生物化学第四章酶.ppt

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1、第三章酶学周口师范学院生命科学系一、酶的概述二、酶的分类与命名三、酶催化作用特性的分子机理四、酶促反应的动力学五、重要的酶类及酶活性的调控六、酶的分离纯化及活力测定主要内容一.酶的概述酶概念酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催化剂(Biocatalysts)。绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme和Ribozyme)酶催化的生物化学反应，称为酶促反应(Enzymaticreaction)。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物(substrate)。酶的研究历史1897年，酶的发现和提出：Buchner（1911诺

2、贝尔化学奖）兄弟用不含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理—米氏学说。1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。酶及生物催化剂概念的发展……克隆酶、遗传修饰酶蛋白质工程新酶生物催化剂（Biocatalyst）蛋白质类：Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸类：Ribozyme;Deoxyribozyme模拟生物催化剂酶的化学本质大多数酶是蛋白质（Mostenzy

3、mesareproteins）1926年美国Sumner脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。20世纪80年代发现某些RNA有催化活性，还有一些抗体也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白质的传统概念受到很大冲击。某些核酸也有酶活性酶是有催化能力的蛋白质酶和一般催化剂的共性1.用量少而催化效率高；2.它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也不发生变化。3.酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，从而加速反应的进行。酶的催化特性酶的催化作

4、用可使反应速度提高10７–101３倍。如：过氧化氢分解2H2O22H2O+O2.用Fe3+催化，效率为6X10-4mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6X106mol/mol.S。-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。1．高效性是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。2.酶的专一性酶促反应一般在pH5-8水溶液中进行，反应温度范围为20-40C。高温或其它苛刻的物理或化学条件，将

5、引起酶的失活。3.酶反应条件的温和性如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。4.酶活力的可调控性5.某些酶活力与辅酶、辅基及金属离子有关根据酶的组成成分单纯酶(simpleenzyme)是基本组成单位仅为氨基酸的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均属此列。复合酶(conjugatedenzyme)的催化活性，除蛋白质部分(酶蛋白apoenzyme)外，还需要非蛋白质的物质，即所谓酶的辅助因子(cofactors)，两者结合成的复合物称作全酶(holoenzyme)，即：二.酶的分类与命名12根据酶

6、的结构特点及组织形式1.单体酶：只含一条肽链，分子量小，大多数水解酶属于此类。2.寡聚酶：由相同或不同的若干亚基构成。每条肽链是一个亚基，单独的亚基无酶的活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。3.多酶复合体：若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成复合体时，可催化某一特定的链式反应，如脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。根据酶的存在位置1.胞内酶：在合成分泌后定位于细胞内发生作用的酶，大多数的酶属于此类。2.胞外酶：在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，主要为水解酶。1961年国际酶学委员会（EnzymeCommittee,EC）根据酶所催

7、化的反应类型和机理，把酶分成6大类：酶国际系统分类法1.氧化-还原酶类Oxido-reductases2.转移(移换)酶类Transferases3.水解酶类hydrolases4.裂合（裂解）酶类Lyase5.异构酶类Isomerases6.合成酶类LigasesorSynthetases氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。1.氧化-还原酶类Oxido-reductases转移酶催化基团转移反应