食品生物化学第5章酶

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1、第五章酶主要内容酶的概念及其催化作用的特点酶的命名与分类酶分子的组成与结构酶催化作用的机制酶促反应动力学酶活力测定酶的应用1.酶的概念及其催化作用的特点1.1酶的概念酶是活细胞产生的，能在体内或体外起同样催化作用的生物分子，又称生物催化剂(biocatalyst)。绝大多数的酶是蛋白质，称这类酶为enzyme具有催化功能的RNA被称为核酶(ribozyme)具有催化功能的DNA被称为脱氧核酶(deoxyribozyme)1.2酶催化作用的特点1.2.1酶与非生物催化剂的共性都能加快反应速度但不改变反应的平衡点；用量少，反应前后不发生质与量的变化；通过降低活化能加快化学

2、反应速度。一般催化剂反应活化能反应总能量变化酶促反应活化能非催化反应活化能初态终态能量改变活化过程酶促反应活化能的改变过渡态1.2.2酶作为生物催化剂的催化特性1.高效性：通常比非生物催化剂的催化活性高106~1013倍。2H2O22H2O+O21mol过氧化氢酶5×106molH2O2/s1mol离子铁6×10-4molH2O2/s专一性绝对专一性：除一种底物以外，其它任何物质它都不起催化作用。相对专一性立体专一性：只能对一种立体异构体起催化作用，对其对体则全无作用。基团专一性：除了要求A和B之间的键合适外，还对其所作用键两端的基团具有不同的专一性。键专一性：只要求

3、底物分子上有适合的化学键就可以起催化作用。这种专一性催化作用，对于其在食品、化工领域的应用具有重要实践意义。2.高度专一性：酶对底物具有严格的选择性。即：一种酶只能催化一种或一类结构相似的化合物发生一定的反应。绝对专一性：只能作用于某一底物脲酶：H2N—C—NH2+H2OO2NH3+CO2凝血酶作为一种特殊的蛋白酶只作用于蛋白分子中精氨酸残基的羧基与甘氨酸残基形成的肽键。---Arg-Gly----相对专一性：作用于一类化合物或一种化学键。如脂肪酶、磷酸酯酶和蛋白水解酶等。（1）键专一性：只对其底物分子中所作用的键要求严格，而对键两端的基团没有选择性。酯酶：R—C—O

4、—R′+H2OORCOO-+ROH+H+′（2）基团（族）专一性：酶对底物分子的要求较高,不仅要求底物具有一定的化学键，而且对键一端的基团有特殊要求。OCH2OHOHOHOH15α-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH立体异构专一性当底物具有立体异构体时，酶只能催化一种异构体发生某种化学反应，而对另一种异构体无作用。旋光异构专一性如：乳酸脱氢酶只能催化L-乳酸脱氢变成丙酮酸；D-氨基酸氧化酶只能作用于各种D-氨基酸，催化其氧化脱氨；胰蛋白酶只作用于L-氨基酸残基构成的肽键或其衍生物。2.几何异构专一性(顺反异构专一性)如琥珀酸脱氢酶只能催化丁

5、二酸脱氢生成反-丁烯二酸的可逆反应。FADH2FAD研究酶的专一性的意义例如，某药物具有某一种构型才有生理效用，而有机合成的是消旋混合物，若用酶可以进行不对称合成或不对称拆分，即得到单一构型的药物。3.反应条件温和常温、常压、近中性pH值4.酶的催化活性受调节和控制在分子水平上对酶活性进行调节：共价修饰调节，变构调节，同工酶调节，多功能酶调节在酶分子合成水平上对酶量进行调节1.2.2酶作为生物催化剂的催化特性2.酶的分类与命名2.1酶的国际系统分类法及编号1961年国际生化协会酶命名委员会(EnzymeCommittee,EC)根据酶所催化的反应类型将酶分为六大类，即

6、氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类，分别用1、2、3、4、5、6的编号来表示.再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个亚类，每个亚类可再分若干个亚-亚类，仍用1、2、3、……编号。故每一个酶的分类编号由用“．”隔开的四个数字组成。编号之前是酶学委员会的缩写E.C.。酶编号的前三个数字表明酶的特性：反应性质、反应物（或底物）性质、键的类型，第四个数字则是酶在亚-亚类中的顺序号。乳酸脱氢酶E.C.1.1.1.27第1大类，氧化还原酶第1亚类，氧化基团为CHOH第1亚亚类，H受体为NAD+该酶在亚亚类中的顺序号+NAD++NADH+

7、H+举例：乳酸脱氢酶（E.C.1.1.1.27）CH3C=OCOOHCH3CHOHCOOH氧化还原酶类（oxido-reductases）：催化氧化还原反应的酶。－－主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应AH2+BA+BH2（1）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。AH2+BA+BH2（需辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ）（2）氧化酶类①催化底物脱氢，并氧化生成H2O2：AH2+O2A+H2O2（需FAD或FMN）②催化底物脱氢，氧化生成H2O：2AH2+O22A+2H2O（3）过氧化物酶ROO+H2O2RO+H2O+O2（4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）O2