1.4 影響酵素作用之因素
酶雖具有高度加速反應速率之能力,但對各種環境因子影響也極脆弱。各種物理或化學因子如溫度、抑制劑及pH 變化等,對酶活性可能引起銳減,甚或破壞。有些酶更為敏感,輕微之環境變化即導致抑制作用。
(1)溫度酵素的作用會受外界溫度的影響,由酵素所催化的反應,可以由於
溫度的升高而加快,但溫度升高有一定限度,可知溫度每升高 10°C,反應速度幾乎倍增,但至約 40°C 時便迅速下降。溫度高時,酵素分子便會震動,因而使維持其三級構造的氫鍵及其他力量遭致破壞。分子經此途徑失去其立體結構之特性者,叫做變性(denature)。少數發生變性的酵素在冷卻時會重新恢復其活性,但絕大部分的酵素則永遠不再活動。
(2) pH 值
酵素的作用會受外界 pH 值的影響,酵素所適宜的 pH 值,則隨酵素的種類而不一樣,例如消化酵素中的胃蛋白 (Pepsin),在pH 值很小時(強酸)活動,而這一 pH 值,則會使其他絕大多數的酵素變性。
(3)抑制劑許多化合物(抑制劑)會抑制酵素之反應,抑制劑作用的方式有:
(a)阻斷酶活化位置,一化合物如與某特殊酶之受質極為相似時,可與酶之活化位置相結合,因而防止真正受質之結合。因兩種不同分子 對同一活化位置發生競爭之故,此型抑制作用是謂 競爭性抑制作用
(competitive inhibition)。此觀念已用於發展化學藥物,利用其對受質之模擬以抑制致病微生物之代謝。
(b)酶也可發生非競爭性抑制作用(noncompetitive inhibition),抑
制劑不與受質競爭酉每之活化位置,而係結合於酶之其他成分。例如: 氰化物與鐵結合,防止鐵對酵素之輔酶作用而達到抑制作用。重金屬離 子則為蛋白質混凝繼而使酶變性,使其功能失效。
(c)當產物充分形成時,酶活性會呈暫時性減緩或終止以停止產物的生成,此現象見於許多生化系統,稱為回饋抑制作用(feedback inhibition)。此時合成代謝的最後產物會抑制初期合成步驟之酶,即抑制劑(此指產物分子)結合於酶之某部位,而非活化位置,結果扭曲活化位置,以致受質無法接觸,為一種非競爭性抑制作用,稱為異位抑制作 用,異位抑制作用為微生物之一種調節,藉以控制胺基酸、嘌玲、嘧啶 及維生素等之產生。
生化反應過程中由於酵素的相互協調作用以維持生物之生命,由各種不 同簡單的物質如單醣、脂肪酸、胺基酸等,經生化反應再排列成複雜物質 如多糖體、磷脂質或蛋白。但無論是合成或分解,生化反應皆由 DNA 與 RNA 中之遺傳訊息所控制。