第六章 酶.ppt
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1、第六章 酶,酶的概念与特性 酶的化学本质 酶的命名和分类 酶的专一性 酶的作用机制 酶促反应动力学 影响酶促反应速度的因素 酶活性的调节 核酶、抗体酶与同工酶 酶的研究方法与酶工程,6.1 酶的概念与特性,酶的研究历史 1897年,酶的发现和提出:Buchner兄弟用不含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关,而与细胞液中的酶有关。 1913年,Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理米氏学说。 1926年,Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶,首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。 1982年,Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。,酶生物催化剂,一
2、、酶与一般催化剂的共性 1.用量少,催化效率高 2.不改变化学反应的平衡点 3.可降低反应的活化能,二、酶与一般催化剂的区别酶的特性,1.高效性 2.专一性 (特异性 ) 结构专一性(相对专一性/绝对专一性) 立体异构专一性(几何异构/旋光异构) 3.不稳定性(要求温和的反应条件) 4.可调控性,酶的高效性酶具有极高的催化效率,酶的催化作用可使反应速度提高10 101倍。 例如:过氧化氢分解 2H2O2 2H2O + O2 用Fe3+ 催化,效率为6X10-4 mol/mol.S,而用过氧化氢酶催化,效率为6X106 mol/mol.S。 -淀粉酶催化淀粉水解,1克结晶酶在65C条件下可催化2
3、吨淀粉水解。,酶的专一性特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性,即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。 例如:蛋白酶催化蛋白质的水解;淀粉酶催化淀粉的水解;核酸酶催化核酸的水解。,酶的反应条件温和,酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行,反应温度范围为20-40C。 高温或其它苛刻的物理或化学条件,将引起酶的失活。凡能使蛋白质变性的因素都能使酶破坏而完全失去活性。 所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸碱度。,酶活力可调节控制,如: 抑制剂调节 共价修饰调节 反馈调节 酶原激活 激素控制,6.2 酶的化学本质与组成,大多
4、数酶都是蛋白质。 实验证据: 1926年J.B.Sumner首次从刀豆制备出脲酶结晶,证明其为蛋白质,并提出酶的本质就是蛋白质的观点。 1982年T.Cech发现了第1个有催化活性的天然RNAribozyme(核酶),以后Altman和Pace等又陆续发现了真正的RNA催化剂。 核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质,还促进了有关生命起源、生物进化等问题的进一步探讨。,根据化学组成,酶可分为: 1.单纯蛋白质 2.结合蛋白质,全酶=酶蛋白+辅因子 (脱辅酶) (1)酶蛋白 稳定辅因子,决定酶的特异性。 (2)辅因子 起催化作用,决定反应的种类与性质。 小分子有机化合物 金属离子 辅因子的作用:作
5、为电子、原子或某些化学基团的载体。 辅酶和辅基的区别,酶的类型,单体酶:只含一条肽链,分子量小,大多 数水解酶属于此类。 寡聚酶:由相同或不同的若干亚基构成。 每条肽链是一个亚基,单独的亚基无酶的 活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。 多酶复合体:若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。每个单独的酶都具有活性,当它们形成 复合体时,可催化某一特定的链式反应,如脂肪酸合成酶复合体,含有六个酶及一个非酶蛋白质。,酶的命名,1.习惯命名法: 根据其催化底物来命名(蛋白酶;淀粉酶) 根据所催化反应的性质来命名(水解酶;转氨酶;裂解酶等) 结合上述两个原则来命名(琥珀酸脱氢酶) 有时在这些命名基础上加上酶的来
6、源或其它特点(胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶)。,2.国际系统命名法 (国际酶学委员会年提出),系统名称包括底物名称、构型、反应性质,最后加一个酶字。 例如: 习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应: 丙氨酸+ -酮戊二酸 谷氨酸 + 丙酮酸,酶的分类,1961年国际酶学委员会(Enzyme Committee, EC)根据酶所催化的反应类型和机理,把酶分成6大类: 氧化-还原酶类 转移(移换)酶类 水解酶类 裂合(裂解)酶类 异构酶类 合成酶类,(1)氧化-还原酶类 Oxido-reductases,氧化-还原酶催化氧化-还原反应。 主要包
7、括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 A.2H + O2 A + H2O2 如,乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。,(2)转移(移换)酶类 Transferases,转移酶催化基团转移反应,即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。 A.X + B A + B.X 例如, 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,(3)水解酶类 hydrolases,水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 A-B + HOH AOH + BH 例如,脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应:,(4)裂合酶类 Lyase,主要包括醛
8、缩酶、水化酶及脱氨酶等。 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而形成双键的反应及其逆反应。 A.B A + B 例如,延胡索酸水合酶催化的反应。,(5)异构酶类 Isomerases,异构酶催化各种同分异构体的相互转化,即底物分子内基团或原子的重排过程。 A B 例如,6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。,(6)合成酶类 Ligases or Synthetases,合成酶:催化两种化合物合成一种化合物的酶。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。 A + B + ATP =A-B + ADP + Pi,酶类检索表,6.4 酶的专一性,类型 族专一性(基团专一性) 相对专一性 结构专一性 键专一
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