酶與催化

受質與酶-受質複合物(enzyme-substrate complex)

/ EN-zime SUB-strayt KOM-pleks /

想像一台把硬幣變成汽水罐的自動售貨機。硬幣是你投進去的原料;機器短暫地握住它,讓某個機構運作;然後產品出來了。在酵素的反應裡,受質就是那枚硬幣——酵素所作用的那種特定分子——而受質被握在酵素的活性部位內、即將被轉化前的那一刻,就是酶-受質複合物。

更準確地說,受質通過許多弱的吸引力(氫鍵、電荷吸引以及緊密的貼合)結合進活性部位。這種結合形成了酶-受質複合物,寫作 E + S ⇌ ES。在被握在這個複合物中時,受質被繃緊、被擺正、並在化學上被輕推,於是它越過活化能壘變得容易得多。反應隨後生成產物,產物不再與活性部位很好地契合,便脫落下來,把酵素釋放出來:ES → E + P。同一個酵素隨後又能抓住一個新的受質,每秒重複這個循環上千次。

關鍵的領悟在於:催化是一種暫時的合作,而不是永久的合併。酵素與受質相遇,化學反應發生,然後它們分開——酵素完好無損地脫身,準備再次使用。一個常見的誤解是認為酵素被消耗掉、或'變成了'產物;這兩者都不是。產物是由受質造出來的,而酵素只是那張可重複使用的工作台。

蔗糖酶在活性部位抓住一個食用糖(蔗糖,即受質)分子,形成酶-受質複合物;隨後它把這個糖拆成葡萄糖和果糖(產物),產物脫落,於是這個酵素又能抓住下一個蔗糖。

E + S ⇌ ES → E + P:酵素握住、轉化、再釋放——並被重複使用。

這裡的'受質'指酵素所作用的分子——不是指培養皿或某物生長的表面;同一個詞,不同領域。

又稱
ES complex酶底物复合体