酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。酶所催化的化学反应称为酶促反应,酶促反应具有与酶概念紧密相关的独特特点。
从酶的化学本质来看,它作为蛋白质或RNA,具有特定的空间结构和活性中心。这决定了酶促反应具有高度的特异性。一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的产物,这种特性被称为酶的特异性。比如脲酶只能催化尿素水解生成氨和二氧化碳,对其他底物则没有作用。这是因为酶的活性中心具有独特的三维结构,只有与之互补的底物才能与之结合并发生反应,就如同钥匙与锁的关系,这充分体现了酶作为特定生物大分子在反应特异性上的关联。
酶具有极高的催化效率。酶的催化效率通常比非催化反应高10的8次方 - 10的20次方倍,比一般催化剂高10的7次方 - 10的13次方倍。这与酶能够降低反应的活化能有关。酶通过与底物结合形成酶 - 底物复合物,诱导契合等方式,使底物分子达到反应所需的活化状态变得更容易,就像为化学反应搭建了一条捷径。这一高效性特点是酶作为生物催化剂的重要标志,是其活细胞产生并用于高效催化体内化学反应这一概念的直接体现。
酶促反应还具有可调节性。细胞内的代谢过程是复杂而有序的,酶的活性可以受到多种因素的调节,如别构调节、共价修饰调节等。这种可调节性使得细胞能够根据自身的需要和环境的变化,精确地控制酶促反应的速率和方向,以维持内环境的稳定和代谢的平衡。这与酶是活细胞产生的、用于适应生命活动各种需求的催化剂概念相呼应。
此外,酶促反应通常在温和的条件下进行,这是因为酶作为生物大分子,其结构和功能容易受到温度、pH等环境因素的影响。过高的温度、过酸或过碱的环境都可能导致酶的变性失活。这一特点也反映了酶在生物体内发挥作用的生理环境要求,与酶作为活细胞内催化剂的概念相契合。
综上所述,酶的概念与酶促反应的特点