人體的物質組成培訓課件

人體的物質組成生物大分子物質2人體的物質組成（一）蛋白質3人體的物質組成1.蛋白質的元素組成

主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質還含有碘。4人體的物質組成各種蛋白質的含氮量很接近，平均為16％。由于體內的含氮物質以蛋白質為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據以下公式推算出蛋白質的大致含量：100克樣品中蛋白質的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質元素組成的特點:5人體的物質組成2.氨基酸的結構與分類

存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種。這20種氨基酸在結構上有共同的特點。6人體的物質組成（1）蛋白質水解所得到的氨基酸都是α-氨基酸(脯氨酸為α-亞氨酸)，氨基連接在α碳原子上，它可以用下面的結構式表示，R稱為氨基酸的側鏈基團。

7人體的物質組成α-氨基酸的結構通式8人體的物質組成

脯氨酸因含有亞氨基，所以它是亞氨基酸。CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH29人體的物質組成（2）不同氨基酸在于R不同，除了R為H的甘氨酸外，其他氨基酸的α碳原子都是不對稱碳原子，故它們具有旋光異構現(xiàn)象，存在D–型和L–型兩種異構體。組成天然蛋白質的氨基酸均為L型。10人體的物質組成L-α-氨基酸D-α-氨基酸11人體的物質組成H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H12人體的物質組成①非極性疏水性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸②極性中性氨基酸：色氨酸、絲氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、蘇氨酸③酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸

④堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸、組氨酸

（3）氨基酸的分類20種氨基酸根據側鏈結構和理化性質可分為四類：

13人體的物質組成3.蛋白質分子中氨基酸的連接方式

肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（1）肽鍵

14人體的物質組成+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵15人體的物質組成肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個以內氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。（2）肽

16人體的物質組成N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端多肽鏈有兩端：多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結構。17人體的物質組成N末端C末端牛核糖核酸酶18人體的物質組成定義:蛋白質的一級結構指在蛋白質分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。4.蛋白質的分子結構主要的化學鍵:肽鍵，有些蛋白質還包括二硫鍵。（1）蛋白質的一級結構19人體的物質組成一級結構是蛋白質空間構象和特異生物學功能的基礎，但不是決定蛋白質空間構象的唯一因素。20人體的物質組成（2）蛋白質二級結構是指多肽鏈中主鏈原子在局部空間的排列，不包括氨基酸殘基側鏈的構象。

定義:

主要的化學鍵：氫鍵

21人體的物質組成

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉角(-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

蛋白質二級結構的基本形式22人體的物質組成-螺旋23人體的物質組成

結構特征：⑴為一右手螺旋，側鏈伸向螺旋外側⑵螺旋每圈包含3.6個氨基酸殘基,螺距0.54nm；⑶螺旋以氫鍵維系（氨基酸的N-H和相鄰第四個氨基酸的羰基氧C=O之間。氫鍵方向與螺旋軸基本平行）

24人體的物質組成-折疊β-折疊是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構象25人體的物質組成-轉角和無規(guī)卷曲-轉角無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結構。26人體的物質組成（3）蛋白質的三級結構疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學鍵:是指多肽鏈中所有原子和基團的空間構象，包括所有主鏈和側鏈的結構。

定義:27人體的物質組成28人體的物質組成肌紅蛋白(Mb)N端C端29人體的物質組成亞基之間的結合主要是氫鍵和離子鍵。（4）蛋白質的四級結構蛋白質分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質的四級結構。有些蛋白質分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結構，稱為蛋白質的亞基(subunit)。30人體的物質組成由2個亞基組成的蛋白質四級結構中，若亞基分子結構相同，稱之為同二聚體(homodimer)，若亞基分子結構不同，則稱之為異二聚體(heterodimer)。血紅蛋白的四級結構31人體的物質組成32人體的物質組成①一級結構是空間構象的基礎（1）蛋白質一級結構功能的關系

蛋白質的功能與其特定的空間結構密切相關,而特定的空間結構是以蛋白質的一級結構為基礎的。

4.蛋白質結構與功能的關系33人體的物質組成②相似的一級結構具有相似的功能促腎上腺皮質激素(ACTH)是由39個氨基酸殘基組成的開鏈多肽。盡管不同哺乳類動物來源的ACTH的C端結構有些差異，但因它們的N端1～24個氨基酸殘基完全相同而表現(xiàn)相同的促皮質功能。34人體的物質組成③一級結構的異常導致功能異常例：鐮刀形紅細胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu

·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)

這種由蛋白質分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。35人體的物質組成鐮狀細胞貧血36人體的物質組成蛋白質的空間結構是其維持生理功能的基礎。

（2）蛋白質的空間結構與功能的關系①空間結構破壞與功能喪失

37人體的物質組成牛核糖核酸酶的一級結構二硫鍵牛核糖核酸酶由124個氨基酸殘基組成，有4對二硫鍵(Cys26和Cys84、Cys40和Cys95、Cys58和Cys110、Cys65和Cys72)38人體的物質組成

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性39人體的物質組成在生物體內，某些小分子物質（配基）與蛋白質分子某一亞基或某一部位特異地結合，使蛋白質的構象改變，從而引起其功能的改變，這種現(xiàn)象稱為變構效應。②亞基構象變化與功能的影響

40人體的物質組成瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動物神經退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病瘋牛病中的蛋白質構象改變（3）蛋白質構象改變與疾病

41人體的物質組成蛋白質構象疾?。喝舻鞍踪|的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。42人體的物質組成蛋白質構象改變導致疾病的機理：有些蛋白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病還包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病等。43人體的物質組成（1）蛋白質的兩性解離和等電點

蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側鏈中某些基團，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。當?shù)鞍踪|溶液處于某一pH時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質的等電點。蛋白質的等電點(isoelectricpoint,pI)6.蛋白質的理化性質

44人體的物質組成45人體的物質組成（2）蛋白質具有膠體性質蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達1～100nm，為膠粒范圍之內。在水溶液中形成膠體溶液,具有膠體溶液的各種性質。

46人體的物質組成蛋白質膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜47人體的物質組成+++++++帶正電荷的蛋白質－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質在等電點的蛋白質水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質不穩(wěn)定的蛋白質顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質的聚沉48人體的物質組成（3）蛋白質變性蛋白質在某些理化因素的作用下，其空間結構(次級鍵，特別是氫鍵)受到破壞，生物學活性喪失，理化性質發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質的變性。蛋白質的變性(denaturation)能使蛋白質變性的因素:物理因素有加熱、高壓、振蕩或攪拌、放射線照射及超聲波等；化學因素有強酸、強堿、重金屬離子、尿素、乙醇、丙酮等有機溶劑。

49人體的物質組成變性的本質:——理化因素破壞了維持和穩(wěn)定其空間構象的各種次級鍵，使其原有的特定空間構象被改變或破壞。但在變性過程中，肽鍵并未斷裂、其化學組成沒有改變，即變性并不引起一級結構變化。

若蛋白質變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的構象和功能，稱為復性(renaturation)

。50人體的物質組成變性蛋白質的特征1.理化性質改變溶解度降低易發(fā)生沉淀;旋光值改變,黏度增加,結晶能力喪失;變性后的蛋白質容易被蛋白酶水解,所以蛋白質變性后較易消化。蛋白質變性后,使原來位于分子內部的基團,如巰基、酚基等轉向分子表面,從而表現(xiàn)或增強對某些試劑的反應。

2.生物學性質的改變蛋白質變性后即失去原有的生物學活性。例如酶失去其催化活性、激素失去其調節(jié)活性、抗體失去其生物活性、細菌蛋白失去其致病性。

51人體的物質組成變性的應用舉例:臨床醫(yī)學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。此外,防止蛋白質變性也是有效保存蛋白質制劑（如疫苗等）的必要條件。

52人體的物質組成（4）蛋白質的紫外吸收特征由于蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質的OD280與其濃度呈正比關系，因此可作蛋白質定量測定。53人體的物質組成蛋白質經水解后產生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應。

蛋白質和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應稱為雙縮脲反應，雙縮脲反應可用來檢測蛋白質水解程度。（5）蛋白質的呈色反應②茚三酮反應(ninhydrinreaction)①雙縮脲反應(biuretreaction)54人體的物質組成

在堿性條件下，蛋白質分子中的酪氨酸、色氨酸可與酚試劑(含磷鎢酸和磷鉬酸化合物)反應生成藍色化合物。③酚試劑反應55人體的物質組成（二）核酸56人體的物質組成核酸(nucleicacid)

是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。（二）核酸57人體的物質組成1.核酸的元素組成核酸的元素組成主要有C、H、O、N、P等元素，其中P含量比較恒定，一般為9～10%，故以磷酸含量來推測核酸含量。

58人體的物質組成核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷和脫氧核苷磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶核糖脫氧核糖2.核苷酸的分子組成59人體的物質組成堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖磷酸(phosphate)（1）核酸的基本組成成分

60人體的物質組成堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中堿基61人體的物質組成嘌呤(purine，Pu)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)62人體的物質組成嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)63人體的物質組成戊糖（構成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)64人體的物質組成脫氧核苷嘌呤N-9

或嘧啶N-1與脫氧核糖C-1通過β-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。（2）核酸的基本組成單位——核苷酸的形成

65人體的物質組成

嘌呤N-9或嘧啶N-1與核糖C-1通過β-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵66人體的物質組成核苷或脫氧核苷與磷酸通過酯鍵結合構成核苷酸(ribonucleotide)或脫氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷鍵酯鍵67人體的物質組成DNA和RNA的區(qū)別核糖G、C、A、URNA脫氧核糖G、C、A、TDNA堿基核糖核酸68人體的物質組成3.、DNA的分子結構

DNA的一級結構是指DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序。由于脫氧核苷酸之間的差異在于堿基的不同，所以其一級結構也就是它的堿基序列。DNA對遺傳信息的攜帶和傳遞是依靠脫氧核苷酸中的堿基排列順序變化而實現(xiàn)的。

（1）DNA的一級結構

69人體的物質組成一個核苷酸或脫氧核苷酸的3羥基與另一個核苷酸或脫氧核苷酸的5-磷酸基團縮合形成磷酸二酯鍵。

多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構成了具有方向性的線性分子，稱為多聚脫氧核苷酸，即DNA鏈。70人體的物質組成5′-末端3′-末端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵71人體的物質組成交替的磷酸基團和戊糖構成了DNA的骨架(backbone)。DNA鏈的方向是5

→372人體的物質組成AGP5PTPGPCPTPOH3書寫方法：5pApCpTpGpCpT-OH

35

ACTGCT

373人體的物質組成（2）DNA的二級結構--雙螺旋結構模型74人體的物質組成[A]=[T]，[G]=[C]不同生物種屬的DNA的堿基組成不同同一個體的不同器官或組織的DNA堿基組成相同。Chargaff規(guī)則DNA雙螺旋結構的建立獲得了高質量的DNA分子的X射線衍射照片。提出了DNA分子雙螺旋結構(doublehelix)模型。75人體的物質組成兩條多聚核苷酸鏈在空間的走向呈反向平行(anti-parallel)。兩條鏈圍繞著同一個螺旋軸形成右手螺旋(right-handed)的結構。雙螺旋結構的直徑為2.0nm，螺距為3.4nm。②兩條鏈的脫氧核糖和磷酸基團構成鏈的骨架，位于螺旋外側；堿基位于螺旋的內側，并形成相應的互補配對。

DNA雙螺旋結構模型要點①DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結構76人體的物質組成77人體的物質組成③由堿基配對之間形成的氫鍵（A=T、G≡C）維持兩條鏈間的橫向穩(wěn)定。在垂直方向，是堿基對平面間的堆積力（即疏水力與范德華力）維持縱向穩(wěn)定。

④在雙螺旋表面有兩個與雙螺旋走向一致的溝，一個較深較寬，稱大溝；一個較窄較淺，稱小溝。它是各種酶和蛋白因子可以識別DNA的特征序列。

78人體的物質組成①原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結構原核生物DNA多為環(huán)狀，以負超螺旋的形式存在，平均每200堿基就有一個超螺旋形成。（3）DNA的三級結構79人體的物質組成DNA超螺旋結構的電鏡圖象80人體的物質組成②真核生物DNA的高度有序和高度致密的結構真核生物DNA以非常有序的形式存在于細胞核內。在細胞周期的大部分時間里，DNA以松散的染色質(chromatin)形式存在，在細胞分裂期，則形成高度致密的染色體(chromosome)。81人體的物質組成DNA染色質呈現(xiàn)出的串珠樣結構。染色質的基本單位是核小體(nucleosome)。DNA染色質的電鏡圖像82人體的物質組成DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體的組成83人體的物質組成核小體串珠樣的結構84人體的物質組成雙鏈DNA的折疊和組裝85人體的物質組成DNA經過多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有為數(shù)微米的細胞核內。86人體的物質組成真核生物的染色體87人體的物質組成4RNA的分子結構

（1）RNA的一級結構

組成RNA的基本結構單位是AMP、GMP、CMP和UMP四種核苷酸。RNA的一級結構是指RNA鏈中的核苷酸排列順序或堿基的排列順序。核苷酸之間也是通過3′，5′-磷酸二酯鍵連接。RNA通常以單鏈形式存在，但也可以有局部區(qū)域自身發(fā)生回折，回折內的多核苷酸鏈呈雙螺旋結構，并在螺旋區(qū)內形成堿基配對（A-U，G-C）。

88人體的物質組成（2）RNA的種類、分布、功能89人體的物質組成信使RNA(messengerRNA,mRNA)是合成蛋白質的模板。不均一核RNA(hnRNA)含有內含子(intron)和外顯子(exon)。

外顯子是氨基酸的編碼序列，而內含子是非編碼序列。hnRNA經過剪切后成為成熟的mRNA。①信使RNA90人體的物質組成帽子結構:m7GpppNm大部分真核細胞mRNA的5′末端具有m7GpppNm帽子結構mRNA的帽結構可以與帽結合蛋白(capbindingprotein，CBP)結合。91人體的物質組成真核生物的mRNA的3-末端轉錄后加上一段長短不一（80～250）個聚腺苷酸。在真核生物mRNA的3′末端有多聚腺苷酸（polyA）尾巴92人體的物質組成mRNA核內向胞質的轉位mRNA的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調控帽子結構和多聚A尾的功能93人體的物質組成轉運RNA(transferRNA,tRNA)在蛋白質合成過程中作為各種氨基酸的載體,將氨基酸轉呈給mRNA。由70～120核苷酸組成；占細胞總RNA的15%；具有很好的穩(wěn)定性。②轉運RNA94人體的物質組成tRNA中含有多種稀有堿基95人體的物質組成tRNA具有局部的莖環(huán)(stem-loop)結構或發(fā)卡(hairpin)結構。tRNA的二級結構呈三葉草型tRNA的二級結構——三葉草型氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)TψC環(huán)附加叉96人體的物質組成tRNA的三級結構呈倒L型97人體的物質組成tRNA的3-末端都是以CCA結尾。3-末端的A的-OH與氨基酸共價連結，tRNA成為了氨基酸的載體。不同的tRNA可以結合不同的氨基酸。tRNA的功能98人體的物質組成tRNA的反密碼子環(huán)上有一個由三個核苷酸構成的反密碼子(anticodon)。tRNA上的反密碼子依照堿基互補的原則識別mRNA上的密碼子。tRNA的反密碼子識別mRNA的密碼子99人體的物質組成核蛋白體RNA(ribosomalRNA，rRNA)是細胞內含量最多的RNA(>80％)。rRNA與核蛋白體蛋白結合組成核蛋白體(ribosome，也稱核糖體)，為蛋白質的合成提供場所。③核糖體RNA100人體的物質組成核酸的酸堿及溶解度性質核酸為多元酸，具有較強的酸性。核酸的高分子性質粘度：DNA>RNAdsDNA>ssDNA沉降行為:不同構象的核酸分子的沉降的速率有很大差異，這是超速離心法提取和純化核酸的理論基礎。（1）一般性質

5.核酸的理化性質

101人體的物質組成核酸在波長260nm處有強烈的吸收，是由堿基的共軛雙鍵所決定的。這一特性常用作核酸的定性和定量分析。核酸的紫外吸收性質102人體的物質組成在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。定義DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂。（2）DNA的變性

103人體的物質組成協(xié)同性的DNA解鏈高溫或極端的pHDNA的變性104人體的物質組成增色效應(hyperchromiceffect)：DNA變性時其溶液OD260增高的現(xiàn)象。DNA解鏈時的紫外吸收變化105人體的物質組成變性DNA常發(fā)生一些理化及生物學性質的改變：①溶液黏度降低，DNA雙螺旋是緊密的剛性結構，變性后代之以柔軟而松散的無規(guī)則單股線性結構，DNA黏度因此而明顯下降；②溶液旋光性發(fā)生改變，變性后整個DNA分子的對稱性及分子局部的構性改變，使DNA溶液的旋光性發(fā)生變化；③增色效應，是指變性后DNA溶液的紫外吸收作用增強的效應。

106人體的物質組成DNA的解鏈曲線連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度相對于A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。解鏈過程中，紫外吸光度的變化達到最大變化值的一半時所對應的溫度。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)107人體的物質組成（3）DNA復性與核酸分子雜交當變性條件緩慢地除去后，兩條解離的互補鏈可重新配對，恢復原來的雙螺旋結構，這一現(xiàn)象稱為DNA復性(renaturation)

。減色效應：DNA復性時，其溶液OD260降低。熱變性的DNA經緩慢冷卻后即可復性，這一過程稱為退火(annealing)

。108人體的物質組成不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關系，在適宜的條件可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。核酸分子雜交(hybridization)

109人體的物質組成核酸分子雜交110人體的物質組成研究DNA分子中某一種基因的位置。監(jiān)定兩種核酸分子間的序列相似性。檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交的應用111人體的物質組成（三）酶目前將生物催化劑分為兩類:酶、核酶（脫氧核酶）酶是一類由活細胞產生的，對其底物有特異催化作用的蛋白質。

1.酶的概念

112人體的物質組成公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認為發(fā)酵是酵母細胞生命活動的結果。1878年，Kühne首次提出Enzyme一詞。1897年，EduardBuchner用不含細胞的酵母提取液，實現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結晶(deoxyribozyme)。113人體的物質組成1982年，Cech首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1994年，Breaker等發(fā)現(xiàn)人工合成DNA的某些片段具有酶的催化活性而稱為脫氧核酶

(deoxyribozyme)。114人體的物質組成2.酶分子的組成蛋白質部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機化合物全酶(holoenzyme)結合酶

(conjugatedenzyme)單純酶(simpleenzyme)115人體的物質組成全酶分子中各部分在催化反應中的作用:酶蛋白決定反應的特異性輔助因子決定反應的種類與性質一種酶蛋白只能與一種輔助因子結合成為一種特異性的酶，而一種輔助因子可以跟不同的酶蛋白結合以構成許多特異性不同的酶。

輔助因子有的是金屬離子，有的是小分子有機化合物。116人體的物質組成金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)

金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結合不甚緊密。金屬離子是最多見的輔助因子117人體的物質組成金屬離子的作用：穩(wěn)定酶的構象；參與催化反應，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；中和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。118人體的物質組成小分子有機化合物是一些化學穩(wěn)定的小分子物質。其主要作用是參與酶的催化過程，在反應中傳遞電子、質子或一些基團。這類輔助因子主要為維生素或維生素類物質，此外還有鐵卟啉

。119人體的物質組成參與的維生素

輔酶（輔基）形式

輔助因子的功能

維生素B1（硫胺素）TPP（焦磷酸硫胺素）轉醛基、轉酮基

維生素B2（核黃素）FMN（黃素單核苷酸）遞氫

FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）遞氫維生素PPNAD+＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)遞氫維生素B6

磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺

轉氨基

泛酸輔酶A（CoA）轉?；~酸四氫葉酸轉甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝簧锼厣锼毓潭ǘ趸季S生素B12鈷胺素輔酶類轉甲基維生素與輔酶（輔基）的關系

120人體的物質組成（3）酶的活性中心酶分子中氨基酸殘基側鏈的化學基團中，一些與酶活性密切相關的化學基團稱為必需基團。必需基團(essentialgroup)常見的必需基團有組氨酸殘基上的咪唑基、半胱氨酸殘基上的巰基、絲氨酸殘基上的羥基和天冬氨酸、谷氨酸的羧基等。

121人體的物質組成指必需基團在空間結構上彼此靠近，組成具有特定空間結構的區(qū)域，能與底物特異結合并將底物轉化為產物。這一區(qū)域稱為酶的活性中心（activecenter）或活性部位（activesite）。

酶的活性中心(activecenter)122人體的物質組成活性中心內的必需基團結合基團(bindinggroup)與底物相結合催化基團(catalyticgroup)催化底物轉變成產物位于活性中心以外，維持酶活性中心應有的空間構象和（或）作為調節(jié)劑的結合部位所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F123人體的物質組成底物活性中心以外的必需基團結合基團催化基團活性中心124人體的物質組成有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶的無活性前體，此前體物質稱為酶原。在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的過程。（4）酶原與酶原激活酶原(zymogen)酶原的激活125人體的物質組成酶原激活的機理酶原分子構象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽在特定條件下126人體的物質組成賴纈天天天天甘異賴纈天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程127人體的物質組成

酶原激活的生理意義避免細胞產生的酶對細胞進行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內代謝正常進行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。128人體的物質組成（5）同工酶同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學反應，而酶蛋白的分子結構理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。定義129人體的物質組成同工酶具有相同或相似的活性中心，但其理化性質和免疫學性質不同；細胞定位、專一性、活性及其調節(jié)可有所不同。至今已知的同工酶已有百余種，如己糖激酶，乳酸脫氫酶等，其中以乳酸脫氫酶（LDH）研究得最為清楚，它是由4個亞基組成的四聚體，亞基有兩型：骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）。兩種亞基以不同比例組成5種同工酶，即：LDH1、LDH2、LDH3、LDH4、LDH5。130人體的物質組成HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶舉例1131人體的物質組成（6）變構酶

某些酶分子還可以與其他一些物質（蛋白質、小分子有機化合物、離子等）結合，結合后使酶的空間構象發(fā)生改變，從而影響酶的活性（增高或降低），這種現(xiàn)象稱為變構效應，這類可受變構劑調節(jié)的酶稱變構酶(allostericenzyme)。變構酶是體內快速調節(jié)酶活性的重要方式，在代謝調節(jié)中具有重要的意義。132人體的物質組成在反應前后沒有質和量的變化；只能催化熱力學允許的化學反應；只能加速可逆反應的進程，而不改變反應的平衡點。酶與一般催化劑的共同點：（1）酶促反應的特點3.酶促反應的特點及機制133人體的物質組成①酶具有極高的催化效率

酶的催化效率通常比非催化反應高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。酶的催化不需要較高的反應溫度。酶和一般催化劑加速反應的機理都是降低反應的活化能(activationenergy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應的活化能。134人體的物質組成一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產物。酶的這種特性稱為酶的特異性或專一性。酶的特異性(specificity)②酶具有高度的特異性135人體的物質組成根據酶對其底物結構選擇的嚴格程度不同，酶的特異性可大致分為以下3種類型：絕對特異性(absolutespecificity)：只能作用于特定結構的底物，進行一種專一的反應，生成一種特定結構的產物。相對特異性(relativespecificity)：作用于一類化合物或一種化學鍵。立體結構特異性(stereospecificity)：作用于立體異構體中的一種。136人體的物質組成④酶的可調節(jié)性酶促反應受多種因素的調控，以適應機體對不斷變化的內外環(huán)境和生命活動的需要。③酶具有高度不穩(wěn)定性酶的化學本質是蛋白質，易受高溫、強酸、強堿等理化因素影響，使酶發(fā)生變性，催化活性下降或活性喪失。

137人體的物質組成（2）酶促反應的機制降低反應活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應的作用都是通過降低反應的活化能(activationenergy)

實現(xiàn)的?；罨埽旱孜锓肿訌某鯌B(tài)轉變到活化態(tài)所需的能量。138人體的物質組成酶與底物相互接近時，其結構相互誘導、相互變形和相互適應，進而相互結合。這一過程稱為酶-底物結合的誘導契合(induced-fit)

。酶-底物復合物的形成與誘導契合假說

139人體的物質組成酶在反應中將諸底物結合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應的正確定向關系。這種鄰近效應(proximityeffect)與定向排列(orientationarrange)實際上是將分子間的反應變成類似于分子內的反應，從而提高反應速率。鄰近效應與定向排列140人體的物質組成多元催化一般酸-堿催化作用(generalacid-basecatalysis)共價催化作用(covalentcatalysis)

親核催化作用(nucleophiliccatalysis)141人體的物質組成影響因素包括：底物濃度、酶濃度、溫度、pH、抑制劑、激活劑等。4.影響酶促反應的因素142人體的物質組成（1）底物濃度的影響在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應速率的影響呈矩形雙曲線關系。[S]V143人體的物質組成當?shù)孜餄舛容^低時：反應速率與底物濃度成正比；反應為一級反應。[S]VVmax144人體的物質組成隨著底物濃度的增高：反應速率不再成正比例加速；反應為混合級反應。[S]VVmax145人體的物質組成當?shù)孜餄舛雀哌_一定程度：反應速率不再增加，達最大速率；反應為零級反應[S]VVmax146人體的物質組成（2）酶濃度的影響在酶促反應系統(tǒng)中，當?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶的濃度，酶被底物飽和時，反應速率達最大速率。此時，反應速率和酶濃度變化呈正比關系。147人體的物質組成（3）溫度的影響溫度對酶促反應速率具有雙重影響。一方面是升高溫度可加快反應速度，這是因為溫度升高可加快分子的熱運動，從而增加分子間的碰撞機會。一般情況下，溫度每升高10℃，反應速度可增加1～2倍。另一方面是升高溫度可同時增加酶變性的機會，酶變性的增加會減少有活性酶的數(shù)量，從而酶促反應速度反而下降。148人體的物質組成酶促反應速率最快時反應體系的溫度稱為酶促反應的最適溫度(optimumtemperature)。溫血動物組織中酶的最適溫度在35～40℃之間，人體內大多數(shù)酶的最適溫度為37℃左右。

149人體的物質組成溫度對淀粉酶活性的影響150人體的物質組成（4）pH的影響

環(huán)境pH對酶活性的影響很大。酶分子中有許多可解離的基團，在不同pH條件下其解離狀態(tài)不同，所帶電荷的數(shù)量和種類也不同。只有酶在最適pH環(huán)境下，酶分子的各個必需基團的解離狀態(tài)，包括輔酶及底物的解離狀態(tài)處于最佳，酶的活性中心才容易同底物結合而酶才發(fā)揮最大催化活性。此外，pH還可影響酶活性中心的空間構象的形成，從而影響酶的活性。

151人體的物質組成酶催化活性最高時反應體系的pH稱為酶促反應的最適pH(optimumpH)。pH對某些酶活性的影響152人體的物質組成（5）抑制劑的影響酶的抑制劑(inhibitor)酶的抑制區(qū)別于酶的變性：抑制劑對酶有一定選擇性引起變性的因素對酶沒有選擇性凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質稱為酶的抑制劑。154人體的物質組成抑制作用的類型不可逆