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酶的組成

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-07-01

(一)單純蛋白酶和結合蛋白酶

蛋白質分為簡單蛋白質和結合蛋白質兩類。同樣,按照化學組成,酶也可分為簡單蛋白酶(simple proteinases)和結合蛋白酶(conjugated proteases)兩大類。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等一般水解酶都屬于簡單蛋白酶,這些酶的活性僅僅取決于它們的蛋白質結構,酶只由氨基酸組成,此外不含其它成分。而像轉氨酶(transaminases)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)、碳酸酐酶(carbonic anhydrase)及其它氧化還原酶類(oxidoreductases)等均屬結合蛋白酶。這些酶除了蛋白質組分外,還含對熱穩定的非蛋白小分子物質。前者稱為酶蛋白(apoenzyme),后者稱為輔因子(cofacters)。酶蛋白與輔因子單獨存在時,均無催化活力。只有二者結合成完整的分子時,才具有酶活力。此完整的酶分子稱為全酶(holoenzyme)。

全酶 = 酶蛋白 + 輔因子

酶的輔因子有的是金屬離子,有的是小分子有機化合物。有時這兩者對酶的活性都是需要的。通常將這些小分子有機化合物稱為輔酶或輔基。金屬在酶分子中,或者作為酶活性中心部位的組成成分,或者幫助形成酶活性所必需的構象(conformation)。酶蛋白以自身側鏈上的極性基團,通過反應以共價鍵、配位鍵或離子鍵與輔因子結合。通常把與酶蛋白結合比較松、容易脫離酶蛋白,可用透析法除去的小分子有機物稱為輔酶;而把那些與酶蛋白結合比較緊、用透析法不易除去的小分子物質稱為輔基。輔酶和輔基并沒有什么本質上的差別,二者之間也無嚴格的界限,只不過它們與酶蛋白結合的牢固程度不同而已。

在全酶的催化反應中,酶蛋白與輔因子所起的作用不同,酶蛋白本身決定酶反應的專一性及高效性,而輔因子直接作為電子、原子或某些化學基團的載體起傳遞作用,參與反應并促進整個催化過程。

通常一種酶蛋白只能與一種輔酶結合,組成一個酶,作用一種底物,向著一個方向進行化學反應。而一種輔酶,則可以與若干種酶蛋白結合,組成為若干個酶,催化若干種底物發生同一類型的化學反應。如乳酸脫氫酶的酶蛋白,只能與NAD 結合,組成乳酸脫氫酶,使底物乳酸發生脫氫反應。但可以與NAD 結合的酶蛋白則有很多種,如乳酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶(malate dehydrogenase,MDH)及磷酸甘油脫氫酶(glycerophosphate dehydrogenase,GDH)中都含NAD ,能分別催化乳酸、蘋果酸及磷酸甘油發生脫氫反應。由此也可看出,酶蛋白決定了反應底物的種類,即決定該酶的專一性,而輔酶(基)決定底物的反應類型。

(二)單體酶、寡聚酶和多酶復合體系

根據蛋白質結構上的特點,酶可分為三類:

1. 單體酶

只有一條多肽鏈的酶稱為單體酶(monomeric enzymes),它們不能解離為更小的單位。其分子量為13 000~35 000。屬于這類酶的為數不多,而且大多是促進底物發生水解反應的酶,即水解酶,如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。

2. 寡聚酶

由幾個或多個亞基組成的酶稱為寡聚酶(oligomeric enzymes)。寡聚酶中的亞基可以是相同的,也可以是不同的。亞基間以非共價鍵結合,容易為酸、堿、高濃度的鹽或其它的變性劑分離。寡聚酶的分子量從35 000到幾百萬。如磷酸化酶a(phosphorylase a)、乳酸脫氫酶等。

3. 多酶復合體系

由幾個酶彼此嵌合形成的復合體稱為多酶體系(multienzyme system)。多酶復合體有利于細胞中一系列反應的連續進行,以提高酶的催化效率,同時便于機體對酶的調控。多酶復合體的分子量都在幾百萬以上。如丙酮酸脫氫酶系(pyruvate dehydrogenase system)和脂肪酸合成酶復合體(fatty acid synthetase complex)都是多酶體系。

 
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