第4章:酶和新陳代謝 (Enzyme
and Metabolism)
4.1 新陳代謝 (課本1A ,p. 4-3)
新陳代謝 (metabolism) = 生物體內維持生命的所有化學反應
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分解代謝 (catabolism)
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合成代謝 (anabolism)
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Ø 分解反應
Ø
過程中 釋出 能量
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Ø 合成 反應
Ø
過程中 需要 能量來進行
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Ø 反應分子必須吸收足夠能量,克服 能障 (energy barrier),生化學反應才能進行。
Ø 酶 (enzyme)
是生物體內化學反應的 催化劑:
n 能 減低/降低 能障,加速化學反應,
n 使化學反應可在 溫和 的環境下快速進行。
B
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酶怎樣發揮作用?(課本
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Ø 酶是 蛋白質 分子,有具特定形狀的 活性部位 (active
site)。
Ø 酶的活性部位與合適的受質
(substrate) 分子結合,
形成 酶受質複合物
(enzyme-substrate complex),減低反應的能障。
Ø 複合物隨即分解,釋出 生長物/產物 (product)。
Ø 酶的結構在反應後沒有任何 改變。
Ø
在分解代謝中,酶催化受質分子的 分解;在 合成代謝中,酶催化受質分子的結合 。
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_enzymes_work.html
(動畫: 酶受質複合物)
酶作用的專一性
(specificity):
Ø 可用 鎖鑰假說 (lock-and-key hypothesis) 來解釋。
酶只與特定的 受質分子 結合,就像鑰匙與 鎖 的配對。
http://www.kscience.co.uk/animations/anim_2.htm
(動畫: 鎖鑰假說及解釋)
C
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酶的性質 (課本
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1 酶是生物催化劑,能 加速 代謝反應。
2 酶可以 重複 使用:
Ø 化學反應中,酶與受質分子暫時結合。
Ø 反應完成後,酶回復原來的結構,可再與其他受質分子結合。
3 酶的所需量相對較 小
4 酶的化學本質是 蛋白質:
Ø 其作用是 專一 的,只催化一種化學反應
Ø 其結構和作用容易受 溫度 和pH值影響。
4.3 影響酶反應速率的因素 (課本1A ,p. 4-9)
Ø 酶反應 速率 :
n 受質消耗或分解的速率
n 或生成物產生的速率
n 反映酶的活性
A
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溫度 (課本
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Ý 溫度對酶反應速率的影響
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溫 度
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對酶反應速率的影響
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低 溫
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Ø 低溫時,酶處於
不活躍/
Ø 隨著溫度上升,分子的
振動
增加,分子互相
碰撞
的頻率增加,
Ø 形成
酶受質複合物
的機會亦會增加。
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最適溫度
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Ø
酶的活性最高,酶的反應速率也就
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高 溫
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Ø 酶分子的形狀改變,即
變性 (denature)
Ø 酶的 活性 下降。
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http://www.youtube.com/watch?v=3IL_Df5ouUc&feature=PlayList&p=E2AF1FC6A4091D0B&playnext=1&playnext_from=PL&index=28
(youtube: 蛋白變性)
B
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pH值 (課本
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Ø 酶只在狹窄的 pH 範圍內發揮作用。酶在 最適pH (optimum pH) 時,活性最高。
Ø 在pH值不合適的環境下,酶會 變性,其活性於是下降。
C
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抑制劑 (課本
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Ø 抑制劑 (inhibitor) 可減慢酶的作用,甚至使酶的作用停止。
競爭性抑制劑
(competitive inhibitor)
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非競爭性抑制劑
(non-competitive
inhibitor)
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抑制劑分子形狀與受質
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相似
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不相似
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作 用
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與受質分子 競爭 活性部位,佔據活性部位
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改變酶的
結構 (尤其是活性部位),使其不再與受質分子相配
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增加受質濃度的影響
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酶反應速率 會 /
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酶反應速率
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http://www.wiley.com/college/boyer/0470003790/animations/enzyme_inhibition/enzyme_inhibition.htm
(動畫: 不同抑制作用)
http://www.wiley.com/college/pratt/0471393878/student/animations/enzyme_inhibition/index.html
(可逆抑制劑)
4.4 酶的應用 (課本1A ,p. 4-16)
洗衣粉 (生物性洗衣粉)
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鬆肉粉
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芝 士
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加入
蛋白酶
和脂肪酶,幫助去除污漬。
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含有從木瓜提取的 木瓜素 (一種蛋白酶),使肉質變得鬆軟。
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凝乳酶
可使牛奶凝結。
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麵 包
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果 汁
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皮 革
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酶可改善 鬆軟 的結構,保持麵包鬆軟。
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酶可分解植物細胞的 纖維素
,使果汁更清澈。
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酶可用來去除牛皮上的毛髮,並軟化皮革。
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在工業過程中使用酶的好處:
Ø 酶的作用是 專一 的,可減少無用的生成物的產生。
Ø 只需小量酶便能有效地催化化學反應,可降低生產成本。
Ø 大部分酶都能在 溫和 的環境條件下發揮作用,減省提供極端環境條件所需的支出。
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