温度也是影响生物化学反应的重要因素。一般说来,在限定的温度范围内,温度每升高10℃,反应速率约增加2~4倍。即两者关系遵循范特霍夫经验规则。影响速率另一重要因素是pH值。有些酶在低pH值能发挥最大效能,而另一些酶则需要高pH值,但大多数酶在中性溶液中最有效。此外,某一种酶能起有效作用的pH范围是非常狭窄的。
酶的分子一般是由单独存在时不具有活性的两部分所组成:①不耐热的蛋白质部分,称为载体或酶蛋白;②称为辅酶的非蛋白质部分。辅酶具有较小分子量,热稳定性和膜透过性。酶和辅酶只有同时存在、同时作用时,才能显示催化活性。
酶的种类非常繁多,但按作用部位可将酶分为外酶和内酶两类,它们分别在细胞外和细胞内起作用。按作用特性,又可粗分为能催化水解反应的水解酶和非水解性的碳链裂解酶(或呼吸酶)两大类,如表2-2所列。一般说来前者属于外酶而后者属于内酶。
已知的辅酶约有12种,其中最主要的是以下几种:
(1)NAD 烟酰胺腺嘌呤二核甙酸的略名,以前称二磷酸吡啶核甙酸(DPN),也称辅酶Ⅰ。它是一种载氢体,常与脱氢酶、还原酶、过氧化物酶配合反应。NADH是它的还原形态,二者间通过氢传递过程而发生转化的反应如下:
(2)NADP 烟酰胺腺嘌呤二核甙酸磷酸的略名,以前称三磷酸吡啶核甙酸(TPN),也称辅酶Ⅱ。它的结构和功能与NAD相似,只是在分子上含有三个磷原子而不是两个。还原形态是NADPH。
(3)辅酶A 这是一种泛酸(B族维生素的一种)的衍生物,简写为CoA或CoASH。在脂肪酸的代谢和合成中,它能作为乙酰基载体参与三羧酸循环过程。
(4)黄素蛋白 包括黄素单核甙酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核甙酸(FAD),它们在将代谢物中的氢(或电子)传递给氧的过程中起着重要作用。
(5)辅酶M和辅酶F420 属甲烷菌专有。在甲烷发酵过程中,两者分别起甲基载体和电子载体的作用。
2.3.2.5核酸
核酸最初是从细胞核中提取出来的,呈酸性,由此而得名。核酸由C、H、O、N、P等元素组成,是细胞中的另一类高分子化合物,分子量可达十万至几百万。核酸的基本组成单位是核苷酸。一个核苷酸分子由一分子含氮的芳香族碱基,一分子五碳糖和几分子磷酸所组成。每个核酸分子是由几百个到几千个核苷酸互相连接而成的长链分子。
三磷酸腺苷(ATP)和二磷酸腺苷(ADP)组成了细胞中主要的能量转移系统,它们都是核苷酸单体,结构如图2-9所示。通过水解,ATP脱去一个磷酸分子就形成ADP,同时放出能量。
相反的过程是ADP获得能量发生磷酸化反应,即与磷酸基结合成ATP。所得到的能量就以ATP形式贮存起来。ADP-ATP之间相互转换的反应如下:
核酸可分为两大类:一类是含脱氧核糖的称为脱氧核糖核酸,简称DNA;另一类是含核糖的,称为核糖核酸,简称RNA。DNA主要存在于细胞核内,是细胞中的遗传物质。此外,在线粒体和叶绿体中,也含少量DNA。RNA主要存在于细胞质中。核酸对生物体的遗传性、变异性及蛋白质的生物合成具有极其重要的作用。
对于细胞作分子级的结构研究,按其深刻程度,可有三个层次。以上所述的基本上还只是第一层次,即弄清单体(单糖、氨基酸、核苷酸)是如何形成聚合链的。第二个认识层次是深入了解聚合链是如何进一步通过卷合或叠合成为更加复杂结构分子的(例如蛋白质中某些氨基酸组分中S—S原子间的键合情况)。第三个认识层次应能描述某些聚合物是如何再度集聚成三度空间结构分子的,这种集聚后的分子应具有螺旋式的结构。