我所認(rèn)識(shí)的酶

1、刖言公元前800年，古老的烹調(diào)方法中已使用來自微生物的酶。1887年，德國(guó)科學(xué)家Hans B uchner和Eduard B uchner兄弟首次 成功地用不含細(xì)胞的酵母提取液實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵，從而證明發(fā)酵過程 并不需要完整的細(xì)胞。這一貢獻(xiàn)打開了通向現(xiàn)代酶學(xué)與現(xiàn)代生物 化學(xué)的大門。從此，人們開始真正的了解了酶，并開始了對(duì)酶的 研究，今天酶在我們的身邊無處不在，我們的生活中已經(jīng)離不開 了酶。由于酶的應(yīng)用廣泛，酶的提取和合成就成了重要的研究課 題。目前酶可以從生物體內(nèi)提取，但由于酶在生物體內(nèi)的含量很 低，因此，它不能適應(yīng)生產(chǎn)上的需要。工業(yè)上大量的酶是采用微 生物的發(fā)酵來制取的。一般需要在適宜的條件下，選

2、育出所需的 菌種，讓其進(jìn)行繁殖，獲得大量的酶制劑。另外，人們正在研究 酶的人工合成.總之隨著科學(xué)水平的提高，酶的應(yīng)用將具有非常 廣闊的前景。刖言一、概述目錄二、酶的概念、特點(diǎn)、分類及命名1、概念2、作用特點(diǎn)(1)催化效率高(2)專一性高(3)反應(yīng)條件溫和(4)活性可調(diào)節(jié)：。(5)酶的催化活性離不開輔酶、輔基、金屬離子3、酶的分類氧化還原酶類轉(zhuǎn)移酶類水解酶類裂解酶類異構(gòu)酶類合成酶類 4、酶的命名 習(xí)慣命名法: 系統(tǒng)命名法:三、酶的結(jié)構(gòu)特征 1、酶的化學(xué)組成 2、酶的分子結(jié)構(gòu)與催化活性的關(guān)系 3酶的活性中心四、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)1、酶促反應(yīng)具有高度的催化速率2、酶催化具有高度特異性3、酶活性的可調(diào)節(jié)性

3、4、酶促反應(yīng)的作用機(jī)制105、酶加速反應(yīng)的機(jī)理10五、影響酶促反應(yīng)速度的主要因素101、運(yùn)用酶技術(shù)生產(chǎn)有重要價(jià)值的產(chǎn)品。112、利用酶制劑改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成123、酶技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)保方面，亦發(fā)揮著極其重要的作用12.后記1311六、酶技術(shù)的應(yīng)用第二章酶一、概述酶，早期是指在酵母中的意思，指由生物體內(nèi)活細(xì)胞產(chǎn)生的一種 生物催化劑。大多數(shù)由蛋白質(zhì)組成（少數(shù)為RNA）。能在機(jī)體中 十分溫和的條件下，高效率地催 化各種生物化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)生物 體的新陳代謝。生命活動(dòng)中的消 化、吸收、呼吸、運(yùn)動(dòng)和生殖都 是酶促反應(yīng)過程。酶是細(xì)胞賴以 生存的基礎(chǔ)。細(xì)胞新陳代謝包括 的所有化學(xué)反

4、應(yīng)幾乎都是在酶的 催化下進(jìn)行的。二、酶的概念、特點(diǎn)、分類及命名1、概念酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化作用的蛋白質(zhì)，故又有生物催 化劑之稱。與一般催化劑相比，酶的催化作用有高度專一性、高 度催化效率及其催化活性的可調(diào)節(jié)性和高度的不穩(wěn)定性（變性失 活）等特點(diǎn).酶的這些性質(zhì)使細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)綜復(fù)雜的物質(zhì)代謝過程能 有條不紊地進(jìn)行，使物質(zhì)代謝與正常的生理機(jī)能互相適應(yīng).若因 遺傳缺陷造成某個(gè)酶缺損，或其它原因造成酶的活性減弱，均可 導(dǎo)致該酶催化的反應(yīng)異常，使物質(zhì)代謝紊亂，甚至發(fā)生疾病.因 此酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系十分密切，自1982年以來隨著具有催化功能的RNA和DNA的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，目 前認(rèn)為生物體內(nèi)除了存在酶這類催化劑

5、外，另一類則是核酸催化 劑，因此現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為酶是由活細(xì)胞所產(chǎn)生，能在體內(nèi)或體外發(fā) 揮相同催化作用的一類具有活性中心和特殊結(jié)構(gòu)的生物大分子。 2、作用特點(diǎn)酶是生物體新陳代謝必不可少的催化物質(zhì)，沒有酶就沒有生命活 動(dòng)。（1）催化效率高：酶催化反應(yīng)速度是相應(yīng)的無催化反應(yīng)的 108-1020倍，并且至少高出非酶催化反應(yīng)速度幾個(gè)數(shù)量級(jí)。（2）專一性高：酶對(duì)反應(yīng)的底物和產(chǎn)物都有極高的專一性，幾 乎沒有副反應(yīng)發(fā)生。（3）反應(yīng)條件溫和：酶通常是在接近生物體溫和接近中性的環(huán) 境下催化反應(yīng)。酶的這一特點(diǎn)可以使一些產(chǎn)品的生產(chǎn)免去高溫高壓耐腐蝕設(shè)備， 從而降低成本。（4）活性可調(diào)節(jié)：酶活力受多種因素的調(diào)節(jié)和控制。根據(jù)

6、生物體的需要，許多酶的活性可受多種調(diào)節(jié)機(jī)制的靈活調(diào) 節(jié)，包括：酶的生物合成的誘導(dǎo)和阻遏，抑制劑調(diào)控、共價(jià)修飾 調(diào)控、反饋調(diào)控、酶原激活及激素調(diào)控等。這些調(diào)控保證酶在體 內(nèi)新陳代謝中發(fā)揮其適當(dāng)?shù)拇呋饔?，使生命活?dòng)中的種種化學(xué) 反應(yīng)都能夠有條不紊、協(xié)調(diào)一致地進(jìn)行。（5）酶的催化活性離不開輔酶、輔基、金屬離子有些酶是復(fù)合 蛋白，由酶蛋白和非蛋白小分子物質(zhì)一一輔助因子組成，只有二 者結(jié)合酶才有活性。輔酶Co :非共價(jià)結(jié)合，能透析去； 輔基：共價(jià)結(jié)合、金屬離子3、酶的分類根據(jù)酶促反應(yīng)的性質(zhì)，酶可分為六大類：氧化還原酶類：氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。主要包括 脫氫酶和氧化酶。例如，乳酸脫氫酶催化乳酸

7、的脫氫反應(yīng)。轉(zhuǎn)移酶類：轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的 基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶 催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)水解酶類：水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。主要包括淀粉酶、 蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶催化的脂的水解反應(yīng)：裂解酶類：裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成 雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 例如，延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。異構(gòu)酶類：異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分 子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的 反應(yīng)。合成酶類：合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N 以及C-S鍵的形

8、成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶 聯(lián)。4、酶的命名根據(jù)國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)的建議，每個(gè)酶允許有兩個(gè)名稱：習(xí)慣名和 系統(tǒng)名。習(xí)慣命名法：（1）底物名+反應(yīng)類型+ “酶”。如己糖激酶、乳酸脫氫 酶、DNA聚合酶。（2）若反應(yīng)為水解，常把“反應(yīng)性質(zhì)”省略。如脲酶、酯酶（3）有時(shí)在名字前加上酶的來源。如胃蛋白酶習(xí)慣名一般比較簡(jiǎn)短，使用方便；但缺乏系統(tǒng)性，不夠精確，有 時(shí)會(huì)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的現(xiàn)象。系統(tǒng)命名法：底物名+反應(yīng)類型+ “酶”若底物不至一個(gè)，則所有底物都需寫出，各底物間以冒號(hào)隔開。 若底物中有水，可省略。所有底物的構(gòu)型都應(yīng)標(biāo)明。例如：“己糖激酶”的系統(tǒng)名為“ATP : D-己糖-6-磷酸轉(zhuǎn)

9、移酶”“乳酸脫氫酶”的系統(tǒng)名為“L-乳酸：NAD+氧化還原酶”系統(tǒng)名能確切地表明底物的化學(xué)本質(zhì)和酶的催化性質(zhì)，但一般很 長(zhǎng)，使用不夠方便。三、酶的結(jié)構(gòu)特征1、酶的化學(xué)組成按照酶的化學(xué)組成可將酶分為單純酶和結(jié)合酶兩大類。單純酶分子中只有氨基酸殘基 組成的肽鏈，結(jié)合酶分子中則除了多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，還有非蛋白成分，如金屬離子。結(jié)合 酶的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白，非蛋白質(zhì)部分統(tǒng)稱為輔助因子，兩 者一起組成全酶；只有全酶才有催化活性，如果兩者分開則酶活 力消失。非蛋白質(zhì)部分的化合物若與酶蛋白以共價(jià)鍵相連的稱為 輔基，用透析或超濾等方法不能使它們與酶蛋白分開；反之兩者 以非共價(jià)鍵相連的稱為輔酶。結(jié)合酶中的金

10、屬離子有多方面功 能，它們可能是酶活性中心的組成成分；有的可能在穩(wěn)定酶分子 的構(gòu)象上起作用；有的可能作為橋梁使酶與底物相連接。2、酶的分子結(jié)構(gòu)與催化活性的關(guān)系酶的分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是其氨基酸的序列，它決定著酶的空間結(jié)構(gòu) 和活性中心的形成以及酶催化的專一性。3酶的活性中心酶分子上具有一定空間構(gòu)象的部位，該部位化學(xué)基團(tuán)集中，直接 參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的反應(yīng)過程，這一部位就稱為酶的活性中 心。參與構(gòu)成酶的活性中心的化學(xué)基團(tuán)，有些是與底物相結(jié)合 的，稱為結(jié)合基團(tuán)，有些是催化底物反應(yīng)轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的，稱為催 化基團(tuán)，這兩類基團(tuán)統(tǒng)稱為活性中心內(nèi)必需基團(tuán)。在酶的活性中 心以外，也存在一些化學(xué)基團(tuán)，主要與維系酶的空間

11、構(gòu)象有關(guān)， 稱為酶活性中心外必需基團(tuán)。酶的活性中心由酶作用的必需基團(tuán) 組成，這些必需基團(tuán)在空間位置上接近組成特定的空間結(jié)構(gòu)，能 與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。對(duì)結(jié)合酶來說，輔助因 子參與酶活性中心的組成。四、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)1、酶促反應(yīng)具有高度的催化速率酶是高效生物催化劑，比一般催化劑的效率高10 710 13倍。酶 能加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但酶不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)，也就 是說酶在促進(jìn)正向反應(yīng)的同時(shí)也以相同的比例促進(jìn)逆向的反應(yīng)， 所以酶的作用是縮短了到達(dá)平衡所需的時(shí)間，但平衡常數(shù)不變， 在無酶的情況下達(dá)到平衡點(diǎn)需幾個(gè)小時(shí)，在有酶時(shí)可能只要幾秒 鐘就可達(dá)到平衡。2、酶催化具有高度特異性酶的

12、催化特異性表現(xiàn)在它對(duì)底物的選擇性和催化反應(yīng)的特 異性兩方面。體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)除了個(gè)別自發(fā)進(jìn)行外，絕大多數(shù)都 由專一的酶催化，一種酶能從成千上萬種反應(yīng)物中找出自己作用 的底物，這就是酶的特異性。根據(jù)酶催化特異性程度上的差別， 分為絕對(duì)特異性、相對(duì)特異性和立體異構(gòu)特異性三類。一種酶只 催化一種底物進(jìn)行反應(yīng)的稱絕對(duì)特異性，；若一種酶能催化一類 化合物或一類化學(xué)鍵進(jìn)行反應(yīng)的稱為相對(duì)特異性。具有立體異構(gòu) 特異性的酶對(duì)底物分子立體構(gòu)型有嚴(yán)格要求。3、酶活性的可調(diào)節(jié)性有些酶的催化活性 可受許多因素的影 響，如別構(gòu)酶受別 構(gòu)劑的調(diào)節(jié)，有的 酶受共價(jià)修飾的調(diào) 節(jié)，激素和神經(jīng)體 液通過第二信使對(duì) 酶活力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以

13、及誘導(dǎo)劑或阻抑劑對(duì)細(xì)胞內(nèi)酶含量（改變酶 合成與分解速度）的調(diào)節(jié)等。4、酶促反應(yīng)的作用機(jī)制酶(E)與底物(S)形成酶-底物復(fù)合物(ES)；酶的活性中心與底物 定向結(jié)合生成ES復(fù)合物是酶催化作用的第一步。定向結(jié)合的能 量來自酶活性中心功能基團(tuán)與底物相互作用時(shí)形成的多種非共 價(jià)鍵。它們結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的能量稱為結(jié)合能。5、酶加速反應(yīng)的機(jī)理酶加速反應(yīng)的機(jī)理是降低反應(yīng)的活化能五、影響酶促反應(yīng)速度的主要因素1底物濃度在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而上升，加大底 物濃度，反應(yīng)速度趨緩，底物濃度進(jìn)一步增高，反應(yīng)速度不再隨 底物濃度增大而加快，達(dá)最大反應(yīng)速度，此時(shí)酶的活性中心被底 物飽合。2、酶濃度在酶促

14、反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶濃度，使酶被底物飽 和時(shí)，反應(yīng)速度與酶的濃度成正比關(guān)系。3、溫度溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度具有雙重影響。升高溫度一方面可加快酶促 反應(yīng)速度，同時(shí)也增加酶的變性。酶促反應(yīng)最快時(shí)的環(huán)境溫度稱 為酶促反應(yīng)的最適溫度。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但 低溫一般不使酶破壞。酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。4、pH 值酶活性受其反應(yīng)環(huán)境的pH影響，且不同的酶對(duì)pH有不同要求， 酶活性最大的某一 pH值為酶的最適pH值。最適pH不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液的種類與 濃度、以及酶的純度等因素影響。5、激活劑使酶由無活性或使酶活性增加的物質(zhì)稱為酶的激

15、活劑，大多為金 屬離子，也有許多有機(jī)化合物激活劑。分為必需激活劑和非必需 激活劑。6、抑制劑凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶 的抑制劑。大多與酶的活性中心內(nèi)、外必需基團(tuán)相結(jié)合，從而抑 制酶的催化活性?？煞譃椋翰豢赡嫘砸种苿阂怨矁r(jià)鍵與酶活性中心上的必需基團(tuán)相結(jié)合， 使酶失活。此種抑制劑不能用透析、超濾等方法去除?？赡嫘砸种苿和ǔＲ苑枪矁r(jià)鍵與酶和（或）酶一底物復(fù)合物可 逆性結(jié)合，使酶活性降低或消失。采用透析或超濾的方法可將抑 制劑除去，使酶恢復(fù)活性。六、酶技術(shù)的應(yīng)用在生物體內(nèi)的酶是具有生物活性的蛋白質(zhì)，存在于生物體內(nèi)的細(xì) 胞和組織中，作為生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的催化劑，不斷地進(jìn)

16、行自我 更新，使生物體內(nèi)及其復(fù)雜的代謝活動(dòng)不斷地、有條不紊地進(jìn)行。 當(dāng)然酶技術(shù)也在不斷的發(fā)展，近幾年酶在醫(yī)學(xué)、食品、發(fā)酵、紡 織、制革、化學(xué)分析、氨基酸合成、有機(jī)酸合成、半合成抗生素 合成、能源開發(fā)以及環(huán)境工程等方面有了廣泛的應(yīng)用。酶技術(shù)在 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上已有日益廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社 會(huì)效益。1、運(yùn)用酶技術(shù)生產(chǎn)有重要價(jià)值的產(chǎn)品。例如：利用固定化氨基 ?；覆鸱諨L一酰化氨基酸，自動(dòng)連續(xù)地生產(chǎn)L一氨基酸；利用 固定化青霉素?；负铣砂牒铣汕嗝顾兀焕霉潭ɑ竟系鞍酌?合成高甜度低熱量的甜味二肽；利用a-淀粉酶、糖化酶以及固 定化葡萄糖異構(gòu)酶從淀粉生產(chǎn)果葡萄漿。2、利用酶制劑改進(jìn)生產(chǎn)

17、工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率，降低生產(chǎn) 成本。例如：用新的酶法代替老的石灰硫化鈉法，使動(dòng)物皮脫毛、 軟化，提高了皮革的質(zhì)量；用新的酶法代替老的堿皂法，使蠶絲 脫膠，提高了絲織物的質(zhì)量；在洗衣粉中加入堿性蛋白酶，加強(qiáng) 了洗衣粉的去污能力；用乳糖酶從牛奶中除去乳糖，提高了牛奶 的質(zhì)量；在水果加工過程中加入果膠酶，使果汁易于過濾，果汁 澄清.并提高果汁產(chǎn)率。3、酶技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)保方面，亦發(fā)揮著極其重要的作用。 在治療疾病方面，不少酶制劑可以作為治療疾病的藥用酶，有很 好的療效。酶法分析具有靈敏、準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在臨 床化驗(yàn)和化學(xué)分析方面，已發(fā)揮了越來越大的重要作用。面對(duì)日益嚴(yán)峻的全球化環(huán)境污

18、染問題，環(huán)境工程技術(shù)與生物技術(shù) 的結(jié)合發(fā)展，為環(huán)境保護(hù)污染治理提供了新的技術(shù)手段。酶與酶 技術(shù)的開發(fā) 與應(yīng)用是環(huán)境生物技術(shù)中重要的部分?，F(xiàn)代研究表明，酶與酶技術(shù)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系十分密切。首 先，在產(chǎn)品加工過程中用酶來替代化學(xué)品（為生物過程代替化學(xué) 過程反應(yīng)溫和）可以降低生產(chǎn)活動(dòng)中的污染水平，有利于實(shí)現(xiàn)工 藝過程生態(tài)化或無廢生產(chǎn)，真正實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)；其次，酶 作為生物催化劑，只對(duì)產(chǎn)品內(nèi)容起作用，使產(chǎn)品在過程中產(chǎn)生的 污染大大減少，利于環(huán)境的保護(hù)；最后，酶的反應(yīng)條件溫和，專 一性強(qiáng)，催化效率高等自身的特點(diǎn)，決定了對(duì)污染物處理和環(huán)境 監(jiān)測(cè)具有高效、快速、可靠的優(yōu)點(diǎn)。因此，酶工程技術(shù)在環(huán)境治 理領(lǐng)域具有廣闊的前景。幾年來，環(huán)保用酶制劑與酶技術(shù)已經(jīng)開 始引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注。后記以上為我對(duì)本章節(jié)酶的了解，在學(xué)習(xí)過程中可能會(huì)存在一些 漏洞，導(dǎo)致論文中出現(xiàn)許多的錯(cuò)誤，希望能得到老師和同學(xué)的幫 助改正，更希望從中學(xué)到更多的知識(shí)加深對(duì)酶的了解，得以在以 后的學(xué)習(xí)生活中得到應(yīng)用。謝謝2010年5月22日參考文獻(xiàn)【1 】百度知道 HYPERLINK 【2】食品伙伴網(wǎng) HY