酶是加快反应的生物催化剂,每一种酶只作用于特定的底物。锁钥模型这样解释:底物嵌入活性位点,就像一把钥匙只配一把锁。
这是生物分子与酶中的核心概念之一,后面的温度和 pH 课程都建立在它之上。
模型如何解释专一性?
酶是折叠的蛋白质链。折叠形成了一小块区域,即活性位点(active site),具有特定的立体形状。
形状互补(complementary)的底物分子可以嵌入活性位点。酶与底物形成复合物,反应发生,产物离开,酶又可以再次作用。
形状不同的底物嵌不进去,不会形成复合物,所以不发生反应。
用模型写解释的步骤
- 写出题目中的酶和底物。
- 说明活性位点有特定的形状。
- 说明底物与该形状是否互补。
- **写出结果:**复合物形成,或不形成。
- **说明酶之后的情况:**它保持不变,可以重复使用。
例题
淀粉酶能分解淀粉,但对蛋白质没有作用。请用锁钥模型解释原因。
**第 1 步:**淀粉酶的活性位点有特定的形状。
**第 2 步:**淀粉分子的形状与该活性位点互补,所以能嵌入并形成酶与底物的复合物。
**第 3 步:**蛋白质分子的形状不同,嵌不进活性位点,所以不形成复合物。
**第 4 步:**淀粉被分解成较小的分子后,淀粉酶保持不变地被释放,可以再次作用。
**示范答案:**淀粉酶的活性位点形状与淀粉互补,而与蛋白质不互补。淀粉能嵌入并被分解,蛋白质嵌不进去,所以不受作用。
要留意的错误
常见的答案是“酶和底物的形状相同”。这里有两处出错。
第一,互补不等于相同。钥匙和锁形状不同,但互相吻合。第二,需要吻合的只是酶的活性位点,而不是整个酶。
改正:“活性位点的形状与底物互补”。
自我检测
1. 脂肪酶能消化脂肪,但不能消化淀粉。请用模型解释。
查看答案
脂肪酶的活性位点与脂肪分子的形状互补,脂肪分子能嵌入并形成酶与底物的复合物。淀粉的形状不同,嵌不进去,所以不受作用。
2. 一位学生说产物形成后酶就“被用完了”。请改正。
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酶不会被用完。产物离开活性位点后,酶保持不变地被释放,可以结合另一个底物分子。
3. 写出锁钥模型不能完美代表真实的酶的一个方面。
查看答案
任选一点:真实的酶不是刚性的;模型没有显示运动;或模型没有显示涉及的作用力。它只是用来解释形状吻合的简化图。
接下来学什么?
理解专一性之后,接着看条件如何改变酶的反应速率,见解读温度和 pH 反应图。关于组成单位的复习在区分单体与聚合物。
自己写的解释,很难看出哪里不够清楚。线上一对一生物补习的老师可以批改你写的酶专一性答案,告诉你少了哪一步。