第一章 酶的基础概念与核心特性

1.1 酶的定义与本质

酶（enzyme）是生物体内多数反应的一种生物催化剂，除少数RNA外几乎都是蛋白质。酶不改变反应的平衡，它只是通过降低活化能加快化学反应的速度。自1982年以来具有催化功能的RNA和DNA陆续被发现，这类核酸催化剂称为核酶；现代定义中酶包含蛋白质类酶与核酸类催化剂，蛋白质酶仍是体内最主要催化剂。

1.2 酶三大核心特性：高效性、专一性、温和性

1、高效性：酶催化效率远高于普通化学催化剂，速度高出10⁷～10¹³倍，少量酶即可快速完成大量底物转化。

2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物反应，分为绝对特异性、相对特异性、立体异构特异性。

3、温和性：酶催化反应无需高温、强酸强碱，在生物温和环境下即可发生。

1.3 各类生物酶最适温度、最适pH范围

最适温度

动物体内酶：35～40℃；

植物体内酶：40～50℃；

微生物、细菌真菌酶差异极大，部分耐高温酶最适温度可达70℃。

最适pH

动物酶大多6.5～8.0，特例胃蛋白酶最适pH 1.5；

植物酶大多4.5～6.5。

温度过高、过酸过碱会造成蛋白质变性，酶永久失活。

1.4 酶活力相关专业术语

1.4.1 酶活力单位、比活

酶活力单位U：25℃最适条件下，1分钟转化1μmol底物所需酶量；

比活：每毫克酶蛋白每分钟转化底物的微摩尔数，用来衡量酶纯度；

催量Kat：每秒催化1mol底物转化，1 IU = 16.67 nKat。

1.4.2 活化能、酶活性部位

活化能：1mol底物分子从常态转为过渡态所需能量，酶通过降低活化能加速反应；

活性部位：酶表面凹陷裂隙，包含底物结合基团与催化基团，由空间靠近的氨基酸残基组成，是酶发挥作用的核心区域。

1.4.3 两种基础催化方式：酸碱催化、共价催化

酸碱催化：依靠质子转移加快反应速率；

共价催化：酶与底物形成临时共价键，完成基团转移，多数基团转移酶依靠该机制。