5、生物化学中的化学键、反应及酶的结构组件

生物化学中的化学键、反应及酶的结构组件

在生物化学领域，理解分子间的相互作用以及化学反应的速率等基础概念，对于深入了解酶的结构和功能至关重要。下面将详细介绍相关的知识内容。

1. 酶溶液制备中的关键因素

在制备用于酶研究的溶液时，pH 是一个需要重点考虑的重要性质。酶促反应的 pH 会对反应速率和蛋白质的整体稳定性产生显著影响。通常，会向酶溶液中添加特定的缓冲分子，这些缓冲分子的 pK 值与酶的最佳活性 pH 相匹配，以将溶液的 pH 维持在缓冲液 pK 值附近。

2. 可逆结合中的非共价相互作用

此前讨论的分子特性主要聚焦于分子内原子间共价键的形成、稳定和断裂，这在酶活性位点催化的化学转化中十分重要。然而，分子间还能通过多种非共价力相互作用，这些较弱的吸引力在生化反应中非常关键，因为它们易于逆转。酶与配体分子（底物和抑制剂）之间二元复合物的可逆形成，是酶催化和酶抑制的关键方面。

以下四种非共价相互作用在蛋白质结构和酶 - 配体结合中尤为重要：
- 静电相互作用 ：当两个带相反电荷的基团靠近时，会通过库仑吸引力相互吸引，其计算公式为：$F = \frac{q q’}{r^2 D}$，其中$q$和$q’$是两个原子的电荷，$r$是它们之间的距离，$D$是介质的介电常数。由于$D$在分母中，所以在低介电溶剂中吸引力最大，因此蛋白质疏水内部的静电力比暴露在溶剂表面的更强。这种吸引力被称为离子键、盐桥和离子对。不过，当两个原子靠得太近时，外层电子间会产生排斥力，在其他因素不变的情况下，形成盐桥的原子间最佳距离约为 2.8 Å。
- 氢键 ：当氢原子被