反应机理与催化

酶催化(enzyme catalysis)

想象一台配钥匙的机器,形状精准到只有某一种钥匙坯能滑进去,一旦坯被固定到位,切削便几乎毫不费力地完成。活细胞里充满了这样的机器,由蛋白质构成,它们抓住某一种特定的分子,引导它平顺地经历一次化学变化,然后松手再抓下一个。这些蛋白质机器就是酶,它们带来的加速就是酶催化。

更准确地说,酶催化是由酶——通常是蛋白质,偶尔是 RNA——对某个生化反应的加速。酶把它的反应物(底物)结合在一个形状精确的口袋里,这个口袋叫活性位点;它降低反应的活化能,释放出产物,自己原封不动地脱出,再去作用一次。酶快得惊人,也专一得惊人,常常把反应加快上百万乃至上亿倍,而在拥挤的细胞汤里只作用于其中一种分子。

为什么重要:几乎每一个维持你生命的反应——消化食物、复制 DNA、释放能量——都由某种酶来运转,因为若不催化,这些反应在体温下会慢得不可接受。诚实的提醒是:酶很娇嫩:高温、极端酸度或某些毒物都能改变它的形状、让它失效;而且像任何催化剂一样,它们只能加快反应,绝不会让一个热力学上向上爬坡的反应自行进行。

过氧化氢会作为有毒的副产物在你的细胞里积累。过氧化氢酶抓住它,把它转化成无害的水和氧气,速度之快,使得单单一个过氧化氢酶分子每秒就能处理上百万个过氧化氢分子——这就是为什么伤口上抹过氧化氢,一接触活组织就立刻冒泡。

一个过氧化氢酶分子每秒清除上百万个过氧化氢分子。

酶是生物催化剂,所以催化剂的所有常规规则都适用:不被消耗、不改变平衡、只加快速度。它们的特别之处在于极高的专一性,以及对温度和 pH 的敏感。

又称
生物催化生物催化enzymatic catalysis