生物化学2第二章酶化学幻灯片.ppt

酶 化 学;第二章 酶化学 (6学时);酶(enzyme)是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的生物催化剂。 新陈代谢是维持生物体生长、繁殖、运动等生命活动过程的化学变化的总称。 生物体同周围环境不断地进行着物质和能量的交换，它把吸收的养分转化成自身的组成部分，称为同化过程；生物体也在不断地将自身的组成物质分解，这是异化过程。新陈代谢失调会引发疾病，新陈代谢停止则意味着生命终结。 体内所有代谢反应都是酶催化的，酶是研究生命活动的关键。;酶学研究简史;一、酶的化学本质和组成 （一）酶的化学本质 1、酶是蛋白质 1926年Sumner第一次从刀豆种子中提取了脲酶结晶，证明其具有蛋白质性质。 30年代，Northrop又分离出结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，证明酶的化学本质是蛋白质。;2、酶是蛋白质的证据： （1）酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸；元素分析，与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成，1969年人工合成了牛胰核糖核酸酶。 （2）与蛋白质的分子量相似，结构相似，具有一、二、三、四级结构。 （3）凡使蛋白质变性的因素也可使酶变性失活；酶能被蛋白酶水解而失活。 （4）酶具有蛋白质的特性，如：两性解离、胶体性质、加热使酶变性、颜色反应等；不能通过半透膜。;但也发现： 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（绍斯塔克）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)。 大多数酶的化学本质是由蛋白质组成的。 Ribozyme的化学本质是RNA;核酶的发现，改变了有关酶是蛋白质的概念，即： “酶是具有催化功能的生物大分子（蛋白质或RNA）”。 酶分两大类： 主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶） 少数由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）;（二）酶的组成 单纯酶类(simple enzyme)：仅由蛋白质组成 脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等 结合酶类（conjugated enzyme): 全酶 = 酶蛋白+ 辅助因子（辅酶、辅基） 超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2+）、乳酸脱氢酶（NAD+） 酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反应的类型???; 酶的辅助因子 主要有金属离子和有机化合物 有机化合物：NAD，NADP，FAD，生物素，卟啉等 金属离子：Fe2+、Fe3+ 、 Zn2+、 Cu+、Cu2+、 Mn2+、、Mn3+、Mg2+ 、K+、 Na+ 、Mo6+ 、Co2+等。 辅酶(coenzyme)：与酶蛋白以非共价键结合，较松，可透析除去。 辅基(prosthetic group)：与酶蛋白以共价键结合，较紧，透析不能除去。;Date;Date;（三） 同工酶 在同一个生物体内，能催化相同的化学反应，但在酶的分子结构、理化性质和生化特性（如Km值、电泳行为等）存在明显差异的一组酶称为同工酶（isoenzyme）。 例如：哺乳动物的乳酸脱氢酶（LDH，催化乳酸脱氢生成丙酮酸），有5种形式： 分子形式：LDHl，LDH2，LDH3，LDH4，LDH5； 亚基组成：H4，H3M，H2M2，HM3，M4。 乳酸脱氢酶同工酶分子都是四聚体，但其亚基组成不同。不同组织含量不同，用于疾病诊断。;? [临床意义]??? 1．LDH1和LDH2升高：见于急性心肌梗塞(LDH1／LDH21)、病毒性心肌炎、风湿性心肌炎和克山病。??? 2．LDH5和LDH4升高：??? (1)急性肝炎：LDH5明显升高，LDH4轻度增高；??? (2)急性肝萎缩：LDH5和LDH4都明显升高；??? (3)慢性肝炎、肝硬化：LDH5轻度升高；??? (4)骨骼肌急性损伤、皮肌炎：LDH5和LDH4都升高；??? (5)前列腺癌：LDH5升高，LDH5／LDH11。??? 3．LDH的五种同工酶都升高：见于胃癌、结肠癌和胰腺癌。;（四）核酶 核酶的发现，1982年，R.Cech（切赫河）等人发现四膜虫细胞的26s rRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶—Ribozyme。 1983年， Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA组分具有加工tRNA前体的催化功能。而RNase P中的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作用。 核酶的发现，改变了有关酶是蛋白质的概念，Cech和Altman获得1989年诺贝尔奖。;核酶在阻断基因表达和抗病毒方面的应用前景 Ribozyme能特异性地切割靶RNA序列， 核酶药物选择性地裂解癌细胞或病毒的RNA，从而阻断它们合成蛋白质。 例如针对HIV病毒RNA序列和结构，设计出专门裂解HIV病毒的RN