生物中不同酶促反應的催化速率為什麼存在不同?

時間 2021-06-26 00:27:43

1樓:王瀟

指的是乙個酶分子在單位時間內催化了多少底物(substrate)變成產物,可以看做是催化效率的指標,也稱作周轉數、轉換數(turnover number)。比如題主舉例中的過氧化氫酶(catalase)的 為 ,即為乙個過氧化氫酶可以在1秒內催化400萬個過氧化氫分子分解。

那麼,題主的問題也就是,為什麼不同的酶在單位時間內催化的產物分子數相差這麼大。

簡單回答,酶需要在正確的時間正確的地點表現出正確的活性。酶的催化效率越高,風險也就越大。不正確的酶活性,會導致無法控制的反應甚至細胞、組織的死亡。

這就跟老司機開車似的,需要快的地方就快,不能快的地方,那就得慢下來。

例子1:氧化氫酶(catelase) 。過氧化氫是生物在代謝途中產生的一種產物,對生物體而言它產生的自由基是有劇毒的,必須馬上代謝分解掉,所以對應的過氧化氫酶(catelase)就有如此高的催化速率。

如果過氧化氫酶的速率不夠高,而它又沒有別的過氧化物清除的途徑,那可能這個生物也就死亡了(被自然選擇淘汰了)。

例子2:乙醯膽鹼酯酶 。乙醯膽鹼是神經細胞間的一種神經遞質,作為訊號,把訊息從細胞A傳到細胞B,隔空喊話。

乙醯膽鹼酯酶是負責分解乙醯膽鹼,它的活性就比較微妙,它不能太強,也不能太弱,必須剛剛好。如果它的效率太弱,那相當於訊號開始後,一直有散落的乙醯膽鹼傳給細胞B,這個神經訊號也就無法終止,大家一直感覺到細胞A不停地在小聲嗶嗶——本來只是做個抬手的動作下,結果手抬起來之後手抖個不停;如果它的效率太高,那乙醯膽鹼剛釋放出來就被分解掉了,完全傳達不出去,神經訊號也就無法傳遞了。

關於題主提到的DNA聚合酶,這個其實比較複雜。以大腸桿菌為例,目前發現的DNA聚合酶也有好幾種,有I~V,它們分別負責不同的功能,因而效率也是不同的。

大腸桿菌DNA聚合酶 I、II 和 III 的性質和功能

在真核生物中,DNA聚合酶就更複雜了,至少發現了15種。

真核生物DNA聚合酶

負責引發DNA複製的酶 α 效率中等;聚合酶 δ只參與後隨鏈的複製,進行性本來比較低,但在PCNA存在時效率就變高了;聚合酶 ε 不僅負責DNA前導鏈的複製,還參與DNA修復——它們的效率也都是符合其功能定位的。

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