生物化学课件4酶与生物催化剂.ppt

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1、第四章酶与生物催化剂Enzyme第一节概述主要内容：介绍酶的概念、作用特点和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化功能以及酶专一性及高效催化的策略，进而讨论影响酶作用的主要因素。对酶工程和酶的应用作一般介绍。酶是生物细胞产生的、具有催化能力的生物催化剂。定义：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。酶具有一般催化剂的特征：1.只能进行热力学上允许进行的反应；2.可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不改变反应的平衡点；3.通过降低活化能加快化学反应速度。酶是一类由活细胞产生的，对

2、其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。极高的催化效率高度的专一性易失活活性可调控有些酶需辅助因子目前将生物催化剂分为两类：酶、非酶生物催化剂（核酶，脱氧核酶等）（一）大多数酶是蛋白质1926年J.B.Sumner首次从刀豆制备出脲酶结晶，证明其为蛋白质，并提出酶的本质就是蛋白质的观点。酶是蛋白质的证据。1982年T.Cech发现了第1个有催化活性的天然RNA——ribozyme（核酶），以后Altman和Pace等又陆续发现了真正的RNA催化剂。核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质，还促进了有关生命起源、

3、生物进化等问题的进一步探讨。酶的化学本质：蛋白质（二）酶的辅因子酶单纯酶结合酶（全酶）=酶蛋白+辅因子辅因子辅酶(prostheticgroup)：与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物。辅基(coenzyme)：与膜蛋白结合得紧密的小分子有机物。金属激活剂：金属离子作为辅助因子。酶的催化专一性主要决定于膜蛋白部分，辅因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体。酶蛋白(apoenzyme)：多肽；决定特异性、高效性辅助因子(cofactor)：非蛋白组分；递氢、电子、基团；决定反应类型、性质全酶(holoenzy

4、me)（三）结合酶的组成成分辅基(prostheticgroup)：与酶蛋白结合牢固，不能用透析等简单方法与酶蛋白分离的有机小分子辅酶(coenzyme):：与酶蛋白结合不牢固，能用透析等简单方法与酶蛋白分离的有机小分子。（四）单体酶、寡聚酶和多酶复合物1.单体酶（monomericenzyme)：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与水解反应。2.寡聚酶(oligomericenzyme)：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之间以非共价键结合。3.多酶复合物(multienz

5、ymesystem)：几个酶镶嵌而成的复合物。这些酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反应。辅酶辅基与维生素及核苷酸的关系辅助成分作用维生素组分核苷酸组分NAD+（辅酶Ⅰ）递氢（脱氢酶）尼克酰胺（Vpp,B5）AMPNADP+（辅酶Ⅱ）CoA-SH（辅酶A）转移酰基泛酸（B3）FH4（四氢叶酸）转移一碳单位叶酸（B11）磷酸吡哆醛/胺转移氨基（转氨酶）、羧基（脱羧酶）吡哆醛/胺（B6）焦磷酸硫胺素TPP转移醛基硫胺素（B1）黄素腺嘌呤二核苷酸FAD递氢（脱氢酶）核黄素（B2）AMPFMN（黄素单核苷酸）酶及生物催

6、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命名有两种方法：系统名、惯用名。系统名：包括所有底物的名称和反应类型。乳酸+NAD+丙酮酸+NADH+H+乳酸：NAD+氧化还原酶惯用名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。乳酸：NAD+氧化还原酶乳酸脱氢酶对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类型。第二节酶分子的结构特点1961年国际酶学委员会（Enzym

7、eCommittee,EC）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：1.1.1氧化还原酶类：主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应。AH2+B（O2）A+BH2（H2O2，H2O）（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）一、酶的分类（2）氧化酶类①催化底物脱氢，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

8、氧酶）O2+OHOHC=OC=OOHOH（顺，顺-已二烯二酸）RH+O2+还原型辅助因子ROH+H2O+氧化型辅助因子（又称羟化酶）1.1.2.转移酶类：催化化合物中某些基团的转移。A·X+BA+B·X根据X分成8个亚类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。1.1.3.水解酶类：催化加水分解作用。AB+H2OAOH+BH1.1.4.裂解酶类：催化非水解性