生活中生物無機化學的應用

霍紅旭

摘要：生物無機化學是研究生命體系中金屬離子和其配合物存在狀態及功能的，生命科學和配位化學相交叉出現的學科。金屬離子在生命體系中主要就是通過金屬離子和體內的蛋白、酶或者是核酸的相互作用和存在體內的金屬酶、金屬蛋白實現其功能，本文分析了生物無機化學在生活中的應用，以金屬酶和金屬蛋白質為例。

關鍵詞：生活中應用；生物無機化學

金屬蛋白就是需要金屬離子參與才能發揮正常生物功能的蛋白質。酶也是蛋白質中的一類，一些酶需要有金屬離子參與才能實現其在生物體內的催化功能，這就是金屬酶。就廣義層面上而言，金屬酶也是金屬蛋白質的一種，然而就功能上而言，其又不和金屬蛋白質一樣，其是金屬蛋白質中的一部分。還有一些酶在生物體內并沒有發揮出催化作用，它們負責其他的生物功能，大多數是載氧體和金屬，唐類，氨基酸等營養的載體，因此這些蛋白質的功能不同于金屬酶，這些是狹義上的蛋白質。

一、 金屬蛋白質及金屬酶

1.底物濃度對酶促反應速度的影響

很多的研究結果中都證明，在酶的濃度維持不變的情況下，底物濃度很小的情況下，底物濃度和反應速度成正比關系，底物濃度越高，反應的速度會越快；之后，隨著底物濃度的不斷增加，會讓反應的增加慢慢變慢；在底物的濃度值到達一定程度之后，其反應的速度基本上不會受底物濃度影響，反應速度慢慢會趨于恒定的狀態。

2.溫度對酶促反應速度的影響

在化學反應速度影響因素方面，溫度是一個非常重要的因素，對于一般化學反應而言，溫度變化影響化學反應反應速度的規律是：隨著溫度的提升，會讓化學反應的速度變快；而溫度越低，化學反應的速度也會變慢[1]。酶催化的化學反應在一定程度上也是滿足這一規律，溫度和反應速度呈正比。然而因為酶是蛋白質，在溫度提高的情況下也會讓蛋白質變形的速度變快，進而會出現兩種情況，一種是反應速度變慢，另一種效果就是酶會完全缺乏活性。大量的實驗表明在酶促反應中，對溫度進行提升的情況下，可以同時導致兩種完全不同的結果，一個結果是會讓反應的速度變快，而另一種結果就是酶會慢慢的失去活性。而在溫度比較低的情況下，最有可能導致的結果就是反應速度的變化，整體規律表現是隨著溫度的提高，反應速度也會變快；在溫度不斷提升的情況下，這也會提升酶蛋白的變形作用，慢慢的會上升到重要的矛盾，導致的結果就是隨著酶的有效濃度的不斷降低，其反應的速度也會慢慢的變慢。這兩種作用會呈現出一個必然結果，即在溫度在一定的范圍內會出現一個最大的酶促反應速度，這樣的溫度就是酶促反應的最適合的溫度。可以看到酶的活性和溫度有關系，在溫度變低的情況下，其活性也會受影響，然而低溫不會對酶造成破壞作用，在溫度提高到適合的范圍內，就可以恢復酶的活性，讓其處于正常的狀態。

3 .PH值對酶促反應速度的影響

酶的蛋白鏈上有很多的堿性基，比如氨基，還有很多的酸性基團，比如經基，這些游離的基團狀態會被溶液酸堿性所影響，進而會對酶在催化反應中造成影響，讓其和底物結合的能力及性質受到影響。因此，要想酶可以呈現出良好的催化活性，就需要在一定的PH值范圍內，這一范圍就是最合適的PH值。

大多數的酶要求的范圍都較為狹窄，體系中的值如果不在這個范圍內，那么就會影響酶的活性，其會受溫度影響，讓其活性降低，甚至完全失去活性。

4.抑制劑對酶促反應速度的影響

能夠對酶的活性造成影響的物質有很多，部分物質甚至會讓酶完全失去活性，如重金屬、有毒物質、強酸、強堿藥物等，這些就是酶的抑制劑，能夠讓酶的活性降低[2]。不可逆抑制。這一抑制并非暫時的，而是永久的，其能夠讓有抑制劑和酶的活性中白的活性基團緊密的結合到一起，進而破壞酶的活性中心的功能，導致可逆抑制。其分為競爭性抑制以及非競爭性抑制。首先，是競爭性抑制。這一抑制具有其特點，就是能夠通過提高作用物的濃度讓讓抑制作用降低甚至是完全消除掉。其次，是非競爭性抑制。這一種抑制無法通過提高作用物濃度而讓抑制作用降低，其作用的部位并非是酶的活性中心，一般是和除活性中心之外的疏基進行結合，或者是會和其他基團進行結合。這些基團即便不在活性的中心位置，但是當這些基團能夠對維持酶分子的空間構型發揮重要的作用情況下，就可以發揮出良好的空間環境作用，有利于底物和酶的活性中心進行全面的結合。非競爭性抑制劑因為會對酶分子的空間構型造成影響，進而限制了酶的活性。抑制劑在這一過程中沒有讓底物發揮出競爭活性中心的作用。

5.常見的金屬蛋白和金屬酶

在這方面的研究工作一直在進行，隨著研究的深度提升，在生物體內也發現了非常多的金屬酶及金屬蛋白質種類，讓它們的種類不斷得以豐富和拓展。金屬酶及金屬蛋白質在生物體內發揮著重要的生物功能。現階段中發現的金屬酶以及金屬蛋白質主要是集中在一些元素上，如Cu， C，Fe， Mo， Zu，Mu等。如銅蛋白及酶、錳蛋白及酶還有其他金屬蛋白。

二、 酶在生活中的應用

醫藥衛生行業：在生物藥品中會使用到酶，比如，酶菌片就是針對胃腸不好的患者使用的，可以幫助他們促進事物的消化。再比如，溶菌酶含片，其作用就是可以溶解細菌的細胞壁，可以產生抗菌消炎的作用。

飲食中的應用：酶在這一行業匯總應用最為廣泛，發酵黑面包中用的酒母中就有很多種維生素以及生物酶；再比如，果膠酶可以將果肉細胞壁中的果膠進行分解，這樣可以增加果汁的產量，還可以讓果汁變得更加清亮。

動植物體內：動植物體內每個細胞中都有酶，其在默默的進行化學反應，就像呼吸作用，消化作用，光合作用。

化工行業中的應用：主要體現在加酶洗衣粉和洗衣液，在里面加入酶后能夠快速的分解衣服上留下的血漬、汗漬等。

綜上所述，生物無機化學在生活中具有重要作用，本文分析了金屬酶和金屬蛋白酶在生活中的應用，相關的研究還需要繼續進行深入，充分發揮出生物無機化學在生活中的重要應用。

參考文獻：

[1] 王丹丹. 生物無機化學在生活中的應用——金屬蛋白質和金屬酶[J]. 生物技術世界.2013（07）.

[2]朱明發.我國生物無機化學的研究現狀及發展方向分析[J].中國化工貿易.2015（24）

（作者單位：河北省衡水市冀州中學 053200）endprint