《酶与催化反应》PPT课件

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1、第七章酶与催化反应ENZYMESANDCATALYTICREACTIONS酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。1833年，AnselmePayen提纯了麦芽淀粉糖化酶（淀粉酶）。1878年，WilhelmKühne首次提出enzyme一词。1894年，EmilFischer证明了酶的专一性，酶与底物之间作用的锁钥关系。1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。1913年，LeonorMichaelis和MaudMenten推导出酶反应的动力学方程式。1926~1930年，JamesSumner和JohnH.North

2、rop分别将脲酶和胃蛋白酶、胰蛋白酶制成结晶，确定了酶的蛋白质本质。1941年，GeorgeBeadle和EdwardTatum的“一个基因一个酶”假说首次将蛋白质与基因联系在一起，推动了生物化学与遗传学的结合。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，JackW.Szostak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)。第一节酶和酶促反应EnzymesandEnzymaticReactions一、化学反应具有热力学和动力学特性（一）热力学性质

3、涉及反应平衡和能量平衡1．反应平衡可用平衡常数来描述反应平衡（reactionequilibrium）任何一个化学反应在正向反应与逆向反应速率相等时，反应便不再有新的产物生成,这时的化学反应称为反应平衡。平衡常数（equilibriumconstant,Keq）平衡常数是指化学反应达到平衡时，反应产物浓度成积与剩余底物浓度成积之比。一定的温度下，Keq与反应的初始浓度无关，它反映化学反应的本性。Keq越大则反应越倾向于产物的生成；Keq越小则逆反应的程度越大。Keq是化学反应可能进行的最大限度的量度。2．自由能的变化是化学反应的动力自由能（freee

4、nergy）自由能是能够用于做功的能量。在生物系统中，生物分子在等温、等压条件下，在化学反应中能量的变化可以用自由能变（G）来量度。自由能的变化是化学反应的动力，影响化学反应的方向。G<0反应为释能反应（exergonicreaction）可以自发进行G>0反应为吸能反应（endergonicreaction）不能自发进行G=0反应正逆向速率相等，反应处于平衡状态（二）动力学性质是对反应速率的描述动力学是研究化学反应速率及其影响因素的科学。反应速率是单位体积内反应进度随时间的变化率,任何反应速率均由底物浓度和速率常数（rateconstant

5、,k）所决定。一级反应（first-orderreaction）:单底物反应二级反应（second-orderreaction）：双底物反应V仅依赖于一个底物浓度[S]；V=k[S]V依赖于两个底物浓度和反应速率常数V=k[S1][S2]二、酶的化学本质是蛋白质（一）单纯酶仅含有氨基酸组分有些酶其分子结构仅由氨基酸残基组成，没有辅助因子。这类酶称为单纯酶（simpleenzyme）。如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。（二）结合酶既含有氨基酸组分又含有非氨基酸组分结合酶（conjugatedenzyme）是除了在其组成中含有由氨基酸组成的

6、蛋白质部分外，还含有非蛋白质部分蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)决定反应的特异性（底物）及其催化机制决定反应的性质和反应类型辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。辅基(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。一些化学稳定的小分子有机化合物是重要的辅酶或辅基。辅酶在反应过程中可与多种酶蛋白结合，作为底物在不同的酶之间传递电子、质子或化学基团。辅基在反应中

7、不能离开与其结合的酶蛋白。金属离子是常见的辅助因子,大概2/3的酶含金属离子。金属酶(metalloenzyme)：两者结合紧密,提取过程中不易丢失的叫金属酶。金属激活酶(metal-activatedenzyme)：两者结合不紧密的叫金属激活酶，金属离子为酶的活性所必需，却不与酶直接结合，而是通过底物相连接金属离子的作用1.稳定构象：稳定酶蛋白催化活性所必需的分子构象；2.构成酶的活性中心：作为酶的活性中心的组成成分，参与构成酶的活性中心；3.连接作用：作为桥梁，将底物分子与酶蛋白螯合起来。4.中和阴离子，降低反应中的静电斥力。（三）单体酶和寡聚酶

8、单体酶（monomericenzyme）由一条多肽链组成，只具有三级结构的酶。如核糖核酸酶、一些肠道蛋白水解