(一)細菌的酶
細菌在生長繁殖過程中,進行著各種生物化學反應。這些反應的過程都和酶有密切的關係。因此,要了解細菌的生命活動,必須對酶的特性及其作用有一個基本的理解。
1.酶的特性 酶都是由生活細胞合成的。在適當條件下,細胞雖已死亡,但其產生的酶仍可保持其活性。
酶隻能改變(通常是促進)化學反應的速度,而不能改變反應的平衡。
酶的作用具有特異性,即一種酶隻能對一種物質或一類物質的化學反應有催化作用。例如蛋白酶隻能催化蛋白質的水解反應,對糖類則無作用。
酶不加入最後產物中,但在反應過程中可與作用物發生暫時的結合,最終仍將與產物分開。
所有的酶都是蛋自質,分子量較大,不耐熱。有部分酶已製成結晶。有些酶除有蛋白質外,還要有其他成分的存在才有活性。例如:丙酮酸脫羧酶經透析後,其所含的焦磷酸硫氨素和鎂即與蛋白質分離而各單獨存在,對丙酮酸都沒有作用,隻有在三種成分同時存在時始呈現酶的活性。
酶活性所必需的非蛋白質性有機物質稱為輔基,其分子量較小,可以透析,耐熱。其中易與蛋白質部分分離的輔基,一般稱為輔酶。但輔基或輔酶這兩個名稱常可通用。
許多酶都需要金屬離子才有活性,這些離子稱為激活劑或輔因子有些離子如鐵銅、鎂、錳或鋅等就是酶的組成部分。
酶的蛋白質部分稱為酶蛋白。酶蛋白和輔酶稱為全酶或酶。
根據上述情況,可將酶分為下列四類
① 酶的活性不需要金屬離子或有機輔酶。酶蛋白的表麵結構已適於進行酶的活動。如水解酶。
2 需要金屬離子.但不需要輔酶,如細胞色素氧化酶。這些離子習能吸附於酶蛋白的某部分,使表麵的某部分結構適於作用物的吸附,或電子的傳遞。
3 需要輔酶,但不需要離子,如各種脫氫酶類。輔酶吸著於蛋白質表麵,形成適宜的結構,便於作用物的結合。
④ 酶的活性需要金屬離子,也需要有機輔酶。離子可能形成一定的結構,利於輔酶的吸附,或二者同時吸附於蛋白質表而的不同部位,如丙酮酸脫羧酶。
2 .輔酶和必要基
( l )輔酶I 和輔酶II:這類輔酶含有尼克酰胺,腺嘌呤,核糖和磷酸。它們是某些脫氫酶的輔酶,在細菌呼吸過程中起著傳遞氫體的作用。輔酶l 化學名即二磷酸吡啶核苷酸(diphosphyridinenucleotide ) ,簡稱DPN 。
輔酶II 比輔酶I 多一個磷酸基,即三磷酸吡啶核苷酸.簡稱TPN 。它們的遞氫作用是依靠其分子中尼克酰胺部分的還原和氧化作用。
各種細菌合成輔酶I或輔酶II 的能力不同,因而它們需要的營養也有差異。
( 2 )黃素蛋白〔黃酶)類輔基:這類輔基的主要成分無核黃素。輔基都具有遞氫的功能,受氫和脫氫作用在核黃索部分進行。核黃素和一個磷酸基結合,生成磷酸核黃素。或稱黃素單核苷酸(FMN ) ;酸磷核黃素再與腺嘌呤核苷酸結合,生成黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD )。
( 3 )磷酸吡哆醛,是許多酶類,如氫基轉移酶、氨基酸脫羧酶、丙氨酸消旋酶等的輔基。
( 4 )輔酶A :是含有泛酸的輔酶。泛酸的合成需要β-丙氨酸和泛解(Pantoic acid )。
各種細菌合成輔酶A 的能力不同,因此比營養需要也不一樣。
輔酶A 有傳遞乙酰基的作用, 參與三羧循環中的丙酮酸和α-酮戊二酸氧化脫羧作用。脂肪酸的合成也需要輔酶A參與。
(5)磷酸腺苷類輔酶:這類輔酶有三種,由腺嘌呤,戊糖與磷酸結合而成。磷酸腺苷(Adenglic acid ,AMP)含一個普通磷酸鍵;二磷酸腺苷( AOP )含普通和磷酸鍵高能磷酸鍵各個;三磷酸腺苷( Adenosine triphosphate,ATP )含一個普通磷酸鍵又,二個高能磷酸鍵。
磷酸腺苷類輔酶具有傳遞磷酸基的作用。在酶類代謝過程中,磷酸化和脫磷酸作用都需要這類輔酶。
ATP和ADP 因為含有高能磷酸鍵,所以也稱高能含磷化合物。它們分解時,放出能量,供細菌代謝活動之用,合成時,吸收菌體氧化和發酵過程中所產生的能量。因此這兩種磷酸腺苷,特別是ATP,在細菌體內能量的貯存和傳遞上起著重要作用。
輔酶的特異勝不強,例如輔酶I或II可以和許多不同的酶蛋白結合。對某些脫氫酶和乳酸脫氫酶或蘋果酸脫氫酶,輔酶I或II都可以作為輔酶,但其中一個(輔酶I )活性較大。
金屬離子也有一定的特異性,例如Mg++是烯醇化酶、羧化酶、己糖磷酸激素、磷酸化酶等的輔因素。
一些酶的輔酶見表1-2 。需要有金屬離子才能有活性的酶類見表1-3 。
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