酶是一种蛋白质,但是并不是所有的蛋白质都可以充当酶的角色。
那么这其中到底有什么区别?就在于酶这种蛋白质拥有特殊的官能基团,能够有效的降低化学反应的能量壁垒。
虽然有些酶只由蛋白质组成,但更复杂的酶是由蛋白质和辅助因子组成的。
这样一个由蛋白质和辅助因子组成的酶,被称为全酶或者共轭酶。如果辅因子被去除,不再具有酶活性的蛋白质称为脱酶。
所以,酶和全酶是两大类酶。不需要辅助因子的酶被称为简单酶,如胃蛋白酶、胰蛋白酶和尿素酶。
辅助因子可以是一种金属,如铁、铜或镁——一种中等大小的有机分子,称为假肢基团,或一种特殊类型的底物分子,称为辅酶。辅助因子可以帮助酶的催化功能,如金属和修复基团,或参与酶的反应。
维生素B、维生素c都是酶的辅助因子,所以我们才需要这些维生素。
辅酶在某些酶反应中作为底物,因此以反应所需的精确比例(即化学计量)反应,而不是催化量。例如,辅酶可以扮演氢受体的角色,如从底物中接受氢的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)或化学基团供体,如向底物提供磷酸的三磷酸腺苷(ATP)。当ATP向底物提供磷酸分子后,在第二种酶的催化下,磷酸可以在第二化学计量反应中重新获得。只有当辅酶以这种方式结合两种酶的活性时,它的催化性质才是明显的。因此,辅酶是代谢途径中使物质(如氢、磷酸)得以交换的环节或穿梭机。
例如,在一个化学反应中,物质a转化为产物B—最终达到一个平衡点,不再发生化学变化;即a到B的转化率等于B到a的转化率。所谓的热力学平衡常数表示这种化学平衡。催化剂可以定义为加速化学反应但不在过程中消耗的物质。催化剂的数量与改变的物质数量没有关系;极少量的酶是非常有效的催化剂。因为酶的存在加速了化合物转化成产品的速度,它加速了接近平衡的过程;然而,它并不影响所达到的平衡点。
细胞含水介质中的分子处于恒定的热运动中,但由于它们或多或少是稳定的化合物,因此在没有酶的情况下,它们只会偶尔反应形成产物。
分子的反应存在一个能垒,克服反应障碍所需的能量称为活化能。只有当分子有足够的活化能形成活化的络合物时,反应才能进入平衡状态,从中可以得到产物。酶通过与大量特定分子形成中间化合物,使大量特定分子更具活性(即不稳定),从而大大增加了发生反应的机会。不稳定的中间产物迅速分解形成稳定的产物,而酶在反应过程中不变。