生物酶與生物膜課件

第二節(jié)生物酶(Enzymes)一、人類對酶的認(rèn)識（一）、古代人類對酶的感性認(rèn)識1、最早利用酶造福于人類的產(chǎn)業(yè)是釀酒技術(shù)。2、3000多年前，周朝，民間就用風(fēng)干磨碎的麥芽粉來制飴。3、公元10世紀(jì)左右我國已用豆類制醬。4、春秋戰(zhàn)國時期漆已廣為應(yīng)用。5、古代史上有利用酶來治病的記載。

（二）、古代人類的酶學(xué)實驗1.1783年，意大利科學(xué)家斯帕朗扎尼（Spallanzani）在實驗中觀察到鳥的胃液能使肉類分解消化。2.1810年，藥物學(xué)家帕朗奇（Planche）從植物根中分離了一種能使愈創(chuàng)木脂氧化變藍(lán)的物質(zhì)，該物質(zhì)耐熱且水溶性好。

3.酶水解作用的實驗證據(jù)1814年，帕朗奇（Planche）與基?；?Kirchhoff）幾乎同時揭示了酶催化下的水解現(xiàn)象。

（四）、晶體酶的獲得什么是酶呢？？二、酶的概念

酶是一類具有催化活性的蛋白質(zhì),由生物細(xì)胞在基因指導(dǎo)下合成，又叫生物催化劑。注：絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)三、酶的分子組成1.各部分在催化反應(yīng)中的作用

四、酶的結(jié)構(gòu)與功能

酶的一級結(jié)構(gòu)是決定其催化功能最重要的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是酶發(fā)揮催化功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

有相同催化功能的同一類酶，其活性中心的一些氨基酸序列有極大的同源性。如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶均屬于胰蛋白酶家族，這三種酶活性中心的氨基酸殘基有25%的同源性，甚至二硫鍵的位置亦相同。

酶一級結(jié)構(gòu)的差別也決定了催化性質(zhì)的不同，如胰蛋白酶、胰糜蛋白酶和彈性蛋白酶三種蛋白酶的活性中心Ser殘基附近都有一個在立體結(jié)構(gòu)上的“口袋”狀結(jié)構(gòu)。由于三種蛋白酶的口袋”狀結(jié)構(gòu)不同，決定其與不同底物結(jié)合即有不同特異性。酶的特異的三維空間結(jié)構(gòu)是酶催化功能的基礎(chǔ)。酶的二、三級結(jié)構(gòu)是維持酶的活性中心空間構(gòu)象的必需結(jié)構(gòu)。活化能活化能：分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需的能量。H2O2H2O+O2的Ea=75kJ/mol膠體鉑催化該反應(yīng):Ea=49kJ/mol過氧化氫酶催化時:Ea=8kJ/mol過氧化氫酶五、幾種酶的認(rèn)識固氮酶超氧化物歧化酶（一）、固氮酶氮素吸收的形式：植物所吸收的氮素主要是無機(jī)態(tài)氮，即銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，也可以吸收利用有機(jī)態(tài)氮，如尿素等。吸收態(tài)氮的形成：工業(yè)固氮；自然合成；

生物固氮(主要方式)2、生物固氮什么叫做生物固氮？固氮微生物將大氣中的N2還原為NH3。共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌→豆科植物放線菌→非豆科植物藍(lán)藻(如魚腥藻)→水生蕨類等圓褐固氮菌（好氧）梭菌（厭氧）固氮微生物有哪些種類？聯(lián)合固氮互利共生關(guān)系根瘤菌與豆科植物的關(guān)系是什么？提供可直接利用的氮素提供有機(jī)養(yǎng)料和生活環(huán)境二者的互利共生關(guān)系具體表現(xiàn)在？根瘤菌→豆科植物豆科植物→根瘤菌根瘤菌在豆科植物中的分布大豆的根瘤豌豆的根瘤N2+8H++8e+16Mg-ATP2NH3+H2+16MgADP+16Pi

常溫常壓固氮酶（二）、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶（Cu-ZnSOD)的空間結(jié)構(gòu)1、超氧化物歧化酶（SOD）SOD是一種廣泛存在于生物體內(nèi)，能催化超氧陰離子發(fā)生歧化反應(yīng)的金屬酶。1969年首次從牛血紅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)并分離出來的一種專門清除超氧自由基并命名為超氧化物岐化酶。O2·2.種類：Cu.Zn—SODMn—SODFe—SOD

自由基與衰老脂褐素在皮膚細(xì)胞中積聚→老人斑脂褐素在腦細(xì)胞中堆積→記憶衰退、智障晶狀體蛋白質(zhì)交聯(lián)→白內(nèi)障；視網(wǎng)膜損傷→老年黃斑病變膠原蛋白交聯(lián)聚合(水合性、彈性↓)、透明質(zhì)酸與彈性纖維降解導(dǎo)致皮膚保水性能、彈性、柔軟性下降→皮膚干、皺，老化生物大分子的降解、交聯(lián)聚合：機(jī)體衰老的表征自由基與疾病自由基與心血管疾病自由基與癌癥自由基與肺氣腫自由基與缺血后再灌注損傷自由基與眼病自由基與炎癥自由基與貧血3.超氧化物歧化酶的生理功能1、延緩由于自由基侵害引起的衰老現(xiàn)象2、治療由自由基損傷而誘發(fā)的疾病3、消除肌肉疲勞4、提高人體的抵抗力生物學(xué)功能：源于其對O2·－清除作用

增強(qiáng)機(jī)體對外界環(huán)境的適應(yīng)能力：煙霧、輻射、化學(xué)有害物等增強(qiáng)機(jī)體對疾病的抵抗力：

自由基損傷誘發(fā)一系列的疾病

調(diào)血脂、延緩衰老：

脂質(zhì)過氧化→生物大分子損傷→免疫功能↓→機(jī)體衰老其它：如美容、護(hù)膚4.機(jī)體自由基清除機(jī)制：生理情況下，自由基的生成與清除處于動態(tài)平衡；如果自由基生成過多或機(jī)體抗氧化能力不足，均可造成組織細(xì)胞損傷（1）酶類自由基清除劑超氧化物歧化酶（SOD）：清除O2·－

2O2·－

+2H+

SODH2O2+O2H2O2H2O+O2過氧化氫酶（2）非酶類自由基清除劑脂溶性：VE、類胡蘿卜素、膽紅素等脂溶性：VC、白蛋白、金屬結(jié)合蛋白、谷光甘肽等SOD的加工制備：

原料：目前主要利用動物血液提取工藝：蛋白酶制備工藝制劑：膠囊、片劑：混合→造?！稍铩b膠囊或壓片包衣應(yīng)用：醫(yī)藥、食品、日用化工北京大寶化妝品有限公司2003年9月1日，獲國家質(zhì)檢總局授予的“中國名牌產(chǎn)品”稱號第三節(jié)生物膜生物膜：為生物體中具有特殊結(jié)構(gòu)和功能選擇性的通透膜，如：細(xì)胞膜、核膜等。細(xì)胞膜以及各種細(xì)胞器的外膜通稱為生物膜。膜內(nèi)所含蛋白質(zhì)的性質(zhì)決定生物膜的功能顯微鏡下的生物膜。一、生物膜的組成

生物膜都是由蛋白質(zhì)、脂類和少量的糖組成。但不同的生物膜，三種成分的含量不同。二、生物膜的結(jié)構(gòu)

1972年S.J.Singer液態(tài)鑲嵌模型膜磷脂排列成雙分子層構(gòu)成膜基質(zhì)雙分子層的膜基質(zhì)具有流動性、柔韌性、高電阻性及對高極性分子的不通透性膜蛋白為球蛋白,包埋于基質(zhì)中,可以從雙側(cè)表面嵌入或穿透雙分子層細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型膜結(jié)構(gòu)的液態(tài)鑲嵌模型三、生物膜的功能區(qū)隔化或房室化（compartmentalization）物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸（transport）能量轉(zhuǎn)換（energyconversion）信息識別與傳遞識別抗原的受體

……區(qū)隔化或房室化（compartmentalization）內(nèi)膜結(jié)構(gòu)將細(xì)胞分隔成若干獨(dú)立空間。在每一個膜包裹的空間聚集著特定種類的生物大分子，共同完成著某一項特定的生命活動。物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸（transport）生物膜既要防止細(xì)胞與環(huán)境之間以及細(xì)胞內(nèi)各房室之間的物質(zhì)自由混合，又要維持各區(qū)間物質(zhì)有控制地交流。能量轉(zhuǎn)換（energyconversion）a.線粒體b.葉綠體”c.“能勢膜”示例脂雙層細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的協(xié)同運(yùn)送系統(tǒng)信息識別與傳遞

如味覺,嗅覺等有味物質(zhì)與膜受體結(jié)合引起膜電位改變,該信息再經(jīng)味神經(jīng)傳遞至中樞.成纖維細(xì)胞膜受體識別并與胰島素結(jié)合可導(dǎo)致細(xì)胞分裂等.5.識別抗原的受體—免疫球蛋白(抗體)四、生物膜的應(yīng)用------（仿生學(xué)）1、海水凈化裝置：模擬生物膜選擇性透過原理，對海水、污水進(jìn)行凈化獲得純凈淡水。2）農(nóng)業(yè)上農(nóng)作物的抗寒、抗旱、耐鹽等。3）醫(yī)學(xué)上根據(jù)生物膜的結(jié)構(gòu)、功能原理，可以研制出許多種代用的人體組織與器官。人工腎能部分代替真正腎臟起作用如圖所示患者的血液中在中空纖維中向一側(cè)流動，稱為透析液的水溶液在中空纖維外向相反方向流動。血液中的水分子、廢物通過血液透析膜（中空纖維壁）進(jìn)入透析液中。人工制成血液透析膜具有選擇透過性當(dāng)病人的血液流過人工腎時，能把病人血液中的代謝廢物透析掉，然后讓

新鮮

的血液返回到病人體內(nèi)。1.簡述DNA的結(jié)構(gòu)、功能及其與基因、蛋白質(zhì)、遺傳等的關(guān)系。2.簡述轉(zhuǎn)基因與雜交的區(qū)別。3.什么是酶？其催化反應(yīng)有何特點(diǎn)?4.簡述生物膜的基本結(jié)構(gòu)及功能5.談?wù)勀銓寺∪说目捶?.簡述DNA的結(jié)構(gòu)、功能及其與基因、蛋白質(zhì)、遺傳等的關(guān)系。答：DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，是生物遺傳信息的攜帶者，而蛋白質(zhì)是生命活動的執(zhí)行者?；蚴蔷哂羞z傳功能的單元，一個基因是DNA片段中核苷酸堿基特定的序列，此序列載有某特定蛋白質(zhì)的遺傳信息、基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。2.簡述轉(zhuǎn)基因與雜交的區(qū)別。答：轉(zhuǎn)基因和雜交是完全不同