酶与其它生物催化剂

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1、陈舌021-54237223shechen@fudan.edu.cn酶与其它生物催化剂ENZYMESANDotherbiocatalyst什么是酶?生物催化剂蛋白质：催化体内99%以上的反应核酸：ribozyme，小于1%酶学研究简史1833年：麦芽抽提液Payen和Persoz用酒精沉淀物质（对热不稳定）淀粉单糖淀粉糖化酶(diatase)1835—37年：Berzelius提出：催化作用catalysis催化剂~~~~酶酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1877年，Kuh

2、ne首次提出Enzyme一词。1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。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)。酶学研究简史酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶、核酶（脱氧核酶）酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。本章中仅描述化学本质是蛋白质的酶第一节酶和酶反应简介Int

3、roductiontoEnzymesandEnzymaticReactions酶和酶反应简介一、化学反应二、酶的化学本质三、酶的分类四、酶的命名五、同工酶一、化学反应具有热力学和动力学特性（一）热力学性质涉及能量平衡和反应平衡1．反应平衡可用平衡常数来描述反应平衡（reactionequilibrium）平衡常数（equilibriumconstant,Keq）S1+S2P1+P2Keq=[P1]eq[P2]eq[S1]eq[S2]eq2．自由能的变化是化学反应的动力自由能（freeenergy）自由能是能够用于做功的能量。在生物系统中，生物分子

4、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。G=HTS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，反应处于平衡状态反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应活化能一般催化剂催化反应的活化能能量反应过程底物产物酶促反应活化能的改变结合能3．标准自由能变与平衡常数有关标准自由能变（G0´）是指在标准状态下的自由能变标准状态:压力=1大气压（

5、101.3kPa）温度=298K（25C）pH=7.0[S]=[P]=1mol/lG=G0´+RTln[P1][P2][S1][S2]反应达到平衡时即G=0G0´=RTlnK’eq在S1+S2P1+P2中（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。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（conj

6、ugatedenzyme）是除了在其组成中含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，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。辅酶或辅基缩写转移的基团所含的维生素烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）NAD+H+，电子烟酰胺

7、（维生素PP）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶II）NADP+H+，电子烟酰胺（维生素PP）黄素腺嘌呤二核苷酸FAD氢原子维生素B2焦磷酸硫胺素TPP醛基维生素B1磷酸吡哆醛氨基维生素B6辅酶ACoA酰基泛酸生物素二氧化碳生物素四氢叶酸FH4一碳单位叶酸辅酶B12氢原子，烷基维生素B12小分子有机化合物辅酶（辅基）的种类与作用金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。金属激活酶(metal-activatedenzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。金属离子的作用稳定酶的构象；参与催化反应，传

8、递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶K+,M