第三章酶（课件）.ppt

第三章 酶 新陈代谢是生命现象的基本特征之一，是由一无数复杂的化学反应所组成的，这些反应几乎全是在酶的催化下进行的。酶是具有催化功能的生物大分子，是生命活动顺利进行的必要条件之一。 实际上，人类对酶的应用如酒的酿造、做酱、饴糖制作等已有几千年的历史，但直至近代才对酶进行了深入的研究。1833年Payen和Persoz用酒精从麦芽的水抽提物中沉淀得到一种对热不稳定的物质，可使淀粉水解为可溶性糖，称其为淀粉酶制剂。此后研究者在酵母等其他活细胞中找到了有催化作用的物质，1878年Kühner把有催化作用的物质称为酶（enzyme)。1894年Fisher提出酶与底物作用的“锁钥学说”，解释酶作用的专一性。1903年Henry酶与底物作用的中间复合物学说，1913年Michaelis和Menten根据中间复合物学说，导出了酶反应动力学方程—米氏方程。 酶与一般化学反应催化剂不同的特点为：极高催化效率。酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍，酶的催化效率可以用酶的转换数来表示，酶的转换数是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底 物转化为产物的分子数。过氧化氢酶的转换数为8.O×105／s。 例如酵母蔗糖酶催化蔗糖水解的速度是H+催化速度的2.5?1012倍，脲酶水解尿素比酸水解尿素反应速度高7?1012倍。又例如，1g ?-淀粉酶65℃ 15min可使2t淀粉水解为糊精。 酶作用具有高度专一性，即对其作用的物质（称为底物）具有严格的选择性。例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，酯酶只能催化酯类的水解，淀粉酶则只能催化淀粉的水解。若采用一般催化剂，如酸或碱，以上三类物质均可水解。 酶催化的生物化学反应是在极温和的条件下进行的（一般体温37℃，pH值近于中性），而其中的某些反应，若在普通的化学实验室中进行，则需高温、高压、强酸、强碱或强氧化剂等剧烈条件，一些反应甚至至今在实验室中尚未实现。另一方面，由于大多数酶是蛋白质，对环境条件极为敏感。能引起蛋白质变性的条件，如强酸或强碱，重金属等，均能使酶失活（丧失活性），同样，也常常由于温度、pH值等的轻微改变或抑制剂的存在使酶的活性发生改变。 酶存在于所有细胞和组织中，酶的活性要受所处环境各种因素影响，同样酶蛋白也是处于不断合成和降解变化中，酶的活性是受体内多因素调控的，以使代谢过程对外界环境做出响应。 第二节 酶的分类和命名 一、 酶的分类 国际酶学委员会专门制订了一套完整的酶的分类系统，主要根据酶催化反应类型，将酶分为6大类： ①氧化还原酶类, 催化H, O原子或电子从一底物向另一底物转移的反应。如琥珀酸脱氢酶、醇脱氢酶、多酚氧化酶等。 ②转移酶类，催化两分子间一个原子或基团转移，即AX+B ?A+BX类型反应，排除氧化还原酶和水解酶的类似反应。如谷丙转氨酶、胆碱转乙酰酶等。 ③水解酶类，催化AB+H2O ?AOH+BH形式的反应。如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、蔗糖酶等。 ④裂合酶类，催化由底物移去某些基团的非水解性反应，常留下双键。如草酰乙酸脱羧酶、碳酸酐酶、缩醛酶、脱氨酶等。 ⑤异构酶类，催化分子异构反应。如葡糖磷酸异构酶、磷酸甘油酸变位酶等。 ⑥合成酶类，催化与ATP或其他核苷三磷酸焦磷酸键断裂相偶联的新键形成反应。如天冬酰胺合成酶、丙酮酸羧化酶等。 根据底物中被作用的基团或键的特点，可将每一大类的酶分为若干个亚类，每一个亚类再分为若干个亚亚类，然后把这一亚亚类的酶按顺序排列好，即把已知的酶按各个类别排列成一个表，称之为酶表。这样就可将所有已知的或新发现的酶按此要求得到系统的编号，并不影响原有的类型，为今后不断发现的新酶留下无限的位置或空间。 酶表中的每一种酶有一个编号，编号由4个数字组成。如乙醇脱氢酶(编号为EC.1.1.1.2)，催化反应如下： CH3CH2OH + NADP+ ? CH3CHO + NADPH + H+ 其编号代表的含义为：  二、 酶的命名 1961年以前，酶的名称都是习惯沿用的，习惯命名大致有如下几种情况： ①根据酶的底物命名，如水解淀粉的酶称为淀粉酶，水解脂肪的酶称为脂肪酶等。 ②根据酶所催化的反应性质来命名，如转氨酶、水解酶等。 ③有的酶结合上述两个原则来命名，如异柠檬酸脱氢酶等。 ④在上述基础上，有时还要加上酶的来源或其它特点，如碱性磷酸酶，胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。 习惯命名较为简单，应用历史长，但有时出现一酶数名或一名数酶的情况。1961国际酶学委员会提出酶的系统命名及系统分类原则，已为国际生化协会采纳。系统命名要求明确标明及酶的底物及催化反应性质，包括两部分：底物名称及反应类型。若反应中有两种底物参加，则这两种底物均需指明，当中用“：”分开；若底物之一是水可将水略去不写，如草酸氧化酶为习惯名