生长链3"末端与模板发生分离的机会更多，因而降解作用加强。当向反应体系加入dNTP，而且只加放与模板互补的上述核苷酸才会使这种外切酶活性受到抑制，并继续进行DNA的合成。由此推论，3"→5"外切酶活性的主要功能是校对作用，当加入的核苷酸与模板不互补而游离时则被3"→5"外切酶切除，以便重新在这个位置上聚合对应的核苷酸。在某些T4噬菌体突变株中DNA复制的真实性降低，而易发生突变，从此突变株分离得到的T4DNA聚合酶的3"→5"外切酶活性很低。相反，另外一些具有抗突变能力的T4突变株中的T4DNA聚合酶的3"→5"外切酶活性比野生型高得多，因此，其DNA复制真实性好，变异率低。可见，3"→5"外切酶活性对DNA复制真实性的维持是十分重要的。
　　[3]5"→3"外切酶活性──切除修复作用：5"→3"外切酶活性就是从5"→3"方向水解DNA生长链前方的DNA链，主要产生5"-脱氧核苷酸。这种酶活性只对DNA上配对部分(双链)磷酸二酯键有切割活力作用，方向是5"→3"。每次能切除10个核苷酸，而且DNA的聚合作用能刺激5"→3"外切酶活力达10倍以上。因此，这种酶活性在DNA损伤的修复中可能起着重要作用。对冈崎片段5"末端RNA引物的去除依赖此种外切酶活性。
　　[4]焦磷酸解作用：DNApolⅠ的这种活性可以催化3"末端焦磷酸解DNA分子。这种作用就是无机焦磷酸分解DNA生长链，可以认为是DNA聚合作用的逆反应，而且这种水解DNA链作用需要有模板DNA的存在。(dNMP)n+XPPi←(dNMP)n-x+X(dNPPP)→DNA
　　[5]焦磷酸交换作用：催化dNTP末端的PPi同无机焦磷酸的交换反应。
　　反应式为32P32Pi+dNPPP←dNP32P32P+PPi→DNA
　　最后两种作用，都要求有较高浓度的PPi，因此，在体内由于没有足够高的PPi而无重要意义。
　　DNApolⅠ的DNA聚合酶活性和5"→3"外切酶活性协同作用，可以使DNA链上的切口向前推进，即没有新的DNA合成，只有核苷酸的交换。这种反应叫缺口平移(Nick translation)。当双链DNA上某个磷酸二酯键断裂产生切口时，DNApoIⅠ能从切口开始合成新的DNA链，同时切除原来的旧链。这样，从切口开始合成了一条与被取代的旧链完全相同的新链。如果新掺入的脱氧核苷酸三磷酸为α-32P-dNTP，则重新合成的新链即为带有同位素标记的DNA分子，可以用作探针进行分子杂交实验。
　　尽管DNApolⅠ是第一个被鉴定的DNA聚合酶，但它不是在肠杆菌中DNA复制的主要聚合酶。主要证据如下：
　　[1]纯化的DNApolⅠ催化dNTP掺入的速率为667碱基/分，而体内DNA合成速率要比此高二倍数量级;
　　[2]大肠杆菌的一个突变株中，此酶的活力正常，但染色体DNA复制不正常;
　　[3]而在另一些突变株中，DNApolⅠ的活力中只是野生型的1%，但是DNA复制却正常，而且此突变株增加了对紫外线、烷化剂等突变因素的敏感性。这表明该酶与DNA复制关系不大，而在DNA修复中起着重要的作用。
　　实验室常用的耐热DNA聚合酶
　　耐热DNA聚合酶多应用在PCR技术中。各种耐热DNA聚合酶均具有5"-3"聚合酶活性，但不一定具有3"-5"和5"-3"的外切酶活性。3"-5"外切酶活性可以消除错配，切平末端;5"-3"外切酶活性可以消除合成障碍。由于上述这些不同，可以将耐热DNA聚合酶分为三类：
　　一、普通耐热DNA聚合酶
　　Taq DNA 聚合酶
　　由一种水生栖热菌yT1株分离提取出，是发现的耐热DNA聚合酶中活性最高的一种，达200,000单位/mg。具有5"-3"外切酶活性，但不具有3"-5"外切酶活性，因而在合成中对某些单核苷酸错配没有校正功能。
　　TaqDNA聚合酶还要具有非模板依赖性活性，可将PCR双链产物的每一条链3"加入单核苷酸尾，故可使PCR产物具有3"突出的单A核苷酸尾;另一方面，在仅有dTTP存在时，它可将平端的质粒的3"端加入单T核苷酸尾，产生3"端突出的单T核苷酸尾。应用这一特性，可实现PCR产物的T-A克隆法。
　　Tth DNA 聚合酶
　　从Thermus thermophilus HB8中提取而得，该酶在高温和MnCl2条件下，能有效地逆转录RNA;当加入Mg2+后，该酶的聚合活性大大增加，从而使cDNA合成与扩增可用一种酶催化。
　　二、高保真DNA聚合酶
　　pfu DNA 聚合酶
　　是从Pyrococcus furiosis中精制而成的高保真耐高温DNA聚合酶，它不具有5"-3"外切酶活性，但具有3"-5"外切酶活性，可校正PCR扩增过程中产生的错误，使产物的碱基错配率极低。PCR产物为平端，无3"端突出的单A核苷酸。
　　Vent DNA 聚合酶
　　该酶是从Litoralis栖热球菌中分离出的，不具有5"-3"外切酶活性，但具有3"-5"外切酶活性，可以去除错配的碱基，具有校对功能。
　　三、DNA序列测定中应用的耐热DNA聚合酶
　　Promega公司测序级TaqDNA聚合酶
　　是在TaqDNA聚合酶的基础上对它进行修饰，去除5"-3"外切酶活性，保证测序记过的高度准确性，可产生强度均一的测序条带，背景清晰。
　　Bca Best DNA 聚合酶
　　从Bacillus Caldotenax YT-G菌株中提纯，并使其5"-3"外切酶活性缺失的DNA聚合酶。它的伸长性能优越;可抑制DNA二级结构形成，可以得到均一的DNA测序带。
　　Sac DNA 聚合酶
　　从酸热浴流化裂片菌中分离，无3"-5"外切酶活性，可用于DNA测序，但测序反应中ddNTP/dNTP的比率要高。

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