酶的基本性質(zhì)

酶的基本性質(zhì)

內(nèi)容

第一節(jié)酶的基本性質(zhì)*第二節(jié)酶的分類與命名第三節(jié)酶的作用機(jī)制*第四節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)*第五節(jié)酶活調(diào)節(jié)第六節(jié)酶的活力測(cè)定第七節(jié)維生素與輔酶第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)酶的基本性質(zhì)酶學(xué)發(fā)展簡史酶的定義**酶的組成*酶的功能部位**酶促反應(yīng)的特點(diǎn)第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天一、酶學(xué)發(fā)展簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。1877年，Kuhne首次提出Enzyme一詞。1897年，Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。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。1986年，Schultz和Lerner等人研制成功抗體酶（abzyme）。1995年，JackW.Szostak研究室首先報(bào)道了具有DNA連接酶活性的DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天生醇發(fā)酵

1897年，Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母汁成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。提出了發(fā)酵與活細(xì)胞無關(guān)，而與細(xì)胞液中的酶有關(guān)。"forhis

biochemical

researchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"

1907NobelPrizeinChemistry

第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天脲酶的結(jié)晶

1926年，Sumner從刀豆種子得到脲酶結(jié)晶，首次證明酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)；1930-36年，Northrop得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)晶，并進(jìn)一步證明了酶是蛋白質(zhì)。

TheNobelPrizeinChemistry，1946“fordiscoverythatenzymescanbecrystallized”

J.B.SumnerJ.H.Northrop第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天核酶(ribozyme)的發(fā)現(xiàn)1982年，Cech和Altman對(duì)四膜蟲的研究中發(fā)現(xiàn)某些RNA分子具有催化活性，從而發(fā)現(xiàn)核酶，打破了以往酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念。

SidneyAltman，YaleUniversityThomasCechUniversityofColorado2人共同獲1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天二、酶的定義酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)其特異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。**酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑（biocatalysts）

。將生物催化劑分為兩類酶非酶生物催化劑如：核酶（脫氧核酶）第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天酶及生物催化劑概念的發(fā)展……克隆酶、化學(xué)修飾酶生物催化劑（Biocatalyst）蛋白質(zhì)類：

Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸類：Ribozyme;Deoxyribozyme模擬生物催化劑：人工酶第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天三、酶的組成蛋白質(zhì)部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機(jī)化合物結(jié)合蛋白質(zhì)酶全酶(holoenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶(simpleenzyme)1、酶的分子組成第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天金屬離子的作用參與催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。金屬離子：Fe2+、Zn2+、Cu+、Cu2+、Mn2+、Mg2+小分子有機(jī)化合物的作用參與酶的催化過程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。有機(jī)小分子：NAD，NADP，F(xiàn)AD，生物素，卟啉第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)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(jié)合不甚緊密。酶需要該種金屬離子才能發(fā)揮最大活性，金屬離子起激活劑的作用

金屬離子的存在形式第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）

輔酶

(coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。

輔基

(prostheticgroup):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天輔助因子的作用特點(diǎn)一種酶蛋白一般只和一種輔助因子結(jié)合，成為一種特異性的酶；但一種輔助因子能與不同的酶蛋白結(jié)合構(gòu)成許多種特異性的酶。第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天*各部分在催化反應(yīng)中的作用酶蛋白決定反應(yīng)的特異性（底物專一性）輔助因子決定酶促反應(yīng)的類型和反應(yīng)的性質(zhì)（反應(yīng)專一性）第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2、酶的結(jié)構(gòu)組成按酶的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類單體酶(monomericenzyme)：僅由單一肽鏈組成的具有完全催化活性的酶。如：溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。如：乳酸脫氫酶、丙酮酸激酶等多酶體系(multienzymesystem)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。

如：丙酮酸脫氫酶系、脂肪酸合成酶復(fù)合體等。第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天***多功能酶(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandemenzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。多功能酶第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天四、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)酶與一般催化劑的共同點(diǎn)酶促反應(yīng)的特性第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天1、酶與一般催化劑的共同點(diǎn)在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。都是通過降低反應(yīng)分子的活化能來加快化學(xué)反應(yīng)的速度第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天反應(yīng)總能量改變非催化反應(yīng)活化能酶促反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能的改變

活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（1）酶促反應(yīng)具有極高的效率2、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍；酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天酶對(duì)它所作用的底物及催化的反應(yīng)有嚴(yán)格的選擇性。*酶的特異性(specificity)或?qū)Ｒ恍裕好概c底物結(jié)合的專一性（2）酶促反應(yīng)具有高度的特異性第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天按照酶對(duì)底物選擇性的嚴(yán)格程度，

酶的專一性可大致分為3種類型：絕對(duì)專一性：只作用于一種化合物

相對(duì)專一性：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵立體結(jié)構(gòu)專一性：只作用于立體異構(gòu)體中的一種第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天絕對(duì)專一性：只催化某一種底物

脲酶只能催化尿素水解第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天相對(duì)專一性（1）鍵專一性只要求作用于特定的化學(xué)鍵第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天相對(duì)專一性（2）族專一性（基團(tuán)專一性，groupspecificity）如α-D-葡萄糖苷酶不但要求作用物具有一定化學(xué)鍵，而且對(duì)此鍵兩端連接的兩個(gè)基團(tuán)也有一定的要求?？纱呋崽腔螓溠刻撬猓荒苁购?/p>

-葡萄糖苷的纖維二糖水解。第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶羧肽酶氨肽酶R1=Phe、Trp、TyrR3=Arg、Lys第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天立體專一性

（1）旋光異構(gòu)專一性：（2）幾何異構(gòu)專一性：L-氨基酸+L-氨基酸氧化酶a-酮酸