生命中的化学4酶与辅酶

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1、生命中的化学物质——酶与辅酶所有的生命现象都是各种复杂化学变化的结果。生物体内化学变化几乎都是在酶（Enzyme）的催化下进行的。◇17世纪晚期开始发现和描述酶的作用；◇1897年EduardBuchner证明细胞的提取液有催化活性——无细胞发酵◇1926年JamesSumner分离并结晶得到urease；确定了酶的化学成分——蛋白质。内容提纲一：酶是生物催化剂二：辅酶三：酶的结构和酶的催化作用机制酶是生物催化剂酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂。绝大多数酶都是蛋白质，少数是RNA。酶催化的生物化学反应，称为酶促反应。在

2、酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物（substrate）。酶能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。稳定底物形成的过渡态，降低反应活化能，从而加速反应的进行。一、酶的概念二、酶催化作用特性1、高效性——自然界催化活性最高的一类催化剂，可使反应速度提高107∽1016倍，比普通的催化剂效率高几倍。酶是生物催化剂2、选择性（1）反应专一性——选择性催化一种或一类相同类型的化学反应，几乎不产生副反应。（2）底物专一性——只作用于某一种或某一类结构类似的物质：※绝对专一性：对底物要求非常严格，只作用于一个特定的底物；如：脲酶只催化尿素的水解；※

3、相对专一性：一类化合物或化学键；又分为：a.族（group)专一性;b.键（bond）专一性；c.位置选择性（或区域选择性）；酶是生物催化剂酶是生物催化剂（3）立体化学专一性——对分子构型有选择性※手性专一性：专一性地与手性底物结合，催化其反应；如：胰蛋白酶只能水解由L-氨基酸形成的肽键，对D-氨基酸形成的肽键不起作用；淀粉酶只能选择性地水解D-葡萄糖形成的1,4-糖苷键，而不能影响L-葡萄糖形成的糖苷键；※几何专一性：选择性催化某种几何异构体底物的反应，而对另一种构型则无催化作用；苹果酸延胡索酸酶是生物催化剂3、反应条件温和：pH5～8的水溶液；反

4、应温度范围是20～40℃；副反应少。4、酶活力可调节控制：如抑制剂、共价修饰、反馈、酶原激活及激素控制等。三、酶的命名及分类1、酶的命名：习惯命名——方便常用，如：淀粉酶、蛋白酶等；系统命名——底物名称+构型+反应性质+酶；酶是生物催化剂2、酶的分类——根据酶所催化的反应类型；分为7大类；（1）氧化还原酶（oxidoreductases）——催化氢原子以及电子转移反应；主要包括：脱氢酶和氧化酶；氧化酶一般都有氧分子直接参与反应；脱氢酶最多，反应通式：（2）转移酶（transferases）——催化基团转移反应，从一个底物到另一个底物；根据被转移的基团

5、又可以分为氨基、磷酸基、甲基、糖基转移酶等；（3）水解酶（hydrolases）——催化底物加水分解，主要包括：淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶；酶是生物催化剂酶是生物催化剂（4）裂合酶（lyases）——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其逆反应。主要包括：醛缩酶、水化酶、脱氨酶等。（5）异构酶（isomerases）——催化同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子重排。酶是生物催化剂（6）合成酶（ligases）——又称连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N、C-S键的形成反应，热力学上不能自发进行，必须与ATP分解反应偶联；（7

6、）核酶——唯一的非蛋白酶，一类特殊的RNA，能够催化RNA分子的磷酸酯键的水解及其逆反应。辅酶根据酶的组成，可以将酶分成两大类：（1）单纯蛋白酶——组成为单一蛋白质，本身的氨基酸残基可以形成催化活性中心，并能有效实施催化功能。例如蛋白水解酶。（2）结合蛋白酶——分子中除了蛋白质外，还含有非蛋白质组分。蛋白质部分叫酶蛋白(又叫apoprotein，脱辅基蛋白)，非蛋白质部分包括辅酶(coenzyme)及金属离子(又叫cofactors)。辅酶辅酶一、辅酶的结构特点与功能某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起、协同实施催化作用，被称为辅酶（或辅基）Coe

7、nzyme。辅酶多数具有氧化还原性质，或者具有转移基团的能力，因此多数参与氧化还原或基团转移的酶促反应。前体大多为维生素，主要是水溶性B族的维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关：辅酶1、NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶Ⅰ）和NADP+（烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸，辅酶Ⅱ）——维生素烟酰胺的衍生物，多种重要脱氢酶的辅酶。烟酰胺环的4位碳具有碳正离子的性质，容易从底物分子中夺取电子和质子，得到还原型的辅酶Ⅰ，在340nm有特征吸收峰。逆反应也容易发生。起着电子和质子传递体的作用。其参与的氧化还原反应具有严格的手性选择性。辅酶2、FAD（黄素

8、腺嘌呤二核苷酸）和FMN（黄素单核苷酸）——核黄素（VB2）的衍生物，多种脱氢酶的辅酶，功能分子为异吡络嗪环