更新时间:2022-10-25 08:25
酶与底物形成复合物后,使底物与底物(如双分子反应)之间,酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大地升高,从而使反应速度大大增加,这种效应称为趋近效应。
酶与底物形成复合物后,使底物与底物(如双分子反应)之间,酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大地升高,从而使反应速度大大增加,这种效应称为趋近效应。趋近效应使酶活性中心处的底物浓度急剧增高,从而增加底物分子的有效碰撞。酶还能使靠近活性中心处的底物分子的反应基团与酶的催化基团取得正确定向,这就是定向作用。定向作用提高了酶与底物反应的适宜时机,从而降低了反应活化能,加快了反应速度。
随着酶用量的增加,酶催化酯化能力逐渐增加,然后引起底物的增加,底物会和其他的底物相互作用,相互影响,这些在一定量的条件下会使其反应的速度和进程有所增加。
酶可以通过开环反应、缩聚反应和酯交换反应催化合成聚酯。相比于传统的合成方法,酶的趋近效应具有许多突出的优点:高效的对映选择性和区域选择性;可以在多种不同的介质中进行反应;酶本身来源于可循环资源,无毒无害;酶催化聚酯合成反应不需要除水和隔绝空气;可以使反应在温和的条件下进行;可以催化化学方法难以完成的大环内酯开环聚合。
酶和底物所形成的复合物,以及底物与底物之间和酶的催化基团和底物之间所形成的结合力,对它有一定的促进作用。但它必须依赖于一定的底物,和相应的浓度才会使其有促进作用;且当其浓度,温度,PH值,活度都不在酶的范围内时,就会削弱其作用,这些都限制了它们的应用,限制了它们的趋近效应。为了使趋近效应发生,一定要满足酶,底物和催化基团相互作用,各个条件使其活度的最大化,这样才会使趋近效应更好的发生。
已知有将近2000种不同的酶,其中至少已有 200种已制出结晶物质。大多数酶都是蛋白质,其分子量范围约从10000到1000000以上。通常按照酶所催化的反应来分类和定名。如氧化还原酶可催化电子传递反应,在细胞呼吸和能量产生中起着重要的作用;转移酶可催化一种化学基团,从一个底物转移到另一底物;水解酶可催化蛋白质、核酸、淀粉、脂肪、磷酸酯及其他物质的水解;裂合酶可催化底物发生非水解性裂解并生成双键;异构酶可催化异构物相互转化等。
酶作为生物催化剂和一般催化剂相比,在许多方面是相同的。如用量少而催化效率高。和一般催化剂一样,酶仅能改变化学反应的速度,并不能改变化学反应的平衡点,酶在反应前后本身不发生变化,所以在细胞中相对含量很低的酶在短时间内能催化大量的底物发生变化,体现酶催化的高效性。
近几十年来,随着酶工程不断的技术性突破,酶在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。酶作为生物催化剂在食品、饲料、化妆品以及医药等诸多领域逐渐发挥重要作用。可以高效迅速降解污染物浓度,提高废水的可生化性,减少处理投资及费用,改善环境污染状况。弄清自然界在亿万年进化过程中巧妙设计的各种酶作用机理,不仅能揭开生物催化过程的奥秒,也能为人类利用其中某些原理来研究开发新型高效催化剂奠定科学基础,并带动催化的边缘学科──光助催化、电催化和光电催化──的发展。