生物化学精品课件-广西医科大学-第4章 酶和维生素.ppt

第 四 章 酶和维生素 “以谷为酒，以曲为媒” 中国的酒文化历史悠久，《北山酒经》中记载是夏禹时期的仪狄创造发明的，距今已有近四千年的时间。 “以曲为媒”指的是酒曲为酶，其上面生长有大量的微生物和微生物所分泌的酶(淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等)。 酶的概念 目前将生物催化剂分为两类 酶 、 核酶（脱氧核酶） 酶学研究简史 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。 1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。 1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。 第一节酶的分子结构与功能The Molecular Structure and Function of Enzyme  酶的不同形式 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的一条多肽链的酶。 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。 一、酶的分子组成 *各部分在催化反应中的作用 酶蛋白决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与性质 二、酶的活性中心 1.活性中心内的结构必需基团 三、酶活性单位 酶的比活性： 单位质量蛋白中的酶活性，U/mg表示。 原因： 其它蛋白的存在 酶蛋白部分变性 第二节  酶的命名与分类The Naming and Classification of Enzyme 第三节 酶促反应的特点与机制 酶与一般催化剂的共同点 在反应前后质和量的没有改变； 只能催化热力学允许的化学反应； 只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。 （一）酶具有极高的催化效率 （二）酶催化作用具有高度专一性 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。 酶对结合底物的选择性和生成确定结构产物的性质称为酶的特异性或专一性。 根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下类型： 绝对专一性：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物，如脲酶 。 相对专一性：作用于一类化合物或一种化学键，如胰蛋白酶。 立体异构体专一性：作用于立体异构体中的一种。 如 顺式、反式结构的丁烯二酸 光学异构体专一性：作用于光学异构体中的一种。 如 L－乳酸，D－乳酸 （三）酶活性对环境因素的敏感性 酶的化学本质是蛋白质 二、酶催化机制 酶和底物如何结合成中间产物？ 锁钥学说 诱导契合学说 锁钥学说 整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。 底物与酶的结合如同一把钥匙对一把锁一样的机械关系。 诱导契合学说(induced-fit hypothesis) 当酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合学说。 （二）共价催化 酶活性中心的必需基团与底物形成特殊的共价结构的中间产物，再转变成终产物。 亲核、亲电子 （三）酸碱催化 R基团的性质 两性电解质 （四）金属离子催化 稳定酶的构象； 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。 （五）邻近效应与表面效应 第四节酶动力学 Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 概念 研究酶催化反应的特性，各种因素对酶催化反应的影响，并加以定量的阐述。 影响因素包括有 酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。 一、化学反应速度和酶促反应速度 单底物、单产物反应 酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速度 底物浓度远远大于酶浓度 二、底物浓度对酶促反应速度的影响 （一）酶反应的中间产物学说和酶反应速度方程 中间产物 推导过程 稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即 [ES]恒定。 K1 ([Et]－[ES])