酵素与人体的关系及其作用机制 酵素是一种特殊的复杂性蛋白质,在人体中担任 着新陈代谢过程中各种化学变化的酶介质,就是说, 人体没有酵素,就不能发生化学变化,也就不能进行 新陈代谢,生命也就无从谈及。
人体就像一个拥有精密设备的化工厂,里面有着 不计其数的各个阶层的“员工”在夜以继日地默默工 作,最重要的就是成千上万的各类酵素,它们坚守在 自己的岗位上,相互配合运作,才使得各项活动顺利 进行。不过在各类化学变化中,部分酵素会被损耗, 除了人体自行制造补充之外,大部分酵素还要靠日常 摄人的食物来补充,使得人体内的酵素水平维持在平 衡状态。
酵素的补充不及时,就会诱发部分器官的新陈代 谢障碍,表现出各种严重症状,生命安全受到威胁。
所以,如果你想维持自己体内新陈代谢的正常进行, 让各种疾病远离你,最简单的方法就是补充酵素。
酵素的催化作用依赖于其本身所具有的催化活性 ,主要作用机制是降低反应所需要的活化能。在酵素 反应的过程中,需要极少的能量就能让反应进入到“ 激活态”,消耗相同能量的情况下让更多的分子被活 化。并且,酵素还具有专一性,在较温和的环境因素 下,酵素表现出和普通的催化剂不同的反应状态。
1.酵素的活性 生物体新陈代谢的全部化学反应都需要酵素的催 化作用,那么什么是酵素的活性呢?酵素的活性包括 “酵素活力”和“酵素比活力”两个概念。酵素活力 指的是酵素催化一定反应的能力,通常是指酵素反应 速度,催化反应速度越快,说明活力越高。
酵素比活力指的是每毫克酵素蛋白所具有的酵素 活力单位数,主要反映酵素的纯度,对于同种酵素来 说,酵素的活力越大,酵素纯度越高,所以,酵素评 价质量的时候经常会用到酵素比活力。
2.酵素活性中心 酵素活性中心就是指在酵素分子中,直接和反应 物结合同时发生化学反应的特定部位,酵素为蛋白质 大分子,它的体积比反应物大很多,但在反应的过程 中,酵素和反应物接触结合的地方仅限于酵素分子的 少数基团或较小部位。
酵素活性中心就是个凹陷的“口袋”,包括两个 功能部位:结合部位,负责和反应物结合,决定了酵 素的专一性;催化部位,负责催化旧链的断裂和新链 的形成,决定着酵素的催化能力。对于需要辅酵素的 酵素来说,或辅酵素分子上的某部分结构往往是酵素 活性部位的组成部分,它们构成了酵素活性中心的结 构特征,能降低活化能。
活性中心在酵素分子中的总体中占着很小的部分 ,通常只有整个酵素分子体积的1%~2%,几乎所有 的酵素都由100个以上的氨基酸残基组成,相对分子 质量在10×103以上,直径大于2.5nm。活性中心仅有 几个氨基酸残基组成,中心的催化部位通常只由2.3 个氨基酸残基构成,活性中心的结合部位残基数因不 同的酵素而不同,可能是1个,也可能是数个。
3.从酵素原到酵素 通过上面的介绍我们不难看出,酵素的作用机制 要靠其催化作用来完成,然而人体内的很多酵素在细 胞中刚刚合成或分泌的时候是没有催化活性的,它们 以无活性前体的形式存在,之后输送到身体的特定部 位,我们将这种没有活性的前期物质称之为酵素原。
酵素原没有活性中心或其活性中心被封闭,只有经过 激活才可转化成有活性的酵素,我们将激活酵素原的 物质称作活化剂或激活剂,活化剂对酵素原的激活存 在着特异性。
酵素原的激活是通过改变酵素分子的共价结构来 控制酵素活性的机制,它通过肽链的剪切改变蛋白质 构象,去除部分肽段之后,利于酵素活性中心的形成 或暴露,让酵素原在必要的时候被活化,变成活性酵 素,进而充分发挥其功能。
酵素原的激活机制有以下两点意义:它保证合成 酵素的细胞本身不被蛋白酵素的消化破坏;让它们在 特定的生理条件和规定的部位被激活,同时发挥其生 理功能。比如组织或血管内膜受损之后激活凝血因子 ;胃黏膜主细胞分泌的胃蛋白酵素原,胰腺细胞分泌 的糜蛋白酵素原、胰蛋白酵素原和弹性蛋白酵素原等 ,分别在胃和小肠被激活成相应活性酵素,进而促进 食物蛋白质的消化。
特定肽键的断裂导致的酵素原激活在生物体内广 泛存在,它是生物体内重要的调控酶活性的方式,一 旦酶原的激活过程异常,就会诱发各种疾病。出血性 胰腺炎的发生就是蛋白酵素原尚未进小肠时就被激活 ,激活的蛋白酵素水解自身胰腺细胞,诱发胰腺出血 、肿胀。
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