温度、pH和激活剂对酶促反应的影响
影响酶促反应速率的主要因素包括:酶浓度、底物浓度、反应温度、反应介质的pH和离子强度以及有无抑制剂或激活剂的存在等。
(1)酶浓度对酶促反应速率的影响:在一定的pH和温度下,当底物浓度大大超过酶浓度时,反应速率与酶的浓度呈正比关系。
(2)温度对酶促反应速率的影响
在温度较低时,温度对碰撞机会影响较大,反应速率随温度升高而加快,但温度超过一定数值后,酶受热变性的因素占优,反应速率反而随温度上升而下降,形成倒V形曲线。在此曲线顶点所代表的温度下,酶活性最高,这时的温度被称为酶的最适温度。
最适温度:在较低的温度范围内,酶反应速率随温度升高而增大,但超过一定温度后,反应速率反而下降,因此只有在某一温度下,反应速率达到最大值,这个温度通常就称为酶反应的最适温度。(名词解释考点)
一般讲,动物细胞内的酶最适温度在35~40℃,植物细胞中的酶最适温度稍高,通常在40~50 ℃之间,微生物中的酶最适温度差别较大,如Taq DNA 聚合酶的最适温度可高达70 ℃。
酶的最适温度不是酶的特征性常数,原因是它与反应时间有关,不是一个固定的值。酶可以在短时间内耐受较高的温度;相反,延长反应时间,最适温度便降低。常受到其他条件如底物种类、作用时间、pH和离子强度等因素影响而改变。(判断题考点)(酶以固体形式保存较好)
(3)pH对酶促反应的影响
pH不仅对酶的稳定性有影响,还对其活性有影响。只有在特定的pH下,酶、底物和辅酶或辅基的解离情况最适于它们相互结合,并发生催化作用,使酶活性最高,这时的pH被称为酶的最适pH。(最适pH和酶的最稳定pH不一定相同,和体内环境的 pH也未必相同)
最适pH:酶的活力受环境pH的影响,在一定pH下,酶表现最大活力,高于或低于此pH,酶活力降低,通常把表现出酶最大活力的pH称为该酶的最适pH。(名词解释考点)
最适pH是酶的特性之一,但酶的最适pH不是一个常数,受许多因素影响,随底物种类和浓度,缓冲液种类和浓度的不同而改变(判断题考点),因此最适pH只有在一定条件下才有意义(应选取适宜的缓冲液,保证酶的活力)。
大多数酶的最适 pH在5~8之间,动物体的酶多在pH 6.5~8.0之间,植物及微生物中的酶多在 pH 4.5~6.5。但也有例外,如胃蛋白酶的最适pH为1.5,肝中精氨酸酶最适pH为9.7。(应当指出酶在体外所测定的最适pH与它在生物体细胞内的生理pH并不一定相同。因为细胞内存在多种多样的酶)
pH的影响原因:
①引起酶的空间构象发生改变。
②酶反应介质的pH可影响酶分子,特别是酶活性中心上必需基团的解离状况和解离程度,以及催化基团中质子供体或质子受体所需的离子化状态,同时也可影响底物和辅酶(或辅基)的解离状态和解离程度,从而影响到酶与底物的结合。
③引起酶的活性部位的构象改变。
(4)激活剂对酶促反应的影响
大多数能提高酶促反应速率的是无机离子或比较简单的有机化合物,许多金属离子和无机阴离子具有该功能,并且很多具有选择性。
(5)底物浓度对酶促反应的影响
中间络合物学说:催化某一化学反应时,酶首先和底物结合生成中间复合物(ES),然后生成产物( P),并释放出酶。
(1)1903年 V.C.R. Henri用蔗糖酶水解蔗糖做实验,研究底物浓度与反应速率的关系。当酶浓度不变时,可以测出一系列不同底物浓度下的反应速率,以反应速率对底物浓度作图,可以得到一个双曲线。
(2)从该曲线可以看出,当底物浓度较低时,反应速率与底物浓度的关系呈正比,表现为一级反应。随着底物浓度的增加,反应速率不再按正比升高,反应表现为混合级反应。当浓度达到相当高的时候,底物浓度对反应速率影响变小,最后反应速率与底物浓度几乎无关,反应达到最大速度(Vmax),表现为零级反应。