第四章 微生的生理I.ppt

第四章 微生物的生理 微生物的营养和代谢需在酶的作用下才能正常进行。 一、酶的组成 根据酶的组成情况，可以将酶分为两大类： 单成分酶：它们的组成为单一蛋白质。 全酶：某些酶分子中除了蛋白质外，还含有非蛋白组分。 全酶的蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分包括辅酶及金属离子(或辅助因子cofactor)。 酶蛋白与辅助因子组成的完整分子称为全酶。单纯的酶蛋白无催化功能。 全酶有三种形式 酶蛋白+非蛋白质小分子有机物：多种脱氢酶类 酶蛋白+非蛋白质小分子有机物+金属离子：丙酮酸脱氢酶 酶蛋白+金属离子：细胞色素氧化物 全酶各组分的功能 酶蛋白：催化生物化学反应加速进行 非蛋白质成分（辅基和辅酶）：传递电子、原子和化学基团 金属离子：传递电子；激活剂 辅助因子 某些小分子物质与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅助因子。 辅助因子包括辅酶、辅基和金属离子。 辅酶：某些为催化活性所必需的，与酶蛋白疏松结合的小分子量的有机物质 ，用透析和其它方法很易将它们与酶分开。许多辅酶是或维生素的衍生物。 辅基：是与酶蛋白共价结合的金属离子或一类有机化合物，用透析法不能除去。辅基在整个酶促反应过程中始终与酶的特定部位结合。如细胞色素氧化酶的铁卟啉。 (1) 辅酶A(CoA) 辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶。 (2) NAD+ 和NADP+ NAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称辅酶I) 和NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称辅酶II) (3) FAD和FMN FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)。 (4) 辅酶Q(CoQ) 辅酶Q又称为泛醌，其结构为： （5）硫辛酸 硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。 (6) 焦磷酸硫胺素(TPP) 焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶。 (7)磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。 (8) 生物素 生物素是羧化酶的辅酶。 (9) 四氢叶酸(FH4或THFA) 四氢叶酸是合成酶的辅酶，其前体是叶酸(又称为蝶酰谷氨酸，维生素B11)。 二、酶蛋白的结构 大多数酶是蛋白质，具有蛋白质的一切特性。 酶蛋白由20种氨基酸组成，有一、二、三、四级结构。 变性、复性 三、酶的活性中心 酶蛋白肽链中由少数几个氨基酸残基组成的、具有一定空间构象的与催化作用密切相关的区域。 酶的活性中心分二个功能部位：结合部位和催化部位。 四、酶的分类与命名 氧化-还原酶催化氧化-还原反应。 主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 如乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。 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。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。 裂解酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及逆反应。 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 例如， 醛缩酶催化的反应 果糖-1，6-二磷酸 磷酸二羟丙酮 + 甘油醛-3-磷酸 异构酶催化各种同分异构体的相互转化。例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。 合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。 A + B + ATP + H-O-H === A ? B + ADP +Pi 如CTP合成酶可催化UTP合成CTP。 ATP + UTP + NH3 === ADP + Pi + CTP (1)习惯命名法: 1、根据其催化底物来命名；如淀粉酶、蛋白酶。 2、根据所催化反应的性质来命名；如水解酶、转移酶、氧化酶等。 3、结合上述两个原则来命名。 4、有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点；如胃蛋白酶等。 5、根据酶在细胞的不同部位，分为胞外酶、胞内酶和表面酶。 按酶在细胞的不同部位，可把酶分为胞外酶、胞内酶和表面酶； (2)国际系统命名法 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 催化的反应: 丙氨酸 + ?-酮戊二酸 ??丙酮酸 + 谷氨酸 五、酶的催化特性 催化剂的特点 A.机理：降低反应活化能，提高反应速度，不改变平衡点 B.只起催化作用，本身不消耗。 酶的特点 A. 生物大分子 除极个别RNA为催化自身反应的酶外，其余所有的酶都是蛋白质。 B. 高效性 反应速度是无酶催化或普通人造催化剂催化反应速度的106~1016倍；且绝无副反应。 D. 反应条件温和 常温、常压、中性 酶与底物作用假说1.锁钥学说 认为整个酶分子的天然